专利名称：用于管理网络资源的方法以及网络管理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于管理网络资源的方法以及一种网络管理设备。
背景技术：
在通信网络中，网络组件通过通信链路连接在一起，并通常共享网络 资源。例如，这类网络资源中的一种重要的网络资源是用于两个网络组件 之间的通信的带宽。由子可用通信带宽有限，通信网络需要用于管理向网 络组件之间的不同通信链路分配可用带宽的方法和功能。
例如，为了建立复杂的、使用普遍的IP协议的、面向业务的分组交
换网络，与电信网络中的服务质量(QoS)有关的、用于传送并管理资源命 令的复杂的功能和方法是必不可少的。象DifflServ (RFC2475， compare S. Blake et al.,爿w爿rcMec^"e/or Z)晚re油'她c/ SerWces, Request for Comments: IETF, December 1998)之类的某些方法借助于逻辑上无连接的网络服务。 然而，象IntServ (RFC2205, compare R. Braden et al.， i escwce / e^K7"0" 尸ratoco/ — ^s7'ow / Fwwc"owa/ ^ ec^ca"o", Request for Comments,
IETF, September 1997)、 MPLS (RFC3031, compare E. Rosen et al" Mw/印ratoco/丄aZ e/ iSSv"c/2/"g」rc/z"e",, Request for Comments, IETF, January 2001)、以及某些类型的VPN (虚拟专用网)之类的更复杂且可靠 的服务借助于面向连接的语义。这里，连接仅仅表示有序数据流的虚拟抽 象，而无需考虑该数据流如何建立或者管理。
具体地，结合对于网络资源的极高的要求，面向连接的语义对于在 QoS感知网络中节约资源管理十分必要。由于分布式应用由包括人类在内 的各种实体采用，因此，通常有必要确保分布式应用可以在某一预定时刻 使用网络资源。为此，存在若干有关提前预留的提议。
提前预留意味着，事先预留一种网络资源或多种网络资源。提前预留 确保，网络管理实体可以适当地调度其可用网络资源，并确保调度时隙能
够通过提前预留所请求的网络资源得到保证。在L.C. Wolf等人的Z^"e i e化rw'wg i eso訓es vUvw ce, Lecture Notes in Computer Science, 1995以 及D. Ferrari, A. Gupta， G. Ventre的D/Wn.6wfet/ yUvawce / eserw2ri0w o/ i eaZ-Wme Co朋eWo似,in Proceedings of "Network and Operating System Support for Digital Audio and Video", 1995中，结合RSVP信令协议(RSVP -资源预留协议)，对这种提前预留机制进行了说明。提前预留(也称为 调度预留)与"常规的"、所谓的ad-hoc预留之间的基本差别在于，对于 提前预留而言，预留的期望的起始时间以及持续时间是已知的或必须给 出。相反地，对于ad-hoc预留，无需提供起始时间或持续时间。
由于ad-hoc预留与大多数传统的面向连接应用相对应，因此必须确保 ad-hoc预留与提前预留共存。这种限制通常导致网络资源的分割，进而导 致网络资源利用效率下降。备选地，可以避免分割，然而这将导致资源调 度效率下降。为了减少资源分割的缺陷，提出了某些令分割边界可以在某 种程度上动态移动的方法。
然而，面向性能或"性能贪婪"的应用，例如电影制作环境下的应用， 通常需要使用全部或几乎全部的可用网络资源，从而导致上述分割方案的 失败。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种用于更有效地管理网络资源的方法 和设备，特别是用于在同时支持ad-hoc和提前预留请求时进行网络资源调 度的方法以及设备。
该目的是由根据独立权利要求l的用于管理网络资源的方法以及根据 独立权利要求8的网络管理设备来实现。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于管理网络中的网络资源的方 法，所述网络具有网络管理设备、网络组件以及另一网络组件，所述方法 包括以下步骤通过网络组件向网络管理设备发送针对网络资源的提前预 留的请求，其中所述请求包括关于预留起始时刻以及预留终止时刻的信 息；由另一网络组件向网络管理设备发送针对另一网络资源的ad-hoc预留
的请求；由网络管理设备将另一网络资源分配给另一网络组件；以及由网
络管理设备在预留起始时刻将网络资源分配给网络组件，其中所述网络资 源包括另一网络资源的一部分或者全部。
根据本发明的另一方面，提供了一种网络管理设备，该网络管理设备 包括接收装置，被配置为接收网络组件所发送的针对网络资源的提前预 留的请求，其中所述请求包括关于预留起始时刻以及预留终止时刻的信 息，该接收装置还被配置为用于接收针对另一网络组件的另一网络资源的 ad-hoc预留的请求；分配装置，被配置为将网络资源分配给网络组件，并 将另一网络资源分配给另一网络组件，其中所述网络资源包括另一网络资
源的一部分或者全部；以及存储装置，被配置为存储指示网络资源的ad-hoc
预留以及提前预留的信息。
换言之，网络组件提前预留其稍后所需的网络资源。通常，不将预留 的网络资源分配给其他网络组件，并因而以其他方式进行绑定，直到预留 起始时刻时，将预留网络资源分配给网络组件。与传统的资源管理过程相
比，前述方法具有以下优点尽管另一网络资源构成了至少已为网络组件
预留的网络资源的一部分，然而可以将另一网络资源分配给另一网络组 件。由于为网络组件预留的网络资源并非在预留起始时刻之前的全部时间 内完全"阻塞"，因而这导致可用网络资源的利用率获得极大的提高。在
(即ad-hoc预留池中)没有更多或足够的网络资源剩余用于ad-hoc预留 的情况下，这种方法特别有用。
相反地，通过将另一网络资源的一部分或者全部重新分配给网络组件 的方式，可以确保网络组件在调度的预留起始时刻获得网络资源，并持续 一段预期的持续时间，以使网络组件能够相应地进行规划。提前预留请求 的发送可以发生在发送ad-hoc预留请求之前或者之后。
管理网络资源的网络管理设备可以是集中式实体或非集中式或分布 式实体。重新分配可以通过SIP会话控制的变更连接方法，以会话初始协 议(SIP)实现，或者可以通过适当的RSVP会话内的变更资源预留，以 实现。
在本发明的有益实施例中，所述方法还包括步骤在将另一网络资源 分配给另一网络组件时，向另一网络组件发送服务质量下降(degradation) 标记，其中服务质量下降标记向另一网络组件指示在未来某一时刻，可 以将另一网络资源从另一网络组件部分至少部分地重新分配出去。服务质 量下降标记可以被包括在发送至另一网络组件的确认消息中，其中确认消 息用于确认已按照另一网络组件的请求相应地对另一网络资源进行了分 配。由于服务质量下降标记，另一网络组件就可以得知获得的另一网络 资源只是"借用的"，并且可以部分或全部地重新分配。因此，另一网络 组件可以预计这种未来的服务质量下降，并事先计划。 一旦发生了重新分 配，另一网络组件可以适当地做出反应，例如切换至尽力而为服务。
在本发明的另一改进中，所述方法还包括步骤发送关于在未来某一 时刻将另一网络资源从另一网络组件部分或全部地重新分配出去的附加 信息。这种附加信息的示例是关于预留起始时刻的信息。这样做具有以下 优点由于另一网络组件知道了发生重新分配的精确时间，因而另一网络 组件可以为重新分配做更好的准备。此外，附加信息可以包括预留终止信 息、将要发生的重新分配的程度，即，另一网络资源的多少将要被重新分 配，等等。
在本发明的有益增强中，所述方法还包括步骤在将网络资源分配给 网络组件时，向另一网络组件提供服务质量下降信息。这样做将确保网 络组件可以知道由于另一网络资源的部分或全部的重新分配导致的服务 质量下降的原因，并能够适当地做出反应。可以在分配发生的不久之前、 期间或不久之后执行该信令。
在本发明的有益实施例中，所述方法还包括步骤在网络管理设备将 另一网络资源分配给另一网络组件之后，以及在网络管理设备在预留起始 时刻将网络资源分配给网络组件之前，等待预先确定的保证预留时间。因
而，至少可以在保证预留时间的长度内保证另一网络资源的ad-hoc预留。 在提前预留请求的发送发生在ad-hoc预留请求的发送后的情况下，这一点
特别重要。在本实施例中，确保在另一网络组件有机会全部使用另一网络 资源前，不会将刚刚被分配给另一网络组件的另一网络资源立即重新分配 给网络组件。
在本发明的有益实施例中，所述方法还包括步骤在网络组件向网络 管理设备发送针对网络资源的提前预留的请求之后，以及在网络管理设备 在预留起始时刻将网络资源分配给网络组件之前，等待预定的保护间隔时
间。在一个实施例中，另一网络组件将被告知己请求了提前预留。这样做 将确保在将另一网络资源被重新分配给另一网络资源之前，另一网络组 件至少具有所述保护间隔时间，以"完成"对于利用另一网络资源至关重 要的方面。
在本发明的另一实施例中，所述方法还包括步骤在预留起始时刻附 近定义预留时间帧，在预留时间帧内将来自网络组件的命令消息发送至网 络管理设备，从而请求将网络资源分配给网络组件，以及网络管理设备一 旦接收到命令消息，则将网络资源分配给网络组件。因此，网络管理设备 可以从预留起始时刻起将网络资源标记为被网络组件预留。然而，为了发 起分配过程，网络组件仍将必须发送命令消息作为已经准备好利用预留网 络资源的确认。如果网络管理设备没有在预留时间帧内接收到命令消息，
则可以释放预留网络资源，并将其放回提前预留池，以通过ad-hoc或提前
预留进一步利用释放的预留网络资源。这样做具有可以确保网络资源在未 被网络组件利用的情况下不被占用的优点。
下面将参考附图，通过有益实施例对本发明予以说明，在附图中 图1示意性地示出了网络中的网络资源的分割； 图2示出了网络的示意图； 图3示出了保证预留时间的供应；以及 图4示出了保护间隔时间的供应。
具体实施例方式
图1示出了将网络资源分隔为ad-hoc预留池3以及提前预留池1的示 意图，分割边界5位于ad-hoc预留池3与提前预留池l之间。然而，如果 例如在某一时刻，已分配了池1 (或3)中全部的网络资源，而几乎尚未 使用另一池3 (或l)，则严格的分割边界将导致资源调度极不灵活且效率 低下。
为此，将分割边界5作为可以从最大ad-hoc预留边界9的位置移动到 最大提前预留边界7的位置的动态分割边界5予以提供。换言之，可以根
据需要，将两个最大边界7、 9之间的区域分配为属于ad-hoc预留池3或
属于提前预留池1。
尽管图1中的描述示出了对称的情况，其中两个预留池1、 3具有相 同的实际和最大尺寸，然而，根据网络配置以及网络组件的需要，这种情 况也可以是非对称的。
图2示出了具有网络管理设备M、网络组件A以及另一网络组件B 的网络10的示意图。例如，网络IO可以是服务质量感知(QoS感知)分 组交换网络。网络管理设备M，例如QoS设备，负责管理网络10中的网 络资源(特别是带宽)的分配。作为示例，网络组件A向网络管理器M 发送针对提前预留的请求，其中该请求包括关于期望的预留起始时间11 和预留终止时间13的信息。如果期望的时段内有足够的网络资源可以利 用，则网络管理设备M将例如通过将适当的条目包括到预留表格(未示 出)来记录提前预定。
当另一网络组件B向网络管理设备M发送针对另一网络资源4的 ad-hoc预留的请求时，如果可能的话，后者将把另一网络资源4从ad-hoc 预留池3中分配出去。然而，如果ad-hoc预留池3中的全部网络资源都处 于使用状态，且提前预留池l中仍存在足够的空闲网络资源，则网络管理 设备M将采取将另一网络资源4从提前预留池1分配至网络组件B的方 案。
由于另一网络资源4是作为由网络组件A提前预留的网络资源2的一 部分予以提供的，因此网络管理设备M还向另一网络组件B发送例如作 为确认消息一部分的服务质量下降标记，该确认消息用于对ad-hoc预留加 以确认。举例而言，如果ad-hoc预留池充满至最大提前预留边界7或最大 ad-hoc预留边界9 (具体取决于管理方法的实现)，则可以发送质量下降标 记。
由另一网络组件B发送的请求还可以包括一个消息，该消息声明另一 网络组件B可以接受在稍后时刻服务质量有所下降的另一网络资源4的 ad-hoc预留。这样就可以提高其接收到所请求的另一网络资源4的可能性。
例如，服务质量下降标记可以作为会话初始协议(SIP)会话控制连接方 法中的供应商专用报头属性予以实现，或者可以作为RSVP路径和RSVP
预留消息中的新对象予以实现。在后一种情况下，可以通过了解网络10
内的ad-hoc与提前预留资源池1、 3之间的资源共享的第一 RSVP节点将 该对象插入到RSVP路径消息中。
当到达预留起始时刻11时，网络管理设备M就将网络组件A所请求 的网络资源2分配至网络组件A，而为此必须重新分配另一网络资源4的 至少一部分。尽管这一行为将导致另一网络组件B服务质量下降，但由于 服务质量下降标记的缘故，另一网络组件B已做好准备，并对其做出适当 的反应。对这种服务质量下降的可能反应可以是变为另一视频和/或音频 编码译码器、切换至尽力而为服务、或者具有适当断开原因的断开请求。
另一方面，如果运行于另一网络组件B的应用程序在任何情况下都无 法适用于减少了的网络资源，那么一旦接收到服务质量下降标记，另一网 络组件B就可以拒绝会话起动，或者取消另一网络资源2的ad-hoc预留， 或者转而自己请求网络资源的提前预留。
在许多情况下，由网络组件A预留的网络资源2的使用将不会精确地 发生在预留起始时刻11。原因之一可能是由于使用了并非完全同步的时 钟，然而也可能是由于通信端点处的网络资源无法使用(例如，在精确的 预留起始时刻11，会话的发起人可能没空)。为此，通过明确地在会话起 始时刻发送资源利用或命令消息指示网络资源2的实际使用情况是比较合 理的(将L.C. Wolf等人的/sraas 。/7 eserW"gi esow/r&s /"^v朋ce， Lecture Notes in Computer Science, 1995与A. Schill等人的i asowre ^&serrafz.ow〖" y4dvof"ce //e/en ge"eoiw iVe worfe1 w/决 /^/-/z'a/ 爿rM /"戶os TMCfwe， INFOCOM 1997进行比较)。
然而，资源利用可能并非精确起始于预留起始时刻ll，而是在预留起 始时刻11附近的时间帧内。因此，在一个实施例(未示出)中，将具有 适当持续时间的预留时间帧定义在起始时刻11附近，在预留时间帧内必 须通过命令消息来表示或指示资源利用的实际起始时刻。如果预留时帧内 不存在命令消息，则将提前预留的网络资源2释放，并将其放回到ad-hoc 和提前预留的资源池中。
如果命令消息先于预定的预留起始时刻11到达，而在预留时间帧以 内，则可以从命令消息的到达时刻开始计算利用的持续时间。如果在由人
类操作的网络组件A上运行的应用程序使用了网络资源，则预留起始时刻 11附近的合理时间帧可以是例如按"m^0J *淳求連薪厥歡与厥歡志始
好-敎77之腐游好/敏0.7 *嚴多存续好/苟计算得到的持续时间，其中服务 持续时间是在其间网络资源2要被分配给网络组件A的时段，即预留起始 时刻11与预留终止时刻13之间的时段。
在执行上述方法时，可能产生这样一种情况，其中网络组件A请求对 网络资源2的提前预留，网络资源2包括另一网络资源4，后者刚刚被分 配给另一网络组件B，并处于使用状态。为了降低对另一网络组件B的不 利影响，可以采用图3所示的机制。
根据图3，可以为每一ad-hoc预留授予保证预留时间tc。换言之，当 将另一网络资源4分配给另一网络组件B时，保证在保证预留时间&内不 取回，并以其他方式重新分配。在这个时段内，网络组件A不可能通过提 前预留来预留这一资源。因而，图3指示了 ad-hoc使用起始时刻15以及 最早预留起始时刻17。保证预留时间tc的长度取决于应用。比如，在电 影制作环境下，保证预留时间tc可以在几分钟的范围内。
如上所述，可以移动图1所示的动态分割边界5，并根据需要以ad-hoc 或预定方式动态地预留资源。在一种可能的情形下，网络组件A将请求提 前预留不久将来的网络资源2，后者包括目前分配给另一网络组件B、并 由另一网络组件B所使用的另一网络资源4。在某些情况下，由于必须使 另一网络组件B例如以受控方式完成数据传输，因而不应立即使另一网络 资源4可用于提前预留。
图4示出了这种情况。如图所示，在网络组件A请求网络资源2的时 刻与最早的可能预留起始时刻11之间提供了强制性延迟。该强制性延迟 是受保护的间隔时间tp。这意味着，在预先定义的保护间隔时间tp内，另 一网络资源4分配给另一网络组件B是受到保护的。有利地，当网络组件 A在提前预留请求时刻19发送其请求时，另一网络组件B将被告知即将 出现服务质量下降，并因此能够以受控方式使用保护间隔时间tp来调节服 务质量下降。
对于单独地以及以任意结合方式实现本发明的各种实施例而言，在以 上说明书、权利要求和附图中公开的本发明的特征可能是十分重要的。
权利要求
1. 一种用于管理网络(10)中的网络资源的方法，所述网络(10)具有网络管理设备(M)、网络组件(A)以及另一网络组件(B)，所述方法包括以下步骤-由网络组件(A)向网络管理设备(M)发送针对网络资源(2)的提前预留的请求，其中所述请求包括关于预留起始时刻(11)以及预留终止时刻(13)的信息；-由另一网络组件(B)向网络管理设备(M)发送针对另一网络资源(4)的ad-hoc预留的请求；-由网络管理设备(M)将另一网络资源(4)分配给另一网络组件(B)；以及-由网络管理设备(M)在预留起始时刻(11)将网络资源(2)分配给网络组件(A)，其中所述网络资源(2)包括另一网络资源(4)的一部分或者全部。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括步骤在将另 一网络资源(4)分配给另一网络组件(B)时，向另一网络组件(B)发 送服务质量下降标记，其中所述服务质量下降标记向另一网络组件(B) 指示在未来某一时刻，可将另一网络资源从另一网络组件(B)至少部 分地重新分配出去。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括步骤发送关 于在未来某一时刻将另一网络资源(4)从另一网络组件(B)部分或全部 地重新分配出去的附加信息。
4. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述方法还包括 步骤在将网络资源(2)分配给网络组件(A)时，向另一网络组件(B) 提供服务质量下降信息。
5. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述方法还包括 步骤在将另一网络资源(4)分配给另一网络组件(B)之后，以及在网 络管理设备(M)在预留起始时刻(11)将网络资源(2)分配给网络组 件(A)之前，等待预定的保证预留时间(tG)。
6. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述方法还包括 步骤在网络组件(A)向网络管理设备(M)发送针对网络资源(2)的 提前预留的请求之后，以及在网络管理设备(M)在预留起始时刻(11)将网络资源(2)分配给网络组件(A)之前，等待预定的保护间隔时间(tp)。
7. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述方法还包括步骤在预留起始时刻(11)附近定义预留时帧，在预留时帧内将来自网络组件(A)的命令消息发送至网络管理设备(M)，从而请求将网络资源 (2)分配给网络组件(A)，以及网络管理设备(M) —旦接收到所述命 令消息，就将网络资源(2)分配给网络组件(A)。
8. —种网络管理设备(M)，包括-接收装置，被配置为接收由网络组件(A)发送的针对网络资源(2) 的提前预留的请求，其中所述请求包含关于预留起始时刻(11)以及预留 终止时刻(13)的信息，所述接收装置还被配置为接收针对另一网络组件 (B)的另一网络资源(4)的ad-hoc预留的请求；-分配装置，被配置为将网络资源(2)分配给网络组件(A)，并将 另一网络资源(4)分配给另一网络组件(B)，其中所述网络资源(2)包 括另一网络资源(4)的一部分或者全部；以及-存储装置，被配置为存储指示针对网络组件(A、 B)的网络资源 的ad-hoc预留以及提前预留的信息。
全文摘要
本发明涉及一种用于管理网络(10)中的网络资源的方法，所述网络(10)具有网络管理设备(M)、网络组件(A)以及另一网络组件(B)，所述方法包括以下步骤由网络组件(A)向网络管理设备(M)发送针对网络资源(2)的提前预留的请求，其中所述请求包括关于预留起始时刻(11)以及预留终止时刻(13)的信息；由另一网络组件(B)向网络管理设备(M)发送针对另一网络资源(4)的ad-hoc预留的请求；由网络管理设备(M)将另一网络资源(4)分配给另一网络组件(B)；以及由网络管理设备(M)在预留起始时刻(11)将网络资源(2)分配给网络组件(A)，其中所述网络资源(2)包括另一网络资源(4)的一部分或者全部。
文档编号H04L12/54GK101388893SQ200810215060
公开日2009年3月18日 申请日期2008年9月9日 优先权日2007年9月11日
发明者安德列亚斯·奥斯特, 延斯·布罗克, 弗朗克·克拉斯, 拉尔夫·克勒, 斯蒂芬·库布施, 爱德华·西蒙斯 申请人:汤姆森许可贸易公司