專利名稱：一種網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及分組交換網(wǎng)絡(luò)中的流服務(wù)質(zhì)量自動控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐漸普及，基于分組交換網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究也變得活躍起來。流媒體服務(wù)成為互聯(lián)網(wǎng)中最主要的服務(wù)之一，在日益興起的多媒體業(yè)務(wù)方面有著廣泛的應(yīng)用。由于多媒體數(shù)據(jù)具有實時特性，它對網(wǎng)絡(luò)傳輸時延、時延抖動等相當(dāng)敏感，所以這些應(yīng)用對流通信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量提出了更高要求，流質(zhì)量控制QoS的測量及控制越來越具有實際意義。服務(wù)質(zhì)量(quality of service, QoS)是指網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)流時要滿足的一系列服務(wù)請求，具體可以量化為傳輸延遲、抖動、丟包率等指標(biāo)。近幾年IETF提出了許多服務(wù)模型與機(jī)制以期達(dá)到有效提供端到端的服務(wù)質(zhì)量控制和保證的目標(biāo)，典型的有綜合服務(wù) / 資源予頁留(integrated service/resource reservation protocol, IntServ/RSVP) > 區(qū)分服務(wù)(differentiated services, DiffServ)、多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議(multi protocol label switching, MPLS)、、流量工程(Traffic Engineering)禾口約束路由(constraint based routing, CBR)、子網(wǎng)帶寬管理(subnet bandwidth manager, SBM)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有自動了解、發(fā)現(xiàn)和反饋網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量能力的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)，是通過一個多維綜合評判模型，計算流傳輸質(zhì)量，并根據(jù)計算結(jié)果對流傳播交換機(jī)進(jìn)行質(zhì)量控制。該系統(tǒng)由QoS管理控制模塊和網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測模塊兩個部分組成。其中，QoS管理控制模塊部分主要有四個子模塊QoS質(zhì)量接收模塊、QoS評估模塊，QoS控制模塊和QoS顯示模塊。QoS質(zhì)量接收模塊負(fù)責(zé)接收本地各測量點反饋的流質(zhì)量測量信息；QoS評估模塊負(fù)責(zé)根據(jù)反饋結(jié)果，并參考網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測中的交換機(jī)配置信息和工作狀態(tài)信息，以及一些QoS評估標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗值等策略來評估本地網(wǎng)絡(luò)的流QoS的狀況，生成QoS控制指令；QoS控制模塊負(fù)責(zé)將QoS指令下發(fā)到相關(guān)三層交換機(jī)，以期提高特定流的QoS性能。測量點的質(zhì)量反饋信息通過QoS質(zhì)量接收模塊報送到MCS，數(shù)據(jù)被裝入數(shù)據(jù)庫。每經(jīng)過一定間隔，QoS評估模塊從數(shù)據(jù)庫中取出質(zhì)量反饋信息，從基礎(chǔ)資源庫中取得交換機(jī)狀態(tài)和配置信息，根據(jù)QoS評估標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗值等策略，將生成的QoS指令發(fā)送給QoS控制模塊和QoS顯示模塊，QoS控制模塊再將QoS控制指令下發(fā)到交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測模塊由信息采集模塊和手動維護(hù)模塊和基礎(chǔ)資源數(shù)據(jù)庫組成。 管理員通過手動維護(hù)模塊維護(hù)整個受管網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)資源信息，所述基礎(chǔ)資源信息包括三層交換機(jī)和二層交換機(jī)基礎(chǔ)信息和級聯(lián)關(guān)系。信息采集模塊分別對二層交換機(jī)和三層交換機(jī)
3通過SNMP協(xié)議進(jìn)行狀態(tài)信息采集，所述狀態(tài)信息主要包括三方面的信息交換機(jī)的內(nèi)存和 CPU占用率和流量，二層交換機(jī)上的MAC列表，三層交換機(jī)上的MAC、IP對照表，三層交換機(jī)各端口 VLAN和流量信息。位于流接收者客戶端中的QoS測量部分包括3個模塊采集模塊、運算模塊、反饋模塊。采集模塊負(fù)責(zé)采集需要測量的流報文副本；運算模塊負(fù)責(zé)根據(jù)所采集到的流報文字段計算出丟包率、單向時延、抖動等QoS參數(shù)值；反饋模塊負(fù)責(zé)將本測量點得到的QoS測量結(jié)果反饋給本地MCS。為了提高接收信息的效率，質(zhì)量測量點與接收模塊使用UDP協(xié)議通信。QoS質(zhì)量接收模塊采用多線程和線程池技術(shù)，以提高吞吐效率。本發(fā)明中，QoS評估模塊以應(yīng)用程序的方式工作。主線程通過某一個特定的時間間隔進(jìn)行輪詢，對每個匯聚子網(wǎng)分別新建新線程進(jìn)行分析。如果需要發(fā)出QoS指令的時候， 調(diào)用QoS控制模塊程序發(fā)送指令。本發(fā)明中，評估模塊中構(gòu)建了一個多維綜合評判模型，將網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測模塊中發(fā)現(xiàn)的路由器和交換機(jī)的運行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用情況數(shù)據(jù)、各測量點在特定時間段內(nèi)提交的流質(zhì)量測量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后的流質(zhì)量參數(shù)、QoS標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗值等策略，輸入該模型后，通過運算得到針對相應(yīng)交換機(jī)的QoS指令，并通過控制器下發(fā)這些指令。根據(jù)流質(zhì)量測量數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行狀態(tài)等參數(shù)，多維綜合評判模型設(shè)定了兩種評估策略
1、調(diào)高策略。定義時延 IX=Tmax (40ms)，抖動 J<=Jmax (1000ms)，丟包 IX=Lmax (1%)，評估值R=T/Tmax+J/Jmax+L/Lmax，R閾值為2。當(dāng)T、J、L或R任一項超過設(shè)定的閾值，即TMO 或J>1000或L>1%或R>2時，則認(rèn)為當(dāng)前的流服務(wù)質(zhì)量較差，應(yīng)當(dāng)調(diào)整QoS控制策略，為流服務(wù)提供更高的質(zhì)量保障。2、調(diào)低策略。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口帶寬空閑率達(dá)到或小于QoS剩余帶寬5%時，系統(tǒng)應(yīng)減少為其預(yù)留的帶寬，避免對其他服務(wù)造成影響。此外，當(dāng)子網(wǎng)中特定流組的質(zhì)量報告連續(xù)消失兩個周期，系統(tǒng)認(rèn)為該子網(wǎng)中已經(jīng)沒有流用戶，不變再為其提供QoS保障，此時應(yīng)去除相應(yīng)的QoS策略。本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)的具體控制步驟如下
初始化在網(wǎng)絡(luò)中所有路由器/三層交換機(jī)上打開QoS，并配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖纤形锢矶丝诘腝oS信任模式為trust DSCP,但不配置QoS分類和控制策略。步驟一監(jiān)控客戶端的流服務(wù)質(zhì)量，直到評估模塊判定要進(jìn)行QoS控制。步驟二 在流源網(wǎng)關(guān)所處的交換機(jī)(或邊界路由器)上，對流源發(fā)往流組的流進(jìn)行標(biāo)記，設(shè)定其初始DSCP值，若已設(shè)定過DSCP值，則提升或降低一個等級。可設(shè)定范圍如表 1所示共4個等級
表1 QoS等級與DSCP值
Table 1 QoS level and DSCP value
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于通過一個多維綜合評判模型，計算流傳輸質(zhì)量，并根據(jù)計算結(jié)果對流傳播交換機(jī)進(jìn)行質(zhì)量控制；該系統(tǒng)由Q0S管理控制模塊和網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測模塊兩個部分組成；其中，QoS管理控制模塊包括四個子模塊QoS質(zhì)量接收模塊、QoS評估模塊、QoS控制模塊和QoS顯示模塊；所述QoS質(zhì)量接收模塊負(fù)責(zé)接收本地各測量點反饋的流質(zhì)量測量信息；QoS評估模塊負(fù)責(zé)根據(jù)反饋結(jié)果，并參考網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測中的交換機(jī)配置信息和工作狀態(tài)信息，以及一些QoS評估標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗值策略來評估本地網(wǎng)絡(luò)的流QoS的狀況，生成QoS控制指令；QoS控制模塊負(fù)責(zé)將QoS指令下發(fā)到相關(guān)三層交換機(jī)，以提高特定流的QoS性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于測量點的質(zhì)量反饋信息通過網(wǎng)絡(luò)流QoS質(zhì)量接收模塊報送到MCS，數(shù)據(jù)被裝入數(shù)據(jù)庫；每經(jīng)過一定間隔，QoS評估模塊從數(shù)據(jù)庫中取出質(zhì)量反饋信息，從基礎(chǔ)資源庫中取得交換機(jī)狀態(tài)和配置信息，根據(jù)QoS評估標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗值策略，將生成的QoS指令發(fā)送給QoS控制模塊和QoS顯示模塊，QoS控制模塊再將QoS控制指令下發(fā)到交換機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于信息采集模塊分別對二層交換機(jī)和三層交換機(jī)通過SNMP協(xié)議進(jìn)行狀態(tài)信息采集，所述狀態(tài)信息包括交換機(jī)的內(nèi)存和CPU占用率和流量，二層交換機(jī)上的MAC列表，三層交換機(jī)上的MAC、IP對照表，三層交換機(jī)各端口 VLAN和流量信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于評估模塊中構(gòu)建有一個多維綜合評判模型，將網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)監(jiān)測模塊中發(fā)現(xiàn)的路由器和交換機(jī)的運行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用情況數(shù)據(jù)、各測量點在特定時間段內(nèi)提交的流質(zhì)量測量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后的流質(zhì)量參數(shù)、QoS標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗值，輸入該模型，通過運算得到針對相應(yīng)交換機(jī)的QoS指令，并通過控制器下發(fā)這些指令。
5.如權(quán)利要求1一4之一所述的網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于具體步驟如下初始化在網(wǎng)絡(luò)中所有路由器/三層交換機(jī)上打開QoS，并配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖纤形锢矶丝诘腝oS信任模式為trust DSCP,但不配置QoS分類和控制策略；步驟一監(jiān)控客戶端的流服務(wù)質(zhì)量，直到評估模塊判定要進(jìn)行QoS控制；步驟二 在流源網(wǎng)關(guān)所處的交換機(jī)上，對流源發(fā)往流組的流進(jìn)行標(biāo)記，設(shè)定其初始 DSCP值，若已設(shè)定過DSCP值，則提升或降低一個等級；設(shè)定范圍如表1所示共4個等級
全文摘要
本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種網(wǎng)絡(luò)流質(zhì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)框架包括QoS測量接收、QoS評估、QoS控制和QoS顯示共四個模塊。QoS測量接收模塊負(fù)責(zé)接收本地各測量點反饋的QoS質(zhì)量測量信息；QoS評估模塊負(fù)責(zé)根據(jù)反饋結(jié)果，參考交換機(jī)配置信息和工作狀態(tài)信息，以及QoS評估標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗值等策略來評估本地網(wǎng)絡(luò)的組播QoS的狀況，生成QoS控制指令；QoS控制模塊負(fù)責(zé)將QoS指令下發(fā)到相關(guān)三層交換機(jī)，以提高特定組播的QoS性能。本發(fā)明可以檢測網(wǎng)絡(luò)中的流數(shù)據(jù)報文傳輸效果，調(diào)整上級交換機(jī)的QoS配置，最大限度確保網(wǎng)絡(luò)的高效運行。
文檔編號H04L12/56GK102195892SQ201110155850
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者向望, 張子群, 沈敏虎, 王彬, 趙澤宇 申請人:復(fù)旦大學(xué)