CN101567837B - 一种媒体流链路分配方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种媒体流链路分配方法和系统。维护和管理WiMAX系统中每条媒体流链路的媒体流标识、媒体流业务流类型、媒体流链路对应的ABES及端口号；统计并更新每个ABES上各端口对应业务流类型的媒体流链路数量；根据新增业务流的QoS参数，选取目标ABES各端口中所属业务流类型中已分配业务流数量最少的端口号作为媒体流的链路方向，完成业务流链路分配；并在新增或删除业务流时动态更新业务流链路资源。本发明所述系统和方法，能有效保证各条媒体流链路在媒体报文发送单元上的负载均衡，更符合系统链路资源使用的实际情况，避免了媒体面SDU报文乱序的情况，使业务能够更充分的利用系统资源，大大提高了WiMAX系统业务下载的稳定性，改善了系统性能。

Description

一种媒体流链路分配方法和系统

技术领域

本发明涉及一种媒体流链路分配方法及其系统，特别涉及WiMAX系统中一种基于业务连接及其服务质量参数(QoS)的媒体流链路分配方法及其所对应的系统。

背景技术

在WiMAX系统中，上、下行业务连接和传输是分开的。一般来讲，由于下行媒体流速率很大，通常的媒体流处理单板采用多网口设计，并行接收下行媒体流报文数据，以增加单板的业务处理能力。如图1所示，现有的基站系统下行媒体报文发送由三个部分组成，即业务流控制维护单元100、数据转发交换单元101和媒体报文发送单元102。其中，各部分功能如下：

业务流控制维护单元(SDU)100：当一条下行业务流建立时，上游的处理模块将上层的包数据单元(PDU)拆分成SDU报文。业务流控制维护单元100对SDU报文进行处理，如果SDU报文较大，则对其进行分片，并将处理之后的SDU报文发送给数据转发交换单元101。

数据转发交换单元(UIM)101：主要用于IP层的数据交换和转发，可实现目标多网口设备的基于数据流量的负载均衡。

媒体报文发送单元(ABES)102：接收从数据转发交换单元101发送来的数据，通常在接收端口有多个网口，并行地同时接收数据，并根据所接收的媒体流报文携带的路由信息将其发送出去。

现有的WiMAX系统下行的SDU报文发送是直接将业务流控制维护单元100的报文发送给数据转发交换单元101，由数据转发交换单元101根据媒体报文发送单元102的各个端口的数据流量负载情况，自动进行负载均衡，选择对应的发送端口。

现有的系统存在如下问题：如图1所示，一个SDU报文，经过业务流控制维护单元100处理后，可能被分割成frag1和frag2两个分片的SDU报文，这两个分片的SDU报文经过数据转发交换单元101后，可能会通过不同的端口发送到一个媒体报文发送单元102(ABES)上，之后从一个对外端口(该端口为连接Abis口的以太网口)连接BTS，发送到BTS侧，这使得经过媒体报文发送单元102后不能够保证frag1和frag2按照指定顺序发送，从而导致SDU分片报文乱序，BTS侧数据接收端可能因为不能完成SDU报文的重组而丢弃该SDU报文，从而导致终端接收数据发生“锯齿”现象。在大数据量情况下，SDU报文乱序将会严重影响系统的性能。

802.16e系统中，可以根据业务流的QoS参数进行归类。在802.16e协议中，将业务分为：UGS(unsolicited grant service，主动授权服务)、rtPS(real-time polling service，实时轮询服务)、nrtPS(non-real-time pollingservice，非实时轮询服务)、BE(best effort，最大努力服务)、ErtPS(ExtendedReal-time Polling Service，扩展的实时轮询服务类)五种类型。由于每种业务流具有特定的QoS参数，跟系统资源相关的参数是最小预留速率(Minimum Reserved Traffic Rate)和最大持续速率(Maximum Sustained TrafficRate)。但是，对于如BE业务这样的业务类型，速率是不断变化的，很难确切知道业务流实时的速率；而对于rtPS、nrtPS、ErtPS这样的业务类型，可以使用最小预留速率来衡量占用的带宽资源，但是真实的速率是在最小预留速率和最大持续速率之间变化的，因此按照最小预留速率来衡量占用的带宽资源的方法不够灵活，使用最小预留速率不能满足要求。上述方法实现复杂，并且很难做到ABES上各链路端口上实时流量的负载均衡。

可见，现有的实现方案既不能够保证上层业务连接数据包传输顺序，又无法实现媒体链路负载的有效均衡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，在WiMAX系统中提供一种基于业务连接及其QoS的媒体流链路分配方法和系统，以避免WiMAX系统下行媒体业务SDU分片报文乱序，提高WiMAX业务的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于业务连接及其QoS的媒体流链路分配系统，所述系统包括：

链路资源维护模块、端口状态管理模块、以及链路分配判决模块，其中：

链路资源维护模块(LRM：link resource maintenance module)，用于根据业务流的QoS分类，维护各媒体报文发送单元的端口所分配的业务流连接数量信息；

端口状态管理模块(PSM：port state management module)，用于定时检测媒体报文发送单元接口的状态，如故障或闭塞状态，及时更新各个端口状态，以供链路分配判决模块查询各端口的状态信息；

链路分配判决模块(LAA：link adjudgment & allocation module)，用于根据各个端口的状态信息，以及各个端口上已经分配的SDU连接数量来为当前SDU连接请求分配端口资源；

进一步地，所述的WiMAX五种业务流类别分别是：主动授权服务类Unsolicited Grant Service(UGS)，实时轮询服务类Real-time Polling Service(rtPS)，非实时轮询服务类Non-real-time Polling Service(nrtPS)，最大努力服务类Best Effort(BE)，扩展的实时轮询服务类Extended Real-time PollingService(ErtPS)。

进一步地，所述业务流资源状态信息还包括每条下行媒体流链路的媒体流标识、媒体流业务流类型、媒体流链路对应的媒体报文发送单元及其端口号。

进一步地，所述的端口状态管理模块实时收集每个ABES及其上各个端口的状态信息，所述的状态指正常、闭塞、故障状态。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于业务连接及其QoS的媒体流链路分配方法，包括如下步骤：

步骤一、系统定时检测并更新媒体报文发送单元及其各端口的状态。

步骤二、系统维护和管理媒体业务流链路，统计所述媒体报文发送单元上各端口对应业务流类型的媒体流链路数量，并根据业务流的添加和删除来更新统计结果。

步骤三、根据业务流的服务质量参数，选取目标媒体报文发送单元各端口所属业务流类型中已分配业务流数量最少的端口号，作为媒体流的链路方向，完成业务流链路分配。

进一步地，所述步骤一中所述媒体报文发送单元各端口的状态为正常、闭塞、或故障。

进一步地，所述步骤二还包括以下步骤：

当新建业务流分配链路完成时，在所述链路资源维护模块增加该业务流的媒体流标识、媒体流的业务类型、媒体流链路对应的媒体报文发送单元及其端口号信息；当删除业务流链路时，在所述链路资源维护模块删除该业务流的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的媒体报文发送单元及其端口号信息。

进一步地，所述的步骤二还包括以下步骤：

当新建业务流分配链路完成时，在所述链路资源维护模块中查找到该业务流链路的对应的媒体报文发送单元的端口号，并将所属业务流类型对应的业务流数量加一；当删除业务流时，在所述链路资源维护模块中查找到该业务流链路对应的媒体报文发送单元的端口号，并将所属业务流类型对应的业务流数量减一。

进一步地，所述步骤三还包括以下步骤：

当新建业务流请求所述链路分配判决模块分配链路时，所述链路分配判决模块向所述端口状态管理模块查询所述新建业务流的目标媒体报文发送单元及其各端口状态。

进一步地，所述链路分配判决模块根据查询得到的不同状态信息，分别做以下处理：

如果所述目标媒体报文发送单元各端口状态都正常，则选取所述各端口中所属业务流类型已分配业务流数量最少的端口号作为媒体流的链路方向，返回给所述业务流控制维护单元，完成业务流链路分配；

如果所述目标媒体报文发送单元的某些端口状态为故障或闭塞，则只在剩余端口中选取所属业务流类型已分配业务流数量最少的端口号作为媒体流的链路方向，返回给所述业务流控制维护单元，完成业务流链路分配；

如果所述目标媒体报文发送单元不存在，则返回给所述业务流控制维护单元链路分配失败的消息；

如果所述目标媒体报文发送单元所有端口都为故障或闭塞状态，没有可分配端口，则返回给所述业务流控制维护单元链路分配失败的消息。

采用本发明的系统和方法，WiMAX下行业务流媒体面SDU报文在SDU单元经过UIM单元转发，发送到ABES单元，然后再通过Abis口以太网链路发送到BTS，不仅可以保证各业务流的QoS需求，还可以有效避免发送到Abis口以太网链路的SDU报文乱序，大大提高了WiMAX业务的稳定性。

附图说明

图1为现有技术的业务流媒体报文发送系统示意图；

图2为本发明实施例的业务流媒体报文发送系统结构示意图；

图3为本发明业务流媒体链路资源分配流程示意图；

图4为本发明中删除业务流媒体链路资源更新流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图2所示，为本发明实施例的业务流媒体报文发送系统的结构示意图。如图所示，系统根据当前业务流资源的业务流类型，动态维护每条业务流的媒体链路资源，并统计ABES各端口上每种业务流类型已分配的业务流数量，完成业务流链路的分配和释放。该系统的媒体链路资源分配部分200主要由以下几个模块组成：链路分配判决模块201、链路资源维护模块202、端口状态管理模块203。其中：

端口状态管理模块203，实时收集每个媒体报文发送单元及其上所有端口的状态信息，所述的状态指正常、闭塞、故障状态；并动态维护状态列表，特别是在故障或闭塞状态下及时更新各个端口状态，为链路分配判决模块201提供查询状态接口。

链路资源维护模块202，维护着每个ABES单板上所有端口的业务流资源状态，维护的链路资源包括两个部分，一个是维护每条下行媒体流链路，维护的内容包括媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的ABES及其端口号；另一个是ABES的每个端口分别维护五种业务流类型已分配的业务流数量，端口i分别维护业务流类型j占用的业务流数量，记为S_ij，分别表示一个ABES上的端口号；j＝{1，2，3，4，5}，表示每个端口上对应的业务流类型。

链路分配判决模块201，负责为新建业务流分配链路资源对应的ABES端口号，当收到新建业务流的端口分配请求时，模块201首先向端口状态管理模块203查询目标ABES的端口状态信息，然后根据当前业务流所属的业务流类型t向链路资源维护模块查询目标ABES各端口的对应业务流类型占用的数量S_it。之后，取分配的端口号P＝min{S_it}，返回分配的端口号P，完成业务流链路分配流程。当删除业务流时，则释放相对应的链路资源。

系统维护两种链路资源状态，一种是每条媒体流链路对应的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的ABES及其端口号；另一种是统计每个ABES上各端口对应业务流类型的媒体流链路数量，并能够随着业务流的添加和删除而更新统计结果。

其中，每个端口统计的内容具体可以描述为：在ABES的每个端口i上分别维护五种业务流(每种业务流记为j，j＝{1，2，3，4，5})的已分配的业务流数量S_ij，S_ij需要随业务流的增加或删除来动态更新。

当收到新建业务流的申请分配链路资源时，系统根据当前业务流所属的业务流类型查询该业务流目标ABES各端口(每个端口记为i，i＝{1，2，3，4})的对应业务流类型占用的数量S_it，然后取分配的端口号P＝min{S_it}，返回分配的端口号P，完成业务流链路分配。之后在所属业务流类型t对应的业务流数量S_it上加一，并记录新增业务流对应的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的ABES及其端口号，完成链路资源更新。

当删除业务流时，系统根据业务流标识，查询到该业务流链路的对应的ABES的端口号，在所属业务流类型t对应的业务流数量S_it上减一，并删除该业务流对应的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的ABES及其端口号记录，完成链路资源更新。

图3，为本发明业务流媒体链路资源分配实施例流程图。如图所示，新增业务流链路资源分配流程为：

步骤300：新增业务流(该业务流类型为t，t＝{1，2，3，4，5})向本发明所述业务流媒体报文发送系统申请分配链路资源。

步骤301：业务流媒体报文发送系统查询该业务流对应的目标ABES及其各端口的状态。

步骤302：如果目标ABES存在，则转到步骤303；如果目标ABES不存在，则转到步骤312。

步骤303：系统判断目标ABES上所有端口是否都已遍历完。假设目前ABES单元有4个端口，因此判断准则为已遍历的端口数量为4时，说明所有端口都已遍历完毕，转到步骤309；反之转到步骤304。

步骤304：继续遍历下一个ABES的下一个端口。如果为初始遍历，则当前为ABES的第一个端口号。

步骤305：判断当前端口i状态是否为正常，如果状态为正常，则转到步骤306；如果状态为非正常，则说明该端口为闭塞或故障状态，不能够分配业务流链路资源，转到步骤311处理。

步骤306：查询当前端口i上业务流类型t已分配的业务流数量S_it。

步骤307：判断S_it是否为已遍历的链路端口中数量最少的，如果是最少的，则转到步骤308处理；反之转到步骤303继续遍历。

步骤308：记录当前端口号P＝i，表示当前端口号为候选分配的链路端口号。

步骤309：业务流链路分配成功，返回记录的候选端口号P为系统给该业务流分配的链路资源端口号。

步骤310：更新维护的链路资源和端口统计，具体包括增加该业务流对应的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的ABES及其端口号；在该业务流目标ABES端口号上，对应业务流类型所维护的已分配的业务流数量加一。

步骤311：判断ABES所有端口是否都是非正常状态，如果都是非正常状态，则转到步骤312；反之转到步骤304。

步骤312：业务流链路分配失败处理，返回分配链路资源失败，流程结束。

图4为本发明中删除业务流时链路资源更新的具体实施方式流程图，如图所示，在删除业务流时链路资源更新包括如下步骤：

步骤400：需要删除业务流时，向本系统申请删除该业务流对应的链路资源。

步骤401：系统查询该业务流对应的ABES是否存在，如果存在，转到步骤402；反之，转到步骤406。

步骤402：系统查询该业务流对应的链路资源，如果找到，则转到步骤403处理；反之，转到步骤406。

步骤403：系统删除该业务流对应的链路资源，具体为该业务流对应的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的ABES及其端口号。

步骤404：在对应的目标ABES端口号上，对应业务流类型所维护的已分配的业务流数量减一。

步骤405：业务流链路资源更新成功，返回业务流链路资源删除成功，流程结束。

步骤406：业务流莲子资源删除失败，未找到对应释放资源，业务流链路资源更新流程完毕，返回业务流链路资源删除失败，流程结束。

通过采用本发明，根据业务流的QoS参数进行下行媒体流链路分配，保证了各条媒体流链路在媒体报文发送单元上的负载均衡，更符合系统链路资源使用的实际情况，避免了媒体面SDU报文乱序的情况，使得业务能够更充分的利用系统资源，大大提高了WiMAX系统业务下载的稳定性，改善了系统的性能。

以上仅为本发明的较佳实施例。但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种媒体流链路分配系统，其特征在于，所述系统包括：

链路资源维护模块，维护每个媒体报文发送单元上所有端口的业务流资源状态信息；

端口状态管理模块，与所述链路资源维护模块相连，实时收集所述媒体报文发送单元及其上所有端口的状态信息，并动态维护状态列表，为链路分配判决模块提供查询状态接口；

链路分配判决模块，与所述端口状态管理模块以及所述链路资源维护模块相连，用于根据各个端口的状态信息，以及各个端口上已经分配的协议数据单元连接数量来为当前协议数据单元连接请求分配端口资源。

2.根据权利要求1所述的媒体流链路分配系统，其特征在于，所述业务流资源状态信息包括主动授权服务类业务、实时轮询服务类业务、非实时轮询服务类业务、最大努力服务类业务和扩展的实时轮询服务类业务五种业务流类型已分配的业务流数量。

3.根据权利要求1或2所述的媒体流链路分配系统，其特征在于，所述业务流资源状态信息还包括每条下行媒体流链路的媒体流标识、媒体流业务流类型、媒体流链路对应的媒体报文发送单元及其端口号。

4.根据权利要求1所述的媒体流链路分配系统，其特征在于，所述端口状态信息为正常、闭塞、或故障。

5.一种媒体流链路分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、系统定时检测并更新媒体报文发送单元及其各端口的状态；

步骤二、系统维护和管理媒体业务流链路，统计所述媒体报文发送单元上各端口对应业务流类型的媒体流链路数量，并根据业务流的添加和删除来更新统计结果；

步骤三、根据业务流的服务质量参数，选取目标媒体报文发送单元各端口所属业务流类型中已分配业务流数量最少的端口号，作为媒体流的链路方向，完成业务流链路分配。

6.根据权利要求5所述的媒体流链路分配方法，其特征在于，所述步骤一中，所述媒体报文发送单元各端口的状态为正常、闭塞、或故障。

7.根据权利要求5所述的媒体流链路分配方法，其特征在于，所述步骤二还包括以下步骤：

当新建业务流分配链路完成时，在链路资源维护模块增加该业务流的媒体流标识、媒体流的业务类型、媒体流链路对应的媒体报文发送单元及其端口号信息；当删除业务流链路时，在链路资源维护模块删除该业务流的媒体流标识、媒体流的业务流类型、媒体流链路对应的媒体报文发送单元及其端口号信息。

8.根据权利要求5所述的媒体流链路分配方法，其特征在于，所述的步骤二还包括以下步骤：

当新建业务流分配链路完成时，在链路资源维护模块中查找到该业务流链路的对应的媒体报文发送单元的端口号，并将所属业务流类型对应的业务流数量加一；当删除业务流时，在链路资源维护模块中查找到该业务流链路对应的媒体报文发送单元的端口号，并将所属业务流类型对应的业务流数量减一。

9.根据权利要求5所述的媒体流链路分配方法，其特征在于，所述步骤三还包括以下步骤：

当新建业务流请求链路分配判决模块分配链路时，所述链路分配判决模块向端口状态管理模块查询所述新建业务流的目标媒体报文发送单元及其各端口状态。

10.根据权利要求9所述的媒体流链路分配方法，其特征在于，所述链路分配判决模块根据查询得到的不同状态信息，分别做以下处理：

如果所述目标媒体报文发送单元各端口状态都正常，则选取所述各端口中所属业务流类型已分配业务流数量最少的端口号作为媒体流的链路方向，返回给所述业务流控制维护单元，完成业务流链路分配；

如果所述目标媒体报文发送单元的某些端口状态为故障或闭塞，则只在剩余端口中选取所属业务流类型已分配业务流数量最少的端口号作为媒体流的链路方向，返回给所述业务流控制维护单元，完成业务流链路分配；

如果所述目标媒体报文发送单元不存在，则返回给所述业务流控制维护单元链路分配失败的消息；

如果所述目标媒体报文发送单元所有端口都为故障或闭塞状态，没有可分配端口，则返回给所述业务流控制维护单元链路分配失败的消息。

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