用于網(wǎng)絡(luò)資源分配的裝置和方法【專利說明】用于網(wǎng)絡(luò)資源分配的裝置和方法[0001]本申請是申請日為2009年I月8日申請?zhí)枮?00980104854.1(國際申請?zhí)?PCT/US2009/000136)發(fā)明名稱為“用于網(wǎng)絡(luò)資源分配的裝置和方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域：
[0002]本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。更具體地，在一個示例性方面，本發(fā)明涉及適合于在不同使用之間分配通信網(wǎng)絡(luò)或其可用帶寬的部分的計算機聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(例如，路由器)?！?br>背景技術(shù)：
】[0003]在典型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，采用具有IP轉(zhuǎn)發(fā)功能的有線或無線路由器將網(wǎng)絡(luò)連接在一起，諸如將LAN連接到WAN，以便訪問因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)。通過LAN與路由器通信的設(shè)備使用該路由器可用的“帶寬”中的一部分。所使用的帶寬量取決于多種因素，諸如路由器向任何特定連接或遠程設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)分組(packet)的大小。某些類型的應(yīng)用需要顯著多于其它應(yīng)用的帶寬；例如，流式視頻或多媒體應(yīng)用(例如，觀看YouTube視頻)通常比電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽、短消息或文本應(yīng)用要消耗多得多的帶寬。[0004]常規(guī)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通常向所有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供被稱為“盡力而為(besteffort)”的服務(wù)。例如，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，“盡力而為”服務(wù)是默認行為，其中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在面對過度網(wǎng)絡(luò)擁塞時不加選擇地丟棄分組。對于“盡力而為”服務(wù)，沒有用于確保數(shù)據(jù)的可靠傳遞的機制(即，沒有服務(wù)質(zhì)量或QoS)。[0005]在某些情況下，諸如當設(shè)備請求流式或連續(xù)媒體應(yīng)用(例如，上面提及的YouTube視頻片段或視頻會議)時，需要相當恒定并且相對高的路由器帶寬量，以便發(fā)送和/或接收信息分組流。這些數(shù)據(jù)中的某些還對抖動(由于例如網(wǎng)絡(luò)擁塞而引起的傳輸時間的變化性)、丟失和延遲具有非常高的敏感性，并且不能容忍網(wǎng)絡(luò)性能的顯著下降。[0006]由此還可知，隨著LAN設(shè)備的數(shù)目的增加，對可用帶寬的需求也增加。類似地，隨著用于分布式聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的新應(yīng)用的開發(fā)，與管理網(wǎng)絡(luò)資源相關(guān)聯(lián)的問題也在加劇。例如，作為用戶在網(wǎng)絡(luò)上放置太高負荷的結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)可能表現(xiàn)出不令人滿意的性能，并且這些需求可能來自與網(wǎng)絡(luò)運營商的商業(yè)或其它目的不一致的使用。因此，使用諸如TCP/IP之類的分組協(xié)議來管理數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的方案對于應(yīng)對增加的需求而言變成必需的；否則，可能發(fā)生擁塞、應(yīng)用不可預(yù)測性、用戶受挫和生產(chǎn)率損失。[0007]為了解決這些網(wǎng)絡(luò)管理問題，已經(jīng)采用了各種方案。例如，網(wǎng)絡(luò)管理者往往選擇性地增加或重新分配帶寬，以便減輕擁塞。網(wǎng)絡(luò)運營商還可以采用服務(wù)質(zhì)量(“QoS”)和基于策略的管理技術(shù)。[0008]如前面提到的，服務(wù)質(zhì)量(QoS)—般指資源預(yù)留和控制機制，其根據(jù)來自應(yīng)用程序的請求或因特網(wǎng)服務(wù)提供商策略來為數(shù)據(jù)流保證一定水平的性能。例如，QoS可被用于禁止某些分組類型、降低傳輸速率、為某些分組和/或用戶類型建立不同等級的服務(wù)、以優(yōu)先級值標記分組、和/或建立排隊系統(tǒng)。通過這些方法之一或其組合，QoS系統(tǒng)能夠向某些網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)給予優(yōu)先對待。例如參見于2007年9月25日授予Jin等的題為“Routerprovidingdifferentiatedqualityofservice(QoS)andfastinternetprotocolpacketclassifyingmethodfortherouter”的美國專利N0.7，274，700，其中公開了用于支持差別化QoS的路由器，以及在該路由器中執(zhí)行的快速網(wǎng)際協(xié)議(IP)分組分類方法。該路由器將具有流表(flowtable)的存儲器層次化地劃分為快速內(nèi)部高速緩存存儲器和外部典型存儲器。內(nèi)部高速緩存存儲器存儲最近被搜索的表項。路由器優(yōu)先搜索內(nèi)部高速緩存存儲器的流表。只有當內(nèi)部高速緩存存儲器搜索失敗時，才搜索外部存儲器的流表。因此，分組分類器與外部存儲器之間的交互頻率得以下降，從而改進了分組分類的速度。前面的專利僅僅是對一大類涉及提供或?qū)嵤㏎oS策略的機制的現(xiàn)有技術(shù)的例示性說明。[0009]如其名稱暗示的，所謂的基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理使用策略或規(guī)則來定義如何分配網(wǎng)絡(luò)資源。策略的一個例子可以是，如果數(shù)據(jù)的IP源地址被包括在禁止地址列表中，則阻斷訪問或不接受分組。還可以結(jié)合上述的Q0S方法來使用基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理資源，其中基于策略的網(wǎng)絡(luò)確定應(yīng)當何時以及如何使用QoS技術(shù)。例如參見2007年8月7日授予Koops等的題目為“Networkmanagementsystemwithvalidat1nofpolicies”的美國專利N0.7，254，628，其公開了一種網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(匪S)，包括與一組策略相關(guān)聯(lián)的策略管理器(PM)，并且包括用于通過策略決定點根據(jù)分發(fā)(distribut1n)指令向策略執(zhí)行點發(fā)送所述策略的分發(fā)裝置，其特征在于所述策略管理器還包括確認裝置，用于確認所述策略執(zhí)行點是否可以實施所述策略，并且根據(jù)所述確認來校正所述分發(fā)指令。[0010]另外，如上所述，帶寬分配已經(jīng)在某種程度上被采用以解決上述的網(wǎng)絡(luò)管理問題。例如，2006年2月21日授予Enns等的題目為“High-speedinternetaccesssystem”的美國專利N0.7，002,971公開了一種在寬帶網(wǎng)絡(luò)中管理帶寬分配和遠程設(shè)備的配置的不對稱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的模塊化構(gòu)架允許分別為上行和下行物理路徑中的每一個實現(xiàn)上行和下行容量的獨立的可伸縮性。根據(jù)其它設(shè)備的帶寬利用率、進行請求的遠程設(shè)備的帶寬需求、進行請求的遠程設(shè)備的服務(wù)類別或等級、或向其它遠程設(shè)備保證的帶寬，來對請求設(shè)備進行下行帶寬的分配。通過網(wǎng)絡(luò)遠程管理的配置參數(shù)包括設(shè)備地址(全局和本地)、傳輸信用值、上行通道指派、和上行傳輸功率水平。另外，通過分別由網(wǎng)絡(luò)和遠程設(shè)備根據(jù)位于兩端處的網(wǎng)絡(luò)操作軟件生成的控制和響應(yīng)分組，進行對設(shè)備配置簡檔和帶寬分配的管理?？刂品纸M包括輪詢分組，其尤其是請求對上行傳輸?shù)男枰?。配置分組指示遠程設(shè)備采用某種操作狀態(tài)，或返回狀態(tài)或統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由遠程設(shè)備傳輸?shù)捻憫?yīng)分組出于控制目的或為了確認遠程設(shè)備的操作狀態(tài)而向網(wǎng)絡(luò)操作中心提供信息，包括通道操作統(tǒng)計數(shù)據(jù)、錯誤、噪聲等，以便去除或重新分配已指派的上行通道?？上螺d的網(wǎng)絡(luò)操作軟件使得網(wǎng)絡(luò)運營商能夠升級遠程操作軟件，或重新配置遠程設(shè)備的響應(yīng)簡檔。還可以生成賬戶管理和使用報告。在該網(wǎng)絡(luò)中采用IP或ATM封裝，以及前向糾錯和加密。[0011]2007年8月21日授予Pandya等的題目為“Software,systemsandmethodsformanagingadistributednetwork”的美國專利N0.7，260，635公開了一種用于管理網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可以包括可加載在聯(lián)網(wǎng)計算機上并且配置為幫助管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的帶寬消耗的代理模塊。該代理模塊被配置為獲得聯(lián)網(wǎng)計算機可使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配，并且還被配置為在與聯(lián)網(wǎng)計算機相關(guān)聯(lián)的多個消耗帶寬的組件之間對這種分配進行次級分配。該系統(tǒng)還可以包括可加載在多個聯(lián)網(wǎng)計算機上的多個這種代理模塊，以及被配置為與每個代理模塊交互以便動態(tài)管理聯(lián)網(wǎng)計算機的帶寬使用的控制模塊。[0012]2006年5月30日授予Hagirahim等的題目為“Methodofprovidingqualityofservice(QoS)tovoiceapplicat1nsinroutedIPnetworks，，的美國專利N0.7，054，327公開了一種在基于分組的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)流量管理的簡化方法，通過允許為相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基于與特定服務(wù)相關(guān)聯(lián)的端點連接數(shù)目的計數(shù)來分配帶寬，以實現(xiàn)該方法。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，IP路由器)可被配置為對TCP/IP和UDP/IP連接數(shù)目和每個接口的帶寬使用進行計數(shù)?？梢酝ㄟ^識別分組的IP頭內(nèi)的IP地址、服務(wù)類型(TOS)、和TCP/IP和/或UDP/IP套接字號碼范圍，然后查詢特定的通信類型，來進行該計數(shù)。當達到特定服務(wù)的最大允許連接或帶寬時，借助于丟棄新呼叫的分組并且通知給定端點斷開新呼叫的連接，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，IP路由器)停止轉(zhuǎn)發(fā)任何新呼叫。在該發(fā)明的一個示例實施例中，用于管理流過分組網(wǎng)絡(luò)的各個路由器的流量的過程包括以下步驟:在各個路由器的接口上為特定類型的通信業(yè)務(wù)預(yù)留給定的帶寬量，基于來自相應(yīng)路由器連接表的數(shù)據(jù)周期地查詢端點連接，接收來自周期查詢的響應(yīng)以確定所述端點的當前連接狀態(tài)和帶寬分配，并且計算由該路由器處理的接口上的特定類型通信服務(wù)的當前帶寬分配。如果可以獲得帶寬，則路由器為特定類型通信服務(wù)準許附加的通信流量。[0013]2004年8月3日授予Chawla等的題目為“Apparatusandmethodsforprovidingevent-baseddatacommunicat1nsdeviceconfigurat1n，，的美國專利N0.6，771，661公開了一種使數(shù)據(jù)通信設(shè)備能夠被編程為在特定事件或時間發(fā)生后自動且動態(tài)修改資源分配而不必中斷數(shù)據(jù)通信的活動會話的系統(tǒng)和方法?？梢酝ㄟ^借助網(wǎng)絡(luò)策略或借助各個帶寬預(yù)留消息而提供給數(shù)據(jù)通信設(shè)備的帶寬預(yù)留，來進行資源分配。帶寬分配信息可以規(guī)定數(shù)據(jù)通信的會話，以及將來帶寬修改信息，諸如時間或事件，該信息將引起數(shù)據(jù)通信設(shè)備修改為特定的數(shù)據(jù)通信會話預(yù)留的帶寬量。在操作中，數(shù)據(jù)通信設(shè)備接收表示與數(shù)據(jù)通信會話相關(guān)聯(lián)的將來帶寬分配修改信息的帶寬分配信息。然后數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以確定將來事件，其中在該事件發(fā)生之后，數(shù)據(jù)通信設(shè)備將修改分配給該數(shù)據(jù)通信會話的帶寬量?？梢曰趯韼挿峙湫薷男畔⒑褪录畔?諸如來自時鐘的時間信號或另一事件信號)，確定將來事件。數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以檢測數(shù)據(jù)通信設(shè)備中該將來事件的發(fā)生，并且可以響應(yīng)于檢測到其發(fā)生而修改分配給數(shù)據(jù)通信設(shè)備內(nèi)的該數(shù)據(jù)通信會話的帶寬量。定義了對諸如RSVP協(xié)議之類的帶寬預(yù)留協(xié)議的擴展，它們允許RSVP帶寬預(yù)留消息規(guī)定所述將來帶寬修改信息。[0014]例子一WiFi熱點[0015]在當前無處不在的無線接入點(例如，WiFi“熱點(hotspot)”或“AP”)的背景下，現(xiàn)有技術(shù)中顯然缺乏對這些接入點或網(wǎng)關(guān)的基于用戶的配置控制。通常，這些接入點與提供適當協(xié)議和憑證(credential)的任意實體(例如，任何希望連接AP的WiFi站或“STA”)協(xié)商，并且基于可獲得或先到先服務(wù)，來分配可用于AP的數(shù)據(jù)/通信帶寬(諸如通過到因特網(wǎng)服務(wù)提供商的有線以太網(wǎng)或類似連接)。通過固有的安全機制，AP管理員可以將例如未正確認證或提供正確憑證的某些用戶拒之門外；然而，這一般是一種全有或全無(all-or-nothing)的方案，并且不能選擇性地提供(以及動態(tài)地更改)不同類型的服務(wù)等級。例如，位于諸如公寓樓或辦公室之類的普通住宅或企業(yè)設(shè)施內(nèi)的802.1lAP可能處于若干不同STA的無線范圍內(nèi)；可能不希望讓所有這些STA與該AP通信，或至少使一個或多個優(yōu)先用戶(例如，該AP的所有者)具有不受限制的接入或等同“地位”。[0016]而且，AP和一個或多個STA之間的連接或關(guān)聯(lián)本質(zhì)上可能是很短暫的，因此從資源分配的角度而言是高度變化的。可能發(fā)生用戶數(shù)目和相關(guān)聯(lián)的帶寬需求的顯著波動，從而顯著影響非短時的或較長時間的用戶，包括例如上述的“優(yōu)先”用戶。簡單地說，AP所有者/管理員需要控制對他或她擁有的AP的使用，并且確保在需要時可以獲得足夠的資源。迄今為止，該需要實際上與提供其它非優(yōu)先(例如，公共)用戶對相同AP的接入和使用互相排斥。[0017]現(xiàn)有技術(shù)中已知提供WiFi熱點服務(wù)的各種不同方法。例如，共享無線網(wǎng)絡(luò)的"FON^irelessLtd.系統(tǒng)是基于為了自由接入社群內(nèi)的所有其它WiFi接入點而同意共享其WiFi接入以作為交換的FON成員(“Foneros”)。FON還向非社群成員出售低價接入。FON的LaFonera路由器使得Foneros能夠共享他們的家庭WiFi接入。LaFonera路由器分拆WiFi信號，創(chuàng)建一個安全的私有通道(即，用于寬帶因特網(wǎng))和一個單獨的用于與其他Foneros共享的通道。[0018]Foneros一般包括兩種:“Linuses”和“Bills”。Linuses和Bills是與其它Foneros共享帶寬的注冊FON用戶?？商鎿Q地，所謂的“Aliens”是不共享其帶寬但是可以諸如通過購買訪問通行證(FON通行證)訪問FON社群的注冊FON用戶。通過利用LaFoneraWiFi路由器，Linuses和Bills兩者都可以交換家庭和漫游WiFi特權(quán)來共享其WiFi。[0019]類似地，NetgearHSIAB-OOI“HotspotinaBox”是使得小公司能夠托管其所擁有的公共接入WiFi(無線)熱點的針對小公司的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括雙頻帶無線VPN防火墻路由器(FffAG114)和被管理的WiFi熱點服務(wù)(即，“TheCloud”)。Hotspot-1n-a-box使得公司所有者能夠向其顧客提供無線寬帶因特網(wǎng)連接，而不需要管理WiFi網(wǎng)絡(luò)。[0020]WiFi用戶能夠通過Cloud的WiFi網(wǎng)絡(luò)(例如，BTOpenzone)獲得對其服務(wù)提供者的在線接入，或可替換地，可以在處于該公司位置時使用現(xiàn)付現(xiàn)用(pay-as-you-go)方案購買接入時間。提供熱點的公司所有者針對某人的連接時間收費(由TheCloud管理，或直接向公司所有者支付)。[0021]盡管有上述方法，仍然非常需要尤其通過根據(jù)用戶確定的規(guī)范或輸入來分配可用資源(諸如帶寬)以便有效地管理和控制網(wǎng)絡(luò)(包括例如無線LAN內(nèi)的WiFi“熱點”)操作的機制。[0022]理想地，這些方法和裝置應(yīng)當針對各種不同操作環(huán)境，并且根據(jù)若干不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，諸如應(yīng)用類型、地理接近程度或位置(例如，范圍)、無線空中接口的類型等，向網(wǎng)絡(luò)管理員提供對其網(wǎng)絡(luò)的可容易實現(xiàn)的和靈活當前第1頁1 2 3 4 5 6