保障多业务服务质量的资源管理设备、接入系统及方法

技术领域

本发明涉及网络接入技术，尤指一种保障多业务服务质量的资源管理设 备、接入系统及方法。

背景技术

图1为现有技术中接入网络的系统结构示意图，包括业务终端11、宽 带接入网络12、骨干网13。业务终端11为用户上网过程中使用的终端设备、 业务发起的设备，例如：有线电视、会话发起协议(SIP)电话、机顶盒(STB)、 及便携式电脑。在宽带接入网络12中包括：用户接入设备、网络汇聚设备、 宽带接入服务器(BAS)。在宽带接入网络12中，用户接入设备连接业务 终端和网络汇聚设备，实现了用户线路汇接功能；网络汇聚设备连接用户接 入设备和BAS；进而，BAS实现业务接入对骨干网13的过程。由于宽带接 入网络12中拓扑结构复杂，用户接入设备、网络汇聚设备和BAS之间的连 接在不同的应用场合下表现为不同的拓扑结构，可能是星形、树形、环形或 者链形，或者是不同拓扑结构的组合，因此在图1所示的结构图中没有详细 的标明各网络设备之间详细的连接。

由于在宽带接入网络的建设初期，用户只有普通上网业务的需求，同时 考虑到成本以及用户数量有限等因素，因此当时宽带接入网络中的接入设备 对所有的数据包均采用尽力而为(Best Effort)的转发方式，不区分业务的 种类。这里，所指的接入设备为宽带接入网络中的用户接入设备、网络汇聚 设备以及BAS。由于Best Effort这种转发方式的使用，在用户接入设备以及 网络汇聚设备处发生拥塞是不可避免的，并且由于当时网络设计并没有考虑 日后会支持有服务质量(QoS)需求的实时业务的应用，因此也无法为业务 提供有QoS保障的服务。对网络运营商来说，由于没有能力向用户保障上 网业务的服务质量，因此也无法向用户收取足够的费用。

为了保障具有QoS需求的业务服务质量，现有技术中还存在如下一种 技术手段，具体为：宽带接入网络为网络中地每个接入设备预留足够的带宽， 并同时对接入设备新增业务量进行控制，根据该网络设备预留的带宽以及业 务的QoS要求，人为限制该网络实时业务的最大开户数。在这种技术方案 中，在为每个接入设备预留带宽的时候，通常根据该接入设备的最大并发用 户数及最大高等级业务速率来进行估计预留，因此无法实现业务收敛；并且 由于在预留带宽时，最大用户数以及业务种类都已经预先确定，也不适宜扩 展用户及业务，尤其在一些高等级业务。例如，即时视讯(VOD)“虚拟话 务量”很低，但预留带宽占用很大时，因此造成了网络资源的极大浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种保障多业务服务质量的资源 管理设备，应用该资源管理设备可以保障多业务的服务质量。

本发明的另一主要目的在于提供一种保障多业务服务质量的接入系统， 使用该系统可以保障多业务的服务质量。

本发明的又一主要目的在于提供一种保障多业务服务质量的方法，应用 该方法可以保障多业务的服务质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种保障多业务服务质量的接入系统，至少包含：业务终端、接入网络和 应用服务器；接入网络至少包含：用户接入设备、网络汇聚设备和宽带接入服 务器BAS；该系统进一步包括接入网资源管理设备；

所述业务终端，用于通过接入网络向应用服务器，为具有服务质量要求的 业务申请建立连接；

所述应用服务器，用于根据申请业务所需的资源，向接入网资源管理设备 申请占用资源；

所述接入网资源管理设备，用于确定业务所需经过用户接入设备到BAS的 链路；接收应用服务器占用资源的申请，根据业务所需链路是否均有足够的可 用资源，确定和应用服务器以及BAS建立业务的连接或拒绝业务。

其中，所述接入网资源管理设备，根据业务所需占用各链路的资源确定是 否均有足够的资源供业务使用，并向应用服务器返回申请资源占用的结果；

所述应用服务器，根据接入网资源管理设备返回的结果向业务终端返回申 请占用资源和释放资源的结果。

其中，所述接入网资源管理设备：用于为每个具有服务质量要求的业务设 置QoS规则，将业务对应的QoS规则发送给BAS或指示BAS删除与业务对应 的QoS规则。

所述BAS，执行或删除接入网资源管理设备下发的QoS规则。

其中，所述接入网资源管理设备包含数据库单元和管理控制单元；

所述数据库单元，用于记录用户接入设备到BAS之间的所有链路，以及各 条链路的资源情况，接受管理控制单元对各条链路资源占用情况的修改；

所述管理控制单元，用于确定业务所需经过用户接入设备到BAS的链路； 接收应用服务器占用资源或释放资源的申请，和应用服务器以及BAS建立或拆 除业务的连接。

其中，所述管理控制单元，根据业务所需占用各链路的资源确定是否有足 够的资源供业务使用，并向应用服务器返回申请资源占用的结果。

另外，所述数据库单元，进一步记录为每个具有服务质量要求的业务设置 的QoS规则；

所述管理控制单元，将业务对应的QoS规则发送给BAS或指示BAS删除 与业务对应的QoS规则。

一种保障多业务服务质量的接入网资源管理设备，所述接入网资源管理设 备包含数据库单元和管理控制单元；

所述数据库单元，用于记录用户接入设备到BAS之间的所有链路，以及各 条链路的资源情况，接受管理控制单元对各条链路资源占用情况的修改；

所述管理控制单元，用于确定业务所需经过用户接入设备到BAS的链路； 接收应用服务器占用资源或释放资源的申请，和应用服务器以及BAS建立或拆 除业务的连接。

其中，所述管理控制单元，根据业务所需占用各链路的资源确定是否有足 够的资源供业务使用，并向应用服务器返回申请资源占用的结果。

另外，所述数据库单元，进一步记录了为每个具有服务质量要求的业务设 置的QoS规则；

所述管理控制单元，将业务对应的QoS规则发送给BAS或指示BAS删除 与业务对应的QoS规则。

一种保障多业务服务质量的方法，在接入系统中设置接入网资源管理设备， 并在接入网资源管理设备中记录用户接入设备到BAS之间各链路的资源，该方 法包括以下步骤：

A、当业务终端发起具有服务质量要求的业务时，向应用服务器申请建立 连接，应用服务器根据当前业务所需资源向接入网资源管理设备申请占用资源；

B、接入网资源管理设备确定当前业务从用户接入设备到BAS所需的链路， 并根据记录各链路的资源，判断当前业务所需链路是否均有足够的可用资源， 如果有，建立连接；否则，拒绝当前业务。

其中，在接入网资源管理设备内设置节点数据表，预先将接入网络的网络 拓扑结构树形化，根据树形化后的网络拓扑结构在节点数据表中记录各用户接 入设备到BAS的链路，步骤B中所述确定当前业务从用户接入设备到BAS所 需经过的链路为：

确定业务接入的用户接入设备，根据接入的用户接入设备查节点数据表 确定当前业务从用户接入设备到BAS所需经过的链路。

其中，所述将接入网络的网络拓扑结构树形化为，将接入网络中的共享环 和非共享环树形化，而将接入网络中的其它拓扑结构保持不变。

其中，所述共享环树形化为：共享环上的各网络设备共享一条链路，并接 入到接入设备上。

其中，所述非共享环树形化为：使非共享环上的各网络设备分别与接入设 备相连，各网络设备按比例分享原非共享环上的资源。

其中，在接入网资源管理设备内设置链路数据表，所述记录用户接入设备 到BAS之间各链路的资源为，在链路数据表内记录用户接入设备到BAS之间 各链路的资源；

步骤B中所述判断当前业务所需的链路是否均有足够的资源为，根据当前 业务所需占用的链路，在链路数据表内查得到当前需占用链路的可用资源， 根据业务所需的资源判断当前业务所需占用的链路的可用资源是否均有业务所 需的资源，如果有，当前业务占用自身所需链路的资源，建立连接；否则，拒 绝当前业务。

其中，步骤B中，建立连接之前进一步包括：接入网资源管理设备向应用 服务器返回同意当前业务资源占用的消息，应用服务器通过接入网络向业务终 端返回同意当前业务接入的消息。

其中，所述当前业务占用自身所需链路的资源为：

接入网资源管理设备在当前业务所有占用链路的可用资源上减去当前业务 占用的资源。

其中，步骤B中所述拒绝当前业务为：接入网资源管理设备向应用服务器 返回不同意当前业务资源占用的消息，应用服务器通过接入网络向业务终端返 回不同意当前业务接入的消息。

其中，步骤B中当当前业务所需链路均有足够的可用资源时，进一步包括： 当前业务占用所需链路的资源；

步骤B之后，该方法进一步包括：

C、当业务结束时，业务终端向应用服务器申请拆除连接；应用服务器指 示接入网资源管理设备释放当前业务占用的资源；并和接入网资源管理设备以 及BAS拆除当前业务的连接。

其中，步骤C中所述释放当前业务占用链路的可用资源为：在当前业务所 有占用的链路的可用资源上加上当前业务占用的资源。

其中，在接入网资源管理设备为每个具有服务质量要求的业务设置QoS规 则，步骤B中所述建立连接，包括以下步骤：

B1、接入网资源管理设备根据当前业务，查自身设置的QoS规则得到与 当前业务相应的QoS规则；

B2、将QoS规则下发给接入网络中的BAS，BAS执行QoS规则。

其中，步骤C中所述拆除当前业务的连接，包括以下步骤：

C1、接入网资源管理设备指示BAS删除当前拆除连接业务的QoS规则；

C2、接入网资源管理设备向应用服务器返回释放资源的结果；

C3、应用服务器通过接入网络通知业务终端拆除当前业务的连接。

本发明所提供的一种保障多业务服务质量的接入网资源管理设备，通过 与宽带接入网络及骨干网配合，根据请求接入业务所经过的链路以及所需的 资源，决定是否同意该业务的资源占用请求，在资源可用的情况下，同意该 业务接入，从而实现了业务收敛比、保障了多业务服务质量。

另外，本发明所提供的一种保障多业务服务质量的接入系统，通过在接 入系统中新增接入网资源管理设备，根据请求接入业务所需占用的带宽，决 定是否同意该业务接入，实现了业务收敛比，保障了多业务的服务质量。

再者，本发明所提供的一种保障多业务服务质量的方法，通过在发起具 有QoS需求的业务时，向接入网络申请资源占用，在资源可用的情况下， 接入网络才允许业务接入，从而实现了业务收敛比，保障了多业务的服务质 量。

附图说明

图1为现有技术中接入系统的结构图；

图2为本发明中接入系统的结构图；

图3为本发明中接入网资源管理设备的结构图；

图4为共享环树形化的示意图；

图5为非共享环树形化的示意图；

图6为本发明方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：在接入系统中新增接入网资源管理设备，用于管 理接入网络中的拓扑结构以及网络资源。当需要有QoS保障的业务欲接入 网络时，首先由业务终端通过应用服务器向接入网资源管理设备申请资源占 用，接入网资源管理设备根据数据库中记录资源的数据，判断是否有足够的 资源可用，并将判断结果通知应用服务器，应用服务器根据申请占用资源及 判断结果决定是否接受该业务的接入。

在本发明中，所述的有QoS要求的业务，如实时业务、以及其他一些 需要有质量保证的上网业务。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举 实施例，对本发明做进一步的详细说明。

图2为本发明接入系统的结构图，包括：业务终端11、宽带接入网络 12、骨干网13、接入网资源管理设备24和应用服务器25，其中实线表示物 理上的连接，虚线表示网络设备之间的信令连接。宽带接入网络12和骨干 网13均为现有技术中的网络系统。

其中，业务终端11也为现有技术中的设备，当业务终端11发起普通业 务时，按照现有技术的方法执行；当业务终端11发起有QoS要求的业务时， 则通过宽带接入网络12及骨干网13向应用服务器25发送的申请建立呼叫 连接请求。

应用服务器25如软交换设备，通过骨干网13连接于BAS，并通过BAS 及骨干网13建立与接入网资源管理设备24之间的信令连接，用于接收业务 终端11通过宽带接入网络12及骨干网13发送的申请建立呼叫连接请求， 并针对该业务终端11发起的业务向接入网资源管理设备24发送申请占用资 源的请求，根据接入网资源管理设备24返回的申请占用资源结果向业务终 端返回申请建立呼叫的结果；接收业务终端发送的申请拆除呼叫连接的请 求，并向接入网资源管理设备24为该业务终端发送申请释放资源的请求， 根据接入网资源管理设备24返回申请释放资源的结果，拆除业务终端与自 身的连接。

接入网资源管理设备24的内部结构图如图3所示，包括数据库单元31 和管理控制单元32，具体介绍如下：

在接入网资源管理设备24的数据库单元31中设置两张表，一张为节点 数据表，用于记录用户接入设备到BAS所需要经过的链路；一张为链路数 据表，用于记录了用户接入设备到BAS之间所有链路的资源，包括各链路 的总资源、已占用资源以及剩余资源。例如，节点数据表如表一所示；链路 数据表如表二所示。

表一

                            表二

在表二中，链路的资源情况用带宽来表示。

在数据库单元31中，除需设置节点数据表和链路数据表之外，还需设 置各种业务所对应的QoS规则，这里所指的各种业务为：具有QoS需求的 业务。

管理控制单元32，用于接收应用服务器25发送来的业务终端11申请 占用资源的请求，确定该请求是从哪个用户接入设备发送来的，从而确定该 请求所对应业务到达BAS所需要经过的链路。在得到该业务所需要经过的 链路之后，检查数据库单元31中这些链路的资源占用情况，如果检查得到 该业务所需要经过的链路均有可用的资源，则同意应用服务器25发送来的 占用资源申请，如果检查到业务终端11到达BAS所经过链路的其中任意一 条不具有业务终端11所需的资源，则拒绝资源占用申请。在同意资源占用 的前提下，管理控制单元32根据申请业务的类型查得到该业务所对应的 QoS规则，并向BAS下发该业务的QoS规则，并根据业务所占用的资源更 新数据库单元31中记录的该链路的资源占用情况，更新已占用资源为：在 已占用资源上加上此次申请占用的资源。

管理控制单元32，还用于接收应用服务器25发送来的申请释放资源的 请求，根据申请释放资源的业务所使用的链路，更新数据库单元31中记录 的链路的资源占用情况，并指示BAS删除该业务使用的QoS规则、向应用 服务器25返回申请释放资源结果。这里，更新数据库单元31的方法为，在 链路数据表中的已占用资源上加上此次结束此次业务所释放的资源，并按照 剩余资源等于总资源减去已占用资源的方法，相应的修改链路数据表中的剩 余资源。

由于在本实施例的具体实施过程中，接入网资源管理设备需要知道业务 通过用户接入设备到BAS所经过的链路，因此在实施本发明所提供的方法 之前，还需要根据宽带接入网络中的拓扑结构，在接入网资源管理设备的数 据库单元中预先存储所有用户接入设备到BAS之间的链路。宽带接入网络 的拓扑结构复杂，除了可能包括树形、星形、链形之外，还可能包括环形。 其中，由于星形、链形都是树形的特殊形式，因此对于树形、星形及链形可 以按照树形拓扑结构得到用户接入设备到BAS之间的链路。而对于环形拓 扑，由于用户接入设备通过环形拓扑结构访问BAS链路的不确定性，因此 无法像树形结构那样，按照树形结构的拓扑直接得到用户接入设备到BAS 之间的链路。因此在宽带接入网中包含环形拓扑的情况下，在设置节点数据 表时，需要预先对宽带接入网络中的环形拓扑进行树形化，使整个网络都表 现为树形拓扑，再按照树形拓扑结构记录用户接入设备到BAS之间所有可 能的链路。环形拓扑树形化的方法如下：

环形拓扑又分为共享环和非共享环，在共享环上的网络设备均共同分享 共享环上的资源；在非共享环上，网络设备则是按照一定的比例占有共享环 上的资源。所述的共享环可以是：快速生成树协议(RSTP)、弹性分组环 (RPR)或共享环(VP-Ring)等；所述的非共享环可以是：同步数字系列 (SDH)或MPLS(多协议标签交换)等。

图4为共享环树形化的示意图，在图4中以网络汇聚设备和BAS为例 进行说明。如图4所示，网络汇聚设备A、B、C、D和BAS在共享环树形 化之前，都位于共享环上；在共享环树形化时，引入虚拟链路，将网络汇聚 设备A、B、C和D视为共享一条虚拟链路，接入到BAS上，共享环树形化 后，网络汇聚设备A、B、C和D共同分享网络汇聚设备和BAS之间的资源。

图5为非共享环树形化的示意图，在图5中同样以网络汇聚设备和BAS 为例进行说明。如图5所示，网络汇聚设备A、B、C、D和BAS在非共享 环树形化之前，均位于非共享环上；在非共享环树形化时，将网络汇聚设备 A、B、C和D分别与BAS相连，而各网络汇聚设备与BAS之间的资源则 按照网络汇聚设备原先占有的非共享环上链路的资源进行分配，树形化后得 到如图5所示的拓扑结构。这里，非共享环上的网络汇聚设备在树形化后， 占用非共享环资源的比例也可以不按照原先该网络汇聚设备占用的比例进 行分配，而是可以根据当前网络环境的要求，重新进行分配。

如图4和5所示，在共享环和非共享环上处于BAS地位的网络设备可 以称为该共享环和非共享环的接入设备；处于网络汇聚设备地位的网络设备 则可以直接称为该共享环和非共享环的网络设备。

当网络汇聚设备和用户接入设备之间存在环形拓扑时，也可以按照如图 4和图5所示的方法，对环形拓扑进行树形化。此时，网络汇聚设备则成为 共享环和非共享环的接入设备，用户接入设备则成为共享环和非共享环的网 络设备。

当接入网资源管理设备预先按照网络的拓扑结构设置了节点数据表、链 路数据表、以及各业务所对应的QoS规则之后，则可按照如图6所示的流 程完成本发明所提出的方法。在本实施例方法的介绍中，选择链路带宽作为 资源，具体过程如下：

步骤601：当业务终端发起具有QoS需求的业务时，业务终端则向应用 服务器发送申请建立呼叫连接的请求，其中携带此次业务所需要占用的带宽 以及此次业务的类型。

当业务终端发起的是不具有QoS需求的普通上网业务时，则按照现有 技术的流程完成普通上网业务，而不执行本流程。

步骤602：应用服务器接收到业务终端发送来的申请建立呼叫连接的请 求后，则向接入网资源管理设备为此次上网业务申请占用资源，申请中携带 此次上网业务所需要使用的带宽以及此次上网业务的类型数据。

步骤603：接入网资源管理设备接收到应用服务器发送来的申请占用资 源请求后，首先确定此次上网业务是从哪个用户接入设备接入的，在确定了 此次业务的用户接入设备后，查自身的节点数据表，得到该用户接入设备 到BAS所需要经过的链路；再根据此次业务所需要的带宽，在链路数据表 中查此次业务所需经过的链路是否均有足够的带宽，如果有，则同意此次 业务的申请占用资源的请求；如果任意一条需要经过的链路没有足够的带 宽，则不同意此次业务的申请占用资源的请求。这里，具体确定此次上网业 务是从那个用户接入设备接入的方法可以根据现有技术中宽带用户定位的 手段以及其它手段进行。

其中，具体判断链路上是否有足够的带宽的过程为：判断链路上的剩余 带宽是否大于或等于该业务所需要的带宽，如果是，则该条链路上有足够的 带宽供该业务使用；否则，该条链路上没有足够的带宽供该业务使用。

步骤604：接入网资源管理设备向应用服务器返回申请占用资源的结果， 当接入网资源管理设备在步骤603中同意了此次业务申请占用资源的请求， 则向应用服务器返回同意占用资源结果，执行步骤606；如果接入网资源管 理设备在步骤603中没有同意此次业务申请占用资源的请求，则向应用服务 器返回拒绝申请占用资源的请求。

步骤605：应用服务器根据接入网资源管理设备返回的申请占用资源的 结果向业务终端返回申请建立呼叫的结果，当接入网资源管理设备同意了业 务占用资源的请求，则应用服务器同意业务终端申请的业务接入；当接入网 资源管理设备没有同意业务占用资源的请求，则应用服务器拒绝业务终端申 请的业务接入。

步骤606～607：接入网资源管理设备在同意此次上网业务的申请占用资 源的请求后，更新自身数据库中的链路数据表，并根据此次上网业务的业务 类型查数据库得到该业务的所对应的QoS规则，向BAS下发该QoS规则， BAS接收并执行接入网资源管理设备下发的QoS规则。

其中，接入网资源管理设备更新自身数据库中链路数据表的具体方法 为：在链路数据表中根据此次业务所经过的链路，在所需经过链路对应的表 项中，将已占用带宽加上此次业务申请占用的带宽得到新的已占用带宽，并 相应更新表项中的剩余带宽。

步骤608：业务终端发送具有QoS需求的业务报文通过宽带接入网络接 入骨干网。

步骤609～610：当业务终端所发送的具有QoS需求的业务结束时，业务 终端则向应用服务器发送申请拆除呼叫连接的请求；应用服务器收到业务终 端发送来的申请拆除呼叫连接的请求后，针对此次拆除呼叫的业务向接入网 资源管理设备申请释放该业务占用的资源。

步骤611～612：接入网资源管理设备释放该业务所占用的资源，更新数 据库；并指示BAS删除该业务所使用的QoS规则，BAS删除该业务所使用 的QoS规则。这里，所述的更新数据库为：在链路数据表中，针对该业务 使用的所有链路，在每个链路所对应表项中的已占用带宽上减去此次业务所 占用的带宽，并相应的更新该链路所对应的剩余带宽。

步骤613～614：接入网资源管理设备向应用服务器返回申请释放资源结 果；应用服务器收到释放资源的结果后，通知业务终端拆除连接。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护 范围。