BRPI0400906B1

BRPI0400906B1 - método para proporcionar qualidade de serviço garantida em rede ip e sistema do mesmo

Info

Publication number: BRPI0400906B1
Application number: BRPI0400906A
Authority: BR
Inventors: Li Guoping; Ge Jiandong; Huang Jianzhong; Qing Wu
Original assignee: Huawei Tech Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2017-05-09
Also published as: AU2004200280B2; JP4015122B2; KR100585418B1; RU2004105915A; JP2004254328A; ES2238928A1; BR122014030822B1; US20040215817A1; DE102004008376A1; CN1283079C; CN1523834A; GB2399257A; DE102004008376B4; KR20040075288A; GB2399257B; ES2238928B1; US7319691B2; BRPI0400906A; RU2271614C2; AU2004200280A1

Abstract

"método para proporcionar qualidade de serviço garantida em rede ip e sistema do mesmo". a invenção refere-se a um método para proporcionar qualidade de serviço garantida (qos) em uma rede ip. na invenção, separado com a função de seleção de rota para pacotes ip na rede portadora ip, a mesma função para serviços com os requerimentos de qos garantida é realizada pelos gerentes de recurso da rede portadora na camada de controle portadora. após completar a seleção de rota de acordo com a condição de ocupação de recurso da rede, os gerentes de recurso da rede portadora controlam os roteadores de borda de modo que os fluxos de tráfego possam ser enviados de acordo com o caminho designado pelo gerente de recurso na rede portadora com a tecnologia de pilha de rótulos com múltiplos níveis. a invenção também refere-se a um sistema para proporcionar a qos garantida em uma rede ip. o método e o sistema de acordo com a invenção possuem boa capacidade de extensão e pouco impacto junto à rede da técnica anterior.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO PARA PROPORCIONAR QUALIDADE DE SERVIÇO GARANTIDA EM REDE IP E SISTEMA DO MESMO” CAMPO DA TECNOLOGIA

[0001] A invenção refere-se à tecnologia de rede IP, de forma mais particular com um método para proporcionar Qualidade de Serviços (QoS) garantida em uma rede IP e um sistema do mesmo.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[0002] Atualmente, a rede IP do provedor de serviço de telecomunicação somente pode proporcionar serviços de dados na medida do possível. Â medida que o número de assinantes de rede de banda larga aumenta, os requerimentos de serviço na rede IP vão aumentando mais e mais. Os serviços em tempo real, tais como voz, videoconferência, etc., possuem requerimentos rigorosos para a QoS.

[0003] Como apresentado na Figura 1, uma rede IP como um todo de um provedor de serviço de telecomunicação compreende camadas de acesso/períféricas e uma camada núcleo. Os assinantes da rede IP podem acessar o roteador de borda E através de vários dispositivos de acesso, tais como XDSL, HFC, Ethernet, linha privada, WLL, etc. O roteador de borda E é responsável pelo gerenciamento dos assinantes e está conectado com o roteador de núcleo RH que é responsável por enviar e rotear os pacotes IP. Uma rede IP pode ser enorme, por exemplo, uma rede ampla nacional de um provedor de serviço de telecomunicação pode compreender milhares e milhares de roteadores de núcleo e de roteadores de borda. Em consideração à conveniência de gerenciamento e de estabilidade da rota de rede, a rede IP pode ser dividida em uma pluralidade de áreas de gerenciamento de rota independentes como apresentado com linhas pontilhadas na Figura 1. A rede como um todo consiste em uma pluralidade de áreas da rede e das conexões entre as mesmas.

[0004] Uma rede pode ser dividida em áreas baseado na região de administração, tais como cidade, província e nação; ou baseado em outras maneiras. Normal mente, uma rede IP de um provedor de serviço de telecomunicação é dividida com base na região de administração e cada área pode ser um Sistema Autônomo (AS) IP.

[0005] Devido às idéias de projeto, em geral não existe dispositivo para a QoS garantida na rede IP da técnica anterior. De modo a adaptar o desenvolvimento de aplicações de rede, vários métodos para QoS IP têm sido propostos, incluindo o modelo de Serviço Integrado (Int-Serv) e o modelo de serviço diferenciado (Diff-Serv). Entre os mesmos, o modelo Diff-Serv pode ser utilizado para proporcionar suporte QoS junto à tecnologia Mudança de Rótulo Multiprotocolo (MPLS). Atualmente, uma combinação do modelo Int-Serv e o modelo Diff-Serv é um método comum no qual o modelo Int-Serv é utilizado na rede de acesso e no limite e o modelo Diff-Serv é utilizado na rede backbone (rede com maior parte de tráfego). A tecnologia MPLS pode ser utilizada quando o modelo Diff-Serv é utilizado na rede backbone.

[0006] Quando o modelo Diff-Serv é utilizado, se somente a prioridade está estabelecida no Tipo de Serviço (ToS) de modo a garantir a QoS, o efeito é imprevisível apesar do mesmo possuir a vantagem do alto fator de utilização de linha. Portanto, o aperfeiçoamento adicional para o Diff-Serv tem sido implementado. Algumas organizações e vendedores introduzem uma camada de controle portador independente no Diff-Serv backbone e estabelecem um conjunto de mecanismos de sinalização QoS Diff-Serv especiais. De modo a promover a aplicação do Diff-Serv, IETF, alguns vendedores e institutos juntos empurram a Internet 2 na rede experimental Qbone, a qual adota o Controlador de Banda (BB) para gerenciar os recursos da rede e topologia. Além disso, alguns outros vendedores propõem métodos para gerenciar recursos e topologia e coordenar a capacidade QoS de cada área Diff-Serv utilizando tecnologia de gerenciamento servidor/recurso QoS similar. Em todos estes métodos, uma camada de controle portadora para gerenciar os recursos da rede e a topologia é especialmente estabelecida para a rede básica Diff-Serv. Como apresentado na Figura 2, este modo Diff-Serv com gerenciamento de recurso da rede profissional é denominado um modelo Diff-Serv com uma camada de controle portadora independente.

[0007] No modelo Diff-Serv com uma camada de controle portadora independente, um roteador de borda da rede faz a classificação e a marca do campo DS para cada grupo e utiliza o campo DS de um pacote IP ou de uma informação EXP de um pacote MPLS para transportar a informação de prioridade do grupo IP. No nó núcleo da rede, o roteador seleciona o processamento de envio correspondente para o pacote baseado na informação de prioridade. Os servidores na camada de controle portadora, incluindo o gerenciador de servidor/recurso QoS ou BB, configuram as regras de gerenciamento e a topologia da rede a alocam recursos para atender as requisições de largura de banda dos assinantes. A largura de banda especificada pode ser compartilhada através da coordenação com os assinantes via o Acordo de Nível de Serviço (SLA). Os servidores de controle da rede portadora de cada portadora de cada área de gerenciamento transferem as requisições e resultados da largura de banda de serviço, a informação de caminho alocada para as requisições de serviço pelo gerenciador de recurso da rede portadora, etc. entre cada um através da sinalização. Atualmente, problemas tais como ser difícil de implementar, planejar, operar e manter são existentes no modelo Diff-Serv da técnica anterior com a camada de controle portadora independente, tal como um modelo cambista de largura de banda do Qbone.

[0008] No primeiro esquema técnico da técnica anterior, como apresentado na Figura 3 que ilustra um modelo Internet2 BB, a Internet define os BBs correspondentes para cada área de gerenciamento Diff-Serv e o BB é responsável por manipular as requisições de aplicação de largura de banda a partir dos computadores de assinante, dos servidores de serviço S ou do auxiliar de serviço da rede. O BB determina se permite ou não a aplicação de largura de banda de acordo com a condição de recurso preservada de rede corrente, com as políticas de configuração e com o SLA do serviço assinado com o assinante.

[0009] Como apresentado na Figura 4, um gerenciador de largura de banda grava uma grande quantidade de informações dinâmicas e estáticas incluindo várias espécies de informação de configuração SLA, de informação da topologia da rede física, de informação de configuração e de informação de política dos roteadores, de informação de autenticação de usuário, de informação sobre os recursos preservados correntes e de informação sobre a condição de ocupação de rede, etc. Ao mesmo tempo, o gerenciador de largura de banda adicionalmente grava informação de rota de modo a determinar uma rota de fluxo de tráfego e a posição de um gerenciador de largura de banda de a jusante em áreas de cruzamento.

[00010] No modelo de gerenciador de largura de banda da Internet, já que o gerenciador de largura de banda diretamente gerencia a informação de recurso e a informação de configuração de todos os roteadores na área, existe um problema pelo fato que a topologia e o gerenciamento são muito complicados. Ao mesmo tempo, já que o gerenciador de largura de banda necessita gravar a informação de rota dinâmica da área, existe o problema de que a tabela de rota é atualizada de forma freqüente, o que irá resultar na instabilidade da preservação da rede. Adicionalmente, é difícil para a rota de serviço determinada pela informação de rota dinâmica na área concordar com a rota de envio real do fluxo de tráfego.

[00011] Já que existem muitos problemas no modelo de gerenciador de largura de banda, o modelo não tem sido colocado em aplicações de negócios até o presente momento.

[00012] No segundo esquema técnico da técnica anterior, o qual é uma solução Rich QoS proposta pela NEC do Japão, como apresentado na Figura 5, o servidor QoS (QS) é considerado um elemento chave. O servidor de política (CS), o servidor de diretório (DS) e o servidor de monitoramento de gerenciamento da rede também estão incluídos na solução. O servidor de política implementa a colocação e a configuração de parâmetro para os roteadores relacionados de acordo com a informação de configuração de política tal como a informação sobre o servidor QoS e sobre a interface de gerenciamento. O servidor de diretório é uma base de dados concentrada para armazenar a informação de configuração de dispositivo da rede, a informação do usuário e a informação de QoS. O servidor de monitoramento de gerenciamento da rede é responsável por coletar informação tal como uma condição de bloco dos roteadores e ligações, etc. as quais podem ser referência para o servidor QoS para selecionar a rota para a aplicação de serviço.

[00013] O Servidor QoS é responsável por alocar uma rota portadora que satisfaz o requerimento QoS baseado na topologia da rede e na condição de recurso da rede portadora. É necessário configurar anteriormente a topologia e a condição de largura de banda no servidor QoS e configurar anteriormente as regras para a seleção de rota. Quando o servidor de serviço envia uma requisição de largura de banda para o servidor QoS, o servidor QoS grava a requisição de recurso desta chamada e aloca uma rota portadora que satisfaz os requerimentos de acordo com os requerimentos da QoS, com a topologia corrente e com a condição de recurso da rede portadora para esta requisição de serviço e retorna o resultado de alocação para o servidor de serviço.

[00014] O servidor QoS envia um comando de modificação de política LSP correspondente para o servidor de política de acordo com a condição de ocupação de largura de banda do serviço. Então, o servidor de política configura um roteador de borda correspondente de acordo com os comandos do servidor QoS.

[00015] O roteador de borda irá utilizar a tecnologia de rota de exibição MPLS LSP para recriar ou ajustar o LSP de acordo com o caminho determinado pelo servidor QoS.

[00016] No esquema da Rich QoS proposto pela NEC, também é uma rede portadora complicada que o servidor QoS gerencia e existe uma grande quantidade de roteadores. O servidor QoS e o servidor de política utilizam a tecnologia de rota de exibição MPLS LSP para informar aos roteadores de borda. O modo para estabelecer o LSP ponta a ponta possui a desvantagem de pouca capacidade de expansão e graduação de rede limitada. Deste modo, o esquema é incapaz de satisfazer os requerimentos de serviço ponta a ponta em uma rede pública ampla nacional.

[00017] Desde que o gerenciador de largura de banda diretamente gerencia a informação de recurso e a informação de configuração de todos os roteadores na área, existe um problema pelo qual a topologia e o gerenciamento são muito complicados. Nas soluções propostas por outros vendedores tal como a NEC, o servidor QoS ainda gerencia uma rede portadora complicada. O modo de estabelecer o LSP ponta a ponta com a tecnologia de rota de exibição utilizada na rede portadora possui a desvantagem de pouca capacidade de expansão e graduação de rede limitada e não pode satisfazer os requerimentos de serviço ponta a ponta em uma rede pública ampla nacional. Por conseqüência, de que maneira proporcionar a QoS garantida a partir do roteador de borda original para o roteador de borda de destino para a requisição de serviço de assinantes, tais como um VolP ou um videofone, etc., em uma rede backbone IP grande do provedor de serviço de telecomunicação é um problema que precisa ser resolvido de forma urgente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00018] Um objetivo da invenção é proporcionar um método para proporcionar a QoS garantida em uma rede IP de modo a satisfazer os requerimentos de QoS dos serviços ponta a ponta na rede pública.

[00019] Outro objetivo da invenção é prover um sistema para proporcionar a QoS garantida em uma rede IP.

[00020] De modo a realizar os objetivos da invenção, primeiramente, com a tecnologia LSP ou MPLS, a rede lógica portadora de serviço correspondente é separada na rede física IP para serviços específicos de modo a dividir serviços específicos e os serviços de Internet convencionais. Em segundo lugar, os conceitos de camada de controle portadora e de gerenciador de recurso da rede portadora são introduzidos; a camada de controle portadora consiste em gerenciadores de recurso da rede portadora e é responsável pela computação de recurso e seleção de rota para serviços de assinante. Após determinar o caminho de serviço e os parâmetros da QoS, o gerenciador de recurso da rede portadora informa a um dispositivo de borda da rede IP para designar o caminho de forma apropriada e a propriedade QoS para o fluxo de tráfego. Finalmente, com a pilha de rótulos com múltiplos níveis da tecnologia MPLS, os dispositivos de rede IP enviam os pacotes IP de fluxo de tráfego para a rede IP de acordo com o caminho designado pelos gerenciador s de recurso da rede portadora.

[00021] Um método de acordo com a invenção compreende as seguintes etapas: a. após receber uma requisição de serviço com o requerimento de QoS garantida a partir de um assinante, uma entidade de serviço relevante na rede obtendo os endereços do assinante fonte e do assinante destino e os parâmetros da QoS para o serviço por analisar a requisição de serviço e por enviar uma seleção de rota e uma requisição de aplicação de recurso para a camada de controle portadora da rede; b. um gerenciador de recurso da rede portadora na camada de controle portadora, que aloca a rota e os recursos para o serviço na rede lógica portadora de serviço de acordo com os ditos endereços do assinante fonte e do assinante destino e com o tipo de serviço; e c. enviar os fluxos de tráfego na rede lógica portadora de serviço, de acordo com a rota e com os recursos determinados pela camada de controle portadora.

[00022] No método mencionado acima, a rede lógica portadora de serviço inclui os nós periféricos e os nós de comutação em conjunto entre os quais as conexões de Caminho de Rótulo Comutado (LSP) são estabelecidas com uma tecnologia de Mudança de Rótulo Multiprotocolo (MPLS). A rede lógica portadora de serviço é pré-planejada e pré-configurada a partir da rede básica de acordo com o tipo de serviço.

[00023] No método mencionado acima, a rota alocada para o serviço é representada com uma pilha de rótulos com múltiplos níveis, na etapa c, os nós na rede lógica portadora de serviço enviam o fluxo de tráfego de acordo com os rótulos configurados na pilha de rótulos com múltiplos níveis; e o níveis da pilha de rótulos com múltiplos níveis são decrementados em um nível sempre que um pacote MPLS para o serviço passar por um nós de comutação.

[00024] Durante o envio dos pacotes de dados do fluxo de tráfego, o LSP recentemente passado termina sempre que um pacote de dados de fluxo de tráfego passar por um nó de comutação, o rótulo que representa o dito LSP na pilha de rótulos com múltiplos níveis é lido e retirado neste nó de comutação ou no segundo último roteador intermediário entre saída e destino, então o dito nó de comutação envia o dito pacote de acordo com o rótulo de cima corrente que representa o próximo LSP.

[00025] A etapa b pode adicionalmente compreender a etapa de informar à camada de controle de serviço para rejeitar a requisição a partir do assinante quando um gerenciador de recurso de rede portadora descobrir que a seleção de rota está falha devido a recursos não-suficientes na topologia lógica da área.

[00026] Um sistema de acordo com a invenção compreende: uma camada de rede básica incluindo roteadores de borda e roteadores núcleo para portar vários pacotes de serviço IP; uma camada lógica portadora planejada e configurada a partir da rede básica, incluindo os nós periféricos, os nós de comjutação em conjunto e conexões entre os mesmos, para portar fluxos de tráfego com os requerimentos da QoS garantidas; uma camada de controle portadora que inclui os gerenciadores de recurso, para gerenciar os recursos da rede portadora da dita camada lógica portadora de serviço e da camada de rede básica; e uma camada de controle de serviço que inclui entidades de serviço, para processar as requisições de serviço.

[00027] Se comparado com os modelos da técnica anterior, na invenção, uma rede lógica portadora de serviço é planejada e configurada na rede portadora física IP com a tecnologia MPLS antecipadamente de modo que os serviços com os requerimentos da QoS e os serviços da Internet convencional possam ser gerenciados separadamente, o que proporciona a base para realizar o gerenciamento de recurso e a seleção de rota na camada de controle portadora. Ao mesmo tempo, a função de seleção de rota e de alocação de recurso é independente do protocolo de roteamento e do mecanismo de alocação de recurso da rede básica IP da técnica anterior e uma camada de controle portadora especial é utilizada no processo para a seleção de rota e no gerenciamento de recurso para assinantes. Adicionalmente, a requisição pode ser rejeitada se não existir recurso o suficiente, Com a tecnologia de pilha de rótulos com múltiplos níveis de MPLS utilizada na rede portadora, os fluxos de tráfego dos assinantes podem ser enviados de acordo com o caminho designado pela camada de controle portadora em uma rede física IP. Portanto, os requerimentos da QoS dos serviços ponta a ponta na rede pública podem ser bastante satisfeitos por meio da invenção.

[00028] Adicionalmente, a nova camada de controle da rede portadora introduzida não resulta na reconstrução do protocolo de roteamento da rede. E não é necessário modificar os roteadores núcleo para enviar fluxos de tráfego de acordo com a rota designada pela rede portadora com a pilha de rótulos com múltiplos níveis da tecnologia MPLS. Deste modo a invenção possui pouco impacto junto à rede da técnica anterior, BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00029] A Figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando a arquitetura da rede de uma rede IP.

[00030] A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando o modelo de rede da camada de controle portadora independente.

[00031] A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando o modelo de cambistas de largura de banda da Internet2, [00032] A Figura 4 apresenta o princípio da função interna de um cambista de largura de banda.

[00033] A Figura 5 apresenta a solução Rich QoS proposta pela NEC do Japão.

[00034] A Figura 6 é um diagrama esquemático ilustrando um modelo como um todo da invenção.

[00035] A Figura 7 apresenta a rede lógica portadora de serviço estabelecida com o LSP de tecnologia MPLS, [00036] A Figura 8 é um diagrama esquemático ilustrando o procedimento de seleção de rota da camada de controle portadora, [00037] A Figura 9 é um diagrama de blocos ilustrando a função de um roteador de borda, [00038] A Figura 10 é um diagrama esquemático de um caminho de serviço.

[00039] A Figura 11 é um diagrama esquemático ilustrando o procedimento de envio com uma pilha de rótulos com múltiplos níveis.

[00040] A Figura 12 é um fluxograma da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00041] Referindo-se à Figura 12, um método de acordo com a invenção compreende as seguintes etapas, [00042] Na etapa A, um assinante inicia uma requisição de serviço com o requerimento de QoS garantida, uma entidade de serviço relevante da rede obtém os endereços do assinante fonte e do assinante destino e os parâmetros de QoS relacionados para esta requisição de serviço por analisar a requisição de serviço, e então enviar uma seleção de rota e a requisição de aplicação de recurso para a camada de controle portadora da rede.

[00043] Na etapa B, o gerenciador de recurso da rede portadora da camada de controle portadora aloca a rota e o recurso para este serviço na rede lógica portadora de acordo com os endereços do assinante fonte e do assinante destino e com o tipo de serviço, [00044] A alocação de rota utiliza a pilha de rótulos com múltiplos níveis e a camada de controle portadora informa aos nós periféricos da rede lógica portadora da pilha de rótulos com múltiplos níveis.

[00045] Enquanto procurando a falha de seleção de rota devido ao recurso insuficiente na topologia lógica da área, o gerenciador de recurso da rede portadora solicita à camada de controle de serviço para rejeitar a requisição de serviço.

[00046] Na etapa C, o fluxo de tráfego é enviado na rede lógica portadora de serviço de acordo com a rota alocada pela camada lógica portadora.

[00047] Na rede lógica portadora de serviço, o nó periférico da extremidade da fonte de fluxo de tráfego encapsula uma pilha de rótulos com múltiplos níveis da rota em cada pacote de dados de fluxo de tráfego enviado. Os nós na rede lógica portadora de serviço enviam o fluxo de tráfego de acordo com a pilha de rótulos com múltiplos níveis. Quando o pacote de dados de fluxo de tráfego passar por um nó de comutação, uma camada de pilha de rótulos com múltiplos níveis é retirada.

[00048] A invenção será descrita em mais detalhes aqui dentro posteriormente com referência aos desenhos acompanhantes e a um exemplo de rede backbone IP.

[00049] Como apresentado na Figura 6 na qual a estrutura global da rede de acordo com a invenção é ilustrada, uma rede compreende uma rede portadora a qual inclui uma camada de rede básica e uma rede lógica portadora de serviço, uma camada de controle portadora e uma camada de controle de serviço em termos do modelo de função de serviço.

[00050] Sendo uma entidade de rede física que consiste em roteadores de borda E e dos roteadores de núcleo RH, a camada de rede básica da rede portadora é utilizada para portar vários pacotes IP. A rede lógica portadora de serviço da rede portadora é uma rede lógica que é pré-planejada para certos tipos de serviços baseados na camada de rede básica utilizando a tecnologia MPLS.

[00051] A camada de controle portadora é responsável por gerenciar os recursos da rede portadora da rede lógica portadora e da camada de rede básica. Ela seleciona o caminho portador satisfazendo os requerimentos da QoS na rede lógica portadora de serviço para a requisição de serviço do assinante.

[00052] A camada de controle de serviço consiste em alguns servidores para processamentos da requisição de serviço, tais como o SoftSwitch para processar sinalizações de chamada de telefone VolP/Videofone, o servidor Web do serviço VoD para processar as requisições VoD de assinantes.

[00053] Em vista da conveniência do gerenciamento e da estabilidade da rede, a rede básica IP como um todo é dividida em diferentes áreas de gerenciamento de recurso da rede como apresentado nas áreas com linhas pontilhadas. A divisão das áreas de gerenciamento de recurso da rede pode corresponder a esta das áreas de roteamento. Cada área de gerenciamento é gerenciada pelo gerenciador de recurso da rede portadora (CM) o qual é responsável pela computação de recurso da rede e pela seleção de rota para um serviço de assinante. Os CMs de áreas diferentes constituem a rede de seleção de rota portadora por lógica. A rota de rede portadora que satisfaz os requerimentos QoS pode ser selecionada para a requisição de serviço que atravessa várias áreas de gerenciamento através da sinalização entre as mesmas.

[00054] A camada de rede básica é uma camada de dispositivo portador final para vários serviços IP. Tanto os serviços de Internet sem a QoS garantida como os serviços IP com a QoS garantida são sustentados pela camada de rede básica. De modo a garantir que os fluxos de tráfego com QoS sejam de forma confiável sustentados pela rede básica IP, os fluxos de tráfego de serviços da Internet e estes de QoS garantida devem ser partidos e serem enviados ao longo de diferentes caminhos.

[00055] Referindo-se à estrutura de rede da PSTN, a qual consiste em escritórios de extremidade, escritórios conjugados, escritórios de ferramenta provincial, escritórios de ferramenta internacional e de troncos entre os escritórios, uma rede lógica portadora de serviço pode ser planejada para uma espécie de serviços IP baseado na rede básica IP. A camada lógica portadora de serviço consiste em nós periféricos, nós de comutação em conjunto e de conexões lógicas entre os nós. O roteador de borda E é o nó periférico da rede portadora de serviço. Alguns roteadores de núcleo RH em cada área de gerenciamento de recurso de rede IP podem ser selecionados como os nós de comutação em conjunto R. Os nós estão conectados através do LSP o qual é preestabelecido com a tecnologia MPLS, por exemplo, o LSP pode ser estaticamente configurado com sinalização tal como o RSVP-TE ou CR-LSP assim como a tecnologia de engenharia de tráfego MPLS e a largura de banda e outras características para a QoS para o projeto do LSP são preservadas. Os nós periféricos, nós de comutação em conjunto e as conexões LSP formam a rede portadora lógica do fluxo de tráfego como apresentado na Figura 7.

[00056] A rede portadora lógica MPLS pode também utilizar a tecnologia de colocação em camada LSP, em outras palavras, as conexões LSP entre os nós periféricos/nós de comutação em conjunto podem passar alguma camadas LPS baixa junto com algumas ligações físicas de roteadores. Mas estas camadas LSPs baixas são processadas como interfaces de envelopar na rede portadora e elas não aparecem na rede portadora lógica de serviço. A camada de controle portadora somente precisa processar as conexões LSP entre os nós periféricos/nós de comutação em conjunto e não precisa processar a camada de LSPs baixa.

[00057] Após uma requisição de serviço com a QoS garantida de um assinantes ter sido aceita, o fluxo de tráfego entra em um nó periférico (uma rota periférica); e o nó periférico faz o fluxo de tráfego entrar na rede portadora lógica. O fluxo de tráfego inicia-se partir do nó periférico inicial, após passar por alguns nós de comutação em conjunto, alcança um nó periférico final. O fluxo de tráfego pode ser unicamente determinado através do LSP na rede portadora lógica, desse modo o fluxo de tráfego é enviado ao longo do caminho que é definido pela camada de controle portadora. Desta maneira, o envio de rota de fluxo de tráfego controlável pode ser realizado, e a condição que os fluxos de tráfego são enviados conjuntamente com os serviços Internet pode ser impedida, de modo que a QoS do fluxo de tráfego pode ser garantida e o nível de serviço na rede IP pode alcançar este na PSTN.

[00058] Existem múltiplos métodos para planejar a rede lógica portadora de serviço na camada de rede básica. O provedor de serviço de telecomunicação pode projetar as redes de domínio metropolitano, as redes de backbone provincial e as redes de backbone nacional ou mesmo uma rede backbone internacional respectivamente com referência à organização do plano de uma rede de telefone pública PSTN.

[00059] As redes portadoras lógicas independentes podem ser respectí vam ente planejadas e configuradas para serviços diferentes, tais como o VolP, videofone e VoD, etc. É evidente que a estrutura de topologia da rede portadora lógica para cada serviço pode ser a mesma ou diferente, a qual depende da condição prática no processo de implementação específica, da seleção de nós de comutação em conjunto, do modelo de conversão e da antecipação de carga de cada serviço.

[00060] A estrutura de topologia da rede da rede portadora lógica preservada e configurada pela camada de rede básica para cada serviço com a QoS garantida será gravada no CM da camada de controle portadora e a condição de cada LSP entre os nós será comunicada ao CM também. O CM em cada área irá gerenciar a rede portadora lógica de múltiplos serviços na área de administração.

[00061] A camada de controle portadora executa a computação de recurso e a seleção de rota para uma requisição de serviço na rede lógica portadora. A camada de controle portadora consiste em CMs de todas as áreas e cada CM gerencia os recursos e a seleção de rota da rede lógica portadora de serviço em uma área. O controle de recurso e a seleção de rota para a aplicação de serviço da área transposta podem ser executados por CMs múltiplos através da sinalização entre os mesmos.

[00062] Para cada conversação, é necessário para o assinante enviar uma requisição de serviço tal como a chamada VolP ou chamada videofone através da sinalização de serviço. Após receber a aplicação, o servidor de processamento de serviço correspondente julga o direito do assinante para este serviço e os endereços da chamada e dos assinantes chamados e determina os parâmetros da QoS tais como a largura de banda necessária para esta conversação, etc.; e então aplica a camada de controle portadora para os recursos correspondentes e para o caminho portador de serviço. A interface pode ser uma interface interna ou uma interface aberta, a qual depende do método de implementação específico. Ela será uma interface interna sob a condição de que o servidor da camada de controle de serviço esteja integrado com o CM. Em outras condições, a sinalização tal como o Protocolo de Iniciação da Sessão (SIP) pode ser utilizada como a interface entre a camada de controle de serviço e a camada de controle portadora.

[00063] Após receber a requisição da seleção de rota e da aplicação de recurso a partir da camada de controle de serviço, o CM da camada de controle portadora irá selecionar a rota para esta requisição na rede lógica portadora de serviço de acordo com o endereço fonte e com o endereço destino. Se for visto que não existem recursos o suficiente na topologia de rede lógica da área, o CM irá informar à camada de controle de serviço para rejeitar a requisição do assinante. Se a seleção de rota for bem-sucedida, o CM informa ao roteador de borda correspondente para configurar os parâmetros QoS apropriados e os parâmetros de caminho de serviço que correspondem ao fluxo de tráfego IP. Após a conversação ser terminada pelo assinante, a camada de controle portadora libera o recurso ocupado pelo assinante e informa ao roteador de borda correspondente para remover o processamento de fluxo de tráfego IP.

[00064] Quando a conversação atravessando múltiplas áreas de gerenciamento de recurso é processada, o CM da camada de controle portadora não somente executa a seleção de rota nesta área, mas também seleciona um CM de uma área vizinha e envia a requisição de caminho para o mesmo de acordo com o endereço ou número do assinante destino, o que é similar à função da rota de saída na PSTN.

[00065] A informação de requisição entre os CMs incluem não somente a informação do assinante destino, mas também a informação de caminho a cerca de áreas de passagem, isto é, a informação a cerca de quais LSPs foram passados. Após receber uma requisição a partir de um CM a montante, o CM corrente procura pela rota em direção ao domínio destino. Se a própria área for a área de destino, o CM seleciona o caminho na área baseado na informação LSP de ingresso e no requerimento QoS e informa ao CM a montante sobre o caminho selecionado. Se a área não for a área destino, o CM define o CM a jusante de acordo com a informação do assinante destino tal como o número de telefone, endereço IP, etc., e seleciona o caminho dentro da área de acordo com a informação LSP de ingresso e com o requerimento QoS, então, envia uma mensagem de requisição para o CM a jusante. A informação de requisição inclui a informação do assinante destino e a informação de caminho dentro da área pode ser adicionada à informação de caminho de serviço, isto é, a informação a cerca de quais LSPs foram passados.

[00066] Se vendo que não existem recursos suficientes da rede portadora na área, o CM irá rejeitar a aplicação de serviço e enviar a informação de falha para o CM a montante. Os CMs ao longo do caminho irão liberar os recursos correspondentes e enviar a informação de falha para o CM a montante. O CM da extremidade inicial irá informar à camada de controle de serviço que a requisição seja lida e retirada após receber a informação de falha.

[00067] Sempre que um assinante termina um serviço, a camada de controle de serviço irá enviar um comando de libera recurso para os CMs correspondentes. Os CMs ao longo do caminho deste serviço irão liberar os recursos que alocaram para o serviço anterior.

[00068] Como apresentado na Figura 8, um processo de implementação possível na camada de controle portadora para uma aplicação de serviço do assinante será descrita levando em conta que o assinante S1 requisita comunicar-se com o assinante S2 como exemplo. Aqui, o assinante S1 está conectado ao roteador de borda E1 que pertence à área A, o assinante S2 está conectado ao roteador de borda E2 que pertence à área D e o CM-A, o CM-B, o CM-C e o CM-D gerenciam as áreas A, B, C e D respectivamente.

[00069] (1) Após obter os endereços dos assinantes que chama e chamado por analisar a requisição de chamada do assinante, o servidor da camada de controle de serviço envia uma requisição ao CM-A da área do assinante S1 para solicitar a criação de um caminho de fluxo de tráfego entre os assinantes S1 e S2.

[00070] (2) Após receber a requisição, o CM-A seleciona o CM-C como o CM a jusante de acordo com o endereço ou número de telefone do S2 e os caminhos "LSPal/LSPac" como o caminho a partir do nó E1 até a área C de acordo com a condição de recurso corrente da área A, então, atualiza a condição de recurso da rede portadora lógica gravada no CM-A.

[00071] (3) O CM-A envia a informação de requisição para o CM-C a jusante. A informação de requisição inclui a informação de chamada tal como os endereços ou números dos assinantes S1 e S2, os parâmetros da QoS requeridos e pode também incluir a informação de caminho do "LSPal/LSPac" na área A.

[00072] (4) Após receber a informação de requisição de recurso a partir do CM-A, o CM-C obtém seu caminho de ingresso LSPac e descobre se o CM a jusante é o CM-D por procurar a informação de rota portadora de acordo com a informação sobre o assinante destino S2. Então, o CM-C seleciona o LSPcd como o caminho de saída da área C de acordo com o caminho de ingresso LSPac, com a área a jusante D, com os requerimentos QoS para a aplicação de serviço e com a condição de recurso da área C.

[00073] (5) Tendo adicionado a informação de caminho na área C para a informação de requisição recebida, o CM-C envia a informação de requisição para o CM-D a jusante novamente. A informação de requisição inclui informação de chamada a cerca dos assinantes S1 e S2, os parâmetros da QoS requeridos e a informação de caminho do "LSPal/LSPac/LSPcd" que a aplicação de chamada passa.

[00074] (6) Após receber a informação de requisição a partir do CM-C, o CM-D obtém o caminho de ingresso da área D LSPcd e descobre o nó periférico E2 na área D por procurar a informação de rota portadora de acordo com a informação sobre o assinante destino S2. Então, o CM-D seleciona o LSPdl como o caminho para o nó E2 de acordo com o caminho de ingresso LSPcd, com o nó destino E2, com os parâmetros QoS para a aplicação de serviço e com a condição de recurso na área D.

[00075] (7) O CM-D envia a informação apresentando que os recursos foram preservados de forma bem-sucedida para os CMs a montante. A informação inclui informação de chamada a cerca dos assinantes S1 e S2 e o caminho como um todo para a aplicação de chamada "LSPal/LSPac/ LSPcd/LSPdl".

[00076] Após o processamento completo, o caminho como um todo do fluxo de tráfego na rede portadora será conhecido por todos os CMs ao longo do caminho.

[00077] Além do processo de implementação mencionado acima para os serviços da área transposta, pode existir algum outro processo de implementação. Uma aplicação de serviço de assinante pode ser um fluxo de tráfego unidirecional ou um fluxo de tráfego bidirecional. Quando ele for um fluxo de tráfego bidirecional pode ser alocado o mesmo caminho nas duas direções, ou caminhos diferentes respectivamente. Não importando qual processo de implementação é empregado, a camada de controle portadora irá decidir o caminho completo na rede lógica portadora de serviço para cada aplicação de serviço.

[00078] Como apresentado na Figura 9, após o caminho portador ter sido determinado, o CM irá informar ao roteador de borda na área onde o assinante está localizado para configurar os parâmetros da QoS tais como a largura de banda, a prioridade do fluxo de tráfego, etc. e para configurar o caminho portador do fluxo de tráfego para garantir que o fluxo de tráfego seja processado de acordo com os parâmetros da QoS determinados pelo serviço e garantir que o fluxo de tráfego seja enviado ao longo do caminho determinado pelos CMs. Quando uma aplicação de serviço de assinante for bem-sucedida, sob o controle do CM, o roteador de borda cria os itens correspondentes da tabela de classificações de fluxo de tráfego, grava os parâmetros da QoS tais como a largura de banda e a prioridade requerida pelo fluxo de tráfego e os parâmetros de caminho de envio na rede portadora para o fluxo de tráfego. O roteador de borda irá processar um pacote IP que pertence ao fluxo de tráfego de acordo com os parâmetros da QoS determinados e com os requerimentos de envio. Sempre que um assinante termina o serviço, o roteador de borda irá deletar os itens correspondentes da tabela de classificações de fluxo de tráfego sob o controle do CM.

[00079] Ambos os métodos de rota de exibição e de pilha de rótulos com múltiplos níveis da tecnologia MPLS podem ser utilizados para realizar os fluxos de tráfego de envio de acordo com o caminho portador determinado na rede básica. O método de pilha de rótulos com múltiplos níveis é utilizado nesta modalidade.

[00080] Após selecionar um caminho portador para a aplicação de serviço de assinante, a camada de controle portadora informa ao roteador de borda da rede portadora a cerca do caminho de envio para um certo fluxo de tráfego e envia o fluxo de tráfego de acordo com o caminho determinado pela camada de controle portadora com o método de pilha de rótulos com múltiplos níveis da tecnologia MPLS. O roteador de borda encapsula os pacotes IP do fluxo de tráfego com a pilha de rótulos com múltiplos níveis de acordo com os comandos da camada de controle portadora e os roteadores conjugados somente enviam os rótulos pré-configurados. Os roteadores de comutação são roteadores nos pontos iniciais e finais da LSP e de preferência possuem a capacidade de processamento de pilha de rótulos com dois níveis.

[00081] Como apresentado na Figura 10, na qual um procedimento de envio utilizando a pilha de rótulos com múltiplos níveis é ilustrado, existem alguns roteadores de núcleo entre os dois roteadores de borda E1 e E2. Um serviço de assinante é um fluxo de tráfego a partir do roteador de borda E1 para ο E2. O caminho portador alocado para o fluxo de tráfego pela camada de controle portadora é: roteador de borda E1-LSPa roteador de comutação RA-LSPb roteador de comutação RB-LSPc roteador de comutação RC- LSPd -> roteador de borda E2.

[00082] Se os rótulos correspondentes à cada nó no caminho forem rótulos globais, por exemplo, o rótulo global para o E1 do LSPa é La, o rótulo global para o RAde LSPb é Lb, o rótulo global para o RB de LSPc é Lc e o rótulo global para o RC de LSPd é Ld, a pilha de rótulos para o caminho LSPa LSPb LSPc -» LSPd é La/Lb/Lc/Ld, onde o La está na parte de cima da pilha de rótulos.

[00083] Como apresentado na Figura 11, se a função de ler e retirar no segundo último roteador intermediário entre saída e destino não for configurada nos roteadores ao longo do caminho, o envio do MPLS na rede portadora para o fluxo de tráfego é como se segue.

[00084] Em primeiro lugar, quando um pacote de fluxo de tráfego alcança o roteador de borda E1, o E1 encapsula o pacote com a pilha de rótulos La/Lb/Lc/Ld de acordo com os comandos da camada de controle portadora, onde La está na parte de cima da pilha de rótulos. E1 então envia o pacote MPLS ao longo do LSPa. Quando o pacote MPLS é enviado através do LSPa, ele passa por alguns roteadores; mas todos estes roteadores enviam o pacote MPLs somente de acordo com o rótulo de cima da pilha de rótulos e talvez substituam o rótulo de cima.

[00085] Quando o pacote MPLS chega ao roteador de comutação RA ao longo do LSPa, desde que o LSPa terminou em RA, o RA lê e retira o rótulo de cima e envia o pacote MPLS de acordo com o segundo rótulo Lb. Portanto, o pacote MPLS será enviado ao longo do LSPb, com a pilha de rótulos sendo decrementada em um nível.

[00086] De forma similar, o pacote MPLS é então enviado ao longo de LSPb. Quando o pacote MPLS passa por alguns roteadores, estes roteadores enviam o pacote MPLS somente de acordo com o rótulo de cima da pilha de rótulos e talvez substituam o rótulo de cima. Após o roteador RB ter recebido o pacote MPLS, desde que o LSPb terminou em RB, ele lê e retira o rótulo de cima da pilha de rótulos de envia o pacote MPLS de acordo com o próximo rótulo Lc. Portanto, o pacote MPLS é enviado ao longo do LSPc, com a pilha de rótulos sendo decrementada em um nível.

[00087] Quando o pacote MPLS chega no roteador RC, desde que o LSPc termina em RC, o RC lê e retira o rótulo de cima e envia o pacote MPLS de acordo com o segundo rotulo Ld. Portanto, o pacote MPLS será enviado ao longo do LSPd no roteador de comutação RC, com a pilha de rótulos permanecendo o último rótulo.

[00088] Enquanto o pacote MPLS é enviado ao longo do LSPd, talvez ele passe por alguns roteadores e estes roteadores podem substituir o rótulo. Desta maneira, o pacote MPLS chega no seu roteador de borda destino E2 através do LSPd. Quando ο E2 tiver recebido o pacote MPLS, desde que o LSPd termina no roteador de borda E2, o rótulo será lido e retirado e o pacote IP do fluxo de tráfego será recuperado.

[00089] A descrição mencionada acima leva em conta que o rótulo global é utilizado no fluxo de tráfego de envio, por exemplo. Na prática, baseado no mesmo princípio de método de envio básico com MPLS, o método da pilha de rótulos com múltiplos níveis da tecnologia MPLS pode ser empregado na condição de que o rótulo global seja utilizado no fluxo de tráfego de envio e pode ser empregado na condição de que a função de ler e retirar no segundo último roteador intermediário entre saída e destino seja configurado também. O processo de envio específico será omitido aqui dentro.

[00090] A invenção pode ser utilizada na rede como um todo de um provedor de serviço de telecomunicação, ou ser utilizada em cada área de rede respectivamente. Para um serviço atravessando as redes de provedores de múltiplos serviços, a invenção pode ser utilizada em cada rede separadamente.

[00091] A descrição acima é meramente a modalidade preferida da invenção e não é para ser construída como limitando os escopos de proteção da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para fornecer Qualidade de Serviço (QoS) garantida em uma rede IP, caracterizado pelo fato de que tal rede IP compreende uma camada de controle portadora e uma camada lógica portadora de serviço, a referida camada de controle portadora compreendendo vários gerenciadores de recurso, e a referida camada lógica portadora de serviço consistindo em roteadores de borda atuando como nós periféricos, roteadores de comutação em conjunto atuando como nós de comutação em conjunto e conexões de Caminho de Rótulo Comutado (LSP) entre eles, tal método compreendendo: a. depois de receber uma solicitação de serviço com a exigência de QoS garantida de um assinante, um servidor da camada de controle de serviço na rede obtém o endereço do assinante de origem e do assinante de destino e os parâmetros de QoS para o serviço através da análise da solicitação de serviço, e envia uma seleção de rota e uma solicitação de aplicação de recursos a um recurso da rede portadora na camada de controle portadora: b. de acordo com os referidos endereços do assinante de origem e do assinante de destino e do tipo de serviço, um gerenciador de recursos da rede portadora atribui rota e recursos para o serviço na própria rede lógica portadora de serviço quando o serviço é limitado a uma área de gerenciamento, e atribui rota e recursos para o serviço através de sinalização com outros gerenciadores de recurso quando o serviço se estende por várias áreas de gerenciamento; e c. depois de receber a rota atribuída, um nó periférico encapsula o fluxo de serviço com uma pilha de rótulos de vários níveis, e envia o fluxo de serviço com a pilha de rótulos com múltiplos níveis a um nó de comutação em conjunto através de um primeiro LSP; o nó de comutação em conjunto dispara o atual rótulo do topo da pilha de rótulos com múltiplos níveis do fluxo de serviço recebidos do LSP anterior e, então, envia o fluxo de serviço ao próximo LSP, de acordo com o rótulo do topo da pilha de rótulos com múltiplos níveis disparada, até que o fluxo de serviço atinja o nó periférico de destino.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida rede lógica portadora de serviço é pré-planejada e pré-configurada de rede básica de acordo com o tipo de serviço.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as conexões LSP entre nós periféricos e nós de comutação em conjunto são estabelecidas com tecnologia Mudança de Rótulo Multiprotocolo (MPLS).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os referidos nós de comutação em conjunto são parte dos roteadores de núcleo que são selecionados a partir das áreas de gerenciamento de recursos da rede.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa b compreende, também, a etapa de informar a camada de controle de serviço para rejeitar a solicitação de serviço do assinante quando um gerenciador de recursos da rede portadora descobre que a seleção de rota não foi bem sucedida devido à insuficiência de recursos na topologia lógica da área.

6. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as referidas redes lógicas portadoras de serviço têm a mesma topologia ou diferentes topologias para cada tipo de serviço.

7. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a estrutura da rede da referida rede lógica portadora de serviço é idêntica ou similar àquela de uma rede de telefone público.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida rede lógica portadora de serviço é uma rede de área metropolitana, uma rede de backbone provincial, uma rede de backbone nacional ou mesmo uma rede de backbone internacional.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rede é uma rede backbone IP, uma rede de área local, uma rede metropolitana ou uma rede de interligação de redes (internetwork).

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o serviço com a exigência de QoS garantida é um serviço de voz, um serviço de comunicação por vídeo, um serviço de reprodução de mídia vídeo ou outro serviço com exigência de QoS especial.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda: depois de um assinante concluir ou finalizar o serviço, a referida camada de controle portadora libera os recursos ocupados pelo serviço, e informa os roteadores de borda correspondentes para cancelar o processamento para o fluxo de tráfego.

12. Sistema para fornecer QoS garantida em uma rede IP, caracterizado pelo fato de que compreende: uma camada de rede básica que inclui roteadores de borda e roteadores de núcleo, para portar vários pacotes de serviço IP; uma camada lógica portadora de serviço planejada e configurada a partir da rede básica, para portar o fluxo de tráfego com as exigências de QoS garantida; uma camada de controle portadora, para gerenciar os recursos da rede portadora das referidas camada lógica portadora de serviço e camada de rede básica; e uma camada de controle de serviço incluindo entidades de serviço, para processar solicitações de serviço, em que, a referida camada de controle portadora compreende gerenciadores de recursos múltiplos, sendo cada um responsável pela computação dos recursos da rede e pela seleção da rota para um serviço de assinante em uma área de gerenciamento, e a rota da rede portadora é selecionada para um serviço de assinante que se estende por várias áreas de gerenciamento através da sinalização entre gerenciadores de recursos múltiplos; a referida camada lógica portadora de serviço consiste em roteadores de borda atuando como nós periféricos, roteadores de comutação em conjunto atuando como nós de comutação em conjunto e conexões LSP entre eles, e nós de comutação em conjunto são usados para disparar o atual rótulo do topo de uma pilha de rótulos de vários níveis do fluxo de serviço recebidos do LSP anterior e, então, enviar o fluxo de serviço ao próximo LSP, de acordo com o rótulo do topo da pilha de rótulos de vários níveis disparada.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as conexões LSP entre os nós na camada lógica portadora de serviço são estabelecidas com tecnologia MPLS.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os referidos nós de comutação em conjunto são uma parte dos roteadores de núcleo que são selecionados a partir das áreas de gerenciamento de recursos da rede.