一种多层次、动态的家庭网络服务质量保障方法

摘要

本发明提出一种多层次、动态的家庭网络服务质量保障方法，该方法基于“三横六纵”的服务质量保障架构，“三横”分别为数据平面、控制平面和管理平面，“六纵”为业务发现、业务细分、安全保障、资源协商、资源映射和业务执行六个步骤，其中，所述的管理平面还包含：面向业务的Qos反馈控制机制模块用于对单一业务流实现端到端的业务服务质量动态反馈，该模块依赖管理平面的业务发现模块、需求分析模块、安全检测模块、服务登记模块及服务记录模块提供的信息；和全局性Qos策略的动态生成技术模块生成的策略用于支撑管理平面的业务发现模块、需求分析模块、安全检测模块、服务登记模块及服务记录模块。

说明书

技术领域：

本发明涉及数字家庭、家庭网络领域，特别涉及一种多层次、动态的家庭网络服务质量保障方法。

背景技术：

家庭网络(Home Network)是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的信息化平台，在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安(监控)装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互连和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。家庭网络系统构成了智能化家庭设备系统，提高了家庭生活、学习、工作、娱乐的品质，是数字家庭的发展方向。

家庭网络是端到端业务网络的重要组成部分之一，但是家庭网络的异构性、业务动态性和设备组成动态性，都给家庭网络的服务务质量保障带来新的挑战，具体体现在：

(1)设备种类、能力及组网形式的多样性导致网络异构性凸显；

(2)业务的动态性较强；

(3)设备对服务质量要求的差异性比较大。

基于以上原因，通过外部网络或运营商对各个家庭网络进行统一的、动态的服务质量保障从技术上难于实现的；同样，要求用户进行手动设置——外部网络的服务质量策略到家庭网络内部服务质量映射——也是难于实现的。

发明内容：

本发明的目的在于，为克服由于网络异构性、业务的动态性、设备组成的动态性等造成的家庭网络的服务质量无法有效保障的问题，提出了一种多层次、动态的家庭网络服务质量保障方法。

本发明提出的一种多层次、动态的家庭网络服务质量保障方法，该方法基于“三横六纵”的服务质量保障架构，其中“三横”分别为数据平面、控制平面和管理平面，“六纵”分别为业务发现、业务细分、安全保障、资源协商、资源映射和业务执行六个步骤；

所述的业务发现步骤为：有新业务请求时，数据平面的网络监测功能发现网络参数的变化确认有新业务服务请求；同时要借助数据平面的业务流分类模块提供的信息，由管理平面的业务发现模块驱动该步的业务发现；

所述的业务细分步骤为：利用管理层面的业务流分类模块提取该新接入业务的网络特征，将提取的业务特征数字化，由管理平面上的需求分析模块驱动实现该步的业务细分；

所述的安全保障步骤为：获取新接入业务流的数字特征后进行安全性检测，由管理平面的安全检测驱动实现该步的安全保障；

所述的资源协商步骤为：利用安全检测步骤提供的数据，基于策略库完成控制平面的资源预留、接纳控制和数据平面的业务流策略和流量整形，由管理平面上的服务登记模块驱动实现在管理层的服务登记，同时提取该业务环境的数字特征，实现资源协商；

所述的资源映射步骤为：完成服务登记后，为所接纳的新业务流提供一定数量的缓存及管理机制，实现流量整形，由管理平面上的业务恢复模块驱动实现资源映射；

所述的业务执行的步骤为：管理平面实施服务记录，控制片面实施路由实现，同时数据平面进行缓存管理、队列调度、包标记，具体执行该新接入的业务保证家庭网络QoS的动态要求，该步骤由管理平面上的业务记录和业务恢复模块共同驱动执行接入的业务；

其中，所述的管理平面还包含：面向业务的Qos反馈控制机制模块和全局性Qos策略的动态生成技术模块；面向业务的Qos反馈控制机制模块用于对单一业务流实现端到端的业务服务质量动态反馈，该模块依赖管理平面的业务发现模块、需求分析模块、安全检测模块、服务登记模块及服务记录模块提供的信息；全局性Qos策略的动态生成技术模块生成的策略用于支撑管理平面的业务发现模块、需求分析模块、安全检测模块、服务登记模块及服务记录模块。

上述技术方案，所述的全局性Qos策略的动态生成技术模块工作方法步骤为：数据平面上的网络检测功能和业务流分类功能动态地获取家庭网络的资源信息；同时控制平面上的资源预留功能、接纳控制功能和路由实现功能依据得到的家庭网络资源信息分别实现资源预留，接纳新业务并为该业务分配合适的路由，所涉及的数据平面上的业务流策略功能、缓存管理功能、拥塞避免功能、流量整形功能、队列调度功能、业务流分类功能和包标记功能针对该新接入的业务分别进行相应的操作。

上述技术方案，所述的面向业务的Qos反馈控制机制模块包含以子下模块：

数据采集子模块，用于采集检测业务的网络性能参数和用户对业务的评价信息；业务服务质量分析子模块，用于对网络性能参数和用户对业务的评价信息进行分析，确定出需要调整的业务参数；业务参数规划子模块，用于对需要调整的业务参数进行规划形成优化的业务参数；业务参数调整子模块，用于将优化的业务参数设置到业务实现设备中。

上述技术方案所述的网络参数包括：数据包丢失率、延时、抖动、业务流的流量特性或网络负载变化。

上述技术方案，所述的步骤3)的安全性检测，具体步骤为：控制平面上资源预留模块和接纳控制模块保障对各业务的资源预留；数据平面上需要业务流策略、拥塞避免和业务流分类给予安全保障；所述的步骤4)的数字特征包括：业务流本身的特征和家庭网络上其他业务流及它们对资源的要求情况的特征。

本发明的方法提供一种多层次、动态的家庭网络服务质量保障架构，多层次体现：提出了一种“三横六纵”的服务质量保障架构，“三横”分别为数据平面、控制平面和管理平面，“六纵”即家庭服务质量保障方法的六个步骤，分别为业务发现、业务细分、安全保障、资源协商、资源映射和业务执行，本专利把业务生命周期的服务质量管理“六纵”与“三横”层面的服务质量保障机制有机地结合起来。动态性体现：提出了基于管理平面上的“端到端的业务服务质量动态反馈控制机制”、“业务服务质量驱动控制机制”和“动态服务质量策略生成和执行机制”的动态服务质量保证机制。

“三横”分别实现在数据平面、控制平面和管理平面上：在数据平面上实现了网络监测、业务流策略、业务量分类、拥塞避免、流量整形、包标记、缓存管理和队列调度，直接涉及到业务流处理，这些是QoS实现的重要基础；在控制平面上实现了资源预留、接纳控制和路由实现，衔接了基于策略的管理平面与数据平面；在管理平面上实现了业务生命周期内端到端的业务服务质量动态反馈控制机制、业务服务质量驱动控制机制和动态服务质量策略生成和实现机制来保证家庭网络的服务质量。端到端的业务服务质量动态反馈控制机制对单用户的单一业务实现进行服务质量控制，实现更细的服务质量控制粒度。业务服务质量驱动控制机制包括业务发现、需求分析、安全检测、服务登记、业务恢复和服务记录。动态服务质量策略生成和实现机制动态地获取家庭网络的资源信息、生成服务质量保证策略。

“六纵”包括业务发现、业务细分、安全保障、资源协商、资源映射和业务执行，涵盖了业务生命周期的服务质量管理过程，体现了基于策略管理驱动的QoS协商过程，保证了系统QoS。

本发明的优点在于，屏蔽了家庭网络的异构性、业务的动态性、设备组成的动态性等问题，有效地分配家庭网络资源；综合的考虑了数据平面、控制层面和管理平面的服务质量保障机制；该方法中包含了面向业务、独立传输网络的服务质量反馈控制机制，保证业务服务质量本身的鲁棒性；该方法中包含了基于“三横”层面的面向网络资源的服务质量策略的动态生成和实现策略，使服务质量策略生成和实现策略屏蔽了网络异构性问题，实现多设备之间的协同工作，改变了业务参数静态、手动部署的低层次运维的状况，保障端到端网络业务系统的高质量运行。

附图说明

图1为本发明的一种多层次、动态的家庭网络服务质量架构示意图；

图2为端到端的业务服务质量动态反馈控制机制原理图；

图3为动态服务质量策略生成和实现机制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明提出的家庭网络服务质量保障方法的架构如图1所示。在具体实现中，数据层面上实现网络监测、业务流分类、拥塞避免、业务流策略、流量整形、缓存管理、队列调度和包标记等8个模块；在具体实现中，控制层面实现了资源预留、接纳控制和路由实现；在管理层面上，业务发现、需求分析、安全检测、服务登记、业务恢复和服务记录支撑了业务服务质量协商生命周期的业务发现、业务细分、安全保障、资源协商、资源映射和业务执行过程。动态服务质量策略生成和实现机制为整个业务服务质量协商生命周期提供动态服务质量策略保证。端到端的业务服务质量动态反馈控制机制面向单一业务流提供服务质量保障。

下面结合QoS协商过程来阐述“六纵”与“三横”中各个模块在服务质量保障中的关系。

业务发现：主要基于网络监测功能来发现网络参数的变化，确认有新业务服务请求。网络监测对家庭网络性能参数进行监测，具体包括数据包丢失率、延时、抖动、业务流的流量特性、网络负载变化情况等，同时要借助业务流分类模块。这对应于管理平面上业务服务质量驱动控制机制的业务发现模块。

业务细分：利用业务流分类模块提取详细的业务的网络特性，如数据链路是外部网络到家庭网络之间的业务，还是家庭网络内部的业务；是语音、视频业务，还是数据传输业务；是实时性还是非实时性，将这些业务特征数字化。这依靠管理平面上业务服务质量驱动控制机制的需求分析模块驱动实现的。

安全保障：获取业务流的数字特征后进行安全性检测，保证该业务流本身的安全性，同时保证它的引入不会对其他的业务产生影响，所以要涉及到控制平面和数据平面上的。具体来说，控制平面上资源预留和接纳控制，保障了对各业务的资源预留；数据平面上需要业务流策略、拥塞避免和业务流分类给予安全保障。这依靠管理平面上业务服务质量驱动控制机制的安全检测模块驱动实现的。

资源协商：利用安全检测提供的数据，基于策略库完成资源预留、接纳控制、业务流策略、业务流策略和流量整形，最终在管理层实现了服务登记，同时提取该业务环境的数字特征，包括业务流本身的特征和家庭网络上其他业务流及它们对资源的要求情况。这依靠管理平面上业务服务质量驱动控制机制的服务登记模块驱动实现的。

资源映射：资源映射主要通过缓存管理和流量整形来实现，为所接纳的业务流提供一定数量的缓存及管理机制，保证其到达曲线和服务曲线的QoS要求，实现了流量整形，要求有一定的业务恢复机制，保证家庭网络QoS的动态要求。这依靠管理平面上业务服务质量驱动控制机制的业务恢复模块驱动实现的。

业务执行：具体业务执行包括服务记录、路由实现、缓存管理、队列调度、包标记，服务记录便于网络服务的计费管理，路由实现对实时数据流和非实时数据流提供不同的路由业务恢复机制，保证家庭网络QoS的动态要求。这依靠管理平面上业务服务质量驱动控制机制的业务记录和业务恢复模块共同驱动实现的。

端到端的业务服务质量动态反馈控制机制：监测端到端网络业务，规划并调整业务实现设备的优化的业务参数，以实时、动态地优化业务的服务质量，对单一业务流进行服务质量控制，实现更细的服务质量控制粒度，它贯穿了业务整个生命周期中的服务质量协商，需要依靠管理平面上业务服务质量驱动控制机制的业务发现、需求分析、安全检测、服务登记、业务恢复和服务记录模块共同驱动实现的。

动态服务质量策略生成和实现机制不断地依赖数据平面上的网络检测和业务流分类模块动态地获取家庭网络的资源信息；同时动态服务质量策略的实现依赖控制平面和数据平面上功能，具体来说，所涉及的控制平面上的模块有资源预留、接纳控制和路由实现模块，所涉及的数据平面上的模块有业务流策略、缓存管理、拥塞避免、流量整形、队列调度、业务流分类和包标记。动态服务质量策略生成和实现机制为管理平面上业务服务质量驱动控制机制的业务发现、需求分析、安全检测、服务登记、业务恢复和服务记录模块提供了动态服务质量策略生成和实现提供保障。

端到端的业务服务质量动态反馈控制机制的系统模型如图2所示，所述的面向业务的Qos反馈控制机制模块包含以子下模块：数据采集子模块，用于采集检测业务的网络性能参数和用户对业务的评价信息；业务服务质量分析子模块，用于对网络性能参数和用户对业务的评价信息进行分析，确定出需要调整的业务参数；业务参数规划子模块，用于对需要调整的业务参数进行规划形成优化的业务参数；业务参数调整子模块，用于将优化的业务参数设置到业务实现设备中。端到端的业务服务质量动态反馈控制器监测端到端网络业务系统，规划并调整业务实现设备的优化的业务参数，以实时、动态地优化业务的服务质量。端到端的业务服务质量动态反馈控制系统由端到端网络业务系统和端到端的业务服务质量反馈控制器组成。端到端的业务服务质量反馈控制器由数据采集模块、业务QoS分析模块、业务参数规划模块、业务参数调整模块和知识库组成。

图3给出了动态服务质量策略生成和实现机制原理，其主要设备包括家庭网关、子网关和终端。终端经过子网关或直接将资源信息上报给家庭网关，家庭网关获得了家庭网络的全局资源信息。家庭网关生成全局服务质量策略下发到子网关和终端上执行。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。