本发明涉及一种网络品质控管系统及网络品质控管方法。特别涉及一种可新增扩增栏位的网络品质控管系统及网络品质控管方法。
背景技术：
一般而言，在物联网应用中许多连网装置同时间连网时，会经过一个以上的中继点分流其网络封包到目的地。中继点处理策略的是先进先出(first-in-first-out)及缓冲排程的方式进行。
通常在中继点不忙碌的情况下，经过的封包全都可以很顺畅的送出。然而，在封包频繁进出到中继点(忙碌的情况)或是网络不稳定时，会面临即时性和传输率需求较高的封包(例如:播放串留影音)无法即时传送，或是封包在中继站等待冗长的排队时间，导致无法达到使封包如期送达。或是中继站对外的封包因网络不稳定，而导致因封包遗失而需要重送的状况。
因此，如何提供一种能有效传送优先权较高的封包、确保传输率且保留较常被存取的数据的网络品质系统或其方法，已成为本领域相关人员所需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种网络品质控管系统及网络品质控管方法，能有效传送优先权较高的封包、确保传输率且保留较常被存取的数据。
为解决上述课题，本发明的一态样是提供一种网络品质控管系统包含一输入装置、一处理单元及一输出装置。输入装置用以接收一封包。处理单元用以取得封包的一网际网络协定版本，并于网际网络协定版本的未规范的一网际协定层标头(internetprotocolheader，ipheader)中，将封包加上至少一扩增栏位，以产生一网络品质控管封包。输出装置用以传送网络品质控管封包。
本发明的另一态样是提供一种网络品质控管方法，包含：接收一封包；取得封包的一网际网络协定版本，并于网际网络协定版本将封包的未规范的一网际协定层标头中，加上至少一扩增栏位，以产生一网络品质控管封包；以及传送网络品质控管封包。
综上，本发明可在既有的网络标准协定下，藉由新增未被规范的标头定义，以加值网络封包的服务品质。因此，本发明提供了一种提供一种能有效传送优先权较高的封包、确保传输率且保留较常被存取的数据的网络控管系统及网络控管方法。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
为让本揭示内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图示的说明如下：
图1为根据本发明一实施例绘示的一种网络品质控管系统的示意图；
图2为根据本发明一实施例绘示的一种网络品质控管方法的流程图；
图3为根据本发明一实施例绘示的一种网际网络通讯协定第4版的标头中加入扩增栏位的封包结构的示意图；
图4为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第4版的封包中的所使用的扩增栏位的示意图；
图5为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版的标头中加入扩增标头的封包结构示意图；
图6a～6b为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版中所加入的扩增标头的示意图；
图7a～7b为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版的标头不同代码所对应的协定功能；
图8为为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版的扩增栏位的示意图；以及
图9a～9b为根据本发明一实施例绘示的一种网络品质控管方法的流程图。
其中，附图标记
100：网络品质控管系统
120：来源终端装置
10：输入装置
20：处理单元
30：输出装置
40、42：暂存器
44：储存装置
130：目的终端装置
200：网络品质控管方法
210～230、901～911：步骤
60：ip标头
61：tcp标头
64：扩增标头的逐跳选项标头
65：扩增标头的分段标头
66：扩增标头的网络品质控管标头
62：tcp数据
63：ip数据
4a～4n、5a～5i：栏位
rv：保留位
mf：多分段位
df：不分段位
ec：扩增栏位
vipf：优先等级参数
prc：传输率参数
rtp：保留备份参数
pdd：留白栏位
nh1d、nh2d、nh3d、eh：扩增标头
nh1：下一标头
nh2、nh3、nhn：指向标头
900：网络品质控管方法
sid：数据片段辨识码
rid：请求辨识码
hl：标头长度
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1，图1为根据本发明一实施例绘示的一种网络品质控管系统100的示意图。于一实施例中，网络品质控管系统100包含输入装置10、处理单元20及输出装置30。于一实施例中，网络品质控管系统100可以是一中继节点，例如为路由器(router)、闸道器(gateway)或网络交换器(networkswitch)。
于一实施例中，输入装置10及输出装置30可分别以软件或硬件的方式实现之，例如可以是指使用者界面，或是实体的网络介面卡或其他可接收信号的电子装置。于一实施例中，处理单元20可以被实施为微控制单元(microcontroller)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor)、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)或一逻辑电路。
于一实施例中，网络品质控管系统100可接收来自来源终端装置120的资讯，其中，来源终端装置120可以是手机、平板、基地台、个人电脑、伺服器或任何具有传输功能的电子装置。
于一实施例中，网络品质控管系统100更包含暂存器40、42及储存装置44。于一实施例中，暂存器40、42可由缓冲器实现之。于另一实施例中，暂存器40、42亦可视为储存装置44的一部分储存区域。于一实施例中，储存装置44可被实作为快闪记忆体、软碟、硬碟、光碟、随身碟、磁带或熟悉此技艺者可轻易思及具有相同功能的储存媒体。
于一实施例中，输出装置30可将一网络品质控管封包传送至一目的终端装置130。目的终端装置130可以是手机、平板、基地台、个人电脑、伺服器或任何具有传输功能的电子装置。
请一并参阅图1～2，图2为根据本发明一实施例绘示的一种网络品质控管方法200的流程图。
于步骤210中，输入装置10接收一封包。于一实施例中，输入装置10接收来自来源终端装置120或其他中继节点的封包，其中，此封包的网际网络协定版本可以是网际网络通讯协定第4版(internetprotocolversion4，ipv4)或网际网络通讯协定第6版(internetprotocolversion6，ipv6)，此两种版本的封包具有不同的标头格式，因此，网络品质控管系统100会依据不同网际网络协定版本的标头格式进行对应的解码以取得资讯或新增资讯。
于一实施例中，输入装置10将接收到的封包存入暂存器40中。
于步骤220中，处理单元20用以取得封包的一网际网络协定版本，并于网际网络协定版本的未规范的一网际协定层标头(ipheader)中，将封包加上至少一扩增栏位，以产生一网络品质控管封包。
请一并参阅图3～4，图3为根据本发明一实施例绘示的一种网际网络通讯协定第4版的标头中加入扩增栏位的封包结构的示意图。图4为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第4版的封包中的所使用的扩增栏位的示意图。
于图3中，初始的网际网络通讯协定第4版(ipv4)的标头长度为5乘上32位(共160个位)，其包含栏位4a～4n，其中栏位4a为版本(version)栏位，用以显示封包版本，当此封包为网际网络通讯协定第4版时，栏位4a中的内容为4；栏位4b用以表示标头长度(internetheaderlength，ihl)；栏位4c用以表示服务型态(typeofservice)；栏位4d用以表示封包全长(totallength)；栏位4e用以表示辨识码(identification)；栏位4f为旗标(flag)栏位，用以表示多个旗标，其包含三个位，分别为保留位(reserved)rv、不分段位(don’tfragment)df、多分段位(morefragment)mf，其中，多分段位mf及不分段位df用以注记此封包是否被分段，保留位rv则可被设定为0或1，此部分将于后续详述之；栏位4g为用以表示分段位移(fragmentoffset)，栏位4h用以表示封包于此品质控管系统100(例如为交换器)上的有效性时间(timetolive，ttl)；栏位4i用以表示此封包的网络协定；栏位4j用以表示标头检查码(headerchecksum)；栏位4k用以表示来源网际协定(internetprotocol，ip)地址；栏位4l用以表示目的ip地址；栏位4m为选择性的扩增栏位，如原网际网络通讯协定第4版的选择与空白栏(optionandpadding)，其长度可以是32位的倍数；栏位4n代表上层标头及乘载数据层(upperlayerheaderandpayload)。于一实施例中，栏位4a～4m皆位于网际网络协定层(iplayer)中。以下详述网际网络通讯协定第4版于标头中加入扩增栏位的方法。
于一实施例中，当栏位4b中所描述的标头长度大于5时，这代表此标头会包含扩增栏位4m。作为扩增栏位。更具体而言，初始的标头长度为5，标头长度可表示为“5+x”，且其中参数x为一大于零的参数时，则此参数x代表标头的扩增栏位大小，例如，当参数为0时，代表此标头不具扩增栏位，为原始的160(即，5*32)位。而当参数为1时，代表扩增1个32位的栏位，则此标头的长度变成6乘上32位，即192位。因此，可通过更改或设定此参数x，以调整扩增栏位(即栏位4m)的大小。
于一实施例中，当处理单元30欲将接收到的封包设定为网络品质控管封包时，处理单元30设定封包的一标头长度(例如，设定标头长度大于5)并将旗标栏位4f中的保留位rv的值改为1，并依据标头长度以于该封包中加入至少一扩增栏位4m，以产生网络品质控管封包。其中，至少一扩增栏位4m系位于标头的选择与空白栏。
于一实施例中，由于保留位rv是在既有的网际网络通讯协定第4版中未被定义的栏位，当保留位rv的值为1，则代表有使用未被规范的栏位4m，亦即是此封包被设定为网络品质控管封包；保留位rv的值为0，则代表此封包未使用未被规范的栏位4m，亦即是未被设定为网络品质控管封包。
因此，可依据上述方法，藉由更改此栏位的值，以设定此封包是否新增扩增栏位，而被设定为网络品质控管封包。
请参阅图4，扩增栏位4m的内容可包含一优先等级参数vipf、一保留备份参数(retainparameter)rtp及一传输率参数(packetratecontrol)prc的其中至少一者。于一实施例中，扩增栏位4m包含留白栏位(paddingdata)pdd，代表未被使用的位。藉此，此标头可定义此网络品质控管封包的优先等级、保留备份时间及/或传输速率。
于一实施例中，优先等级参数vipf可以为0～2之一，当优先等级越高，则优先等级参数vipf越大。
于一实施例中，保留备份参数rtp用以设定对应一请求识别码的网络品质控管封包所需保留的时间，例如为60秒。
于一实施例中，网络品质控管封包的传输率参数prc用以设定包含相同数据片段识别码的网络品质控管封包的连续输出时间间隔，例如为50毫秒。
于一实施例中，扩增栏位4m的内容可包含数据片段(session)辨识码sid及/或请求(request)辨识码rid。数据片段辨识码sid是与通讯建立相关的辨识码，可识别相同传输率的封包数据，而请求辨识码rid是用以表示请求的功能或服务的辨识码。
上述为网际网络通讯协定第4版的标头的扩增方法。接着，以下介绍网际网络通讯协定第6版的标头的扩增方法，请一并参阅图5、6a～6b、7a～7b、8，图5为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版的标头中加入扩增标头的封包结构示意图。图6a～6b为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版中所加入的扩增标头的示意图。图7a～7b为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版的标头不同代码所对应的协定功能。图8为根据本发明一实施例绘示的一种于网际网络通讯协定第6版的扩增栏位的示意图。
于图5中，原始的网际网络通讯协定第6版(ipv6)包含栏位5a～5i，其中栏位5a用以表示通讯协定版本(version)，当此封包为网际网络通讯协定第6版时，栏位5a中的内容为6；栏位5b用以表示流量等级(trafficclass)；栏位5c用以表示流量标记(flowlabel)；栏位5d用以表示负载长度(payloadlength)；栏位nh1用以表示下一标头(nextheader)，例如用以指定下一标头为扩增标头nh1d；栏位5f用以表示节点限制(hoplimit)；栏位5g用以表示来源ip地址(sourceaddress)；栏位5h用以表示目的ip地址(destinationaddress)；扩增标头nh1d中包含指向标头nh2，指向标头nh2的内容用以指向下一个扩增标头nh2d；扩增标头nh2d包含指向标头nh3，指向标头nh3用以指向新增的扩增标头nh3d；扩增标头nh3d包含新增的指向标头nhn，新增的指向标头nhn用以指向下一个扩增标头或传输层标头。于一实施例中，传输层标头指向至栏位5i，栏位5i代表上层标头及乘载数据层(upperlayerheaderandpayload)。
于一实施例中，栏位5g、5h分别占128位，栏位5a～5h共占320位，栏位5g～5h及指向标头nh1、nh2及nhn位于网际网络协定层。
于一实施例中，当处理单元20判断封包的网际网络协定版本为网际网络通讯协定第6版时，处理单元20将封包新增一第一扩增标头(例如为扩增标头nh3d)，扩增标头nh3d藉由一指向标头(例如为指向标头nhn)中的一标头代码以指向一第二扩增标头(可以是另一个新增的扩增标头)或一传输层标头(例如代表上层标头及乘载数据层的栏位5i的标头)，以产生网络品质控管封包。
于一实施例中，第一扩增标头(例如扩增标头nh3d)位于一上层标头及乘载数据层(例如为栏位5i)的前。
于一实施例中，第二扩增标头代表第一扩增标头的下一个扩增标头，且标头代码对应第二扩增标头的一协定功能。以下提供更具体的实施例以详述的。
于一实施例中，如图6a所示，当处理单元20判断封包的网际网络协定版本为网际网络通讯协定第6版时，处理单元20将ip标头60的指向标头nh1中的标头代码设为6，如图7a所示，标头代码为6所对应的协定功能为传输控制协议(transmissioncontrolprotocol，tcp)，代表指向标头nh1直接指到tcp标头61，tcp标头接连着tcp数据62。tcp标头61与tcp数据62皆包含于ip数据63中。其中，ip数据63为图5中的栏位5i。
于一实施例中，请一并参照如图5、6b及7a、7b。图7a用以表示原始的标头代码所对应的协定功能，图7a中的标头代码皆有对应的协定功能及标头代码(图7a为示意图，未列举所有标头代码)，其中，标头代码143～252未被定义功能，标头代码255为保留序号，因此，处理单元20可于此些尚未被使用的标头代码143～252、255的扩增栏位处，定义与网络品质相关的功能。另一方面，图7b用以表示加入新增的扩增标头后的标头代码所对应的协定功能，其中的表列顺序栏位仅为各栏位的编号。
当处理单元20判断封包的网际网络协定版本为网际网络通讯协定第6版时，处理单元20将网际网络通讯协定第6版基本标头60中的下一标头nh1的标头代码设为0，如图7b所示，标头代码为0所对应的协定功能为网际网络通讯协定第6版的逐跳选项(hop-by-hopoptions)，代表第一个扩增标头nh1d为逐跳选项的参数内容(如图5所示)。扩增标头的逐跳选项标头64中的指向标头nh2的标头代码为44，如图7b所示，标头代码为44所对应的协定功能为扩增标头的分段标头(fragmentheader)，代表第二个扩增标头nh2d为扩增标头的分段标头的参数内容(如图5所示)。扩增标头的分段标头65中的指向标头nh3的标头代码为143，依据图7a，标头代码143原始为未被使用(unassigned)。因此，标头代码为143所对应的协定功能可被修改为指向扩增标头的网络品质控管标头66(如图6所示)，标头代码为143所对应的修改后的协定功能如图7b所示。扩增标头的网络品质控管标头66中的指向标头nhn的标头代码为6，标头代码为6所对应的协定功能为传输控制(transmissioncontrol)，指向标头nhn直接指到tcp标头61，tcp标头61连着tcp数据62。tcp标头61与tcp数据62皆包含于ip数据63中。
于一实施例中，此处所述的扩增标头的逐跳选项标头64、扩增标头的分段标头65及扩增标头的网络品质控管标头66皆可以是扩增栏位。于一实施例中，网际网络通讯协定第6版基本标头60、扩增标头的逐跳选项标头64、扩增标头的分段标头65及扩增标头的网络品质控管标头66包含于ip标头内。于一实施例中，标头代码143～252、255所对应的协定功能皆可被修改为扩增标头的网络品质控管标头66，于扩增标头的网络品质控管标头66的扩增栏位处可定义与网络品质相关的功能。
于一实施例中，如图8所示，扩增标头(其可对应至图5的扩增标头nh3d)包含至少一扩增栏位ec。扩增栏位ec的内容可包含一优先等级参数vipf、一保留备份参数rtp及一传输率参数prc的其中至少的一者。于一实施例中，扩增栏位ec更包含留白栏位pdd，代表未被使用的位。
藉此，此标头可定义此网络品质控管封包的优先等级、保留备份时间及/或传输速率。
于一实施例中，扩增标头nh3d更包含指向标头nhn及标头长度hl。
于一实施例中，扩增栏位ec的内容可包含数据片段辨识码sid及/或请求辨识码rid。数据片段辨识码sid是与通讯建立相关的辨识码，可识别相同传输的封包数据，而请求辨识码rid是用以表示请求的功能或服务的辨识码。
需注意的是，本发明并不仅限于扩增一扩增标头nh3d，亦可扩增多个扩增标头。
藉由上述步骤，处理单元20可将接收到的封包加上扩增栏位nh3d，用以记录网络品质控管的相关资讯，以产生网络品质控管封包，此外，前述未特别说明的栏位，即系应用已知的网际网络协定版本的标头以定义的，故此处不再赘述的。
于一实施例中，处理单元20将网络品质控管封包储存于储存装置44中，待网络品质控管封包将要被传送时，将网络品质控管封包传送到暂存器42。
于步骤230中，输出装置30传送网络品质控管封包。例如，输出装置30由暂存器42读取并传送网络品质控管封包至下一个传输节点。
上述说明了依据处理单元20皆收到一封包后，将此封包加上扩增栏位以产生网络品质控管封包的方法。以下详述当处理单元20接收到网络品质控管封包后，对于网络品质控管封包的分析与取得网络品质控管封包的参数的方法。
请参阅图9a～9b，图9a～9b为根据本发明一实施例绘示的一种网络品质控管方法900的流程图。
于步骤901中，处理单元20接收一封包。于一实施例中，输入装置10将接收到的封包存入暂存器40中，处理单元20再由暂存器40读出此封包。
于步骤902中，处理单元20依据此封包的版本栏位以判断此封包的版本为网际网络通讯协定第4版(ipv4)或网际网络通讯协定第6版(ipv6)。当处理单元20判断封包为网际网络通讯协定第4版时，进入步骤903；当处理单元20判断封包为网际网络通讯协定第6版时，进入步骤910。
于步骤903中，处理单元20判断此封包的一标头长度是否大于一长度门槛值(例如为5)且一旗标栏位(例如为旗标栏位4f)中的一保留位的值是否为1(代表此封包包含网络品质控管的相关参数)。当处理单元20判断网络品质控管封包的标头长度大于该长度门槛值且旗标栏位中的该保留位的值为1时，则判断此封包为网络品质控管封包，并进一步读取网络品质控管封包中的扩增栏位，并进入步骤904。
于步骤904中，处理单元20判断优先等级参数vipf是否存在于至少一扩增栏位中。当处理单元20判断优先等级参数vipf存在于至少一扩增栏位中时，进入步骤905；当处理单元20判断优先等级参数vipf不存在于至少一扩增栏位中时，则进入步骤906。
于步骤905中，处理单元20依据优先等级参数vipf以排定网络品质控管封包的一封包优先权，并将网络品质控管封包储存至对应封包优先权的一输出暂存器(例如为暂存器42)。于一实施例中，优先等级参数vipf的范围为0～2，当优先等级越高，则优先等级参数越大，处理单元20可藉此选出高优先等级的网络品质控管封包，并将其安排快速传输通道或安排在待传输的封包序列的前端。
于步骤906中，处理单元20判断保留备份参数rtp是否存在于至少一扩增栏位中。当处理单元20判断保留备份参数rtp存在于至少一扩增栏位中时，进入步骤907；当处理单元20判断保留备份参数rtp不存在于至少一扩增栏位中时，则进入步骤908。
于步骤907中，处理单元20依据保留备份参数rtp以设定对应一请求识别码的网络品质控管封包所需保留的时间，换言之，保留备份参数rtp用以于保留时间内将网络品质控管封包保留在暂存器42或储存装置44，且当接收到与网络品质控管封包具有相同的一请求辨识码的一封包要求时，即重送保留的网络品质控管封包至发出封包要求的一需求装置。
于步骤908中，处理单元20判断一传输率参数prc是否存在于至少一扩增栏位中。当处理单元20判断传输率参数prc存在于至少一扩增栏位中时，进入步骤909。当处理单元20判断传输率参数prc不存在于至少一扩增栏位中时，则结束流程。
于步骤909中，处理单元20依据传输率参数prc以设定包含相同数据片段识别码的网络品质控管封包的连续输出时间间隔。
另一方面，于步骤910中，处理单元20读取封包扩增标头的代码。
于步骤911中，处理单元20判断标头代码是否与至少一预设代码相同。于一实施例中，如图7所示，至少一预设代码是指尚未被使用或被保留(reserved)的标头代码143～252、255的功能所对应的标头代码。当标头代码与至少一预设代码相同时，则判断此封包为网络品质控管封包，并进入步骤904，若否则结束此流程。接着，于步骤904～909已于前述说明，故此处不在赘述之。
需注意的是，本发明并不限于前述步骤顺序，步骤904、906、908的次序可调换或同时处理此三者判断式中所载的判断内容。
综上，本发明藉由分辨封包的网络标准协定，依据封包的网络标准协定以新增未被规范的标头定义，藉此加值网络封包的服务品质。由于本发明是在ip层(第3层)即可完成进行解码，不须到传输层(第4层)才进行解码，因此，本发明提供了一种提供一种能有效传送优先权较高的封包、确保传输率且保留较常被存取的数据的网络控管系统及网络控管方法。此外，本发明是采用符合网际网络通讯协定的封包结构，在符合网际网络通讯协定的封包结构情况下完成新增栏位，能够扩增封包服务品质，且不会影响正常封包的传输。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。