专利名称：每服务每用户的流量配给的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机网络网关领域。更具体地说，本发明涉及通过流量配给方案(provision scheme)向网关用户提供服务质量(QoS)的解决方案。
背景技术：
订户聚合系统允许计算机网络用户同时连接到多个服务目的地网络。为了获得由不同的服务网络提供的服务，订户要与所述网络交换数据或控制分组。在上行方向的网关可以从订户接收该流量，然后可以由在下行方向的网关从服务网络接收。
通过专门网关的用户，订户可以动态地挑选一种或多种服务。每种服务可能具有它自己的带宽需求，以及定价水平，以便向它的订户提供相应的服务质量水平。从而在上行方向或下行方向的订户所消耗的带宽可以随所选择的服务而波动。因此，订户应当为他的订购支付的价钱也会变化。例如，订户可以为基本服务每月向ISP支付$19.95，而为高级服务支付￥39.95。另外，有时用户可以以不同的价格同时订购ISP所提供的多种服务，例如视频服务和因特网接入。视频服务通常要求较高的带宽，并且ISP不得不将传输介质例如数字用户线(DSL)配给到可接受的高速。不幸地是，这允许用户也以更高的速度享受因特网，而ISP可能希望对高速因特网收取比高速视频服务更多的钱。这些都被认为是服务质量(QoS)问题。
处理这些问题的最常用方法是为每个订户使用异步传输模式(ATM)虚电路(VC)，并且对VC设置限制。这被称为以每订户线为基础的流量配给。然而，这种方法有若干限制。首先，在订户线上可能有多于一个用户。例如，当订户是小公司时，就会有多个雇员共享相同线路。这种方法不能区分多个用户。第二，用户可能可访问多于一个服务提供者。每个服务提供者可能希望设置它自己的限制。例如，一个服务提供者可以设置1.5Mb的限制，而另一个可以设置0.5Mb的限制。这种方法不能对不同的服务施加不同的限制，它仅仅能够作为整体向VC施加2Mb的集合限制。
所以所需要的是克服这些限制的解决方案。
发明内容
可以利用代表用户的宿主对象、代表服务的服务对象和链接这二者的连接对象，以便提供服务质量(QoS)。宿主对象和/或连接对象可以包含定义对流量的限制的配给方案，可以通过本地或远程编程机制提供该配给方案。当流量流过宿主对象和/或连接对象时，利用适当的配给方案来确定要丢弃的分组。
这里结合并组成本说明书的一部分的附图与详细描述一起说明了本发明的一种或数种实施方式，用来解释本发明的原理和实施方式。
在附图中图1是图示了根据本发明特定实施方式的网关体系结构的图。
图2是图示了根据本发明特定实施方式的令牌桶配给的图。
图3是图示了根据本发明特定实施方式的用于在网关中提供对于用户的服务质量的方法的流程图。
图4是图示了根据本发明特定实施方式的用于在网关中提供对于服务的服务质量的方法的流程图。
图5是图示了根据本发明特定实施方式的用于在网关中向订购了一种或多种服务的用户提供服务质量的方法的流程图。
图6是图示了根据本发明特定实施方式的用于提供对于用户的服务质量的网关的方框图。
图7是图示了根据本发明特定实施方式的用于提供对于服务的服务质量的网关的流程图。
图8是图示了根据本发明特定实施方式的用于向订购了一种或多种服务的用户提供服务质量的网关的方框图。
具体实施例方式
这里在计算机系统、服务器和软件的上下文中描述本发明的实施方式。本领域的那些普通技术人员将认识到下面的本发明的详细描述仅仅是说明性的，而不是要以任何方式进行限制。这些技术人员将认识到本发明的其他实施方式也具有这种公开的优点。现在将详细参考如附图所示的本发明的实现。在整个附图和下面的详细描述中将用相同的标号指示相同或相似的部分。
为了清楚起见，在这里并没有图示和描述该实现的所有常规特征。当然，应当理解在任何这种实际实现的开发中，必须要作出许多实现特有的决定，以便实现开发者的特定的目标，例如遵守应用相关和商业相关的限制，并且这些特定的目标会从一种实现到另一种实现或者从一个开发者到另一个开发者而变化。此外，应当理解这种开发努力可能是复杂并耗时的，但是对于那些具有这种公开的优点的领域中的普通技术人员来说不过是工程的常规任务罢了。
根据本发明的一种实施方式，可以使用各种类型的操作系统(OS)、计算平台、固件、计算机程序、计算机语言和/或通用机器来实现组件、过程步骤和/或数据结构。可以将方法运行为在处理电路上运行的编程过程。处理电路可以采用处理器和操作系统的多种组合或者独立的设备的形式。可以将处理实现为由这种硬件、硬件单独或者他们的任何组合执行的指令。可以在由机器只读的程序存储设备上存储软件。另外，本领域的那些普通技术人员将认识到，在不脱离这里公开的发明概念的范围和精神的情况下，也可以使用具有较少通用目的性质的设备，例如硬连线设备、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等。
可以利用代表用户的宿主对象、代表服务的服务对象和链接这二者的连接对象，以便提供服务质量(QoS)。在本发明的特定实施方式中，当用户登录时，网关可以创建宿主对象。用户然后可以登录(顺序或者并行地)到一个或多个订购的服务。当用户登录到订购的服务中时，可以创建服务对象来描述该服务(除非由于其他订户的动作已经创建了该服务对象)。然后可以创建连接对象来链接用户的宿主对象和服务对象。从用户到因特网的分组可以从用户流动到主机对象，然后到连接对象，然后到服务对象，再然后到因特网。从因特网到用户的分组可以以相反的顺序流动。
在本发明的特定实施方式中，可以在宿主对象和/或连接对象内部设置配给方案。可以首先将用于特定服务的配给方案存储到服务资料(profile)中，然后将其拷贝到已创建的链接到该服务的每个连接对象。配给方案可以对流量速率进行监控，并在所述速率超过向满足所述方案中所定义的标准的分组确定的限制时丢弃某些分组。这是管制方案的示例。然而，也可以应用诸如修整(shaping)之类的其他配给方案。
因此，可以使用本发明实现若干种不同的配给情形。这些情形包括；1.集合配给。如果用户已经订购多种服务，则网络接入提供者可以在宿主对象上设置配给方案，以使得用户不能以高于限制的速率发送或接收流量。
2.服务配给。每个服务提供者可以通过在适当的服务对象中设置配给方案来设置它自己的限制。
3.每用户每服务配给。网络接入提供者可以对用户设置限制，并且服务提供者也可以对每种服务设置限制。例如，可以将对用户的限制设置为2Mb。可以将对服务A的限制设置为1.5Mb，而将对服务B的限制设置为1Mb。如果用户同时订购两种服务，则服务限制和总共2Mb的限制都将限制该用户。如果用户只订购一种服务，则因为总共2Mb的限制比服务限制高，所以只有总共2Mb的限制将限制该用户。
图1是图示了根据本发明特定实施方式的网关体系结构的图。订户100可以具有关联的宿主对象102。用户可以订购三个服务104a、104b和104c。每个服务可以具有对应的服务对象106a、106b和106c。连接对象108a、108b和108c可以将每个服务对象106a、106b和106c与适当的宿主对象102相关联。
本发明的特定实施方式的其他优点是可以利用远程接入拨入用户服务(RADIUS)接入控制协议来自动配置配给方案。在过去，任何配给方案都不得不通过命令行接口(CLI)手动进行配置。通过修改用户资料和服务资料来包括描述配给参数的属性，可以通过诸如RADIUS之类的远程订户管理协议来容易地修改配给方案。这可以包括与上行带宽、上行正常突发(burst)大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小、下行过度突发大小有关的信息。在用户资料中，这定义了用户有权获得的平均带宽和用户可以拥有的正常/过度突发容限。在服务资料中，这定义了服务必须达到的平均速率和服务可以容忍的正常/过度突发大小，从而提供相应的服务质量。
在本发明的特定的实施方式中，可以将配给方案实现为令牌桶机制。图2是图示了根据本发明特定实施方式的令牌桶配给方案的图。设置令牌速率TR 200，TR或者对应于在每用户配给中订户有权达到的聚合带宽，或者对应于在每用户每服务配给中，单个服务提供可接受的质量而所需的带宽。可以用令牌桶大小或正常突发大小TBS 202来限制流量流可以达到的突发大小。
当长度为L的分组从上行方向或者从下行方向到达管制器(不管在宿主对象还是在连接对象中)时，如果它的令牌桶具有足够的令牌(≥L)，则可以传递该分组，并且将相应地自动对桶中的令牌数目进行更新。如果令牌桶没有足够的令牌(＜L)，则丢弃改分组，并且不对令牌桶中的令牌数目进行更新。从而当具有长度L的分组到达网关时，更新令牌桶令牌#＝Min(令牌#+TR×从上次更新起经过的时间，TBS)，如果(令牌#≥L)则传递该分组，更新令牌桶令牌#＝令牌#-L；否则丢弃该分组，不更新令牌桶当设置可选参数即扩展的突发大小ETBS时，该参数应当大于等于TBS。当ETBS等于TBS时，该配给方案就是令牌桶方案。当ETBS大于TBS时，可以施加扩展的突发限制。不像标准的令牌桶方案，具有扩展的突发大小的令牌桶允许一个流借用更多的令牌。需要具有扩展的突发能力的令牌桶不是要立即进入诸如标准令牌桶之类的尾部丢弃情景，而是要以与随机早期检测(RED)更相似的方式逐渐丢弃分组。
该方案可以利用实际债务、复合债务和扩展的突发大小之间的比较结果来确定分组配给结果。实际债务是流当前已经借用的令牌的计数。复合债务是从最后一次丢弃分组起所有实际债务的和。如果复合债务大于扩展的突发大小，则会丢弃分组。在丢弃分组之后，将复合债务有效地置零，并且在下一次丢弃新的分组时开始重新计算新的值。如果实际债务大于扩展的突发值，则丢弃所有的分组，直到通过积累令牌桶中的令牌而减小了实际债务。丢弃的分组对任何速率和突发限制都不会有不利影响。即，当丢弃分组时，没有从令牌桶中移除令牌。
图3是示出了根据本发明特定实施方式用于在网关中提供对于用户的服务质量的方法的流程图。在300处，定义对应于用户的宿主对象，该宿主对象具有指示对向或从用户发送的流量的限制的配给方案。这可以发生在用户登录时。可以用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义宿主对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。在302处，将向或从用户发送的超过限制的流量丢弃。
图4是示出了根据本发明特定实施方式用于在网关中提供对于服务的服务质量的方法的流程图。在400处，定义对应于服务的服务对象。这可以发生在用户登录到服务时。在402处，创建将服务对象链接到宿主对象的连接对象，宿主对象对应于订购该服务的用户，其中连接对象具有指示对向或从服务发送的流量的限制的配给方案。可以用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义服务对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。在404处，将向或从服务发送的超过限制的流量丢弃。
图5是示出了根据本发明特定实施方式用于在网关中向订购了一种或多种服务的用户提供服务质量的方法的流程图。在500处，定义对应于用户的宿主对象。该宿主对象具有指示对向或从用户发送的流量的限制的配给方案。这可以发生在用户登录时。可以用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义宿主对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。在502处，定义对应于服务的服务对象。这可以发生在用户登录到服务时。在504处，创建将服务对象链接到宿主对象的连接对象，其中连接对象具有指示对向或从服务发送的流量的限制的配给方案。可以用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义服务对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。在506处，将向或从用户发送的超过对向或从用户发送的流量的限制的流量以及向或从服务发送的超过向或从服务发送的流量的限制的流量丢弃。
图6是图示了根据本发明特定实施方式用于提供对于用户的服务质量的网关的方框图。宿主对象定义器600定义与用户对应的宿主对象，宿主对象具有指示对向或从用户发送的流量的限制的配给方案。这可以发生在用户登录时。可以用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义宿主对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。耦合到宿主对象定义器600的流量丢弃器602可以将向或从用户发送的超过限制的流量丢弃。
图7是图示了根据本发明特定实施方式用于提供对于服务的服务质量的网关的方框图。服务对象定义器700定义与服务对应的服务对象，这可以发生在用户登录到服务时。耦合到服务对象定义器700的连接对象创建器702可以创建将服务对象链接到宿主对象的连接对象，宿主对象对应于订购该服务的用户，其中连接对象具有指示对向或从服务发送的流量的限制的配给方案。可以用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义服务对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。耦合到连接对象创建器702的流量丢弃器704可以将向或从服务发送的超过限制的流量丢弃。
图8是示出了根据本发明特定实施方式用于在网关中向订购了一种或多种服务的用户提供服务质量的网关的方框图。宿主对象定义器800可以定义与用户对应的宿主对象，宿主对象具有指示对向或从用户发送的流量的限制的配给方案。这可以发生在用户登录时。可以用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义宿主对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。服务对象定义器802可以定义与服务对应的服务对象。这可以发生在用户登录到服务时。耦合到宿主对象定义器800和服务对象定义器802的连接对象创建器804可以创建将服务对象链接到宿主对象的连接对象，其中连接对象具有指示对向或从服务发送的流量的限制的配给方案。可以用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义服务对象。这些参数可以包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。可以将配给方案实现为令牌桶配给。耦合到宿主对象定义器800和连接对象创建器804的流量丢弃器806可以将向或从用户发送的超过对向或从用户发送的流量的限制的流量以及向或从服务发送的超过向或从服务发送的流量的限制的流量丢弃。
尽管已经图示并描述了本发明的实施方式和应用，但是对于本领域的那些技术人员很清楚，在不脱离这里的发明概念的情况下，可以有远比上面提到的实施方式和应用多的具有该公开的好处的修改。因此，除了所附权利要求的精神外，本发明不应被限制。
权利要求
1.一种用于在网关中提供对于用户的服务质量的方法，包括定义对应于所述用户的宿主对象，所述宿主对象具有指示对向或从所述用户发送的流量的限制的配给方案；和将向或从所述用户发送的超过所述限制的流量丢弃。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述定义宿主对象发生在用户登录时。
3.如权利要求1所述的方法，其中，使用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义所述宿主对象。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
5.如权利要求1所述的方法，其中，将所述配给方案实现为令牌桶配给。
6.如权利要求1所述的方法，还包括通过远程订户管理系统来接收所述配给方案。
7.一种用于在网关中提供对于服务的服务质量的方法，包括定义对应于所述服务的服务对象；创建将所述服务对象链接到宿主对象的连接对象，所述宿主对象对应于订购所述服务的用户，其中所述连接对象具有指示对向或从所述服务发送的流量的限制的配给方案；和将向或从所述服务发送的超过所述限制的流量丢弃。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述定义服务对象发生在用户登录到所述服务时。
9.如权利要求7所述的方法，其中，使用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义所述连接对象。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
11.如权利要求7所述的方法，其中，将所述配给方案实现为令牌桶配给。
12.如权利要求7所述的方法，还包括通过远程订户管理系统来接收所述配给方案。
13.一种用于在网关中向订购一种或者多种服务的用户提供服务质量的方法，包括定义对应于所述用户的宿主对象，所述宿主对象具有指示对向或从所述用户发送的流量的限制的配给方案；定义对应于所述服务之一的服务对象；创建将所述服务对象链接到所述宿主对象的连接对象，所述连接对象具有指示对向或从所述服务发送的流量的限制的配给方案；将向或从所述用户发送的超过对向或从所述用户发送的流量的所述限制的流量丢弃；和将向或从所述服务发送的超过对向或从所述服务发送的流量的所述限制的流量丢弃。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述定义宿主对象发生在用户登录时。
15.如权利要求13所述的方法，其中，使用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义所述宿主对象。
16.如权利要求13所述的方法，其中，所述定义服务对象发生在用户登录到所述服务时。
17.如权利要求13所述的方法，其中，使用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义所述连接对象。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
20.如权利要求13所述的方法，其中，将所述配给方案实现为令牌桶配给。
21.如权利要求13所述的方法，还包括通过远程订户管理系统来接收所述配给方案。
22.一种网关，包括宿主对象定义器；和耦合到所述宿主对象定义器的流量丢弃器。
23.一种网关，包括服务对象定义器；耦合到所述服务对象定义器的连接对象创建器；和耦合到所述连接对象创建器的流量丢弃器。
24.一种网关，包括宿主对象定义器；服务对象定义器；耦合到所述宿主对象定义器和所述服务对象定义器的连接对象创建器；和耦合到所述宿主对象定义器和所述连接对象创建器的流量丢弃器。
25.一种用于在网关中提供对于用户的服务质量的装置，包括用于定义对应于所述用户的宿主对象的装置，所述宿主对象具有指示对向或从所述用户发送的流量的限制的配给方案；和用于将向或从所述用户发送的超过所述限制的流量丢弃的装置。
26.如权利要求25所述的装置，其中，所述定义宿主对象发生在用户登录时。
27.如权利要求25所述的装置，其中，使用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义所述宿主对象。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
29.如权利要求25所述的装置，其中，将所述配给方案实现为令牌桶配给。
30.如权利要求25所述的装置，还包括用于通过远程订户管理系统来接收所述配给方案的装置。
31.一种用于在网关中提供对于服务的服务质量的装置，包括用于定义对应于所述服务的服务对象的装置；用于创建将所述服务对象链接到宿主对象的连接对象的装置，所述宿主对象对应于订购所述服务的用户，其中所述连接对象具有指示对向或从所述服务发送的流量的限制的配给方案；和用于将向或从所述服务发送的超过所述限制的流量丢弃的装置。
32.如权利要求31所述的装置，其中，所述定义服务对象发生在用户登录到所述服务时。
33.如权利要求31所述的装置，其中，使用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义所述连接对象。
34.如权利要求33所述的装置，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
35.如权利要求31所述的装置，其中，将所述配给方案实现为令牌桶配给。
36.如权利要求31所述的装置，还包括用于通过远程订户管理系统来接收所述配给方案的装置。
37.一种用于在网关中向订购一种或者多种服务的用户提供服务质量的装置，包括用于定义对应于所述用户的宿主对象的装置，所述宿主对象具有指示对向或从所述用户发送的流量的限制的配给方案；用于定义对应于所述服务之一的服务对象的装置；用于创建将所述服务对象链接到所述宿主对象的连接对象的装置，所述连接对象具有指示对向或从所述服务发送的流量的限制的配给方案；用于将向或从所述用户发送的超过对向或从所述用户发送的流量的所述限制的流量丢弃的装置；和用于将向或从所述服务发送的超过对向或从所述服务发送的流量的所述限制的流量丢弃的装置。
38.如权利要求37所述的装置，其中，所述定义宿主对象发生在用户登录时。
39.如权利要求37所述的装置，其中，使用具有描述配给参数的属性的用户资料来定义所述宿主对象。
40.如权利要求37所述的装置，其中，所述定义服务对象发生在用户登录到所述服务时。
41.如权利要求37所述的装置，其中，使用具有描述配给参数的属性的服务资料来定义所述连接对象。
42.如权利要求41所述的装置，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
43.如权利要求41所述的装置，其中，所述配给参数包括上行带宽、上行正常突发大小、上行过度突发大小、下行带宽、下行正常突发大小和下行过度突发大小。
44.如权利要求37所述的装置，其中，将所述配给方案实现为令牌桶配给。
45.如权利要求37所述的装置，还包括用于通过远程订户管理系统来接收所述配给方案的装置。
46.一种机器可读的程序存储设备，其可感知地实现机器可执行的指令的程序来执行用于在网关中提供对于用户的服务质量的方法，所述方法包括定义对应于所述用户的宿主对象，所述宿主对象具有指示对向或从所述用户发送的流量的限制的配给方案；和将向或从所述用户发送的超过所述限制的流量丢弃。
47.一种机器可读的程序存储设备，其可感知地实现机器可执行的指令的程序来执行用于在网关中提供对于服务的服务质量的方法，所述方法包括定义对应于所述服务的服务对象；创建将所述服务对象链接到宿主对象的连接对象，所述宿主对象对应于订购所述服务的用户，其中所述连接对象具有指示对向或从所述服务发送的流量的限制的配给方案；和将向或从所述服务发送的超过所述限制的流量丢弃。
48.一种机器可读的程序存储设备，其可感知地实现机器可执行的指令的程序来执行用于在网关中向订购一种或者多种服务的用户提供服务质量的方法，所述方法包括定义对应于所述用户的宿主对象，所述宿主对象具有指示对向或从所述用户发送的流量的限制的配给方案；定义对应于所述服务之一的服务对象；创建将所述服务对象链接到所述宿主对象的连接对象，所述连接对象具有指示对向或从所述服务发送的流量的限制的配给方案；将向或从所述用户发送的超过对向或从所述用户发送的流量的所述限制的流量丢弃；和将向或从所述服务发送的超过对向或从所述服务发送的流量的所述限制的流量丢弃。
全文摘要
可以利用代表用户的宿主对象(102)、代表服务的服务对象(106a、106b、106c)和链接这二者的连接对象(108a、108b、108c)，以便提供服务质量(QoS)。宿主对象(102)和/或连接对象(108a、108b、108c)可以包含定义对流量的限制的配给方案，可以通过本地或远程编程机制提供该配给方案。当流量流过宿主对象(102)和/或连接对象(108a、108b、108c)时，利用适当的配给方案来确定要丢弃的分组。
文档编号H04L12/24GK1685661SQ03823196
公开日2005年10月19日 申请日期2003年9月23日 优先权日2002年9月26日
发明者姜天戟, 张树斤 申请人:思科技术公司