专利名称：一种网络流质量控制系统及控制方法
技术领域：
本发明属于互联网技术领域，具体涉及分组交换网络中的流服务质量自动控制系统及控制方法。
背景技术：
随着互联网的逐渐普及，基于分组交换网络的应用研究也变得活跃起来。流媒体服务成为互联网中最主要的服务之一，在日益兴起的多媒体业务方面有着广泛的应用。由于多媒体数据具有实时特性，它对网络传输时延、时延抖动等相当敏感，所以这些应用对流通信的网络服务质量提出了更高要求，流质量控制QoS的测量及控制越来越具有实际意义。服务质量(quality of service, QoS)是指网络在传输数据流时要满足的一系列服务请求，具体可以量化为传输延迟、抖动、丢包率等指标。近几年IETF提出了许多服务模型与机制以期达到有效提供端到端的服务质量控制和保证的目标，典型的有综合服务 / 资源予页留(integrated service/resource reservation protocol, IntServ/RSVP) > 区分服务(differentiated services, DiffServ)、多协议标签交换协议(multi protocol label switching, MPLS)、、流量工程(Traffic Engineering)禾口约束路由(constraint based routing, CBR)、子网带宽管理(subnet bandwidth manager, SBM)等。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有自动了解、发现和反馈网络流质量能力的网络流质量控制系统及控制方法。本发明提供的网络流质量控制系统，是通过一个多维综合评判模型，计算流传输质量，并根据计算结果对流传播交换机进行质量控制。该系统由QoS管理控制模块和网络运行状态监测模块两个部分组成。其中，QoS管理控制模块部分主要有四个子模块QoS质量接收模块、QoS评估模块，QoS控制模块和QoS显示模块。QoS质量接收模块负责接收本地各测量点反馈的流质量测量信息；QoS评估模块负责根据反馈结果，并参考网络运行状态监测中的交换机配置信息和工作状态信息，以及一些QoS评估标准、经验值等策略来评估本地网络的流QoS的状况，生成QoS控制指令；QoS控制模块负责将QoS指令下发到相关三层交换机，以期提高特定流的QoS性能。测量点的质量反馈信息通过QoS质量接收模块报送到MCS，数据被装入数据库。每经过一定间隔，QoS评估模块从数据库中取出质量反馈信息，从基础资源库中取得交换机状态和配置信息，根据QoS评估标准、经验值等策略，将生成的QoS指令发送给QoS控制模块和QoS显示模块，QoS控制模块再将QoS控制指令下发到交换机。网络运行状态监测模块由信息采集模块和手动维护模块和基础资源数据库组成。 管理员通过手动维护模块维护整个受管网络的基础资源信息，所述基础资源信息包括三层交换机和二层交换机基础信息和级联关系。信息采集模块分别对二层交换机和三层交换机
3通过SNMP协议进行状态信息采集，所述状态信息主要包括三方面的信息交换机的内存和 CPU占用率和流量，二层交换机上的MAC列表，三层交换机上的MAC、IP对照表，三层交换机各端口 VLAN和流量信息。位于流接收者客户端中的QoS测量部分包括3个模块采集模块、运算模块、反馈模块。采集模块负责采集需要测量的流报文副本；运算模块负责根据所采集到的流报文字段计算出丢包率、单向时延、抖动等QoS参数值；反馈模块负责将本测量点得到的QoS测量结果反馈给本地MCS。为了提高接收信息的效率，质量测量点与接收模块使用UDP协议通信。QoS质量接收模块采用多线程和线程池技术，以提高吞吐效率。本发明中，QoS评估模块以应用程序的方式工作。主线程通过某一个特定的时间间隔进行轮询，对每个汇聚子网分别新建新线程进行分析。如果需要发出QoS指令的时候， 调用QoS控制模块程序发送指令。本发明中，评估模块中构建了一个多维综合评判模型，将网络运行状态监测模块中发现的路由器和交换机的运行状态、网络带宽占用情况数据、各测量点在特定时间段内提交的流质量测量数据进行综合分析后的流质量参数、QoS标准和经验值等策略，输入该模型后，通过运算得到针对相应交换机的QoS指令，并通过控制器下发这些指令。根据流质量测量数据和网络设备运行状态等参数，多维综合评判模型设定了两种评估策略
1、调高策略。定义时延 IX=Tmax (40ms)，抖动 J<=Jmax (1000ms)，丢包 IX=Lmax (1%)，评估值R=T/Tmax+J/Jmax+L/Lmax，R阈值为2。当T、J、L或R任一项超过设定的阈值，即TMO 或J>1000或L>1%或R>2时，则认为当前的流服务质量较差，应当调整QoS控制策略，为流服务提供更高的质量保障。2、调低策略。当网络设备的端口带宽空闲率达到或小于QoS剩余带宽5%时，系统应减少为其预留的带宽，避免对其他服务造成影响。此外，当子网中特定流组的质量报告连续消失两个周期，系统认为该子网中已经没有流用户，不变再为其提供QoS保障，此时应去除相应的QoS策略。本发明的网络流质量控制系统的具体控制步骤如下
初始化在网络中所有路由器/三层交换机上打开QoS，并配置网络拓扑上所有物理端口的QoS信任模式为trust DSCP,但不配置QoS分类和控制策略。步骤一监控客户端的流服务质量，直到评估模块判定要进行QoS控制。步骤二 在流源网关所处的交换机(或边界路由器)上，对流源发往流组的流进行标记，设定其初始DSCP值，若已设定过DSCP值，则提升或降低一个等级。可设定范围如表 1所示共4个等级
表1 QoS等级与DSCP值
Table 1 QoS level and DSCP value
权利要求
1.一种网络流质量控制系统，其特征在于通过一个多维综合评判模型，计算流传输质量，并根据计算结果对流传播交换机进行质量控制；该系统由Q0S管理控制模块和网络运行状态监测模块两个部分组成；其中，QoS管理控制模块包括四个子模块QoS质量接收模块、QoS评估模块、QoS控制模块和QoS显示模块；所述QoS质量接收模块负责接收本地各测量点反馈的流质量测量信息；QoS评估模块负责根据反馈结果，并参考网络运行状态监测中的交换机配置信息和工作状态信息，以及一些QoS评估标准、经验值策略来评估本地网络的流QoS的状况，生成QoS控制指令；QoS控制模块负责将QoS指令下发到相关三层交换机，以提高特定流的QoS性能。
2.根据权利要求1所述的网络流质量控制系统，其特征在于测量点的质量反馈信息通过网络流QoS质量接收模块报送到MCS，数据被装入数据库；每经过一定间隔，QoS评估模块从数据库中取出质量反馈信息，从基础资源库中取得交换机状态和配置信息，根据QoS评估标准、经验值策略，将生成的QoS指令发送给QoS控制模块和QoS显示模块，QoS控制模块再将QoS控制指令下发到交换机。
3.根据权利要求2所述的网络流质量控制系统，其特征在于信息采集模块分别对二层交换机和三层交换机通过SNMP协议进行状态信息采集，所述状态信息包括交换机的内存和CPU占用率和流量，二层交换机上的MAC列表，三层交换机上的MAC、IP对照表，三层交换机各端口 VLAN和流量信息。
4.根据权利要求3所述的网络流质量控制系统，其特征在于评估模块中构建有一个多维综合评判模型，将网络运行状态监测模块中发现的路由器和交换机的运行状态、网络带宽占用情况数据、各测量点在特定时间段内提交的流质量测量数据进行综合分析后的流质量参数、QoS标准和经验值，输入该模型，通过运算得到针对相应交换机的QoS指令，并通过控制器下发这些指令。
5.如权利要求1一4之一所述的网络流质量控制系统的控制方法，其特征在于具体步骤如下初始化在网络中所有路由器/三层交换机上打开QoS，并配置网络拓扑上所有物理端口的QoS信任模式为trust DSCP,但不配置QoS分类和控制策略；步骤一监控客户端的流服务质量，直到评估模块判定要进行QoS控制；步骤二 在流源网关所处的交换机上，对流源发往流组的流进行标记，设定其初始 DSCP值，若已设定过DSCP值，则提升或降低一个等级；设定范围如表1所示共4个等级
全文摘要
本发明属于互联网技术领域，具体为一种网络流质量控制系统。该系统框架包括QoS测量接收、QoS评估、QoS控制和QoS显示共四个模块。QoS测量接收模块负责接收本地各测量点反馈的QoS质量测量信息；QoS评估模块负责根据反馈结果，参考交换机配置信息和工作状态信息，以及QoS评估标准、经验值等策略来评估本地网络的组播QoS的状况，生成QoS控制指令；QoS控制模块负责将QoS指令下发到相关三层交换机，以提高特定组播的QoS性能。本发明可以检测网络中的流数据报文传输效果，调整上级交换机的QoS配置，最大限度确保网络的高效运行。
文档编号H04L12/56GK102195892SQ201110155850
公开日2011年9月21日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者向望, 张子群, 沈敏虎, 王彬, 赵泽宇 申请人:复旦大学