专利名称：多播网络中资源保留的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过扩展应用于网络中协议的信令消息来改进发送机与接收机之间通过网络进行的通信的方法，例如，经过包含路由器的因特网进行通信的服务器，路由器和客户之间，并且涉及一种依据本发明中的方法进行操作的通信系统。
2.发明背景资源保留协议(RSVP)是由互连网工程任务组(IETF)规定的标准，它用于提供信令，以使网络资源的保留和分配能够提供综合业务。尤其是，RSVP能够启动保证型服务和受控负载型服务。例如以这种方式，就可以获得对网络资源/组成部件中负载的控制和保证，这些网络资源组成部件诸如网域、服务器、客户、路由器和通信链路。资源为单向的数据流保留或分配。对RSVP的详细描述可以在IEEE通信杂志1997年5月期第100页P.P.White写的文章“因特网中的RSVP和综合业务指南(RSVP and Integrated Services in the InternetATutorial)”中获得。
在RSVP中，服务器向客户发送一个PATH消息，该消息包含业务规范(带宽的上界和下界，延迟和抖动)。这个消息用于存储每个节点(例如，路由器)中的路径状态以便在相反的方向上为保留请求(RESV)消息选路。在将RESV消息发送到客户的过程中，每个网络按照网络容量和资源利用率来检验业务规范，并可能过滤需求(许可控制)。客户接收到该业务规范后，客户向服务器返回一个RESV消息，以保留客户和服务器之间的资源。
由于大多数要求保留的业务是传递到组的(例如，TV)，因此对于客户来说就很自然地作流量的保留请求。这样具有的附加优势在于不同的客户可以从相同的源中进行不同的容量请求。
PATH消息的主要作用首先是在沿着通信路径的每个网络路由器中建立反向的路由选择状态，其次是向客户提供关于发送机的业务量特性和端到端(发送机对客户)的通信路径的信息，以产生适当的保留/分配请求。RESV消息的主要作用是将保留/分配请求沿着客户和发送机之间的分布树传送到网络路由器中，其中分布树还可以是一个服务器和一个客户之间的连接。
图1提供一个对RSVP信令消息流和每个消息中最重要的参数的(简明的)综述。
在PATH消息中的最相关的信息是定义发送机业务量特性的发送机TSPEC。
ADSPEC是一个可选的对象，服务器可以将ADSPEC包括在它所产生的PATH消息中，从而为客户提供端到端通信路径的特性。客户可以使用这个信息来决定所需要的保留等级，以实现它们期望的端到端QoS。包含在ADSPEC中的参数可以在沿着该路径的每个具有RSVP功能的路由器中被更新，以便向客户提供端到端的数据值。这其中的一些参数是，例如沿着路径的最小路径等待时间、各个链路等待时间的总和、路径带宽和单个链路带宽的最小值。
RSVP支持单播和多播会话。流量描述符规定了QoS，它被参与的实体所使用，例如被路由器、服务器和客户使用。主机代表应用数据流使用RSVP从网络中请求QoS等级。路由器使用RSVP将QoS请求传递给沿数据流路径上的其它路由器。RSVP能够适应路由选择中的变化。
以下给出一个简化的对RSVP操作的综述。
服务器依据带宽的上界和下界、延迟和抖动来表征输出的业务量。RSVP从服务器向目的地址(单播或者多播接收机)发送包含这个业务规范(TSPEC)信息的PATH消息。当接收到PATH消息时，具有RSVP功能的路由器创建一个PATH状态，并且存储PATH消息中最后一跳的地址和PATH状态中的TSPEC信息。最后一跳的地址用于以后RESV消息的路由选择。此外，具有RSVP功能的路由器可以更新ADSPEC信息以包含端到端的相关参考数值。
为了进行资源的保留/分配，客户上行发送一个RESV(保留请求)消息。除了TSPEC之外，RESV消息包括一个指示所需综合业务类型的请求规范(RSPEC)和一个过滤规范(Filter SPEC)，这些规范用于表征要为之保留资源的数据分组。(例如，传输协议和端口号)。RSPEC和Filter SPEC共同表示了路由器用于识别每个保留的流量描述符。
当沿着上行路径的每个RSVP路由器接收到RESV消息时，路由器就使用许可控制以验证该请求并分配必要的资源。如果不能满足该请求(因为资源缺乏或者验证失败)，那么路由器向客户返回一个错误。如果请求被接受，路由器向下一个路由器上行发送RESV。当最后的路由器接收到RESV并且接受该请求时，该路由器向客户发送一个证实消息。当发送机或者接收机结束一个RSVP会话时就存在一个明显的拆除保留的过程。
令牌桶隐喻(Metaphor)RSVP是以令牌桶隐喻为基础的，它将来自主机内用户处理的不均匀的分组流转变成网络中均匀的分组流，平滑猝发输出并极大地减少信息阻塞的机率。通过这种方式，可以在整个网络提供受控的负载。
令牌桶所涉及的参数被定义为TSPEC信息，这些参数包括流量的峰值速率(比特/秒)、桶深度(比特)、令牌桶速率(比特/每秒)、最小监督单元(minimum policed unit)(比特)和最大数据报大小(比特)。
RSVP和综合业务RSVP能够进行所谓的综合业务，该综合业务存在两种完全不同的类型保证型业务保证型业务要尽可能的仿真专用虚拟电路。除了依据在PATH消息中的业务规范参数来确保带宽利用率之外，通过组合来自路径中各种网络元件的参数来提供稳定的(数学上可证明的)端到端排队延迟上的界限受控负载型服务受控负载型服务等同于“在空载条件下的尽力而为型服务”。
综合业务使用令牌桶的模式来表征它的输入/输出排队算法。举例来说，这在可变比特率的视频编解码器的情况下是有利的。令牌桶参数“桶速率”、“桶深度”和“峰值速率”是TSPEC和RSPEC信息的一部分。
RSVP提供最高级别可用的因特网协议服务质量(IP-QoS)。这就允许应用请求具有高等级粒度和可能的最好服务传递保证的QoS。然而，其代价是造成复杂性和额外的开销，因此对于许多应用来说是代价高昂的。
多播多播是一种有效的将因特网协议(IP)数据报传输到由单个IP目的地址来识别的一组零或多个主机中的方法。
IP多播通过使信号源能够向多个明确希望接收信息的接收端发送一个单独的消息复本(直接由一个单独的D类IP多播地址来识别)来有效地支持一对多和多对多的传输。这种机制要比同时向每个接收端发送多个消息或者向网络中的所有节点广播消息都有效得多。由于数据分布树(生成树)的效能，即网络中的数据是在适当的节点处而不是在终端系统中进行复制，所以IP多播是一种自然的用于多多方会议的解决方案。
多播是以一系列指定的协议为基础，它在能够有效地将数据分配到所有感兴趣的各方的现存协议中“处于顶端”。IP多播的客户不需要知道服务器是谁和在哪里就从他们接收业务量。服务器从来就不必知道客户是谁。由于网络使传递最佳化，无论服务器还是客户都不必关心网络拓扑。
多播是一种基于接收机的概念。通过通知在它们子网上的多播路由器，接收机加入特定的多播会话组(因特网组管理协议，IGMP)，并且业务量通过网络的基础设施被传递到那一组的所有成员中。为了从信息源(发送机，服务器)中向在其它网络中的目的节点传递多播分组，多播路由器必须交换从直接与它们相连的主机的组成员中收集到的信息。存在着许多不同的用于交换这个路由选择信息的算法和协议，例如，距离向量多播路由选择协议(DVMRP)、对OSPF的多播扩展(MOSPF)和协议独立多播(PIM)。根据通过这其中的一个协议所获得路由选择信息，无论多播分组什么时候被发送到多播组，多播路由器将决定是否将那个分组转发到它们的网络中。最后，叶路由器将根据IGMP信息来观察在它物理附着的网络中是否存在那个特定组中的成员，因而决定是否转发该分组。
如果发送机将数据(例如，视频或音频)流分层，那么不同的接收机可以选择接收不同量的业务量并由此获得不同的质量。为了实现上述内容，发送机必须将数据(例如，视频数据)编码为具有最低可接受质量的基本层和多个增强层，其中每个增强层在付出更多带宽的情况下增加了更多的质量。对于视频数据，这些附加层可以增加图像的帧频或空间分辩力，或者同时增加这两种品质。每个层被发送到不同的多播组中，其接收机可以单独决定所要预定的层数。
图2显示了一个IP多播的场景，其中视频流被发送给4个接受者(也就是客户1，2，3和4)。客户1和2已经通过通知多播路由器R2加入到该组，客户3和4通过多播路由器R3完成相同的操作。客户1接收一个基本层(白色分组)，例如为无线环境而优化的码，而客户2接收这个基本层和一个用于更好视频质量的附加层(灰色分组)。客户3和4接收不同的基本层(例如有线线路编解码器)。
为了实现有效的传输，就要构造一个连接多播组中所有成员的生成树。只有一个多播消息的复本将通过发送机(服务器)和多播路由器R1之间网络中的所有链路。消息的复制将只在路由器上(这里在路由器R1，R2和R3)路径分叉的位置处来进行。注意到在业务量复制点(诸如R1，R2和R3)处多播流的“合并”涉及到复杂的算法。
RSVP和多播RSVP可以用于多播传输。RSVP的PATH消息将沿着流本身进行多播传输的完全相同的路径传递。
图3显示了PATH消息的多播过程。路由器R1，R2和R3都具有多播和RSVP的功能。
发送机为每个它发起的数据流周期性地发送PATH消息。
RESV消息由流的接受者(客户1，2，3，和4)沿与PATH消息正好相反路径向源发送。流本身是由滤波器表征，因此单个的保留就能够应用到多个流(例如，在会议中的几个源)中，即共享的保留。这在图4中反映出来。
图4显示用于多播流的多个保留可以合并。例如，对于相同的多播流，假如客户3需要低延迟而客户4准备应付更多的延迟，那么只有向上行(即，从R3向R1)转发最大的保留(例如最低延迟)。如果客户3想要接收用于特定视频编解码器的基本层，而客户4想要接收该基本层和附加层时也使用同样的方法。
在分布树的分支点，分支的被(将被)保留的TSPEC并不相同。靠近服务器的分支的被(将被)保留的TSPEC是由它直接后继(在目标方向上)的被(将被)保留的TSPEC的最大值给出。
区分服务区分服务(Diff Serv)提供IP分组标题内的邮件以允许区分优先次序的业务量的集成(例如多个流量的“等级”)。区分服务被用来设计用于QoS的简单结构框架，它可以提供访问多个独立管理域的各种规模可变的端到端的服务，它需要互相提供的复杂的商业配置或者转发设备中的复杂行为。
带宽代理带宽代理维护关于SLS的信息，该SLS被限定在区分服务域和其用户之间，其中区分服务域表示一个共享信任、管理、供应等的区域。用户包括本地用户和提供到例如因特网的其它部分的连接的邻近网络。只要履行外部的职责，区分服务域的内部与其用户并不相关。带宽代理使用此SLS信息来配置本地区分服务域中的路由器(主要是边缘路由器)，并作出许可控制的决定。带宽代理需要跟踪QoS资源，根据SLS信息来作出方针性决定，并且将方针性实施信息传递到区分服务域中的边缘设备。此外，带宽代理器建立和维护相邻域的SLA。
对于客户来说通常想法是从他们的供应商那里购买一个更高质量服务的简表(profile)，供应商控制(police)来自该站点的被标记的业务以确保该简表没有被超出。在供应商监视的地方，它们安排一个将要提供集合更高质量的简表，如果超出该简表就控制彼此的集合。
这样，基于以下的假设，即网络中存在足够的容量来处理被售出的更高质量的业务量时，仅仅需要在边缘处执行对供应商网络的控制。
当来自数据源中作标记的分组(区分服务)被容许进入到区分服务域之前，信息源必须发信号通知它的本地带宽代理，以开始一个服务保留。潜在的源被鉴权并且受控于本地的容许控制政策。如果服务保留在本地被允许，带宽代理就可以在数据流所要遍历的区分服务域网络中沿着代理链路来启动一个端到端的保留请求。当已经作出网络范围许可控制决定时，带宽代理将配置区分服务域中的路由器以支持所请求的服务简表。带宽代理允许分别管理区分服务域以便独立地管理它们的网络资源，然而仍与其它域进行合作以提供动态分配的端到端的QoS。
问题目前，RSVP支持服务器和客户之间有限的通信/服务质量协商。仅仅将最后得到的端到端带宽和ADSPEC信息的相关数据提供给客户。客户可以使用此信息来校验他们是否愿意使用具有所指示服务质量特性的服务。其它的服务质量特性(例如安全性、可靠性和实际的抖动)却没有，因此并没有将它们考虑到服务质量协商中。在ADSPEC信息中缺少这种服务质量特性，因此就不能从服务器到客户更新这些服务质量特性。如上所述，抖动信息是暗含在PATH消息中的，具体地是在令牌桶参数中，但是还没有考虑到它的任何变化。
此外，当前没有可用的机制能有效地收集在服务器和客户之间有关网络域(和客户)的信息。
由于没有收集信息的机制可以利用，也没有机制能够在一对多或者多对多的服务供应的多播情况下以更有效的方式处理信息的收集。更进一步地，也就不可能实现对于更高优先权的客户或者服务器的服务质量最佳化。
更进一步，也就不存在多播情况下限制被浪费的资源分配数量的机制。
为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种使用资源保留协议(例如RSVP)来改进网络中通信的解决方案。
发明内容
本发明的基本思想是通过扩展例如RSVP的协议中的信令消息来收集信息。信息的收集贯穿于服务器和相应的客户之间的整个网络中，例如所有的网络域和/或子网。任何充当发送机的网络部件(例如服务器，笔记本，路由器等)可以使用收集到的信息去检验网络实际的状态，以作出服务分配的决定，和服务供应的决定(例如，代理或者网关中的链路)等等。RSVP仅仅是一个应用于本发明中的协议的例子。因此，依据在此描述的本发明的机制可以应用到其他相似或者相当的协议中。
本发明任意地扩展服务器和各自客户之间的协商信息，客户可以使用该协商信息来对整体的服务供应质量的接受作出决定。
除了对单一客户的情况下进行信息收集外，本发明还可以应用在多客户的情况中，在此情况下要利用多播和/或收集到的信息的集合。
此外，可以使用本发明提供的一种预保留机制从而防止在多播情况下出现资源分配的浪费和过多的信令传输，和/或提高对高优先权客户的服务质量因此，本发明着眼于用于单个客户和/或多客户应用的一种信息收集机制、服务器和它的客户之间的服务协商质量和一种的网络资源的预保留机制，其中在多客户应用的情况下可能进行多播和/或被收集信息的集合。
为了实现基本的目的，本发明提供一种在根据给定信令消息协议(例如RSVP)操作的网络中改进资源保留和分配的方法。依据给定的协议，产生包括发送机业务量特性信息的发送机信号并且将它通过至少一个网络进行传送。依据本发明，网络业务量特性信息在传送过程中被包含在发送机信号中，从而获得扩展的发送机信号。网络业务量特性信息指示网络的业务量特性。进一步，网络资源可根据网络业务量特性信息被保留和/或被分配。
而且，可以通过接收机来接收扩展的发送机信号，在对它的响应中，依据包含接收机业务量特性信息的给定协议来产生接收机信号，其中接收机业务量特性信息指示了接收机的业务量特性。另外，网络业务量特性信息被包含在接收机信号中从而获得扩展的接收机信号。因此，网络资源可以依据网络业务量特性息和接收机业务量特性信息被保留和/或被分配。
为了进一步提高服务质量协商，可以向发送机传送扩展的接收机信号，同时在传输期间通过包含实际的网络业务量特性信息来更新扩展的接收机信号。因此，网络资源可以依据更新的扩展的接收机信号来进行分配。
最好是通过至少一个路由器来传送扩展的发送机信号和/或扩展的接收机信号和/或更新的扩展的接收机信号，并最好通过包含和/或更新指示至少一个路由器的业务量特性的信息来包括和/或更新网络业务量特性信息。
网络资源的保留和/或分配也可以由发送机依据从至少一个网络中接收到的信号来执行，和/或通过接收机依据接收到的扩展的发送机信号来执行，和/或通过至少一个路由器依据从网络中接收的接收信号来执行。
为了实现预保留和/或预分配机制，保留和/或分配信息依据给定的协议被包含在发送机信号中。该保留和/或分配信息指示将被预保留和/或预分配的网络资源。因此，可以依据保留和/或分配信息来预保留和/或预分配网络资源。
改进的网络信息可以通过将实际的保留和/或分配信息包含在扩展的包括保留和/或分配信息的发送机信号中来获得，该实际的保留和/或分配信息指示实际上被预保留和/或预分配的网络资源。
在这种情况下，最好是至少一个路由器依据发送机中的保留和/或分配信息来保留和/或分配其可用的资源，并包括对应于实际上预保留和/或预分配的路由器资源的实际保留和/或分配的信息。
对于面向客户的资源保留和/或分配来说，接收机依据接收的实际保留和/或分配信息将保留和/或分配请求包含在扩展的接收机信号中。这里，该保留和/或分配请求指示被用于与发送机进行通信的网络资源。
因此，可以依据在扩展的接收机信号和/或更新的扩展的接收机信号中的保留和/或分配请求来保留和/或分配网络资源。
如果使用路由器，至少一个路由器可以依据从接收机中发送的信号中的保留和/或分配请求来保留和/或分配被预保留和/或被预分配的路由器资源。
作为进一步的选择，指示资源保留和/或分配的指示符可以被包含在通过网络传送的信号中(例如，在发送机信号、扩展的发送机信号和/或扩展的接收机信号中)。在这里，可以使用一个指示符，对于至少一个网络资源，该指示符指示是否为下行传送到客户的信号(例如，(扩展的)发送机信号)和/或上行传送到服务器的信号(例如，扩展的接收机信号)执行资源保留和/或分配。因为一些响应下行传送到客户信号的被预保留和/或被预分配的资源可以在所接收到上行传送到服务器的相关信号后释放，所以，这些资源可以依据更高优先权的资源保留和/或分配请求来被预保留和/或被预分配。因此，包括保留和/或分配信息的(扩展的)发送机信号可以包括“最小所需的资源”指示符。对于保留和/或分配，超过这个最小资源的资源可以由具有更高的优先权的资源请求来随意地使用。因此，由于各个资源已经被预保留和/或被预分配，就可以获得在网络传输中更快的连接建立。
为了避免网络资源不必要的使用，超过接收机保留和/或分配请求的被预保留和/或被预分配网络资源都被释放。这里，至少一个路由器可以依据从接收机传送的信号中的保留和/或分配请求来释放它的被预保留和/或被预分配资源。
然而，从接收机上行传送的信号(例如，(扩展的)接收机信号)可以指定所有被预保留的和/或被预分配的资源都保持被保留的和/或被分配的状态，或者指定它们的一个最大值或最小值保持被保留和/或被分配的状态。这个过程将得到一种改进的服务质量，尤其是提供一个快速的连接建立。
此外，本发明提供一种网络系统，该系统应用给定的用于网络资源保留和/或分配的信令消息协议、发送机、接收机和/或至少一个连接发送机和接收机的网络，该网络根据本发明操作。
下面将参照相应附图对本发明的优选实施例进行叙述，其中图1表示RSVP信令消息及其参数，图2图示IP多播网络，图3图示在RSVP网络中的PATH消息多播，图4图示在图3的RSVP网络中的PATH消息反向多播，图5图示使用根据本发明扩展的RESV消息的网络，图6图示使用依据本发明扩展的RESV消息进行反向多播的RSVP网络，图7图示RSVP网络中根据本发明的预保留机制。
优选实施例叙述如上所述，发送机、接收机和在网络中的发送机和接收机之间用于路由选择通信的通信装置(路由器)都使用保留协议，以便建立必要的网络状态和支持发送机与接收机之间的通信及相关服务。这种保留协议的一个实例是资源保留协议(RSVP)。虽然下面的实施例将参照RSVP进行阐述，但是，其根本原理适合于改进其它的网络保留协议，例如ST-II等。
基本实施例为了利用RSVP来改进通过网络通信的服务器与客户之间的服务质量协商，RSVP的信令消息(即PATH消息和RESV消息)被扩展/修改从而包含更多分别指示网络及其网络域的实际状态的信息。该信息是从网络中用于服务器和客户之间通信的所有部分中进行收集。除了收集各个网络域中的信息之外，计划这个信息还包括指示服务器及其客户的实际状态的信息。
基于所收集的信息，网络和/或网络域中的服务器、客户和路由器就能够检验网络和/或者网络域中的实际状态，控制通过网络提供的服务分配，控制网络服务的供应(例如，到代理或者网关的链路)，执行服务器和其客户之间的服务质量协商，以及预保留和/或预分配网络的通信资源。这样的过程可以适用于单客户和多客户的应用，其中后一种情况下多播和/或所收集信息的集合是附加选项。
谈及RSVP的PATH-消息，其定义服务器业务量特性的业务规范(TSPEC)通过表征网络实际业务量特性的信息来进行扩展，尤其是分别在服务器与它的客户之间的网络域及其路由器的业务量特性。更进一步，TSPEC可以由客户的业务量特性信息来扩展。必须强调的是，TSPEC本身并未被修改。
网络和客户的业务量特性信息可以作为直接识别各自的业务量特性的信息提供。作为一种选择，网络和客户的业务量特性信息可以表示实际的网络和客户业务量特性对于先前它们业务量特性的变化。这种变化可以由网络或者客户的通信资源的变化导致产生，其中这种资源变化包括增高的和降低的资源利用率。尤其是，这些变化可以涉及相同网络部件(例如，网络域、路由器、服务器、客户、网关等等)先前的业务量特性和/或先前网络部件(即对于数据通信方向而言位于更上行的网络部件)的业务量特性。
通常，RSVP的消息是由每个网络部件(服务器、客户、路由器)依据所接收的用于转发其信息的消息来产生。因此，如上所述扩展的PATH消息可以包括上面任何一种网络和客户业务量特性信息的类型，所包括的业务量特性信息类型取决于转发各自PATH消息的网络部件(服务器、客户、路由器)。
更进一步，PATH消息中的ADSPEC信息可以由其它的通信特性进行扩展，例如安全性、可靠性和抖动信息。与上述的业务量特性信息相比，这种更多的业务量特性信息可以由路由器和客户附加到服务器的ADSPEC信息中。此外，ADSPEC信息本身并不改变。
为了访问网络和客户的实际通信状态，将转发PATH消息时收集到的业务量特性信息附加到从客户返回到服务器的RESV消息中。尤其是，将收集的业务量特性信息根据RSVP附加到RESV消息中从而扩展其TSPEC。服务器及其客户之间的一种改进的通信质量协商可以通过更进一步扩展RESV消息中的TSPEC得以实现，其中RESV消息带有指示最后得到的端到端通信特性的信息。通过接收这种扩展的RESV-消息，服务器获得实际通信状态的基本信息，并且可以通过例如修改所提供服务的分配来相应的调整它的通信(分配)。
由于客户还被提供指示网络和服务器实际通信状态的信息，可以根据已接收的通信状态信息来产生各自的RESV消息。例如，如果客户确定整个的通信质量(服务质量)不能被接受，那么将不返回RESV-消息，因此就不执行客户和服务器之间各自通信路径的资源分配。
更进一步，用户拒绝的服务可以包括指示服务拒绝理由的信息。在响应中，服务器可以使用用于例如业务量工程和/或网络规划目的的这样的信息。
此外，作为更进一步地选择，传递到服务器的RESV消息中的RSPEC信息和/或Filter SPEC信息可以由更多指示通信(质量)特性的信息来进行扩展，这是以一种与PATH消息的ADSPEC信息类似的方式进行的。
为单客户服务的网络域中业务量特性信息的收集为了简单起见，在图5中显示的实施例使用了仅仅包括各自TSPEC信息的RSVP消息。
如图5所示，在服务器与客户之间的通信路径通过构成服务于客户的网络域的路由器R1和R2进行路由选择。服务器依据RSVP产生PATH消息，并向路由器R1发送相同的信息。为了指示已经使用或者将被使用的机制的类型，就要相应地扩展PATH消息。
作为响应，路由器R1依据RSVP处理接收到的PATH消息。假定这种处理产生接收PATH消息的有效性，路由器R1产生常规的PATH消息，依据RSVP，该消息包括由服务器提供的业务量特性和被更新的路由选择信息。这里要指出的是，迄今为止常规的PATH-消息不包括任何表示网络实际业务量特性的信息。
更进一步，路由器R1产生表示它实际业务量特性的信息。这种信息可以包括最大的/平均的流量峰值速率、可用带宽、实际的延迟、实际的抖动、实际的数据通信安全等级、实际被分配的资源、可用的缓冲空间等等。这个路由器R1的业务量特性信息被附加到它的常规的PATH消息中，这样就得到了所述的消息PATH′。
PATH′消息被发送到路由器R2中，作为响应，路由器R2使用与产生PATH′消息类似的方式产生PATH″消息。
客户接收从路由器R2中发送的PATH″消息。倘若客户对PATH″消息的处理一种对于客户是不可接受的通信/服务质量，则客户不产生RESV消息。
倘若PATH″消息指示一种对于客户是可接受的通信/服务质量，客户就产生RESV*消息。RESV*消息包括依据RSVP的常规RESV消息和收集到的业务量特性信息。另外，RESV*消息可以包括表示迄今为止为服务器与客户之间通信计算的端到端特性的信息。
作为更进一步的选择，由路由器R2接收的PATH′消息可以根据它的实际业务量特性信息进行扩展，并作为RESV*′消息传送到路由器R1中。类似的，RESV*′消息可以由路由器R1进行扩展并作为RESV消息而被传送到服务器。
根据接收到的RESV*″消息，服务器可以访问服务于客户的网络域的实际通信状态。需要指出的是对业务量特性信息的收集可以在向客户提供通信/服务的时候执行，或者仅仅用于收集这类信息而不提供通信/服务。为了通知路由器R1、R2和/或客户对业务量特性信息的收集是否是在提供通信/服务之前被执行或者仅仅是对实际网络状态的一种评估，服务器可以发送相应的信息，例如发送指示符。
多播集合为了提供在一个或者多个服务器与多个客户之间的通信/服务，需要使用上述多播进行消息的分配。为了进行业务量特性信息的收集，来自各个网络域中的服务器和路由器的PATH消息按照上面阐述的针对单个客户的情况进行扩展。因此，图6中没有显示出从服务器到客户1、2、3和4的各个被扩展的PATH消息。
如上所述，服务器接收到的用于常规RSVP多播的RESV消息包括来自各个客户的集合的RESV消息。这个集合用于合并来自一个多播流的多个客户的多个保留。
为了得到RESV*消息(也就是，被业务量特性信息扩展的RESV消息)，执行一个集合步骤来提供服务于客户1、2、3和4的网络域的业务量特性信息和由此得到的每个端到端(服务器到客户)连接的通信/服务质量。
假设路由器R2和客户1之间连接(网络)的业务量特性与路由器R2和客户2之间连接(网络)的业务量特性相同，那么指示这些业务量特性的信息只需要传递到服务器一次。因此，从路由器R2传递到路由器R1的RESV*1，2′消息仅仅包含由RESV*1消息提供的客户1的业务量特性信息，由RESV*2消息提供的客户2的业务量特性信息，并且只有一次包含涉及包括路由器R2、和客户1和2的网络域的业务量特性信息。
倘若路由器R2和客户1之间的网络业务量特性与路由器R2和客户2之间的不相同，或者倘若客户1和2不包括在同一个网络域中，路由器R2必须确定各自业务量特性信息的重叠并相应地集合该业务量特性信息。作为一种替换，路由器R2可以仅仅选择例如首先接收到的业务量特性。
相应的就要分别对路由器R3和路由器R1执行集合步骤，其中被传送的RESV*′3，4消息和RESV*′1，2，3，4消息是由包含路由器R1和R3的网络域中各自的业务量特性信息来进行扩展。
因此，除了客户1、2、3、4以及路由器R1、R2、R3的业务量特性信息之外，服务器接收的RESV*″1，2，3，4消息只能包括三个网络域的业务量特性信息。
作为一种相比于上述网络域的网络范围集合的选择，计划要执行网络域相关的集合。这里，每个网络域中集合的业务量特性信息都被包含在传送到服务器方向上的消息中。因此，参考图6，服务器接收包括RESV*1和RESV*2消息、RESV*3和RESV*4消息以及RESV*1，2和RESV*3，4消息的业务量特性消息的信息。
网络资源的预保留如上所述，通过传送包含在PATH消息中的各自的ADSPEC信息从而获得对网络或者网络域的RSVP资源保留。ADSPEC信息被网络或者网络域接收，特别是被其中的路由器接收，从而确定对于期望实现的服务器—客户通信/服务质量所需的资源保留的等级。为了分配保留的资源，路由器利用从客户传送来的RESV消息来分配必需的资源。尤其是，沿着上行路径(也就是说，在向着服务器的通信方向上)接收RESV消息的RSVP路由器利用许可控制来对各自的资源请求进行鉴权并分配必需的资源。如果路由器不能提供请求的资源(例如，因为缺少资源或者鉴权失败)，路由器向客户返回错误消息。如果资源请求可以被满足，各个路由器向下一个路由器发送各个上行的RESV消息。
例如在多播RSVP系统中，下面预保留资源的过程防止了从服务器下行到客户的不必要的资源保留，例如靠近服务器的路由器不能为分配提供所需的资源将导致产生发送到客户的错误消息。这种返回到客户的错误消息的减少通信/服务质量的特殊影响(例如，通信传输时间)就是释放先前被路由器(该路由器处于发送错误消息的路由器和客户之间)分配的分配资源。更进一步，对这种由不同客户产生的错误消息所进行的校正和适当的处理是很复杂的。
图7中显示的预保留机制可以通过如上所述对RSVP进行修改来从而能够实施。除了如上详细描述的对从服务器传送到客户的RESV消息进行扩展外，服务器的PATH消息通过预保留请求进行扩展。在图7中，这个扩展用标志“°”指示。服务器的预保留请求将指定将被保留的资源类型及其扩展。
与上面类似，客户通过分配请求来扩展如上所述的产生的扩展的RESV*消息。这里，标志“°”指示分配请求。
参考图7中显示的实例，服务器请求12个指定资源类型的单元。当接收到PATH°消息时，路由器R1确定它是否可以满足这个请求。由于路由器R1能够提供所请求的资源，路由器R1就预保留12个单元。
路由器R1产生由上述业务量特性信息和预保留请求来扩展的PATH°′消息。尽管路由器R2只能提供可以保留的8个单元，路由器R2的PATH°″消息产生并被传送到路由器R3。与此相反，依据常规的RSVP系统，一个响应RESV消息的错误消息将被返回到客户，以指示资源请求不能被满足。
路由器R3可以提供4个具有被请求的资源和保留资源的单元。此外，没有错误消息被返回到服务器，但是向客户传递一个PATH°″消息。
因此，客户得到一个经过服务器与客户之间所有路由器R1、R2和R3同意和证实的通信/服务资源请求。
当证实了接收到的资源请求时，客户产生一个如上所述扩展的并包含分配请求的PATH*°消息。因为接收的资源请求指示被请求的资源类型的4个单元可以在服务器与客户之间所有的通信连接上提供，所以客户产生的分配请求指示需要被请求资源类型的4个单元，并应当由路由器R1，R2和R3进行分配。
在传送包括上述由路由器R1、R2和R3和客户的分配请求进行的扩展的RESV*°′、RESV*°″和RESV*°-消息的同时，路由器R1、R2和R3中的每一个分配被请求资源类型的4个单元，并释放先前保留的实际上不需要的单元。
更进一步，从客户和路由器R1、R2和R3上行传送的消息(例如，RESV*°′-消息，RESV*°″-消息，和RESV*°-消息)可以包括这样的信息，该信息指定所有被预保留和/或被预分配的资源都保持被保留和/或被分配状态，或者指定最多或最少的预保留和/或预分配资源保持保留和/或分配状态。这个方法还可导致改善的QoS。
预保留和/或预分配机制可以用于确保向具有高(更高)优先权的客户和/或服务器提供所需的资源。
此外，计划服务器可以通过表示再保留资源的上限和/或下限(最大/最小资源保留指示符)的信息(例如，以一种指示符的形式)来扩展其RESV消息因为当接收到各个RESV*°消息时，一些响应PATH°消息的预保留资源可以被释放，这些资源将部分地被具有更高优先权的分配请求来使用。如上所述，每个路由器中的指示符被用来指定资源保留是响应RESV消息的实际的资源分配，还是响应PATH消息的实际的预保留。为了指定可以满足更高优先权资源分配的预保留资源的数量，可以使用上述最小的资源保留指示符。超过这个指示符限定界限的资源数量可以被选择地使用，以实现关于不同PATH消息的更高优先权的资源分配请求。因此，由于这些资源已经被保留并且不需要进行单独的保留，所以就可以更快地建立关于更高优先权资源分配请求的通信连接与PATH°消息的最大/最小指示符相比，RESV*°消息可以指定将被分配的资源(类型)的最小和/或最大值。例如，RESV*°消息指定所述的所有路由器应当提供相同的最小带宽，这样就能够释放所有与路由器中不必保留的资源有关的带宽。
因为可以实现更高优先权的资源请求，并且不会受到资源保留的阻塞，所以尤其是利用PATHo和RESV*o消息的最小资源指示符能够保证向所述具有更高优先权的服务器和/或客户提供所需的资源。
权利要求
1.一种用于在根据给定信令消息协议操作的网络中改进资源保留和分配的方法，该方法包括—依据包括发送机(服务器)的发送机业务量特性信息的给定协议来产生发送机信号(PATH消息)，和—通过至少一个网络来传送该服务器信号(PATH消息)，其特征在于—当发送机信号被传送时将网络业务量特性信息包含在发送机信号(PATH消息)中，从而获得一种扩展的发送机信号(PATH消息)，其中网络业务量特性信息指示网络的业务量特性，和—依据网络业务量特性信息来保留和/或分配网络资源。
2.如权利要求1所述的方法，包括—由接收机(客户)接收扩展的发送机信号(PATH消息)，—依据包含指示接收机(客户)业务量特性的接收机业务量特性信息的给定协议来产生接收机信号(RESV消息)，—将网络业务量特性信息包含在接收机信号(RESV消息)中，从而得到一种扩展的接收机信号(RESV*消息)，以及—依据网络业务量特性信息和接收机业务量特性信息来保留和/或分配网络资源。
3.如权利要求2所述的方法，包括—通过至少一个网络将扩展的接收机信号(RESV*消息)传送到发送机(服务器)，—在传送接收机信号(RESV*消息)时，通过包含实际的网络业务量特性信息来更新扩展的接收机信号(RESV*消息)，以及—依据被更新的扩展的接收机信号(RESV*′消息)来保留和/或分配至少一个网络的资源。
4.如上述权利要求中任一所述的方法，包括—通过至少一个网络中的至少一个路由器(R1，R2，R3)来传送扩展的发送机信号(PATH′消息)和/或扩展的接收机信号(RESV*消息)和/或被更新的扩展的接收机信号(RESV*′消息)，—通过包括和/或更新指示至少一个路由器(R1，R2，R3)的业务量特性的信息来包括和/或更新网络业务量特性信息。
5.如上述权利要求中任一所述的方法，其中—发送机(服务器)根据从至少一个网络中接收到的信号(RESV*消息，RESV*′消息)来保留和/或分配网络资源。
6.如上述权利要求任一所述的方法，其中—接收机(客户)根据接收到的扩展的发送机信号(PATH′消息)来接收和/或分配网络资源。
7.如权利要求4至6中任一所述的方法，其中—至少一个路由器(R1，R2，R3)根据从至少一个网络中接收到的接收信号(PATH′消息，RESV*消息，RESV*′消息)来保留和/或分配它的资源。
8.如上述权利要求中任一所述的方法，包括依据给定协议将保留和/或分配信息包含在发送机信号(PATH消息)中，该保留和/或分配的信息指示将被预保留和/或被预分配的网络资源，根据保留和/或分配信息来预保留和/或预分配网络资源。
9.如权利要求8所述的方法，包括将实际的保留和/或分配信息包含在包括保留和/或分配信息的被扩展的发送机信号(PATH °′消息)中，该实际的保留和/或分配信息指示实际上被预保留的和/或被预分配的网络资源。
10.如权利要求9所述的方法，其中—至少一个路由器(R1，R2，R3)根据发送机(服务器)的保留和/或分配信息来保留和/或分配其可用的资源，和—包含对应于实际上被预保留和/或被预分配的路由器资源的实际保留和/或分配信息。
11.如权利要求8至10中任一所述的方法，其中接收机(客户)根据接收到的实际保留和/或分配信息将保留和/或分配请求包含在被扩展的接收机信号(RESV*消息)中，该保留和/或分配请求指示用于与发送机(服务器)通信的网络资源。
12.如权利要求11所述的方法，包括根据在被扩展的接收机信号(RESV*°消息)和/或被更新的扩展的接收机信号(RESV*°′消息)中的保留和/或分配请求来保留和/或分配网络资源。
13.如权利要求12所述的方法，其中至少一个路由器(R1，R2，R3)根据从接收机(客户)传送的信号(RESV*°消息，RESV*°′消息)中的保留和/或分配请求来保留和/或分配被预保留和/或被预分配的路由器资源。
14.如权利要求12或者13所述的方法，其中超过接收机(客户)的保留和/或分配请求的预保留和/或预分配的网络资源都被释放。
15.如权利要求14所述的方法，其中至少一个路由器(R1，R2，R3)根据从接收机(客户)传送的信号(RESV*°消息，RESV*°′消息)中的保留和/或分配请求来释放它的预保留和/或预分配的资源。
16.如权利要求11至15中任一所述的方法，其中接收机(客户)将信息包含在被扩展的接收机信号(RESV*消息)中，该信息指示要保持保留和/或分配状态的被预保留和/或被预分配的网络资源的最大值或者最小值。
17.如权利要求16所述的方法，其中被预保留和/或预分配的网络资源根据包含在被扩展的接收机信号(RESV*消息)中的信息保持保留和/或分配状态，该信息指示要保持保留和/或分配状态的最大或者最小的网络资源
18.如权利要求17所述的方法，其中至少一个路由器(R1，R2，R3)根据指示要保持保留和/或分配状态的最大或者最小网络资源的接收机信息来维护它的预保留和/或预分配的资源。
19.如上述权利要求中任一所述的方法，其中信号(PATH消息，PATH′消息，RESV消息，RESV*消息，RESV*′消息，PATH°′-消息，RESV*°-消息，RESV*°′-消息)包括指示是否为一个传送到接收机(客户)和/或传送到发送机(服务器)的消息执行资源的保留和/或分配的信息。
20.如权利要求19所述的方法，其中包含在被传送的信号中的信息包括指定所需的最小网络资源的指示符。
21.如权利要求20所述的方法，其中超过由指示符指定的网络资源的被预保留和/或被预分配的网络资源用于至少一个具有更高优先权的网络。
22.如上述权利要求中任一所述的方法，其中—给定的信令消息协议是资源保留协议(RSVP)，—发送机信号(PATH消息)是资源保留协议(RSVP)的PATH消息，—接收机信号(RESV消息)是资源保留协议(RSVP)的RESV消息
23.如上述权利要求中任一所述的方法，其中该方法用于服务于单客户和/或多客户应用的网络中。
24.如权利要求23所述的方法，其中传送到客户的信号(PATH消息，PATH′消息，PATH°′消息)通过使用多播传输来进行传送。
25.如权利要求23或者24所述的方法，其中传送到发送机(服务器)的信号(RESV消息，RESV*消息，RESV*′消息，RESV*°消息，RESV*°′消息)利用反向多播传输进行传送。
26.如权利要求24或者25所述的方法，其中在至少一个网络和/或其组成部件中对包含在通过网络传送的信号中的信息执行集合。
27.一种利用用于网络资源保留和分配的给定信令消息协议的网络系统，包括—发送机(服务器)，—接收机(客户)，和—至少一个用于连接发送机(服务器)和接收机(客户)的网络，其中—该发送机(服务器)适合依据权利要求1至20的任一个方法进行操作
28.如权利要求27所述的网络系统，其中接收机(客户)适合依据权利要求1至26中任一个方法进行操作。
29.如权利要求27或者28所述的网络系统，包括至少一个网络中的至少一个路由器(R1，R2，R3)，该至少一个的路由器(R1，R2，R3)适合依据权利要求4至26中任一个方法进行操作。
30.如权利要求27至29中任一所述的网络系统，其中给定信令消息协议是资源保留协议(RSVP)。
全文摘要
本发明提供一种用于改进网络资源保留和分配的操作网络系统的方法和进行相应操作的网络系统。包含在给定协议诸如资源保留协议(RSVP)的信令消息中的信息，它并不提供关于网络中实际通信状态的信息。根据本发明，从所有网络中收集关于网络通信和/或服务质量的信息。尤其是，分别从所有网络域和它们的路由器中收集这种信息。收集到的信息通过扩展基于给定协议而获得的信令消息而在网络中传递。利用所收集的信息来改进服务器与它的客户之间的服务质量协商。这种改进可以在包括一个服务于单客户的网络域的网络系统中和多播网络中实现。更进一步，本发明提供一种预保留网络资源的解决方案，对于随后进行的资源分配，它避免了网络资源不必要的保留和网络资源的浪费。
文档编号H04L12/54GK1488217SQ01822387
公开日2004年4月7日 申请日期2001年11月26日 优先权日2000年11月30日
发明者F·亨谢德特, F 亨谢德特, H·哈梅莱尔斯, 防扯 , E·瓦伦蒂尼, 椎倌 申请人:艾利森电话股份有限公司