专利名称：带内信令机制内的双向服务质量保留的制作方法
技术领域：
和背景本发明涉及对于如在移动装置中运行的自适应实时服务之类的应用的服务质量(QoS)支持的领域，这些服务用来支持其中节点连通性质量可能不可预测地时变的动态、移动、无线IP网络中的不同接入技术。
暂时的网络资源降级的一个起因是带宽限制的无线链路级性能。由于无线电链路特性和缺陷，移动节点之间的连接可能是时变的。不可预测的时变链路质量对于相邻节点之间的连通性以及对于终端到网络的接入具有负面影响。
不可靠性的另一个起因在于属于中间传送网络、例如第三方网络的无线节点的可能不可预测的可用性或者移动行为。3G以上的移动网可能采用无线自组网来扩展固定无线网络接入基础设施，以便扩展用于移动用户的无线电覆盖和网络容量。欧洲项目MIND已经研究了一种包括无线接入路由器或者甚至移动终端的体系结构(参见IST-2000-28584 MIND，基于移动IP的网络发展，http//www.ist-mind.org/)。诸如无线路由器或移动终端之类的无线网络节点的删除或关断可能留下已经从公共接入断开的分离网络分支。因此，沿着通过网络的专用路径的传输质量可能随时间相当频繁且显著地改变。
因此，现有QoS敏感流必须响应无线损坏以及拓扑变化而迅速被建立、恢复、修改和释放。如S.M.Shahrier和K.M.Shaheen的文章“双向QoS信令的框架”(Internet Draft，2002)中所述，这个问题抵制支持实时传统应用、如基于IP的语音(VoIP)或视频会议的原则，其中的性能要求与现有的电路交换或基于语音的有线和无线系统相似，因为所有这些对称流式传播服务强加稳定对称双向资源要求、例如带宽和等待时间特性。
现有协议的复杂度往往不满足这些要求。已经提出服务体系结构来允许为个别数据流(例如与ftp服务器的文件交换)进行资源保留、即综合服务(IntServ)模型。或者，已经提出区分服务(DiffServ)模型，以便通过对流聚集确定包转发行为来改进可缩放性，其中在沿路由路径的网络节点中需要较少状态信息。已经提出作为IntServ模型的一个候选者的资源保留协议(RSVP)，以便使应用能够自发地向对等主机发出资源需求信号。协议可沿路由路径逐跳被解释，或者透明地隧道传送到非RSVP网络区域，其中在不相符区域的网络边界的适当位置具有适当的映射机制。虽然RSVP协议在IP相关研究和标准化团体中得到某种认同，但是，协议的不足在必须与移动环境中的自适应实时应用可互通时变得明显。即使正在进行的扩展RSVP的标准化(如IETF WG NSIS进行的研究)也无法充分补偿所述组网问题，因为控制与用户数据之间的完全分离不允许快速适应改变的组网条件。
在本地级，链接笔记本或掌上电脑的自组网可用于在会议的参与者之间传播及共享信息。它们还可能适合于家庭网络中的应用，在其中，装置可直接通信以交换信息，例如音频和/或视频信号、告警以及配置更新。在这种上下文中的最广泛应用或多或少也许是互连的家用机器人的自治网络，它们打扫卫生、洗餐具、除草、执行安全监控等。近来，提出了自组多跳网用于环境监测，在其中，所述网络可用来预测水质污染或者提供即将出现的海啸的早期警告。近程自组网可通过组成所谓的“个人区域网”(PAN)从而消除对电缆的需要，来简化各种移动装置(例如蜂窝电话和PDA)之间的相互通信。这也可将固定网络提供的移动性扩展到自组网域的节点。
移动自组网(MANET)通常采用分布式功能进行工作，并且允许业务量通过源与目的地之间的多个无线电中继段。无线电层的路由选择算法和推断是这些网络的研究领域的难题。如果数据一贯地在基础网络的节点之间传递，则在其节点移动的网络中固有的不可预测性对路由选择和移动性功能提出难题。尽管如此，多跳无线电系统也使得在保持性能的同时节省电池容量成为可能。在任何情况下，自组网模型的最具吸引力的属性也许是它对于集中控制的独立性以及因而也是它提供给用户的增加的自由度和灵活性。
目前技术水平的简述为了理解本发明的中心思想，需要简述根据当前技术水平的最重要QoS保留概念及协议的一部分。
如S.Shenker和J.Wroclawski的文章“网元服务规范模板”(IETFRFC 2216，1997年9月)中所述，当今向移动用户提供各种QoS保留概念。术语“服务质量”(QoS)表示所提供包传递服务的性质，它通过诸如当前取得的带宽、包延迟、丢包率等参数来描述。按照传统方式，因特网提供单QoS尽力而为传递，其中，可用带宽和延迟特性取决于瞬时负荷。应用看到的对QoS的控制通过充分提供基础网络设施来实行。
对于QoS使能的基于IP的网络，存在两种主要的服务流，即，具有其伴随信令(资源)保留设置协议(RSVP)的综合服务(IntServ)以及例如S.Blake、D.Black、M.Carlson、E.Davies、Z.Wang以及W.Weiss的文章“区分服务的体系结构”(IETF RFC 2475，1998年12月)中所述的区分服务(DiffServ)。上述IntServ体系结构定义对因特网的传统尽力而为(BE)模型的一组扩展，目的是为应用提供端到端QoS。所述区分服务提供相似QoS数据流的保留的聚集而无需任何信令。因此，DiffServ网络根据所谓的DiffServ码点(DSCP)将包分类为少量聚集QoS数据流或“类”中的一个。
对于QoS体系结构，包分类器用于将包分类为应当以指定方式来处理的包的流或序列，例如R.Braden等人的“因特网体系结构中的综合服务概述”(IETF RFC 1633，1994年6月)中所述的IntServ体系结构所建议的。为此，需要保留标识符唯一标识应用流。保留标识符可包括若干包字段，例如IP源、目标IP地址、端口号等。对于IPv6，如S.Deering和R.Hinden的“因特网协议，版本6(IPv6)规范”(IETF RFC 2460，1998年12月)中所述，已经定义流标签字段来简化各个流的分类。存在若干建议来评估这个字段连同IPv6发送方源地址，以便唯一标识流。
如R.Bradon等人的文章“资源保留协议(RSVP)-版本1功能规范”(IETF RFC 2205，1997年9月)中所述，“软状态”的概念由资源保留协议(RSVP)使用，它采用沿数据路径发送的定期刷新消息来使连接保持有效。因此，RSVP是端到端控制协议，它组成综合服务体系结构的信令部分。保留是面向接收方的，以及根据相应应用的需求来支持所述保留的聚集。QoS数据流可能具有多个发送方，以及协议支持不同的保留样式来指示如何聚集不同发送方的保留。RSVP所使用的两个重要消息类型是“PATH”和“RESV”。每个数据源定期发送“PATH”消息，它建立沿着从发送方到接收方的路径的路由器上的路径状态。每个QoS数据流的接收方定期发送“RESV”消息，它建立沿着从接收方到发送方的反向路径的中间路由器上的保留状态。因此，RSVP采取网络上的相当稳定的路径。
如A.K.Talukdar、B.R.Badrinath和A.Acharya的文章“MRSVP带有移动主机的综合服务网络所用的资源保留协议”(Department ofComputer Science，Technical Report，DCS-TR-337，Rutgers University，USA，1997年7月)中所述的移动资源保留协议(MRSVP)支持两种类型的保留主动和被动保留。主动保留对应于在其上实际交换数据的QoS数据流，而被动保留则预先预订仍然要由可能需要较弱QoS保证或者尽力而为服务的其它数据流所使用的资源。
先有技术解决方案的缺点和问题自组网中的最大问题之一在于，数据流的路由路径和通信连接的QoS条件可能随时间相当频繁及显著地改变。因此，数据流可能必须随着无线环境损坏以及拓扑变化而迅速重定向、恢复、修改和释放。现在，根据当前技术水平的流行的QoS协议不能很好地适合这种动态移动无线环境。不是抢先探测可能的未来路由路径的QoS状况，它们而是以更被动及反应方式对切换过程引起的QoS条件变化作出反应。
传统的资源保留协议、如RSVP通常仅支持单向保留请求。目前为止对于对称应用所论述的解决方案是非捆绑双向保留。因而，从相对的通信端点(“应用对等体”)建立两个单向连接。对于沿路的路由选择节点，两种保留没有相互依赖性，因为上行流在路由选择限制的意义上与其关联下行业务量没有关系。这些不可预测的不对称例如可能引起以下状况对话连接的整体QoS需要不再是足够的，但连接的一个方向仍然具有充分的能力。在其中链路质量可能随时间频繁变化的移动无线网络中，要求特定类型的双向应用“捆绑”每个方向中的路由。因此，两个方向应当沿相同路由，或者应当由网络作为单示例来处理。
虽然传输和网络层QoS已经在因特网内研究了多年，但这些工作主要基于有线网络的假设。但是，其中移动节点必须处理无线链路连接的多家庭异构接入网中的无线通信的特征在于受限带宽、增加的差错率以及资源波动。另外，当移动节点改变它们对网络的接入点时，在切换之中或者之后需要机制来控制系统的行为。因此，无线QoS提供变得更为相干，以便处理这些不可靠网络的这种固有行为。考虑在移动节点上运行的对话实时应用、如基于IP的语音(VoIP)或视频会议，所请求QoS能力与如S.M.Shahrier和K.M.Shaheen的文章“双向QoS信令的框架”(Internet Draft，2002)中所述的现有电路交换或基于语音的无线系统相似。
这些对称流式服务要求稳定的对称的双向带宽和等待时间条件。在其中吞吐量当后向路径上确认消息延迟或丢失时被减小的TCP连接中，双向保留的需要也是明显的。
图1给出一个实例，在其中，移动节点中产生的应用流可在两个备选路线之间路由，从而被连接到接入网。在当代IP传送网络中，对于下行和上行流沿物理网络中的不同路径没有限制。因此，QoS保留因两个方向的不对称IP路由选择而不是双向的。在其中应用依靠沿通信路径的对称能力的移动无线流式实时情况中，这种状况可能产生问题。
与有线世界对照，这些能力在移动无线情况中随时间不可预测。这可能引起以下状况上行链路不再能够支持所请求QoS参数，以及另一方面，下行链路没有受到任何无线链路质量变化的影响。这些不对称性可能意味着，双向连接的整体QoS需要不再是足够的，但一个方向的路径仍然具有足够资源。
本发明的目的根据上述说明，本发明的一个目的是提出自组网环境中的一种有效QoS机制。
这个目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的特征在从属权利要求中定义。在以下的详细说明中，本发明的其它目的和优点十分明显。
发明内容
本发明所提出的解决方案针对带内信令机制中用于双向QoS保留程序的机制，它为移动装置上运行的对称实时服务提供相互保留、监测和/或适配沿通信路径的上行和下行方向的QoS资源和服务参数的可能性，这些服务用于支持其中节点连通性的质量有时是不可预测地时变的动态、移动、无线IP网络中的不同接入技术。因此，所提出的解决方案通过利用基于动态双向捆绑网络资源保留的动态双向QoS保留带内信令方法，使根据当前技术水平的传统QoS保留机制优化，特别是对于无线网络和无线自组网中的自适应实时服务。因此，技术术语“带内”表示放弃了控制数据与用户平面数据之间的分离的状况。因此，从网络方面来看，两种通信方向可能不是独立的。图2说明一种通信情况实例，在其中，上行和下行链路被迫使用相同的通信路径。
在以下小节，针对QoS监测、保留管理和应用的软状态模型简要描述根据本发明的所建议解决方案的多个必要条件。
-QoS监测QoS框架应当能够监测数据链路层(第2层)上的实际QoS能力。将假定定期为自适应应用提供关于沿QoS使能路径的网络资源可用性的最新信息。因此，提出带内信令机制，它为自适应应用提供最佳支持。
-保留管理数据链路层必须能够处理QoS模型产生的QoS请求、例如被动或主动资源保留请求。
-软状态模型在无线网络中，用于使保留的连接有效的保留发起者应当能够定期刷新软状态保留模型所描述的网络状态信息。
一般来说，保留可能是单向或者双向的。因此，保留请求的发起者通过嵌入“QoS容器”中的“QoS信息元素”来提供资源保留信息。
所提出的带内信令方法与为各种各样应用提供保留特征的灵活资源保留机制相关。这个概念使客户机或服务器应用能够指定其保留样式要求，使得这些最好地适合给定服务或商业模型。资源参数在“QoS容器”所包含的“QoS信息元素”中指定。
一种可能的实现是将“QoS容器”结合到IPv6逐跳扩充首标中，它在S.Deering和R.Hinden的文章“因特网协议，版本6(IPv6)规范”(IETF RFC 2460，1998年12月)中描述。保留“QoS容器”以模块化方式组成。例如，应用可包括来自一组预定义值的必要的那些参数。
提供给应用的“QoS信息元素”的规范对于网络的资源使用具有主要影响。更明确地说，这些信息元素影响保留的定时、对它的控制及其它事宜。
为了在多个流之间提供资源的有效利用，建议建立网络策略，它们定义应用特定“QoS信息元素”的许可环境。保留自适应性、即适应网络中变化条件的能力不是要向IP层表明的保留样式参数。假定自适应性在流端接节点之间商定，它考虑了IP和更低层所提供的当前可用资源。
引入一个概念来允许快速保留，它没有确认地单遍发生。或者，保留可通过向请求发起者传送的确认来触发。因此引入主动和被动保留的概念。它已经从支持这两种类型的保留的MRSVP导出。
对于被动保留，流可声明它对网络资源、例如一定量的带宽的需求，供将来可能的使用。这些“被动保留”资源可由其它任何流使用，直到保留的状态改变为主动保留。因此，被动保留资源可由其它流借用。这样，具有变化条件的网络中的网络利用可得到改进。被动状态保留也可预先用于所计划的切换。
主动保留被独占地分配给具有用于数据包交换的明确定义的QoS能力的特定流或流聚集。除了进行主动保留的一个之外，没有其它流可共享所分配的资源。主动保留还被定义为软状态，因而必须被刷新。
如果双向保留无法被建立或者必须被释放，则单向保留可被看作后退解决方案。在这种情况中，两个通信对等体之间的数据报因不对称链路或负荷分布而不一定沿相同路径传播。
与仅支持单向保留请求的RSVP相比，在这种方法中，引入请求双向保留的可能性。对于双向保留，假定两个对等主机之间的上行和下行保留采用在相反方向通过网络的相同路径。双向数据流表示原子示例，它组合沿相同路径在相反方向的资源保留。双向路径可逐跳建立，或者通过确定明确的路由列表来建立。为了支持对称和不对称保留，对于协议实现，必须考虑前向和反向的分开的保留量度和监测字段组。
为了建立保留，独立的探测机制必须测试上行链路以及下行链路网络路径。从发起者来看，在向下一跳路由器转发请求之前，每一跳必须检查出局和入局接口的可用资源以及可能保留(被动或主动)两种接口的资源。
关于双向保留建立过程的结果的反馈可存储在“实际值”字段中。应用在接收保留设置的监测信息时负责决定如何对保留结果作出反应。
当今技术水平的路由选择节点在单步骤中不支持两个方向的保留。如果路由选择节点不支持双向保留设置，则部分失败的保留的结果将存储在相应监测字段中(例如在“实际值”字段中的QoS量度的情况中)。在这个过程中，将通知发起者，仅可确立保留请求的一个方向，因此无法完成双向保留请求。
不对称网络负荷也可能导致双向保留设置的故障。在出故障的情况中，发起者负责决定如何处理不足资源的情况。一种反应方案可能是发起者仅请求单向保留。通过仅接收单向保留，对等体单独负责建立下行保留。
如果资源探测机制检测到双向保留的上行和下行路径在沿保留路径的特定路由选择节点上不沿相同的路由，则IP数据报首标中携带的部分或全部被监测属性值在相应节点上被设置为零。根据保留协议的语法规范，那些属性值应当被设置为零，它们使保留端点能够易于解释路由选择不对称的情况。图3说明双向保留设置的判定路径。
当双向保留超时或者明确删除时，上行和下行保留条目被删除。
本发明的优点在于，可在单步骤中实现的动态双向资源保留的性能、两个方向的组合保留监测和适配以及可适当地应用于移动环境的带内信令概念。
-动态双向资源保留假定双向通信路径的特定应用可能得益于双向保留。从应用的角度来看，两种通信方向可能不是独立的。在其中链路质量可能随时间频繁改变的无线网络中，要求特定类型的应用“捆绑”相反方向的路由，这意味着，两个方向应当沿相同路由，或者应当由网络作为单个示例来处理。
-一个步骤中的双向资源保留可通过在请求发起者与其对应节点之间逐跳传送的单一消息或者通过两个消息(请求和确认)来分配资源。对于捆绑双向保留，假定两个对等主机之间的上行和下行保留采用在相反方向通过网络的相同路径。因此，本发明引入双向流的概念作为原子示例，它组合沿相同路径在相反方向的保留。双向保留捆绑通过减少网络信令开销来确保信令优点。
-两个方向的组合保留监测和适配需要独立的探测机制来测试上行链路以及下行链路网络路径。从发起者的角度来看，在向下一跳路由器转发请求之前，每一跳必须检查出局和入局接口的可用资源以及可能保留两种接口的资源。资源的双向监测或适配在单消息中执行。在切换情况和QoS适配中，流捆绑可加速重新协商过程。
-移动环境的带内信令概念带内信令对于通过具有不可预测特性的网络链路的双向捆绑保留是最有益的。信令开销对于常规双向流相当小。例如，如果它们在所配置的软状态时间间隔中定期被发送，则所述信令信息可由应用数据报捎带。表示保留端点的主机产生保留的反馈信息。当没有应用数据传送到保留发起者时，这种反馈信息的提供对单向应用流产生一些问题。对于可靠的传输连接(例如TCP)，仍然存在双向消息流，它可用于将反馈信息传送给保留的发起者。如果没有双向流，则所述反馈信息可放置在IPv6数据报中而没有其它目的。但是必须考虑，这个过程对网络强加附加信令负荷。
本发明的一个实施例涉及双向服务质量(QoS)保留方法，它用于通过沿这些节点之间的特定路由选择路径在两个方向上通过包括其连通性是不可预测时变的多个互连转发节点的基于IP的动态移动自组网发送资源控制信息，来保留、分配、监测和/或适配在移动节点和对应节点上运行的对称实时多媒体应用和/或数据服务所需的网络资源和/或服务参数。要在移动节点与对应节点之间传送的资源控制信息被嵌入经由这些节点的保留连接的路由选择路径逐跳发送的IP数据报，以及资源控制信息通过采用两个方向上逐跳通过网络的相同路由选择路径，在移动节点与对应节点之间传播。
因此，移动节点或者对应节点发起资源保留请求消息，表明同时对于两个方向的预定量的网络资源的需求。保留请求发起者以及用于保留的网络资源的最初建议量通过已经在通信对等体之间建立的协定或合同来定义。或者，双方通过会话或应用层协商来安排协定。
根据本发明，资源保留请求消息的发起者产生唯一保留标识符(ID)，从而将双向连接与两个方向上的IP数据报分类的单应用流或聚集流相关联，以便实现在关联流的生存期中保持不变的特定转发行为。因此，网络资源通过采用在IP数据报中捎带的资源控制信息逐跳分配或监测，或者两者同时对资源保留请求消息的两个方向来进行，其中，所保留路由选择路径的两个方向的资源控制信息被嵌入相同的IP数据报中。
保留的各方向的资源控制信息经由作为IP数据报的首标扩展的一部分的资源信息元素来捎带，其中，各资源信息元素表示沿所保留路由选择路径、与流的一个或者两个方向的可计量资源量度关联的资源属性，或者与流的一个或者两个方向的可计量和不可计量的流上下文信息关联的、各个流或流聚集的流属性。
因此，所述资源信息元素描述从资源保留请求消息的发起者到接收方的上行方向、或者从接收方到发起者的下行方向、或者两个方向的资源控制信息，其中，上行和下行方向由移动节点和对应节点因它们在保留程序中作为资源保留请求消息的发起者或接收方的作用而唯一标识。
资源信息元素对各流以模块化形式来组织，它意味着，发出资源控制信息的节点确定要放入IP数据报首标中的资源信息元素数量。
各资源信息元素包括被监测属性值的字段以及指定资源属性特定流要求的属性要求规范字段，它们通过为相应资源属性定义最大值的上限和/或定义最小值的下限来描述。作为替代或补充，可指定相应资源属性的离散值。属性要求规范可由保留的发起者或接收方来产生和修改，并且可由沿保留路径的路由选择节点来解释，以便分配所请求数量的资源。
根据本发明的另一个实施例，与沿移动节点和对应节点之间的保留路由选择路径的保留的两个方向的可用资源有关的信息同时被监测。对于沿所保留路由选择路径的每个节点，上行和下行方向的实际资源属性值被确定。在沿保留路由选择路径的任何节点上，如果上行或下行方向或者两个方向的被监测资源属性具有小于在IP数据报首标中携带的对应被监测属性值的值，新的值被分配给IP数据报首标的资源信息元素，它使资源控制信息的接收方能够确定两个方向的当前资源值。
根据本发明的又一个实施例，描述一组属性要求规范的资源保留请求消息从发起者发送给接收方，以及资源保留的一个或者两个方向的资源分配程序由移动节点或者对应节点来控制。根据这种资源保留请求消息，应当为上行方向、下行方向或者同时为两个方向分配的资源属性值由沿保留路由选择路径的每个转发节点来确定。双向保留的资源的控制由通信对等体通过高层协商来处理。在缺少高层协商机制的情况中，通信对等体可交换端到端而不是逐跳解释的特定IP扩充首标中的信息元素。
不同双向流的资源控制信息在相同IP数据报中捎带，其中，对于各流，关于附加流和IP数据报的首标中的资源信息元素的保留标识符信息元素附加到IP数据报首标，以及保留标识符和其它资源信息元素的组合确定这个信息对特定流的隶属关系。因此，移动节点或者对应节点对IP层确定双向或单向资源控制信息是否可插入准备传送给组网接口的IP数据报，或者是否需要为那个目的产生分开的IP数据报。所述资源控制信息被放入任何IP数据报，它沿着资源保留请求消息的发起者与接收方之间的保留路由选择路径。
根据本发明的另一个实施例，通过比较被监测属性值与到达IP数据报的资源信息元素中的属性要求规范，来识别在对应节点上沿上行和下行方向的路由选择路径的不足资源的条件。因此，该方法避免定义特定异常或警告消息。所针对的终端系统必须对特定资源的缺少作出反应。
如果一个或多个转发节点不支持这些资源属性，则在IP数据报首标中指定的特定资源信息元素的被监测资源属性值被设置为零。
本发明的一个实施例涉及双向服务质量(QoS)保留方法，它的特征在于以下步骤如果双向保留的上行和下行路径在沿保留路由选择路径的特定路由选择节点上不沿相同路由，将相应节点上在IP数据报首标中携带的被监测属性值设置为零，使保留端点能够易于解释路由选择不对称的情况。
根据本发明的另一个实施例，对于一个或多个属性要求规范具有零值的资源保留请求消息被沿保留路由选择路径的转发节点以及被资源保留请求消息的发起者或接收方解释为明确释放消息。这些属性要求规范的值则与沿保留路由选择路径的转发节点中的流特定的保留状态信息的删除相关联。
对于一个或多个属性要求规范具有不等于零的值的资源保留请求消息被沿保留路由选择路径的转发节点以及被资源保留请求消息的接收方解释为明确设置消息。这些属性要求规范的值则与沿保留路由选择路径的转发节点中的流特定的保留状态信息的安装相关联。
根据本发明的又一个实施例，将保留的类型指定为双向或者单向的流信息元素在保留设置消息的IP数据报首标中捎带。这个流信息元素则在沿保留路由选择路径的转发节点被解释，以便确保保留状态信息的正确安装。
附图简介本发明的其它优点和实施例从附属权利要求书以及从附图中所示的本发明的以下详细说明中产生图1说明无线双向通信情况的概述，其中，为上行和下行链路连接保留不同路径，它给出在移动节点中产生的应用流可在两个备选路线之间路由而被连接到接入网的一个实例，
图2说明无线双向通信情况的概述，其中，对于上行和下行链路连接保留相同路径，图3是流程图，说明根据本发明的一个实施例的双向保留设置程序，图4说明IP数据报的QoS容器的结构的一个实例，图5说明模块化的QoS量度信息元素的一个实例，图6说明不对称双向通信情况中的模块化QoS量度信息元素的一个实例，图7说明对称双向通信情况中的模块化QoS量度信息元素的一个实例，图8说明具有足够资源的对称双向通信情况中的一个通信实例，以及图9说明具有不足资源的对称双向通信情况中的一个通信实例。
本发明的详细说明下面详细说明如图1至图9所示的本发明的实施例。此外，将提供根据本发明的双向信令的带内信令协议的示范消息语法的简述。在这些图中采用参考标号和记号表示的符号的含义可取自表2。
在IPv6中，可选的因特网层信息在分开的首标中编码，它们可设置在IPv6首标与包中的上层首标之间。如果必须由沿路由选择路径的所有路由选择节点来解释，则信令信息在逐跳选项首标中携带。对于只是必须在对等节点之间传送的信息，采用目标选项首标。
根据本发明的一个实例，S.Deering和R.Hinden的文章“因特网协议，版本6(IPv6)规范”(IETF RFC 2460，1998年12月)中所定义的IPv6逐跳扩展首标用来传送要由沿路的路由选择节点解释的资源控制信息。在IP数据报上捎带信令信息，它沿逐跳保留连接的数据路径。因此，通过网络的相同通信路径在两个方向上逐跳使用，以便在两个通信对等体之间传播信令信息。
为了提供模块化概念，引入术语“QoS容器”。一般来说，QoS容器包括QoS信息元素形式的信令信息，它们通常与单流相关，但是也可与一组流关联。该方法的关键概念是位于包中的QoS信息元素的可变数量和大小。例如，只有当前需要被解释的信息才在容器中携带。在QoS容器中存在强制QoS信息元素和可选QoS信息元素，其中，可选QoS信息元素包含补充信息。
一种QoS信息元素代表是QoS量度信息元素，它携带QoS量度信息。QoS量度信息元素包含被监测属性值的字段以及指定资源属性特定流要求、即属性要求规范的其它字段。为相应资源属性定义最大值的上限或者定义最小值的下限描述属性要求规范。或者，上和下限值可共同指定，它们描述相应资源属性的值对于保留是可接受的区间。作为替代或补充，可指定相应资源属性的离散值。属性要求规范可由保留的发起者或接收方来产生和修改，并且可由沿保留路径的路由选择节点来解释，以便分配所请求数量的资源。
各保留发起节点必须产生唯一的保留标识符。双向连接与单应用流或者聚集流关联。保留标识符在其关联流的生存期中保持不变，并且用于两个方向上的IP数据报分类，以便实现特定转发行为。
另一个实例说明流标识符的独立性的需要。当流的接收方改变其作用并且开始应答特定保留标识符所定义的会话时，接收方可将其IPv6地址加入IPv6包首标源地址字段。在这种情况中，来自源地址和流标签的组合不再表示原始保留标识符。介入的节点将无法正确地对属于流的包进行分类。因此，在需要流透明度时，需要保留标识符信息元素来传送原始保留标识符信息。如R.Banerjee等人的论文“采用混合方法提供有效服务质量的IPv6流标签的使用的修改规范”(Internet Draft，2002年2月)，定义20位流标签字段的修改规范的不同建议实际上超出了本发明的范围。与这些建议的一部分对照，在会话生存期中采取静态流标签。
在R.Braden等人的文章“因特网体系结构中的综合服务概述”(IETF RFC 1633，1994年6月)中所述的包分类标识符用于将包分类为应当以指定方式处理的包的流或序列。因此，术语“保留标识符”用来标识唯一流。已经建议，保留标识符从IPv6发送方源地址(流生成主机的地址)以及S.Deering和R.Hinden的文章“因特网协议，版本6(IPv6)规范”(IETF RFC 2460，1998年12月)中所定义的IPv6流标签来构建。这由于以下要求而不是强制性的保留标识符应当独立于流标识符、QoS发起者的IP地址以及流结束点。移动性领域中的各种情况要求这种独立性，因为从切换产生的流可能已经改变结束点等，但是仍然具有相同的QoS要求，如M.Brunner等人在其文章“QoS信令协议的要求”(Internet Draft，2002年11月，draft-brunner-nsis-req-02.txt)中所述。
如果需要流透明度，则保留标识符信息元素必须用来传送原始保留标识符信息。为了实现有效的IPv6流分类，“保留标识符信息元素”可从IPv6流标签字段和IPv6源地址来构建，它们仅位于IPv6主首标字段中的固定位置。如果“保留标识符信息元素”已经在QoS容器中指定，则IPv6首标中的流信息必须被忽略。在QoS容器中，它必须是第一QoS信息元素。
虽然RSVP采用面向接收方的保留，但是，所提出的解决方案能够触发基于发送方以及基于接收方的保留请求。对于基于发送方的保留(表示为上行保留)，为各中间路由选择节点上的出局接口分配资源。与基于接收方的保留相比，网络资源在路由选择节点的入局接口上分配。为了具有区分应当在哪个方向实现保留设置的可能性，两个通信对等体需要对上行和下行方向的资源控制元素的排序进行协商。为了对中间路由选择节点隐藏这种分配，通信对等体可对于所接收IP数据报中的资源控制信息的排序来改变上行和下行相关资源控制信息的序列。
为了支持具有执行双向媒体适配的能力的双向会话，双向QoS属性被引入，它属于唯一保留标识符。这种双向QoS属性通知路由器沿通信路径的保留应当对两个方向来建立。关于双向保留的成功的反馈可从监测结果中得到，它在“实际值”字段中表明。对称双向请求已经执行的假设可从以下事实得到对于双向保留仅产生了一个QoS量度信息元素。与对称双向请求相比，不对称双向情况提供分组到一个QoS容器中、具有相同类型标识符的两个QoS信息元素。第一QoS信息元素将被解释为描述前向流的一个，而第二个则被解释为描述反向流的一个。上行和下行方向从QoS始发节点的观点来定义。
各QoS容器可携带若干QoS信息元素。捎带的QoS容器保存IP数据报中的资源控制信息。它用来分配逐跳资源、监测逐跳资源或者对于保留的两个方向同时进行两种操作。模块化灵活QoS信息元素的概念提供以精细粒度方式满足特定应用的QoS需要的优点。各QoS信息元素应当按照TLV(类型-长度-值)格式。“类型”指定对象数据，“长度”指定以八位字节计的数量，而“值”则描述数据字段。QoS信息元素以其出现的顺序来处理。作为图4所示的一个实例，QoS信息元素400a在QoS信息元素400b之前被处理。
图5说明QoS量度信息元素的一个实例。除了一般类型和长度字段之外，还存在对象的数据字段，它还分为三个字段。这些字段保存特定QoS量度的实际、最小和最大值。在这个实例中，最后两个字段保存描述特定应用的QoS需求的值。第三字段包含来自网络的信息，以便提供关于端到端链路条件的实际情况的必要反馈。因此，这个字段采用每跳的QoS特定网络量度的实际值来更新。如果该值被设置为零，则没有对所考虑的量度保留资源。
图6说明不对称双向情况中的QoS量度信息元素的一个实例，它表示上行和下行QoS量度请求是不同的。两个通信对等体需要对资源控制元素的排序进行协商，以便明确标识上行和下行方向的资源状况。为了对中间路由选择节点隐藏通信对等体之间的这种协定，通<p>[表4]
表1
表2
将0.04g分子式1d表示的花青染料、0.47g二亚铵近IR吸收染料(CIR1085，Japan Carlit)、和0.017g酞菁染料近IR吸收染料(IR12，Japan Catalyst)溶于通过在70g甲基乙基酮(MEK)中溶解30g的PMMA得到的100g粘合剂树脂溶液中。将得到的溶液棒涂覆到透明PET膜上，从而得到膜。将该膜在120℃干燥5分钟。得到的色彩补偿膜具有17μm的厚度并在可见区589nm处显示最大吸收，而在近IR区、特别在850nm和950nm处分别具有13.3％和5.7％的透射比。
权利要求
1.一种服务质量(QoS)保留方法，用于通过沿移动节点(106a)和对应节点(106c)之间的特定路由选择路径发送资源控制信息，来管理在这些节点(106a，106c)上运行的对称实时多媒体应用和/或数据服务所需的网络资源和/或服务参数，所述方法包括以下步骤-把要在所述移动节点(106a)与所述对应节点(106c)之间传送的资源控制信息嵌入(S1)经由为这些节点(106a+c)保留的连接的路由选择路径发送的消息(400)中，以及-通过采用在两个方向通过网络(104)的相同路由选择路径(备选#1)，在所述移动节点(106a)与所述对应节点(106c)之间传播(S2)资源控制信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述移动节点(106a)发起(S3a)资源保留请求消息，表明同时对于两个方向的预定数量的网络资源的需求。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述对应节点(106c)发起(S3b)资源保留请求消息，表明同时对于两个方向的预定数量的网络资源的需求。
4.如权利要求2或3中的任一项所述的方法，其特征在于所述资源保留请求消息的发起者(106a/c)产生(S4)关联所述双向连接的唯一保留标识符(ID)，以便实现在关联流的生存期中保持不变的特定转发行为。
5.如权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤-通过采用在IP数据报(400)中捎带的资源控制信息来分配(S5)网络资源，-监测(S6)这些网络资源，或者-同时对于所述资源保留请求消息的两个方向同时进行两种操作(S5+S6)，其中用于所述保留路由选择路径的两个方向的资源控制信息被嵌入相同的IP数据报(400)。
6.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于用于保留的各方向的资源控制信息经由作为所述IP数据报(400)的首标扩展(401c+d，401c’+d’)的一部分的资源信息元素(400a+b)来捎带(S7)，其中，各资源信息元素(400a+b)表示沿所述保留路由选择路径、与所述流的一个或两个方向的可计量资源量度关联的资源属性，或者与所述流的一个或两个方向的可计量和不可计量的流上下文信息关联的、各个流或流聚集的流属性。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述资源信息元素(400a+b)描述从资源保留请求消息的发起者到接收方的上行方向、或者从接收方到发起者的下行方向、或者两个方向一起的资源控制信息，其中，上行和下行方向由所述移动节点(106a)和所述对应节点(106c)因它们在保留程序中作为资源保留请求消息的发起者或接收方的作用来唯一标识。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述资源信息元素(400a+b)对于各流以模块化方式来组织，其中，发出所述资源控制信息的所述节点(106a或106c)确定(S8)要放入IP数据报首标(401c+d，401c’+d’)的资源信息元素(400a+b)的数量。
9.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于各资源信息元素(400a+b)包括用于被监测属性值的字段(503)以及指定资源属性特定的流要求的属性要求规范字段(504，505)，它们通过为相应资源属性定义最大值的上限和/或定义最小值的下限来描述。
10.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤-同时监测(S9a)与沿所述移动节点(106a)和所述对应节点(106c)之间的保留路由选择路径(备选#1)的保留的两个方向的可用资源有关的信息，-对于沿所述保留路由选择路径(备选#1)的每个节点(105b+c)，确定(S9b)上行和下行方向的实际资源属性值，-如果在沿所述保留路由选择路径(备选#1)的任何节点(105b+c)上，上行或下行方向或者两个方向的被监测资源属性具有小于在所述IP数据报首标中携带的对应被监测属性值的值，则将新值分配(S9c)给所述IP数据报首标的资源信息元素(400a/b)，这使所述资源控制信息的所述接收方能够确定(S9d)两个方向的当前资源值。
11.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤-由所述移动节点(106a)或者所述对应节点(106c)发送(S10a)描述一组属性要求规范的资源保留请求消息，以及控制(S10b)用于资源保留的一个或两个方向的资源分配程序，-根据这种资源保留请求消息，由沿所述保留路由选择路径(备选#1)的每个转发节点(105b+c)来确定(S10c)应当为所述上行方向、所述下行方向或者同时为两个方向分配的资源属性值。
12.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于在相同IP数据报(400)中捎带(S11a)用于不同双向流的资源控制信息，其中，对于各流，关于附加流和所述IP数据报(400)的首标中的资源信息元素(400a+b)的保留标识符信息元素被附加(S11b)到所述IP数据报首标，以及保留标识符和其它资源信息元素(400a+b)的组合确定(S11c)这个信息对特定流的隶属关系。
13.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述移动节点(106a)或者所述对应节点(106c)在IP层上确定(S12)双向或单向资源控制信息是否可插入准备传送给组网接口的IP数据报(400)，或者是否需要为那个目的产生分开的IP数据报(400)。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于资源控制信息被放入沿着资源保留请求消息的发起者与接收方之间的保留路由选择路径(备选#1)的任何IP数据报(400)中。
15.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤通过比较(S13b)被监测属性值与到达IP数据报(400)的所述资源信息元素(400a+b)中的属性要求规范，在所述对应节点(106c)上识别(S13a)沿上行和下行方向的路由选择路径的不足资源条件。
16.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤如果一个或多个转发节点(150b+c)不支持这些资源属性，则将所述IP数据报首标(400)中指定的特定资源信息元素的被监测资源属性值设置(S14)为零。
17.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤如果用于双向保留的上行和下行路径在沿所述保留路由选择路径(备选#1)的特定路由选择节点(105b/c)上不沿相同路由，则将所述IP数据报首标中携带的那些属性值设置(S15)为零，这使保留端点能够易于解释路由选择不对称的状况。
18.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤-由沿所述保留路由选择路径(备选#1)的所述转发节点(105b+c)以及由所述资源保留请求消息的发起者或接收方将对于一个或多个属性要求规范具有零值的资源保留请求消息解释(S16a)为明确释放消息，以及-将这些属性要求规范的值与沿所述保留路由选择路径(备选#1)的所述转发节点(105b+c)中的流特定的保留状态信息的删除相关联(S16b)。
19.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤-由沿所述保留路由选择路径(备选#1)的所述转发节点(105b+c)以及由所述资源保留请求消息的接收方(106c)将对于一个或多个属性要求规范具有不等于零的值的资源保留请求消息解释(S17a)为明确设置消息，以及-将这些属性要求规范的值与沿所述保留路由选择路径(备选#1)的所述转发节点(105b+c)中的流特定的保留状态信息的安装相关联(S17b)。
20.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以下步骤-在保留设置消息的IP数据报首标(401c+d，401c’+d’)中捎带(S18a)将保留的类型指定为双向或者单向的流信息元素，-在沿所述保留路由选择路径(备选#1)的所述转发节点(105b+c)上解释(S18b)这种流信息元素，以便确保保留状态信息的正确安装。
全文摘要
一种带内信令机制中用于双向QoS保留程序的机制为在移动装置上运行的、用于支持其中节点连通性的质量有时是不可预测时变的动态、移动、无线IP网络中的不同接入技术的对称实时服务提供相互保留、监测和适配沿通信路径的上行和下行方向的QoS资源和服务参数的可能性。因此，通过利用动态双向QoS保留带内信令方法，所提出的解决方案使传统QoS保留机制优化，特别是对于无线网络和无线自组网中的自适应实时服务。表达“带内”表示放弃了控制与用户平面数据之间分离的状况。
文档编号H04L12/54GK1860744SQ200480028084
公开日2006年11月8日 申请日期2004年8月13日 优先权日2003年9月30日
发明者M·里德尔, J·艾斯莱 申请人:索尼德国有限责任公司, 西门子公司