专利名称：基于面板操作的宽带接入带宽调节方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及宽带接入系统，尤其涉及用户可根据自己的需求自行 调节带宽的宽带接入系统及相应的带宽调节方法。发明背景随着新技术的不断推动，互联网业务从窄带到宽带，从文字到视 频，无论是形式还是内容都有了很大的发展。众多业务基于互联网日 趋融合，使得互联网应用呈现多样化和差异化的趋势。对用户而言，通过互联网既可以浏览网页，收发电子邮件；也期望享受高清晰的视 频文件，与远端用户进行实时网络游戏等等。这些应用的网络带宽要 求差别巨大，从十几Kbit/s到几Mbit/s不等。在某些应用的带宽要求 不断提高而网络带宽资源总体有限的前提下，由用户自行调节带宽是 保证业务服务质量、提高网络带宽利用率、提升网络价值的重要手段。 从网络运营商的角度看，对不同应用提供差异化的带宽保障，既满足 了用户需求，也节约了宝贵的网络资源，同时据此收取相应的资费， 可以确保用户对网络资源的公平使用。在现有技术中，对网络进行带宽控制，总体上有两大类方式。一 种是静态的带宽分配方式。用户接入后即根据其申请时约定的带宽要 求，为其分配一定的网络带宽。用户使用过程中，无论进行何种业务 都为其提供不定不变的带宽。这种方式系统实现简单，但是随着宽带 应用的不断出现，业务的网络带宽需求差别将十分明显。用户申请使 用固定的网络带宽，太高则可能造成网络资源的浪费，太低则影响某 些高带宽业务的使用，缺乏灵活性。另一种方式是半动态的带宽调节方式，即基于Web网站的带宽选 择法。用户接入后，首先为其分配约定的带宽。如果用户在使用业务
过程中想调节带宽，可登录到运营商的带宽管理网站，通过Web方式 选取其新的带宽，系统接受到用户的带宽调节请求后，为其分配新的 网络带宽。这种半动态调节网络带宽的方式相对于笫一种固定带宽的 方式有了进步，可以根据用户的需要调整网络带宽。但是这种调整方 式对用户的技术水平有较高的要求，调整的过程和效果不很直观。因此，本发明的任务是提供一种新的控制方法，它允许用户基于 业务使用需求自行调整网络带宽。由于调控的操作键位于用户网关上， 因此操作更简单直接，而且能够比较快速地从服务端得到带宽调整的 信息反馈。发明内容目前，为提供可运营、可管理、可增值的IP电信业务，电信运营 商期望在宽带接入网系统中引入一种机制，即接入带宽可以根据用户 需要及业务需要进行(动态)调整，运营商网络服务端(后面简称服 务端)可根据用户对于带宽的调整指令灵活地提供接入服务，例如， 用户在起用视频点播、视讯会议等高带宽业务时自行调高带宽，而在 进行网络浏览时，可以将接入网络的带宽自行调低。本方案的核心思想是在用户端设备(具体指用户网关)内设计了接入带宽的控制面板，该控制面板包括操作键；另外，设计了用户网关和服务端间的接入带宽控制协议，该协议在用户网关和服务端设备 内分别驻留有用户端控制模块和服务端控制模块。基于以上设计，用 户可以自行调整接入控制面板上的操作键，用户网关将操作键的状态 变化变换成带宽调节指令，并通过带宽控制协议将带宽调节指令传递 到服务端控制模块，然后即时下发到运营商网络设备处。根据本发明的一个方面，提供了一种基于面板操作的带宽可调节 的宽带接入系统，包括用户网关和服务端网络设备。其中用户网关包括上行带宽控制器，用于调整用户上行链路的带宽；服务端网络设备， 包括下行带宽控制器，用于调整下行链路的带宽。用户网关还包括控 制面板和用户端控制模块，而服务端网络设备还包括服务端控制模块，
其中控制面板具有带宽调整操作键。控制面板用于接受用户调整带宽 的操作，将用户的操作动作转换为带宽调整指令，并将带宽调整指令发送给用户端控制模块；用户端控制模块用于与所述服务端控制模块 建立信令通道；在从所述控制面板所接收的带宽调整指令为上行带宽 调整指令时，控制所述上行带宽控制器调整上行带宽，并通过所建立 的信令通道将上行带宽调整结果发送给所述服务端控制模块，而在从 所述控制面板所接收的带宽调整指令为下行带宽调整指令时，生成下 行带宽调整请求信令，通过所建立的信令通道将其发送给所述服务端 控制模块，并从所述服务端控制模块接收下行带宽调整结果信令；服 务端控制模块用于从所述用户端控制模块接收下行带宽调整请求信 令，控制所述下行带宽控制器调整相应用户的下行带宽，并将下行带 宽调整结果发送给所述用户端控制模块。根据本发明另一方面，提供了一种基于面板操作调整接入带宽的 方法，包括以下步骤在用户网关与服务端网络设备之间建立物理的 接入通道；通过控制面板将带宽调整指令传送给用户端控制模块；所 述用户控制模块与服务端控制模块建立信令通道；如果带宽调整指令 为上行带宽调整指令，则所述用户控制模块控制上行带宽控制器调整 上行带宽，并通过所建立的信令通道将上行带宽调整结果发送给所述 服务端控制模块；如果带宽调整指令为下行带宽调整指令，贝'h所述 用户控制模块生成下行带宽调整请求信令，并通过所建立的信令通道 将其发送给所述服务端控制模块；所述服务端控制模块控制下行带宽 控制器调整下行带宽，并将下行带宽调整结果发送给所述用户控制模 块。
以下参考附图借助于具体实施例来详细介绍本发明。附图中 图l表示根据本发明的基于用户网关面板操作的带、宽可调节的宽 带接入系统的基本架构。
具体实施方式
在图1中表示了根据本发明的基于用户网关面板操作的带宽可调 节的宽带接入系统的基本架构。与传统的宽带接入系统一样，根据本发明的宽带接入系统可以包 括用户网关、接入网络、服务端网络设备、城域骨干网和计费认证系 统。其中，用户网关是放置在用户侧(包括个人用户和企业用户)的 设备，它是用户网络内设备和外界通信的关口，也是用户网络和外界 网络的边界。用户网关中可包括用户信息管理模块，其中记录有该网 关所属用户的身份信息，作为网络侧对于用户网关进行认证的主要依 据。另外，用户网关中可以包括上行带宽控制器，负责调整用户上行 链路的带宽。服务端网络设备指通过宽带接入网络、直接面向于用户网关的宽带接入服务器设备，这些设备一般包括宽带接入服务器 (BRAS)、边缘路由器(ER)和业务路由器(SR)。服务端网络设 备具有下行带宽控制器，负责对于特定用户网关所对应的物理(或逻 辑)端口的下行带宽做出调整。认证计费系统是在城域网中为用户提 供认证和计费服务的后台系统。为了使用户可以方便地自行调整上下行带宽参数，如图l所示， 在根据本发明的宽带接入系统中的用户网关中增加了控制面板和用户 端控制模块，并在服务端网络设备中增加了服务端控制模块。这些模 块和系统原有的模块之间有相应的接口。在用户网关内，用户端控制 模块和用户信息管理模块之间具有用户信息提取接口 ，以从用户信息 管理模块中提取用户的身份信息；在服务端设备内，服务端控制模块 和带宽控制器之间具有带宽控制指令交互的接口。此外，为了在客户 端和服务端间进行带宽控制信令的交互，需要在物理的接入通道内建 立一个逻辑的信令通道。以下详细描迷所增加的三个模块的功能。 (1)控制面板控制面板是安装在用户网关上的用户搮控界面，它包括带宽调整 操作键。带宽调整操作键接受用户操控，并将用户的操作动作转换成 带宽调整指令。用户可根据自己和业务的需求操作带宽调整操作键， 控制面板将带宽调整操作键的动作状态变化转换成带宽控制指令，并 发送给用户端控制模块。在系统实现时，带宽调整棟作键可以分为上 行带宽调整操作键和下行带宽调整操作键。此外，控制面板也可以包括显示器，用于显示用户操作的过程和带宽调整的结果。显示器接收用户端控制模块所反馈的控制反馈指令， 其中含有带宽控制的结果信息，将调整后的带宽及状态等信息显示在显示界面上。需要指出的是，增加显示器装置只要是让用户方便快捷地获得带宽调节结果信息，增强带宽调整结果的直观性。(2)用户端控制模块用户端控制模块是位于用户网关中负责发起带宽控制指令的用 户侧模块，主要功能如下a) 与服务端控制模块建立信令通道以进行信令交互。建立信令 通道时，可以要求进行用户认证，以确定用户网关是否具有带宽控制 的权利；为此，用户端控制模块从用户信息管理模块中读取用户网关 所属的用户信息，并在信令通道建立请求中将所提取的信息传送给服 务端控制模块；b) 接收操作键发送来的带宽控制指令，然后生成下行带宽控制 信令，发送给服务端控制模块。在用户网关中对于上行带宽进行控制， 并可以将调整的结果发送给服务端控制模块以进行记录和相应的调 整；c) 附加地，用户端控制模块也可以接收服务端控制模块发送的 带宽调整结果信令，从中提取出带宽结果及其它状态信息，并且在设 置有显示器装置的情况下，将信息发送给控制面板中的显示器模块， 并显示给用户。(3 )服务端控制模块服务端控制模块驻留在服务端设备内，它负责接收用户端控制模 块的带宽参数调整请求，并将用户的操作指令下载到服务端网络设备 中的下行带宽控制器内，并对于该用户的数据带宽进行调整。它的主
要功能包括a) 与用户端控制模块建立信令通道以进行信令交互。在需要进 行用户认证的情况下，根据信令通道建立请求中的用户信息，向认证 系统发出请求，确定本用户是否有建立信令通道的权限，如果没有， 则拒绝；如果有，则接收客户端请求建立信令通道。并且与用户端控 制模块进行交互，接收其发送来的下行带宽控制信令；b) 带宽控制根据下行带宽控制信令中所含有的参数对于该用 户的接入通道的带宽进行调整增加或者减小；c) 并且，服务端控制模块还可以进行结果反馈服务端控制模 块读取带宽调整后的数据，并将带宽调整结果及状态发送给用户端控 制模块。以下详细介绍根据本发明的宽带接入系统进行带宽调整的工作 流程。带宽调整可以分为对于下行带宽和上行带宽调整两部分。 a)下行带宽控制流程 下行带宽的控制流程如下(1) 在用户网关和服务端网络设备之间建立物理的接入通 道。用户网关向服务端网络设备发出会话建立请求，这一过程是传 统的宽带接入会话建立过程，如PPPoE建立过程。基于该过程， 在用户网关和服务端网络设备之间建立了物理的接入通道；(2) 用户操作带宽调整操作键以改变下行带宽，带宽调整 操作键将用户的操作动作转换成下行带宽调整指令发给用户端控 制模块；(3) 用户端控制模块判断自己是否已经与服务端控制模块 建立了信令通道，如果没有，则与其建立信令通道。在建立信令通 道的过程中，可以对用户网关进行认证，以确定其是否具有带宽控 制的权利。在这种情况下，建立信令通道的过程可以包括以下子步 趿.i) 用户端控制模块在接收到用户的带宽调整指令后，从用户 网关系统的用户信息管理模块中提取用户网关的用户标
识信息；ii) 用户端控制模块向服务端控制模块的特定端口发出信令 通道建立请求信令(Signalling—channel—setup—request)， 该请求中包含有所提取的用户网关的用户标识信息；iii) 服务端控制模块在接收到用户端控制模块发来的请求后， 首先提取出用户网关的用户标识信息，然后查询城域网的 后台认证计费系统，判定本会话建立请求是否合法，该用 户网关是否具有带宽控制的权利，如果是，则进行下一步； 否则，拒绝用户的请求，发送信令通道建立拒绝信令(Signalling channel setup reject);iv) 服务端控制模块接收用户请求，并给用户端控制模块回送 信令通道建立接受信令(Signalling—channel—setup—accept )，从而信令通道建立。(4) 用户端控制模块基于操作键生成的下行带宽调整指令生 成带宽调整请求信令(Bandwidth—adjust—r叫uest)，该信令中含有用户期望的带宽信息，并发送给服务端控制模块；(5) 服务端控制模块在收到下行带宽调整请求信令后，根据 其向服务端网络设备中的下行带宽控制器发出下行带宽调整指令；(6) 下行带宽控制器对于该用户网关所对应的物理(或逻辑) 端口的下行带宽做出调整；(7) 在调整下行带宽后，下行带宽控制器可以将调整的结果 和当前的状态信息发送给服务端控制模块；(8) 服务端控制模块可以将带宽调整后的结果信息以带宽调 整响应信令(bandwidth_adjust_repsone )的形式发送给用户端控制模块；(9) 用户端控制模块可以将下行带宽调整结果数据发送给显 示器，然后显示在显示器上；(10) 如果用户还需要进一步的调整带宽，可以重新按照第 (2) ~ (9)的步骤进行处理，只不过由于不必再进行信令通道建
立过程，因此省去了第(3)到第(6)步。 b)上行带宽控制流程上行带宽的调整主要在用户网关处实施，但要将调整结果及状态 通过信令通道上报给服务端控制模块，在服务端控制模块处作调整及 记录，上行带宽的调整流程如下为了简化说明，本过程省去了上面 所述的物理通道和信令通道建立过程。(1)用户操作带宽调整操作鍵以改变上行带宽，带宽调整 操作键将用户的操作动作转换成上行带宽调整指令发给用户端控制模块；(2 )用户端控制模块根据上行带宽调整指令生成上行带宽调整命令，该命令中含有用户期望的上行带宽信息，并发送给上行带宽控制器；(3) 上行带宽控制器对于该用户网关的上行带宽做出调整；(4) 在改变上行带宽后，用户网关中的上行带宽控制器将调整的结果和当前的状态信息发送给用户端控制模块；(5 )用户端控制模块可以将上行带宽调整结果数据发送给显示器，并显示在显示器上；(6 )用户端控制模块将上行带宽调整后的结果信息以带宽调整请求信令(Bandwidth一adjust—request)的形式发送给服务端控制模块；(7)在收到客户端的指令后，服务端控制模块做相应的调 整，并做记录；(8 ) 服务端控制模块将调整后的结果以带宽调整响应信令 (bandwidth—adjust—repsone )的形式反馈给用户端控制模块。 以上介绍了根据本发明的宽带接入系统进行带宽调整的工作流 程。其中在用户端控制模块和服务端控制模块之间建立信令通道以进 行信令交互。信令通道是承栽在物理通道之上，因此在物理通道建立
后才可启动信令通道的建立工作。当用户网关与服务端网络设备之间 的IP可达性建立后，就可以由用户网关向服务端网络设备的一个特定端口发起一个TCP连接请求，在TCP连接成功建立后，服务端网络 设备中的服务端控制模块将和用户端控制模块进行信令层面的交互， 如果用户端的请求被接纳，此TCP会话连接就正式成为信令通道。在 端口选择上，建议选择端口号为0 1024之间的某个TCP端口作为信 令通道的通信端口。由于用户网关和运营商设备之间要就接入带宽等各种参数进行 协商，因此带宽的表示方法是具有非常重要的作用，可以采用以下两 种方法(1) 绝对表示法，就是采用数值表示带宽的绝对大小，该 数值以Mbit/s或Kbit/s为单位。这种方法比较直观，但不灵活。(2) 相对表示法，就是以用户网关和服务端网络设备之间 的最大带宽的百分比作为带宽的表示。这种表示法不直观，但比 较灵活。根据本发明的宽带接入系统是从新一代宽带接入用户的现实需 求出发，结合电信网络的实际和家庭网关发展的趋势，为满足不同业 务/应用情况下，用户自主、灵活、直观的进行带宽控制搮作而制定的， 它有如下方面的优点1) 操作方式简单直观，便于用户接受和使用。本办法充 分整合了用户需求及使用习惯，既满足了其带宽动态调整的自主 需求，又兼有类似于家电按键式操作的易用性；2) 业务流程筒单，系统实现方便。本方法的流程比较简 单，中间件少，有利于简化系统的开发，特别是在现有电信网设 备/系统实现复杂度较高的情况下，降低了系统开发的难度和成 本，有助于业务的快速提供。3) 融合能力强，扩展性突出。本方法充分结合了电信网 宽带接入部分的特色，融合了未来家庭网络的发展方向，将对业 务的控制延伸到客户端，适应了下一代网络融合的要求。同时，
利用本发明的思路，今后可以将更多的业务功能实现在网关设备 中，便于电信业务的快速升级和部署。 综合而言，本方法在满足客户自主带宽控制/调整的前提下，充分考虑了电信网的架构，以及用户使用和系统开发的简便性，并符合 未来网络和业务发展的趋势，在快速开展业务和降低相关成本方面均 有独到的考虑。在根据本发明的宽带接入系统中，用户网关用户端模块可将用户 的控制动作转换成相应的指令，并通过专门的控制信令交互和控制通 道传给上游的服务端网络设备，然后对本用户所对应的接入带宽进行 调控，带宽调控的结果同样可通过信令通道传递给用户端模块，从而 即时显示在用户网关的显示器上。同时，运营商可以基于用户对于带 宽的不同调控结果，可以按照不同的费率对于用户进行计费。这种设 计方便用户根据自己的需求随时调整接入带宽及其它参数，也方便了 电信运营商提供差异化服务。在下表中进行了根据本发明的基于面板操作的宽带接入带宽调控方法与现有技术中的用户接入带宽控制方法之间的比较
接入带宽静态 设置基于Web方式 的动态带宽控 制基于面板操作 的宽带接入带 宽调控法灵活性接入带宽固定， 缺乏灵活性。基于Web操 作，具有一定灵 活性通过操作键操 作具有良好的 灵活性可操作 性用户不能进行 网络带宽的设 置。可以进行带宽 调节，用户可以 通过Web界面 设置。可以根据业务 应用需求自主 改变网络带宽。界面友 好程度无用户界面。操作需要一定 的技术基础，并 需要电脑终端 的配合。用户对 操作的执行结 果不很清楚。操作方便，直观 简单。带宽调整 后的信息回显 给用户端设备， 操控结果对用 户一目了然。资费策 略网络接入实行 固定资费。可以根据用户 使用网络带宽 的实际情况收 取费用。可以根据用户 使用网络带宽 的实际情况灵 活收取费用。对宽带 系统的 改造程 度无较大，需要在 BRAS和后台 支撑系统中增 添相应模块。较大，需要在 BRAS和后台 支撑系统中增 添相应模块。1权利要求
1.一种基于面板操作的带宽可调节的宽带接入系统，包括用户网关，包括上行带宽控制器，用于调整用户上行链路的带宽；服务端网络设备，包括下行带宽控制器，用于调整下行链路的带宽；其特征在于，所述用户网关还包括控制面板和用户端控制模块，所述服务端网络设备还包括服务端控制模块，其中所述控制面板具有带宽调整操作键；所述控制面板用于接受用户调整带宽的操作，将用户的操作动作转换为带宽调整指令，并将带宽调整指令发送给用户端控制模块；所述用户端控制模块用于与所述服务端控制模块建立信令通道；在从所述控制面板所接收的带宽调整指令为上行带宽调整指令时，控制所述上行带宽控制器调整上行带宽，并通过所建立的信令通道将上行带宽调整结果发送给所述服务端控制模块，而在从所述控制面板所接收的带宽调整指令为下行带宽调整指令时，生成下行带宽调整请求信令，通过所建立的信令通道将其发送给所述服务端控制模块，并从所述服务端控制模块接收下行带宽调整结果信令；所述服务端控制模块用于从所述用户端控制模块接收下行带宽调整请求信令，控制所述下行带宽控制器调整相应用户的下行带宽，并将下行带宽调整结果发送给所述用户端控制模块。
2. 根据权利要求1的宽带接入系统，其中所述用户网关具有用 户信息管理模块，用于存储所述用户网关的用户的身份信息；并且所 述宽带接入系统还包括认证系统，用于在所述用户端控制模块与服务 端控制模块之间建立信令通道时利用所述用户的身份信息进行用户认 证，以确定用户网关是否具有带宽控制的权利。
3. 根据权利要求1或2的宽带接入系统，其中所述控制面板还 具有显示器，用于显示带宽调整结果。
4. 一种基于面板操作调整接入带宽的方法，包括以下步骤 在用户网关与服务端网络设备之间建立物理的接入通道； 通过控制面板将带宽调整指令传送给用户端控制模块； 所述用户控制模块与服务端控制模块建立信令通道； 如果带宽调整指令为上行带宽调整指令，则所述用户控制模块控制上行带宽控制器调整上行带宽，并 通过所建立的信令通道将上行带宽调整结果发送给所述服务端控制模 块；如果带宽调整指令为下行带宽调整指令，贝，J:所述用户控制模块生成下行带宽调整请求信令，并通过所建 立的信令通道将其发送给所述服务端控制模块；所述服务端控制模块控制下行带宽控制器调整下行带宽，并 将下行带宽调整结果发送给所述用户控制模块。
5. 根据权利要求4的方法，其中在用户控制模块与服务端控制 模块建立信令通道之前，进行用户认证鉴权，以确定用户是否具有带 宽控制的权利。
6. 根据权利要求5的方法，其中所述用户认证鉴权步骤包括 所述用户端控制模块从用户信息管理模块提取用户的身份信息； 所述用户端控制模块向所述服务端控制模块发送信令通道建立请求信令，其中所述信令通道建立请求信令中包含所提取的用户的身 份信息；所述服务端控制模块接收信令通道建立请求信令，从中提取用户 的身份信息，并查询认证系统以确定用户是否具有带宽控制的权利； 如果确定用户具有带宽控制权利，则所述服务端控制模块接受信 令通道建立请求，从而建立信令通道，否则，所述服务端控制模块拒 绝信令通道建立请求。
7.根据权利要求4至6中任一项的方法，其中还包括显示带宽调 整结果。
全文摘要
本发明提供了一种新的控制方法，它允许用户基于业务使用需求自行调整网络带宽。在用户端设备(具体指用户网关)内设计了接入带宽的控制面板，该控制面板包括操作键；另外，设计了用户网关和服务端间的接入带宽控制协议，该协议在用户网关和服务端设备内分别驻留有用户端控制模块和服务端控制模块。基于以上设计，用户可以自行调整接入控制面板上的操作键，用户网关将操作键的状态变化变换成带宽调节指令，并通过带宽控制协议将带宽调节指令传递到服务端控制模块，然后即时下发到运营商网络设备处。
文档编号H04L29/06GK101166182SQ200610136280
公开日2008年4月23日 申请日期2006年10月18日 优先权日2006年10月18日
发明者凡 史, 广小明, 玮 王, 解冲锋 申请人:中国电信股份有限公司