基于分组的网络中的服务质量监控的制作方法

基于分组的网络中的服务质量监控的制作方法
【专利摘要】公开了一种监控基于分组的网络（59，78）中的服务质量的方法和系统，该方法和系统包括三层架构，其中一个或更多个应用可以从质量服务器请求定制的QoS报告。所定制的报告可以包括例如期望的报告格式或者触发事件，其指示所述一个或更多个应用应当何时接收报告。质量服务器基于从用户终端接收的QoS消息准备这些报告，并根据请求发送报告。
【专利说明】基于分组的网络中的服务质量监控
[0001]本专利申请是申请日为2004年8月20日、申请号为200480044146.0、发明名称为“基于分组的网络中的服务质量监控”的发明专利申请的分案申请，其在此全部引入作为参考。
【技术领域】
[0002]本发明总体上涉及网络，更具体的，涉及监控基于分组的网络中的服务质量(QoS)0
【背景技术】
[0003]预期在下一十年中信息互联网舞台中的竞争会很激烈。随着竞争的增加，使公司将其自身置于适当地利用其核心竞争力并且针对出现的电信技术做好准备的位置是至关重要的。在此竞争环境下，市场中的合并、联盟以及新进入者使得服务提供商不得不探求用于保持并吸引订户的革新方式。当今的服务提供商通过探求对于其客户群捆绑销售新服务的方案，来努力在此竞争不断扩大的领域内使自己标新立异。从而，许多服务提供商将下一代网络(NGN)看作吸引新客户的方式。
[0004]NGN是用于指代正在到来的基于IP技术的电信网络，其传送整合的语音和数据服务。NGN可以被视为基于分组的网络，其中分组交换和传输元件，诸如路由器、交换机和网关，在逻辑上和物理上独立于服务/呼叫控制机构(inte 11 i gence )。该控制机构用于支持所有类型的基于分组的传输网络的服务，包括从基本语音电话服务到数据、视频、多媒体和高级宽带的每一个服务。
[0005]QoS是确保NGN的鲁棒发展的重要要素，可以包括监控以下中的一个或更多个:
[0006]服务可用性，如用户到因特网服务的连接的可靠性。
[0007]延迟(也称为等待时间)，如发送和接收分组之间的时间间隔。
[0008]延迟变化或抖动，其是指采用同一路由的流中的所有分组之间在持续时间方面的变化。
[0009]吞吐量，其是发送分组的平均速率或峰值速率。
[0010]由于拥塞导致的丢包率，其是在经由网络进行传输期间可能丢弃分组的最大速率。
[0011]为了更具有竞争力，公司将不得不确保网络保持适当的QoS级别和/或SLA(服务级别协议)标准，以使移动用户体验到丰富的多媒体服务。对于网络元件加强QoS的技术的示例包括整合的服务和区分服务。整合服务(也称为Int-Serv)使用资源预留协议(RSVP)，并且在企业网络的边缘实现，其中，可以在桌面用户级别管理用户流。该协议假设使用端到端信号传输，来对于在接收机和发射机之间的路径中的每一个路由器中心处的每一个要求QoS的流预留资源，并且必须在网络中的每一个路由器处保持逐流的软状态。区分服务(也称为Diff-Serv)使信号传输最小化，并且集中于聚集的流以及应用于针对整个网络的业务量类的集的逐中心行为(per-hub behavior PHB)。区分服务确保下游节点接收到对到达各输入端口的分组进行处理并将这些分组适当地转发到下一路由器所需的信息。
[0012]测量QoS是NGN中的另一重要问题。某些提出的解决方案包括侵害性(invasive)和非侵害性技术。
[0013]侵害性技术使用业务量生成器来注入人工业务量，该业务量生成器使网络负荷以验证往返延迟、分组速率和连接性。不幸的是，这些侵害性技术在网络上注入了不期望的业务量。此外，这些技术没有提供准时的逐会话QoS测量，因为该业务量注入与实际业务量不同步。最后，QoS测量是针对所注入的业务量，而不是实际业务量，这进一步弱化了测量的价值。
[0014]还提出了非侵害性测量。例如，可以通过使用用于测量业务量流的QoS参数的探测器来实现QoS监控。此技术允许对会话和参与者进行标识，还允许测量错误率、丢包率、抖动以及对话的每个流的延迟。不幸的是，使用探测器具有有限的可伸缩性，因为探测器的安装和维护是昂贵的。
[0015]图1 不出了在 Anwar Siddiqui, Dan Romascanu 和 Eugene Golovinsky 的提为“Real-Time Application Quality of Service Monitoring(RAQMON)Framework，，的 IETF论文中描述的非侵害性方法的另一示例。第一 IP设备12，如蜂窝电话，包括运行应用13所需的内部硬件。第一设备12使用诸如SIP (会话初始化协议)的设置(set-up)协议与第二IP设备14通信，该第二 IP设备14也包含应用16。在设置之后，这两个IP设备通过RTP(实时传输协议)进行通信，RTP是用于传输包括音频和视频的实时数据的因特网标准协议，并且其可以用于请求式媒体和交互式服务，如因特网电话。为了监控QoS，将RAQMON数据源18嵌入IP设备14中。该RAQMON数据源(RDS)在多媒体会话期间获取应用16产生的QoS信息。然后经由22处指示的RTCP (实时控制协议)应用或SNMP (简单网络管理协议)所承载的RAQMON协议数据单元(PDU)，将QoS信息发送到RAQMON报告收集器20 (1-N)。报告收集器20用作存储QoS信息、保持历史数据，并将该数据报告给网络管理应用26以进行分析的数据库。
[0016]图1的QoS解决方案有几个问题。首先，IP终端设备14中的RDS18必须存储相当量的历史数据，这将占用大量存储容量并且昂贵。另外，IP终端设备14必须能够处理3种协议，包括:用于呼叫设置的信号传输协议(如，SIP);发送PDU的协议(如，SNMP );以及RTP0每个协议都需要支持该协议所需的多个独立的软件应用和多个独立的存储区域。此夕卜，RRC20必须是稍微复杂的机器，其由于成本而危及了大型网络中的可伸缩性。
[0017]图2示出了 Mueller等人的美国申请2003/0120773号中描述的另一解决方案。终端30经由路由器32和网守34进行通信。第二终端36也经由路由器38和网守40进行通信。中央的处理后设备42 (CPP)和性能监控单元44 (PMON)被指定以与网守34、40进行通信来接收QoS信息。网守34、40必须进行收集、处理、存储和将经处理的数据传送到监控应用42、44的功能。不仅网守是相当昂贵的部件，而且因网守仅能处理有限数量的终端使得该解决方案的可伸缩性严重受到阻碍。
[0018]因此，所需要的是在不降低通信效率以及增加成本和复杂性的情况下，监控包括多个移动设备的网络中的QoS的方法和系统。

【发明内容】
[0019]因此本发明提供了一种监控基于分组的网络(如因特网)中的服务质量的方法和系统，该方法和系统克服了现有技术的缺陷。
[0020] 申请人:发现，通过使用三层架构，可以进行非常灵活和低成本的QoS监控，并且可以实现网络的高可伸缩性，在该三层架构中，一个或更多个应用(下文中称为“订户”或“监视者”)可以使用预订请求来从质量服务器请求定制的QoS报告，并且其中，响应于此，质量服务器基于在它们的通信期间从用户终端接收的QoS消息来准备这些报告并将这些报告以所请求的形式发送到订户。
[0021]本发明的三层架构由于调解元件的存在而提供了更良好的可伸缩性，而利用二层架构，消息直接由应用和终端来交换。由于要求质量服务器存储很少量的历史数据(直到该报告被发送到订户)，所以进一步提高了可伸缩性。
[0022]此外，预订功能允许选择性，该选择性在于不同订户可以通过简单的预订消息来预订不同服务或者相同服务(可能具有不同参数)。具体的，订户可以从质量服务器请求特定报告格式以及发送报告的触发点。
[0023]另外，使用用于设置用户通信的相同协议，在基于分组的网络上从用户终端向质量服务器(或“事件”服务器)发送QoS信息，这使得能够以高可伸缩性进行有效和低成本的QoS监控解决方案。
[0024]由此，根据本发明第一方面，本发明涉及一种监控基于分组的网络中的服务质量的方法，所述网络适于在用户终端之间建立通信，所述方法包括以下步骤:
[0025]请求对于至少所述用户终端中的两个之间的通信的服务质量报告，其中所述请求包括提供与服务质量报告的定制相关的信息；
[0026]从所述两个用户终端接收与所述通信相关的服务质量信息；以及
[0027]基于所述服务质量信息和所述定制信息提供所述报告。
[0028]有利的，请求所定制的报告包括指示要包括在QoS报告中的信息的类型。
[0029]优选的，所述方法进一步包括提供多个通知服务，所述多个通知服务中的每一个包括提供至少各个服务质量报告。
[0030]优选的，请求服务质量报告包括预订所述多个通知服务之一。
[0031]优选的，服务质量信息是使用第一协议接收的，并且所述通信是使用与所述第一协议不同的第二协议建立的。
[0032]优选的，在建立所述通信之前，使用所述第一协议设置所述通信。
[0033]定制信息可以包括指定与所述通信相关的一个或更多个触发事件，并且所述报告可以是响应于触发事件提供的。
[0034]定制信息还可以包括指定期望的报告格式，并且所述报告可以所指定的报告格式提供。
[0035]涉及报告的这些信息可以是在预订通知服务时指定的。具体的，预订通知服务可以包括指定期望的报告格式以及用于提供报告的一个或更多个触发事件。
[0036]有利的，基于分组的网络是基于因特网的网络。此外，第一协议可以是会话初始化协议(SIP )，第二协议可以是因特网实时协议(RTP )。
[0037]设置通信优选的包括:
[0038]从第一用户终端接收对于与第二用户终端进行通信的邀请；[0039]搜索第二用户终端的因特网协议地址；
[0040]向第二用户终端的因特网协议地址发送通信邀请；
[0041]从第二用户终端接收对于该通信邀请的接受；以及
[0042]将该接受发送到第一用户终端。
[0043]优选的，用户终端之间的所述通信是经由包括语音和数据的多媒体信道建立的。
[0044]该报告可以包括呼叫详情记录数据。
[0045]在这种情况下，提供所述报告包括基于呼叫标识符，将所述呼叫详情记录数据与所述服务质量信息匹配。
[0046]所述触发事件可以包括与所述通信相关的参数超过预定界限。
[0047]另选的或者另外的，所述触发事件可以包括通信的终止。
[0048]服务质量信息优选的是在通信过程中接收的。
[0049]所述方法可以进一步包括响应于报告的提供，在所述基于分组的网络中采取适当动作。
[0050]在本发明的第二方面，本发明涉及一种监控基于分组的网络中的服务质量的系统，所述网络被配置为在用户终端之间建立通信，所述用户终端被配置为提供与所述通信相关的服务质量信息；
[0051]所述系统包括:
[0052]订户，被配置为发送对于至少所述用户终端中的两个之间的通信的服务质量报告的请求，所述请求包括与服务质量报告的定制相关的信息；以及
[0053]质量服务器，被配置为从所述两个用户终端接收与所述通信相关的服务质量信息，以及基于所述服务质量信息和所述定制信息提供所述服务质量报告。
[0054]优选的，用户终端适于使用第一协议提供所述服务质量信息，并且适于使用与所述第一协议不同的第二协议建立所述通信。
[0055]第一协议可以是会话初始化协议(SIP )。
[0056]此外，优选的，用户终端适于使用所述第一协议设置所述通信。
[0057]优选的，基于分组的网络是基于因特网的网络。
[0058]有利的，该报告包括从用户终端接收的服务质量信息。
[0059]此外，定制信息可以包括一个或更多个触发事件。另外的或者另选的，定制信息可以包括期望的报告格式。
[0060]优选的，质量服务器包括报告生成器和预订登记器，所述预订登记器适于登记所述触发事件和所述报告格式。
[0061]优选的，质量服务器适于在所述用户终端相互通信的同时接收所述服务质量信
肩、O
[0062]优选的，通信包括语音和数据。
[0063]有利的，所述用户终端、所述质量服务器和所述至少订户实现了三层架构。
[0064]在本发明的另一方面，本发明涉及能够实现先前描述的方法的软件程序。
【专利附图】

【附图说明】
[0065]为了更好地理解本发明，将参照附图描述只作为示例而非应被理解为限制的优选实施例，其中:
[0066]图1是用于监控QoS的现有技术系统的框图。
[0067]图2是示出根据美国专利申请2003/0120773号的现有技术系统的图。
[0068]图3是示出根据本发明的监控QoS的系统的框图。
[0069]图4示出了使用SIP网络的图3的系统的示例实现。
[0070]图5是使用图3的系统来监控QoS的方法的流程图。
[0071]图6示出了质量服务器的框图。
【具体实施方式】
[0072]参照图3，示出了系统50具有两个用户终端52、54，这两个用户终端通过收集并发布QoS信息还用作发布者。用户终端可以是任何类型的通信设备，诸如IP电话、寻呼机、即时消息传送客户机、移动电话、手持计算设备等。用户终端在任何期望的基于分组的网络(总体示为59)上使用任何期望的协议(如，SIP、H.323, JMS等)，以发布消息57的形式将QoS信息发送到质量服务器56 (也称为“事件服务器”)。如下进一步所述，质量服务器56被配置为从用户终端接收QoS信息并且据此生成质量报告。质量服务器56还经由网络耦合到订户58，订户58适于从质量服务器56请求要通过质量报告通知的特定QoS服务。具体的，订户58适于向质量服务器发送包括与质量报告的定制相关的信息在内的预定请求60。该定制可能包括与用于接收QoS报告的格式类型有关的信息以及/或者指示要在何时发送报告的触发事件。此外，定制可以通过从一组预定可能事物中选择一个来完成，或者定制可以独立地从头开始生成。预订请求60可以采用取决于应用的多种形式，并且可以与单个呼叫、单个用户、域(来自/到达一域的所有呼叫)等相关。下面将参照两个示例性服务:称为“劣化的QoS通知”的第一服务，当每次用户之间的通信质量低于期望级别时触发；称为“⑶R (呼叫详情记录)生成”的第二服务，其中在一通信的终端处提供包括QoS数据在内的增强的CDR (—般用于记帐目的)。本领域技术人员将容易意识到，可以采用许多其它与系统提供服务的质量相关的信息服务。
[0073]在检测到触发事件时，质量服务器56以62处所示的通知消息，将包括QoS信息并且按照在预订请求60中标识的格式类型的报告发送到订户58。在发布消息57被传送到质量服务器56的同时，用户终端52、54使用任何期望的协议(如RTP)经由通信网络64进行点到点通信。
[0074]该解决方案使用三层:层I包括用户终端52、54 ;层2包括质量服务器56 ;层3包括订户58。总体而言，这些层之间的通信是使用基于因特网的网络完成的，但是也可以使用其它类型的通信技术。显然，该三层使得该解决方案可伸缩，从而可以添加附加的质量服务器。质量服务器56通常同时支持许多用户终端和订户，但是为了便于例示，只示出了两个用户终端52、54以及单个订户58。因为在将报告发送到订户之前质量服务器56只需要存储历史数据，其中该报告一般是在用户终端52、54之间的通信终止以后的很短时间内进行的，所以进一步实现了可伸缩性。其它优点包括不同订户可以通过使用简单的预定消息60来请求不同的服务，并且用户终端可以发送频繁的发布消息，而不是存储很多历史数据。质量服务器56通过从订户58去除(decouple)所发布的消息57并且通过对订户提供其所请求的消息，而用作过滤器。该解决方案的另一优点在于可以使用同一协议进行设置和消息发布，如下面所述的。
[0075]图4示出了更具体的示例，其中将基于分组的网络78 (如，SIP网络)用作用于用户终端52、54之间的通信设置以及用于与质量服务器56的通信的基础。SIP网络包括SIP代理服务器80以及域登记器和位置服务82。所示的编号I到11表示事件的正常顺序，但是事件可以以不同顺序发生。如通信I处所指示的，订户58经由代理服务器80将预订消息发送到质量服务器56。该预订消息包括定制信息，如对于所请求服务的指示、要监控的通信(与一个或更多个域、用户或呼叫关联)、触发事件和/或期望的报告格式。
[0076]假设对于用户A与B之间的通信，请求“劣化的QoS通知“和“⑶R生成”服务。还假设用户A具有SIP电话，用户B具有运行软客户机的PC，该软客户机可以支持语音和视频。在给电时，用户52、54都利用ISP的网络中的SIP代理服务器80登记它们的可用性和它们的IP地址。箭头2到7示出了使用第一协议设置通信，总体上示为84。用户A通过告知SIP代理服务器80其想要联系用户B，来发起呼叫(参见箭头2)。随后，SIP代理服务器从域登记器服务器82请求用户B的IP地址(参见箭头3)。域登记器服务器82利用用户B的IP地址进行回复(参见箭头4)。然后，SIP代理服务器80中继用户A的与用户B通信的请求(参见箭头5)，该请求包括用户A52想要使用的媒体(此通信可以通过使用会话描述协议(SDP)来完成)。然后，用户B54告知SIP代理服务器80接受了用户A的邀请，并且用户B准备好接收消息(参见箭头6)。SIP代理服务器告知用户A52该请求被接受(参见箭头7 )，由此建立了 SIP会话。然后，用户52、54建立了使它们能够交互的点到点实时协议(RTP )连接(参见箭头8)。使用第二协议建立通信信道总体上在86处示出。在通信过程中的任何时间点，用户A和B使用与用于设置通信84的协议相同的协议来将异步QoS消息(参见箭头9)发布到SIP代理服务器80。SIP代理服务器将这些消息转发到质量服务器56。虽然未示出，但是SIP代理服务器可能还需要从域登记器82请求质量服务器56的IP地址。质量服务器56使用QoS信息来建立报告，并且监控QoS数据以发现预定触发事件。示例触发事件有用户之间的通信质量是否降至低于期望级别。在这种情况下，质量服务器56将异步消息(参见箭头11)发送到订户58，以警告订户通信故障(“劣化的QoS通知”)。此外，可以采取适当行动作为反馈，诸如加强连接或者限制该同一链路上的进一步通信的准入。当用户52、54之间的通信终止时，将指示通信终止的异步消息(箭头9)发送到SIP代理服务器80。该消息被转发到质量服务器56 (参见箭头10)，质量服务器56作为响应以所请求的格式(“⑶R生成”)建立QoS报告。该报告优选的包含QoS数据和⑶R数据，通过使用与该通信关联的呼叫id来使这两个数据匹配。然后经由代理服务器80将该报告转发到订户(参见箭头11)。本领域技术人员将容易意识到，图4的系统不必基于SIP代理服务器。例如，可以使用任何信号传输协议来建立用户A与B之间的通信。此外，可以将任何异步协议用于用户52、54与质量服务器56之间的通信。此外，可以将任何异步协议用于质量服务器56与订户58之间的通信。最后，可以将任何分组媒体传输协议用于用户A与B之间的通信。虽然图4总体上示出了单个域，但是该系统可以容易地扩展到多域环境，如通过在域之间使用重定向服务器。
[0077]图5示出了用于实现质量服务器56的方法的流程图。在处理块90中，方法开始。在处理块92中，质量服务器56监控来自订户58的预定消息。该预定消息可以定义触发事件以及从质量服务器发送到订户的报告格式。质量服务器与订户之间的通信一般是异步通信，并且可以采取任何期望格式，但是XML格式的示例预订消息可以如下(考虑称为“topolinia” 和 “paperopoli ” 的两个域):
[0078]
【权利要求】
1.一种监控基于分组的网络中的服务质量的方法，所述网络适于在用户终端之间建立通信，其特征在于: 向服务质量服务器请求对于至少所述用户终端中的两个之间的通信的服务质量报告，其中所述请求包括提供与服务质量报告的定制相关的信息； 从所述两个用户终端向服务质量服务器发送与两个用户终端之间的通信相关的服务质量信息；以及 基于所述服务质量信息和所述定制信息提供所述服务质量报告， 其中服务质量信息是使用第一协议由所述两个用户终端发送的，并且所述两个用户终端之间的通信是使用与所述第一协议不同的第二协议执行的， 并且其中第一协议是会话初始化协议。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供多个通知服务，所述多个通知服务中的每一个包括提供至少各个服务质量报告。
3.根据权利要求2所述的方法，其中请求服务质量报告包括预订所述多个通知服务中的一个。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，在执行所述两个用户终端之间的通信之前，使用所述第一协议设置所述通信。
5.根据权利要求1所述的方法，其中定制信息包括指定与所述通信相关的一个或更多个触发事件，并且其中所述报告是响应于触发事件而提供的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中定制信息包括指定期望的报告格式，并且其中所述报告是以所述报告格式提供的。
7.根据权利要求3所述的方法，其中预订通知服务包括指定期望的报告格式以及用于提供所述报告的一个或更多个触发事件。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于分组的网络是基于因特网的网络。
9.根据权利要求1所述的方法，其中第二协议是因特网实时协议。
10.根据权利要求4所述的方法，其中设置所述两个用户终端之间的通信包括: 从第一用户终端接收对于与第二用户终端进行通信的邀请； 搜索第二用户终端的因特网协议地址； 向第二用户终端的因特网协议地址发送通信邀请； 从第二用户终端接收对于该通信邀请的接受；以及 将该接受发送到第一用户终端。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个用户终端之间的通信是经由包括语音和数据的多媒体信道执行的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述报告包括呼叫详情记录数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中提供所述报告包括基于呼叫标识符，将所述呼叫详情记录数据与所述服务质量信息匹配。
14.根据权利要求5所述的方法，其中所述触发事件包括与所述两个用户终端之间的通信相关的参数超过预定界限。
15.根据权利要求5所述的方法，其中所述触发事件包括所述两个用户终端之间的通信的终止。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述服务质量信息是在所述两个用户终端之间的通信过程中发送的。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于报告的提供，在所述基于分组的网络中米取适当动作。
18.—种监控基于分组的网络(59，78)中的服务质量的系统，所述网络被配置为在用户终端(52，54)之间建立通信，其特征在于所述用户终端被配置为将与所述通信相关的服务质量信息发送到服务质量服务器； 并且所述系统包括: 订户(58)，被配置为发送对于至少所述用户终端中的两个之间的通信的服务质量报告的请求，所述请求包括与服务质量报告的定制相关的信息；以及 服务质量服务器(56)，被配置为从所述两个用户终端接收与两个用户终端之间的通信相关的服务质量信息，以及基于所述服务质量信息和所述定制信息提供所述服务质量报生1=1， 其中用户终端适于使用第一协议将所述服务质量信息发送到服务质量服务器，并且适于使用与所述第一协议不同的第二协议进行相互通信， 并且其中第一协议是会话初始化协议。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述用户终端(52，54)适于使用所述第一协议设置相互的通信。
20.根据权利要求18和19中任何一个所述的系统，其中基于分组的网络(59，78)是基于因特网的网络。
21.根据权利要求18和19中任何一个所述的系统，其中所述报告包括由用户终端发送的服务质量信息。
22.根据权利要求18和19中任何一个所述的系统，其中定制信息包括一个或更多个触发事件。
23.根据权利要求22所述的系统，其中定制信息包括期望的报告格式。
24.根据权利要求23所述的系统，其中质量服务器(56)包括报告生成器(120)和预订登记器(122)，所述预订登记器适于登记所述触发事件和所述报告格式。
25.根据权利要求18和19中任何一个所述的系统，其中服务质量服务器(56)适于在所述用户终端相互通信的同时接收所述服务质量信息。
26.根据权利要求18和19中任何一个所述的系统，其中所述两个终端之间的通信包括语音和数据。
27.根据权利要求18和19中任何一个所述的系统，其中所述用户终端(52，54)、所述服务质量服务器(56)和所述至少订户(58)实现了三层架构。
【文档编号】H04L12/24GK103944752SQ201410122926
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2004年8月20日 优先权日:2004年8月20日
【发明者】朱塞佩·德诺亚, 安托尼奥·福斯库, 安德瑞·罗斯奥 申请人:意大利电信股份公司