[发明专利]一种5G卫星融合网络的QoS保障系统

权利要求书

1.一种5G卫星融合网络的QoS保障系统，其特征在于包括：网络监测模块、评估与决策模块、网络控制模块、资源缓存和流量控制模块；

资源缓存和流量控制模块，将网络中的业务分类，将不同业务的数据流分离；

网络监测模块，能够在5G卫星融合网络的网络入口设置探针，探针用来监测不同业务的网络流量，得到不同业务的网络延时、抖动和丢包率，送至评估与决策模块；其中，探针作为获取网络流量的硬件设备，能够实现端到端的QoS监控和OAM可视化；同时，支持实时在线式检测功能，端到端的QoS监控和SLA保证，并且测量的过程中不占用网络资源；在基站的用户侧部署硬件探针，从资源缓存和流量控制模块传来的不同业务类别的网络流量，经过探针监测，输出不同业务的网络延时、抖动和丢包率，并送至评估与决策模块；

评估与决策模块，根据不同业务的网络延时、抖动和丢包率，得到QoS的MOS评分，利用预存的MOS评分与网络调整策略的对应关系，根据MOS评分，确定网络调整策略；网络调整策略，包括对网络中数据包的处理、路由决策、网络配置；将网络调整策略送至网络控制模块；

网络控制模块部署在基站中，根据网络调整策略，对网络进行调整控制；包括：1)当接收到MODE 1时，对网络资源配置不做任何改变；2)当接收到MODE 2时，基站服务器向核心网发送服务质量请求，为网络中所有节点申请更多的网络资源，并建立和维持这种状态以提供请求服务，引起每个节点数据路径上的资源预留；这种接收方启动的模式允许系统的异构性，既支持单点投递的资源预留，也支持多点间的群组通信资源预留，且过滤机制允许预留的资源可以被多个发送者共享或对同一个发送者的预留进行合并；资源预留的建立在转发数据之前完成，其资源预留是单向的；用软状态指示预留的存在状态，周期性地被刷新，从而支持成员和路由的动态变化；3)当接收到MODE 3时，意味着网络链接问题严重，在5G卫星融合网络中，在地面通信网络中建立多条备份链路，当卫星链路故障的时候，立刻切换到通信状况良好的地面链路上，从而改善通信质量：基站监测到MOS评分过低，立即向核心网发送故障通知报文，使核心网知晓第一链路出现故障，从而使得对端网络设备及时进行链路切换，保证了端网络设备的即时通信；同时，核心网定位故障卫星链路，对链路上所有节点逐一进行排查，及时修复故障链路；在第一链路恢复正常时，核心网向基站发送故障恢复通知报文，立即将当前通信链路从所述第二链路切换为所述第一链路，从而缓解地面通信的资源压力；其中，MODE 1、MODE 2和MODE 3即三种模式：模式1、模式2和模式3；当0.9MOS≤1时，采用MODE 1，意味着无需做出网络调整；当0.5MOS≤0.9时，采用MODE 2，意味着网络需要进行资源调度；当0MOS≤0.5时，采用MODE 3，意味着网络需要进行链路切换；

5G卫星融合，包括核心网、卫星、卫星基站和用户终端；其中，用户终端具有双模模式，分别是卫星模式和地面模式，相应地接入卫星基站和地面基站，接入基站时,采用基于竞争的随机接入；基站分为卫星基站和地面基站，主要功能包括无线资源管理和数据压缩与加密；

资源缓存和流量控制模块具体用于：

将信令报头中的TOS字段重命名为DS字段，该字段按DiffServ标准规则加以定义，使下行节点通过识别DS字段，获取信息来处理到达的数据包，并将正确的数据包转发给下一节点，把复杂的QoS保证通过DS字段转化为PHB；当数据包进入边界节点时，首先根据五元组标识手段进行分组到流的区分，并把分类结果传给计量器分析，计量器对流的特性进行测量，将流统计信息传给标记器和整形丢包器，调整这两个模块的数据；分类后的数据包进入标记器，打上相应的DSCP值，同时送入整形丢包器中，通过整形平缓突发通信，对超过平均速率的分组进行排队或置入缓存，当业务流超出一定程度时则丢弃；当流量进入内部节点后，判断对分组采取何种PHB，同一行为聚合体的分组按相同的方法处理，通过队列调度，完成对不同PHB的区分；

PHB有四种类型，分别是EF PHB，AF PHB，CS PHB和BE PHB；其中，EF PHB不用考虑其他流量是否分享其链路，适用于低时延、低丢失、低抖动、确保带宽的优先业务；AF PHB的QoS性能参数低于EF类型；CS PHB是从IP TOS字段演变而来，其QoS性能参数进一步降低；BEPHB自身没有任何QoS保证，AF类超限后可以降级为BE类；

为了保证用户业务在网络中的性能，将业务划分四种级别，业务级别与上述PHB类别一一对应；将不同级别的业务流放入不同的队列,使用加权平衡排队算法控制每个队列；网关路由器将包标识翻译，进行约定策略后传送到下一跳的网关路由器上。

2.根据权利要求1所述的一种5G卫星融合网络的QoS保障系统，其特征在于：核心网负责路由决策、数据转发以及资源调度。