专利名称：Ip电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法
技术领域：
本发明涉及一种在IP电信网系统中实现网络资源管理的方法，特别涉及在IP电信网中采用链路告警机制来实现资源管理的方法，属于通信技术领域。
背景技术：
目前，Internet已是仅次于电信网的第二大网络系统。IP网因为Internet的成功而获得广泛的应用。数量极为庞大地应用服务已在Internet上开放，并且已经进入传统的电信业务领域，从而对电信的垄断地位产生了极大的冲击。另一方面，传统的TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)技术无法适应多媒体业务蓬勃发展的需要，特别是它对资源的调度存在困难，不能满足同时兼有宽带、窄带、实时、非实时特性的多媒体业务的要求。基于这些现实问题的存在，电信专家开始重新审视电信网的发展方向。
当前，绝大多数通信与信息领域的专家都认定IP网是下一代网络的发展方向。但是，目前的IP网都是建立在现有Internet技术和设计理念的基础之上的。该IP网存在的最大技术障碍之一就是“服务质量”(QoS)问题。尽管从1996年美国人开始提出下一代Internet(NGI)的理念开始，解决IP网“服务质量”问题的研究工作从来没有停止过，并先后提出了“inter-serv”、“diff-serv”、流量工程、RSVP、MPLS等技术方案，并且近年来又重提了基于信令的资源管理方案。但是，迄今为止所提出的所有技术方案，不是过于复杂就是可扩展性差，均不是理想的解决方案。
在当前电信网技术正处在根本性的转型过程之中的背景下，人们逐渐认识到下一代的电信网应该采用基于分组交换技术和不面向连接的工作方式的IP网。为此，本发明人提出了IP电信网的技术构想，并且申请了发明专利(专利申请号200410037641.0，申请日2004年4月28日，
公开日2005年2月9日)。该IP电信网与现有的Internet相比，由电信网本身提供信任度和安全机制，同时还拥有电信网的高稳定性、可靠性和高度的可管理性，因此是一个安全的、可信任的网络。
在IP电信网的技术方案中，由于它采用特有的双地址技术，并引入复址无连结数据网(以下简称为NCT数据网)和实现双地址映射的地址映射设备ADT，从而导致新的资源管理技术。因此，在IP电信网中实现资源管理的技术手段与现有的技术有很大的不同。本发明即提供一种在该IP电信网系统中实现资源管理的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于针对IP电信网的技术特点，提供一种适用于IP电信网系统，采用链路告警机制来实现资源管理的方法。该资源管理方法特别适用于电信运营商等拥有大量资源的用户。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案
一种在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
I)将IP网中的业务进行分类，对每一类业务分别建立若干个资源独立的虚拟专网，为虚拟专网的链路配置确定资源；
II)在建立虚拟专网的过程中设定链路告警的等级以及相应告警等级的资源阈值，一旦所述虚拟专网的用户使用的资源超过链路告警阈值，节点设备向网络管理设备报警，网络管理设备将告警信息通知地址映射设备；
III)对于所述用户新的资源需求，与之连接的边缘关口设备首先向所述地址映射设备查询该用户的资源使用状况，只有所述地址映射设备中无告警信息才可建立连接，否则拒绝建立连接。
其中，所述步骤II)进一步包括如下步骤
1)由参与虚拟专网的节点设备、网络管理设备和地址映射设备组成一条资源告警链；
2)当某一业务类别的用户使用的资源没有超过该业务类别链路告警阈值，节点设备不发告警信息；当某一业务类别的用户使用的资源超过该业务类别链路告警阈值，或某一业务类别虚拟专网的用户使用的资源超过该虚拟专网链路告警阈值，节点设备向网络管理设备发送告警信息；
3)网络管理设备将包含有业务类别、虚拟专网编号、告警等级参数的告警信息通知地址映射设备。
所述步骤III)进一步包括如下的步骤
1)用户一旦要求建立通信连结，边缘关口设备首先向地址映射设备查询该用户或业务网的资源使用状况，如地址映射设备指示该用户或业务网没有链路告警，通信建立则按正常业务流程进行；
2)如地址映射设备发现该用户或业务网链路告警，地址映射设备将向网络管理设备发出资源检索请求，查询本次通信连接经过的链路有无链路告警，如经过的链路无链路告警，地址映射设备指示该用户或业务网没有链路告警，通信建立则按正常业务流程进行；如经过的链路告警，地址映射设备指示该用户或业务网链路告警，该通信不能建立。
所述步骤I)中，将业务分成若干个类，对不同类的分组通过在其帧结构中设置标识予以区别，并分别采用不同的资源管理策略。
对于承诺速率和峰值速率的统计复用类业务，无链路告警可接纳峰值速率，随着链路告警等级的提高接纳控制速率逐步由峰值速率转向承诺速率，链路告警等级超过设定级，连结则不能建立。
对于尽力而为类别的业务，不启动链路告警机制。
对于紧急通信类别的业务，即使所述地址映射设备指示有链路告警，紧急通信业务也正常进行。
所述IP电信网对端到端的数据报文采用确定的传送路由。
所述确定的传送路由可以是单路由，也可以是由主路由和备份路由结合而成的双路由或多路由。
本发明所述的资源管理方法对通信资源采用“粗放管理”的管理模式，从而简单有效地实现对网络资源的管理。利用本资源管理方法，建立在IP电信网上的业务网可以有良好的服务质量保证。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1为IP电信网系统的组成结构示意图。
图2是本发明所述方法的基本流程示意图。
具体实施例方式
如图1所示，在发明专利申请“IP电信网系统及其实现方法”中，本发明人提出了IP电信网的具体实现方案。该IP电信网包括作为“内网”的复址无连接数据网(以下简称为NCT数据网)和作为“外网”的IP网，NCT数据网和IP网之间通过边缘关口设备ED实现连接。内层的NCT数据网和外层的IP网分别使用NCT地址和IP地址进行寻址，并由地址映射设备ADT在其内部的地址映射表中保存两套地址之间的映射关系。NCT数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有NCT地址，IP网中的所有设备和边缘关口设备都分配有IP地址，边缘关口设备经认证后与地址映射设备之间建立连接。在IP电信网系统中，NCT数据网采用层次型体系结构，它由核心层设备CR、汇聚层设备MR、接入层设备AR、网络管理设备以及地址映射设备组成，各个NCT数据网之间通过各自的核心层设备CR实现通信。在NCT数据网内部采用NCT地址进行寻址。
上述IP电信网作为下一代电信网的实施方案，必须采用新的资源管理机制，以便充分利用IP电信网的硬件资源，灵活、高效地满足用户多方面的需求，并使运行在IP电信网上的各项电信业务都获得预期的服务质量保证。为此，本发明人针对IP电信网的技术特点，提出了采用链路告警机制的资源管理方法，即将IP网中的业务分为几类，每一类业务中包含若干虚拟专网(VPN)，分别为不同的电信用户提供通信资源保障。各虚拟专网均拥有独立的通信资源，并建立相应的链路告警机制。通过链路告警机制对用户的资源需求进行调整，从而实现对整个网络通信资源的控制。因此，上述基于链路告警机制的资源管理方法实际上是建立在分类服务和虚拟专网相结合的基础上的，该方法十分适合于用户拥有大量资源，如电信业务提供商的场合。
实现分类服务和虚拟专网相结合的资源管理技术有四个关键点第一点在于要有支持分类服务和大量资源独立VPN的网络。第二点是支持分类业务网络的边缘接入设备应具有业务分类和对用户使用的业务量进行管理和控制的能力。第三点是业务的分类应该科学，即业务类别不宜太多，并且分类应在网络运营商可管理的网络边缘节点设备上。第四点在于网络的节点性能要足够优良具有强大的资源队列管理能力。
在IP电信网系统中，NCT数据网作为核心网，具有统一的管理机制，能够按各类业务对网络资源的需求分配相应的网络资源。而边缘关口设备ED与网络管理设备相配合，很容易就具有业务分类能力和对用户使用的业务量进行管理和控制的能力，而且该ED设备可以由运营商通过网络管理设备实现完全可控。
IP电信网系统中的资源管理分为两个层面，即承载网的资源管理和业务网的资源管理。承载网的资源管理包括两方面的具体内容，其一是通过网络管理设备对网络节点设备进行资源配置，其二是网络节点设备向网络管理设备报告该设备的链路告警状态。业务网中，它的用户-网络(UNI)接口采用面向连结技术，为每一项业务建立连结，并确保该业务所需的资源，而网络-网络(NNI)接口采用以不面向连结技术为主、面向连接为辅的工作方式，不必为每一项业务建立连结和保留相应的资源，采用链路告警机制来进行资源的管理，由网络边缘关口设备ED进行对网络管理器告警状态的检索。
如图2所示，概括地说，上述基于链路报警机制的资源管理方法可以分为三个主要的阶段，分别是建立VPN以实现资源配置、链路告警和资源检索与接入控制。下面就对这三个阶段展开具体的说明。
IP电信网的一个显著特点就在于虚拟专网拥有独立的资源虚拟专网的建立过程中实现了资源配置。对于该过程的详细说明，可以参阅本发明人的在先专利申请“IP电信网系统中实现虚拟专网的方法”(申请号200410062652.4，申请日2004年7月8日)。下面仅对建立虚拟专网的过程进行简要的说明。
在IP电信网中，有两种网络节点设备中虚拟专网资源配置(即建立)方法
第一种方法包括如下的步骤
)申请建设资源独立的VPN的用户向网络管理设备提出网络资源需求；
这里的网络资源需求是完整的网络资源需求信息，包括节点间的流量、流向表，业务类别，链路告警的等级以及相应告警等级的资源阈值等内容。
)网络管理设备根据申请用户提出的资源需求，计算出网络节点设备的每一条链路所需的资源，并确定虚拟专网编号。网络管理设备向NCT数据网中的网络节点设备发出带有业务类别、虚拟专网编号、资源要求、链路告警的等级以及相应告警的等级等信息的资源阈值配置命令；
)网络节点设备接收到资源阈值配置命令，根据网络节点设备各链路资源的情况，发出确认响应或拒绝响应。
网络节点设备拥有的资源如果能满足资源配置命令所要求的资源则发确认响应，否则发拒绝响应。
)网络管理设备收到相关的所有网络节点设备的确认响应后，向地址转换设备ADT发出带有业务类别、虚拟专网编号等参数的命令，ADT设备回送确认响应之后，虚拟专网建立，即意味着该电信用户所要求的资源配置在该虚拟专网的范围内得到满足。
通过上述的方法可以实现保证通信资源的虚拟专网。由网络管理设备对虚拟专网建立进行配置和控制，可以实现虚拟专网资源的优化，易于建立固定的或者最优的虚拟专网。
第二种方法包括如下的步骤
)申请建设资源独立的VPN的用户向网络管理设备提出网络资源需求；
这里的网络资源需求是完整的网络资源需求信息，包括节点间的流量、流向表，业务类别，链路告警的等级以及相应告警等级的资源阈值等内容。
)网络管理设备向ED设备发出带有业务类别、资源要求、链路告警的等级以及相应告警等级的资源阈值配置命令；
)源端ED设备根据NCT数据网主路由向目的端ED发送虚拟专网配置请求，或者，同时启动NCT数据网备用路由发虚拟专网配置请求；
)途经的各NCT数据网节点设备，收到该请求后根据自有的资源情况作出响应如果节点的资源条件能支持，则NCT数据网节点设备根据该请求配置链路资源，并向下一节点转发该请求，直至目的端ED设备；如果目的端ED设备的资源能支持，目的端ED设备向源端ED设备发送接受响应。如果源端ED设备收到目的端ED设备的接受响应，则源ED立即向网络管理设备回送确认响应。
)网络管理设备收到参与该虚拟专网的所有ED设备的确认响应，向ADT设备发送带有业务类别、虚拟专网编号等参数的命令。ADT收到来自网络管理设备的命令，即回送确认响应。网络管理设备收到确认响应。虚拟专网建立成功。
如果节点设备或目的端ED设备的资源状况不支持，则NCT节点设备或目的端ED设备向源ED设备发拒绝响应。本次配置无效。如果源端ED设备的启动计时超时，尚未收到接收/拒绝响应，源端ED设备也认为本次配置无效。上述两种情况均认为虚拟专网建立不成功。
这种由源端ED设备发出虚拟专网配置请求后，由各节点转发来建立虚拟专网的方法，能够根据当前网络情况建立虚拟专网，实现资源配置。
VPN建立之后，用户一般会在该VPN所分配的资源框架内开展电信业务。但是，电信业务本身具有资源需求起伏不定的特点，而且最大值与最小值之间会相差十倍以上，因此，需要通过链路告警机制来解决用户资源需求超过VPN供应极限的情况。
链路告警机制的具体步骤为
)由节点设备、网络管理设备和ADT设备组成一条资源告警链。
上述的资源告警链实际上就是参与VPN的一系列网络管理设备、节点设备和ADT设备。
)当某一业务类别的用户使用的资源没有超过该业务类别链路告警阈值，NCT数据网的节点设备不发告警信息；当某一业务类别的用户使用的资源超过该业务类别链路告警阈值，或某一业务类别VPN的用户使用的资源超过该VPN链路告警阈值，NCT数据网的节点设备向网络管理设备发送带有业务类别、VPN编号、告警等级等参数的告警信息。
上述的链路告警阈值在资源分配之初，即建立VPN的时候就已经确定。
)网络管理设备将带有业务类别、VPN编号、告警等级等参数的告警信息通知ADT设备。
网络管理设备向ADT发出链路告警通告中指示出业务类别、告警等级和相应的VPN编号，但根据前面所提到的网络-网络(NNI)接口采用不面向连结技术为主、面向连接技术为辅工作方式的特点，网络管理设备并不向ADT设备指示具体的告警链路。
采用了链路告警机制之后，用户如果要求建立通信连结，ED设备首先会向ADT设备查询该用户的VPN的资源使用状况。ADT中无相应VPN资源告警信息即可建立通信。
上述ED设备向ADT设备查询资源使用状况是通过资源检索与接入控制机制实现的，其具体包括如下的步骤
)用户或业务网要求建立通信连结，ED首先向ADT查询该用户或业务网的资源使用状况，如ADT指示该用户或业务网没有链路告警，通信建立则按正常业务流程进行。
)如ADT发现该用户或业务网链路告警，ADT将向网络管理设备发出资源检索请求，查询本次通信连接经过的链路有无链路告警，如经过的链路无链路告警，ADT指示该用户或业务网没有链路告警，通信建立则按正常业务流程进行；如经过的链路告警，ADT指示该用户或业务网链路告警，该通信不能建立。
前面已经提到，基于链路告警机制的资源管理方法实际上是建立在分类服务和资源独立虚拟专网技术相结合的基础上的。上面已经对基于虚拟专网的接入控制机制进行了说明，下面简单介绍“分类服务”的具体内容。
所谓“分类服务”是将业务分成若干个大类，对每一大类业务中再分为若干个子类，并在帧结构中给予标识。(对于在帧结构中给予标识这一点，可参阅发明专利申请“IP电信网系统中复址无连接数据网分组的封装方法”，申请号200410070502.8，申请日2004年8月5日)在子类中，不同的VPN拥有自己的资源。对于不同的业务类别采用不同的资源管理策略
I)对于承诺速率和峰值速率的统计复用类业务，其速率接纳控制策略将根据链路告警等级来定，无链路告警可接纳峰值速率，随着链路告警等级的提高接纳控制速率则逐步由峰值速率转向承诺速率，链路告警等级超过一定级，连接不能建立。
)对于“尽力而为”类别的业务，通常具有特定的业务类别标识，对于这类业务，不启动链路告警机制，网络采用常用的‘公平算法’来满足业务需求。
)对于其余类别的业务，将对链路资源设定不同的阈值，根据不同阈值的告警信息，采用不同的速率接纳控制策略，速率接纳控制在ED设备处实现。
另外，对于紧急通信类型的业务，如报警电话、火警电话等，如果用户要求建立通信连结，即使地址映射设备指示该用户或业务网的资源有链路告警，紧急通信也能够建立，并按照正常的业务流程进行。
在IP电信网中，网络对数据报文的传送路由是确定的。它可以是单路由，也可以是由主路由和备份路由结合而成的双路由或多路由组成。对任何端到端的报文传递所经过的路由则是固定的。双路由技术及网络管理设备的控制命令相结合可以在确保资源的条件下实现网络的快速保护倒换。
上面对在IP电信网中基于链路告警机制的资源管理方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
I)将IP网中的业务进行分类，对每一类业务分别建立若干个资源独立的虚拟专网，为虚拟专网的链路配置确定资源；
II)在建立虚拟专网的过程中设定链路告警的等级以及相应告警等级的资源阈值，一旦所述虚拟专网的用户使用的资源超过链路告警阈值，节点设备向网络管理设备报警，网络管理设备将告警信息通知地址映射设备；
III)对于所述用户新的资源需求，与之连接的边缘关口设备首先向所述地址映射设备查询该用户的资源使用状况，只有所述地址映射设备中无告警信息才可建立连接，否则拒绝建立连接。
2.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
所述步骤I)中，链路资源通过如下方式进行配置
I)用户向网络管理设备提出网络资源需求；
II)网络管理设备根据用户的资源需求计算出网络节点设备的每一条链路的资源，由网络管理设备向复址无连接数据网中的网络节点设备发出资源配置命令；
III)网络节点设备接收到资源配置命令，根据网络节点设备各链路资源的情况，发出确认响应或拒绝响应；
网络节点设备拥有的资源如果能满足资源配置命令所要求的资源则发确认响应，否则发拒绝响应；
确认响应发出表明资源配置成功；
IV)网络管理设备向地址转换设备发出包含有业务类别、虚拟专网编号参数在内的命令，资源配置完成。
3.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
所述步骤I)中，链路资源通过如下方式进行配置
I)用户向网络管理设备提出对网络资源需求；
II)网络管理设备向边缘关口设备发出资源配置命令；
III)源端边缘关口设备向目的边缘关口设备发虚拟专网配置请求；
IV)途经的各复址无连接数据网节点设备，收到该请求后根据自有的资源情况作出响应如果节点的资源能支持，则复址无连接数据网节点设备根据该请求配置链路资源，并向下一节点转发该请求，直至目的边缘关口设备；如果目的边缘关口设备的资源能支持，目的端边缘关口设备向源端边缘关口设备发送接受响应；如果源边缘关口设备收到目的端边缘关口设备的接受响应，则源端边缘关口设备立即向网络管理设备回送确认响应；
V)网络管理设备收到该虚拟专网的所有边缘关口设备的确认响应，网络管理设备向地址映射设备发送带有业务类别、虚拟专网编号参数在内的命令；地址映射设备收到来自网络管理设备的命令，即回送确认响应；网络管理设备收到确认响应；资源配置成功。
4.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
所述步骤II)进一步包括如下步骤
I)由参与虚拟专网的节点设备、网络管理设备和地址映射设备组成一条资源告警链；
II)当某一业务类别的用户使用的资源没有超过该业务类别链路告警阈值，节点设备不发告警信息；当某一业务类别的用户使用的资源超过该业务类别链路告警阈值，或某一业务类别虚拟专网的用户使用的资源超过该虚拟专网链路告警阈值，节点设备向网络管理设备发送告警信息；
III)网络管理设备将包含有业务类别、虚拟专网编号、告警等级参数的告警信息通知地址映射设备。
5.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
所述步骤III)进一步包括如下的步骤
I)用户一旦要求建立通信连结，边缘关口设备首先向地址映射设备查询该用户或业务网的资源使用状况，如地址映射设备指示该用户或业务网没有链路告警，通信建立则按正常业务流程进行；
II)如地址映射设备发现该用户或业务网链路告警，地址映射设备将向网络管理设备发出资源检索请求，查询本次通信连接经过的链路有无链路告警，如经过的链路无链路告警，地址映射设备指示该用户或业务网没有链路告警，通信建立则按正常业务流程进行；如经过的链路告警，地址映射设备指示该用户或业务网链路告警，该通信不能建立。
6.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
所述步骤I)中，将业务分成若干个类，对不同类的分组通过在其帧结构中设置标识予以区别，并分别采用不同的资源管理策略。
7.如权利要求6所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
对于承诺速率和峰值速率的统计复用类业务，无链路告警可接纳峰值速率，随着链路告警等级的提高接纳控制速率逐步由峰值速率转向承诺速率，链路告警等级超过设定级，连结则不能建立。
8.如权利要求6所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
对于尽力而为类别的业务，不启动链路告警机制。
9.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
对于紧急通信类别的业务，即使所述地址映射设备指示有链路告警，紧急通信业务也正常进行。
10.如权利要求1所述的在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法，其特征在于
所述IP电信网对端到端的数据报文采用确定的传送路由；
所述固定的传送路由可以是单路由，也可以是由主路由和备份路由结合而成的双路由或多路由。
全文摘要
本发明提出了一种在IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法。该方法由网络管理设备、节点设备、地址转换设备和网络边缘关口设备配合完成，首先通过建立多个虚拟专网的方式对链路资源进行配置；在建立虚拟专网的过程中设定链路告警的等级以及相应告警等级的资源阈值，一旦业务网中的用户使用的资源超过链路告警阈值，节点设备向网络管理设备报警，网络管理设备将告警信息通知地址映射设备；对于用户新的资源需求，与之连接的边缘关口设备首先向地址映射设备查询该用户的资源使用状况，只有地址映射设备中无告警信息才可建立连接。但对于紧急通信，即使存在链路告警，也能按正常业务流程进行。
文档编号H04L29/06GK1829175SQ20051000878
公开日2006年9月6日 申请日期2005年3月1日 优先权日2005年3月1日
发明者蒋林涛, 胡筑华, 马玉发, 刘文红 申请人:信息产业部电信研究院, 原创信通电信技术(北京)有限公司