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在家庭IP网络中提供QoS的设计考虑及解决方法

时间:10-16 来源:电子工程专辑 点击:

先级分配的策略确定后,这个策略必须为家庭网络上的所有符合QoS规范的设备共享。这样一来,QoS特性管理的第二个功能就是提供管理头端或QoS策略拥有者与住宅网关,并进一步与主机对期望的QoS特性进行沟通。

除了住宅网关上已有的管理接口,必须有一个允许运营商管理和修改默认QoS的管理接口库(MIB)。住宅网关也必须被告知不同主机上应用的存在。然后,QoS特性管理的媒体接入特性被住宅网关通过一个指定的消息和协议传递到主机,这告知主机在其上运行的应用应该用哪个优先级。

在传统PC上,分优先级的媒体接入可以利用已有的API由附加的软件来实现。某些操作系统和网络堆栈允许应用发送优先级或参数信号。例如,Windows最新版本包括了GQoS API,在这里应用可以通过Winsock2网络堆栈请求802.1p优先级或RSVP参数。其它的平台,例如使用vconfig的skb优先级的Linux内核2.4.14以及以上版本,具有能实现QoS的网络堆栈。利用那些实现了QoS的接口的两个QoS特性管理系统是CableHome和UPnP QoS,将在下面介绍。

基于优先级的QoS系统的应用

在家庭网络上的媒体接入和包排队上考虑了以上问题的情况下,CableHome QoS架构规定了一个基于优先级的范例。这与基于参数的范例形成了鲜明的对比,基于参数的范例一般用作有线宽带接入网络的QoS。因此,这种CableHome QoS架构的领域专注于在家庭内住宅网关和网络设备之间提供QoS。总的网络目标变成:实现家庭网络应用以建立在CableHome主机和CableHome住宅网关之间使用一致消息的分优先级数据传输。

为获得这个目标,建立三个主要的设计指导方针来解决本文开始提出的三个设计考虑问题:

QoS媒体接入:CableHome QoS定义了针对CableHome住宅网关和CableHome主机在共享媒体上采用优先级控制传输接入的机制。该机制提供了在家庭网络中到不同设备和应用的分优先级的媒体接入。 QoS转发:CableHome住宅网关支持一种排队机制,该机制对从多个接口接收到的数据包以及将通过每个接口再发送的数据包进行分优先级。 QoS特性管理:CableHome QoS规定了在家庭网络内部的CableHome主机和CableHome住宅网关之间进行QoS特性(优先级设置)通信一种信号发送和管理机制。这种机制在CableHome住宅网关内汇集并管理。

采用一种逻辑架构而不是面向设备的架构来定义对符合QoS规范的设备的要求。CableHome QoS架构显示在图2中,由下面的实体组成:

包含CableHome QoS影响范围的Q域。头端设备管理CableHome QoS功能,但不在Q域内;

CableHome住宅网关(CRG)包含入口服务(portal services,PS)逻辑单元;

CableHome host(CH)包含边界点(BP)逻辑单元;

CableHome QoS入口子单元(CQP);

CableHome QoS边界点子单元(QBP)。

CQP用作符合QoS规范的应用的汇集器,其主要功能是在家庭网络内部实现基于优先级的QoS,它执行基于优先级的排队/转发以及产生自PS的数据流的媒体接入,它还负责到家庭中不同设备的QoS参数通信。在UPnP QoS架构中,这个功能称为QoS管理器服务。

QBP子单元执行产生于BP的流的基于优先级的媒体接入,它还负责对来自PS的QoS参数信息接收。在UPnP QoS架构中,这个功能被称为QoS设备服务(QoS device service)。这些单元利用在ITU-T J.190和J.192 IPCable2Home或CableLab的CableHome架构中的以下功能来提供QoS:

PS转发:在CQP中的分优先级的排队和包转发功能。

PS媒体接入:在CQP中的分优先级共享媒体接入功能。

QoS管理服务器:该CQP功能负责为家庭网络内部不同设备和应用的QoS优先级参数储存,还负责到这些设备和应用的这些参数通信。

BP媒体接入:QBP中的分优先级共享媒体接入功能。

QoS管理客户:该QBP功能在QoS管理服务器的支持下,确定某个特定应用/设备需要使用的QoS参数。

在CableHome QoS环境中,应用或者与BP相关的端点在使用UpnP中的协议的发现阶段被QBP到CQP识别和通信。那些应用的分优先级处理是通过咨询运营商数据库以及分配优先级的用户来决定的。在UPnP QoS架构中,这个数据库被称为QoS策略拥有者服务(policy holder service)。那些针对应用的优先级始终用在由BP产生的IP数据包,通过整个家庭内部网络中的PS。

标准化的消息很少在QBP和CQP之间就优先级分配信息进行通信。BP使用像WME这样的本地L2分优先级媒体接入机制在共享媒体网络上发送包。CQP实现对通过其接口的包的分优先级排队机制。那些标准化的消息可以通过利用UPnP QoS架构来增强。UPnP QoS允许那些支持QoS的消费电子设备相互发现对方,然后使用通常驻留在住宅网关中的QoS策略保持者服务,在整个家庭网络和应用中统一分配优先级。

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