通信業務隔離及控制的製作方法
2023-06-09 08:09:16
專利名稱：通信業務隔離及控制的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及通信，並且特別涉及控制通信業務流。
背景技術：
當通過交換機、路由器或其它通信設備從多個不同用戶傳輸通信業務時，非常希望能保證來自一個「惡意」用戶的通信業務不會不利地影響其它用戶。
通常還期望允許用於傳輸通信業務的物理介質的超額預訂，例如從通信網到終端用戶。在同一物理信道上提供多種不同服務的情況下，超額預訂物理介質允許使用較低速且較低成本的物理介質。
如果在超額預訂的物理信道上，用戶業務的瞬時總和恰好小於該物理介質的速度，則可以滿足所有的用戶。典型地，任何給定用戶業務的速率將隨時間改變，並且一個用戶業務中的峰值會被另一個用戶業務中的波谷補償，以便用戶業務之和小於物理介質的速度。然而有時，用戶業務的瞬時總和會超過物理介質的速度。這種情況下，需要一種公平的方式來在所有競爭的通信業務流之中共享可用帶寬。
當這種擁塞發生時在用戶和/或服務之間提供隔離可能是非常複雜的問題。例如，一些通信晶片銷售商已經引入複雜的業務管理設備，該設備對爭用同一物理介質的通信業務提供每個流的隔離。許多路由器/交換機銷售商已經開發出自己的解決方案來幫助提供這種隔離。儘管一些現有解決方案可以允許4000個物理介質間的隔離，然而行業標準的系統分組接口SPI.4總線接口仍廣泛用於現有的通信設備中，但其僅限於提供在最多256個物理介質間的隔離。這種限制是與SPI可支持的硬體背壓環境的最大數目相關聯的。
當具有較高隔離能力的部件用於現有設備時，以及需更對儘可能多的物理介質進行隔離時，隔離能力之間的不匹配會引發問題。當支持較多信道數目的設備從支持較少信道數目的設備接收通信業務、但前者比後者具有更低的吞吐量時，這種類型的問題會變得更加難以解決。
例如，當前可用的路由器典型地在給定接口卡上支持幾百個接口。修改這些路由器以支持幾千個物理接口是困難的。
假設期望使用路由器來提供4000個物理介質間的隔離，其中該路由器具有利用背壓在256個物理介質間提供隔離的現有業務管理設備。儘管另一個提供期望的4000個隔離的業務管理設備可以被添加給路由器並被連接以從現有業務管理設備接收通信業務，然而，如果業務在附加的業務管理設備變得擁塞，則會丟失這4000個隔離。附加的業務管理設備可被配置用來在該情況下丟棄到來的通信業務，或者有效地依賴於現有業務管理設備的背壓設施以減小設備輸出通信業務的速率。在另一情況中，丟失了所期望的隔離級別。
因此，需要改進通信業務隔離及控制技術。
發明內容
本發明的實施例提供了一種機制，由此交換機或路由器可將兩個為不同數目的物理介質提供隔離的部件結合在一起。例如，支持小數目物理介質的隔離的較高吞吐量設備可以連至支持大數目物理介質的隔離的較低吞吐量設備。這一機制允許大量物理介質間的隔離，同時減少不公平通信服務丟棄的發生。
根據本發明的一個方面，提供了一種通信業務控制系統，其包括過濾模塊和控制器。該過濾模塊被配置用來接收通信業務流以過濾所接收的通信業務流，並且在輸出提供被過濾的通信業務流。該輸出用於連接到通信業務處理元件。所述控制器有效耦合到所述過濾模塊，並且被配置用來響應於對被過濾通信業務流在所述通信業務處理元件處的擁塞，來控制所述過濾模塊從所接收通信業務流中過濾出通信業務。
在一個實施例中，所述過濾模塊是被配置用來接收並過濾各個通信流並在各個輸出提供各個被過濾通信業務流的多個過濾模塊之一。響應於在所述通信業務處理元件的被過濾通信業務流的擁塞，可以控制每個過濾模塊從其各個所接收通信業務流中過濾出通信業務。
所述通信業務處理元件可以包括多個隊列用於接收並存儲被過濾的通信業務流的通信業務。在這種情況下，所述控制器可以被配置用來基於存儲在多個隊列中的通信業務量，確定被過濾的通信業務流是否在所述通信業務處理元件處擁塞。
所述控制器可從所述通信業務處理元件接收關於以下一個或多個內容的指示存儲在多個隊列中的通信業務的絕對量、和存儲在多個隊列中的、相對於一個或多個擁塞閾值的通信業務的相對量。這個指示可以是一個或多個消息的形式，該消息標識了多個通信業務流和多個通信業務流的擁塞狀態。
在一些實施例中，所述控制器被配置用來確定擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，並且基於所述擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度來控制由所述過濾模塊從所接收通信業務流中過濾出的通信業務量，其中所接收通信業務流與擁塞的被過濾通信業務流相關聯。
所述過濾模塊可從具有第一通信業務管理能力的第一通信業務管理設備接收通信業務。所述通信業務處理元件可以包括具有第二通信業務管理能力的第二通信業務管理設備。例如，該第一通信業務管理設備可能具有比該第二通信業務管理設備更高的吞吐量和更少的業務隊列。
所接收的通信業務流可以包括與以下一個或多個項相關聯的業務流所述通信業務處理元件的不同物理接口、不同的目的地、不同的用戶、不同的服務和不同的優先級。
所述系統還可以包括過濾統計收集器，其有效耦合到所述多個過濾模塊並且被配置用來收集與通信業務相關聯的統計，其中該通信業務是從各個所接收通信業務流中過濾出的。
如果所述過濾模塊從第一通信業務管理設備接收通信業務，其中該第一通信業務管理設備具有第一通信業務管理能力並收集與根據該第一通信業務管理能力而被丟棄的通信業務相關聯的統計，則可以提供統計聚合器來聚合由所述過濾統計收集器和第一通信業務設備所收集的統計。
在一個實施例中，所述過濾模塊被配置用來根據過濾優先次序而從通信業務流中過濾出通信業務。
例如可以在通信設備中提供這些系統。所述通信設備還可以包括其它部件，例如第一通信業務管理設備和/或以上簡要描述的通信業務處理元件。
還提供了一種通信業務控制方法，該方法包括接收多個通信業務流、過濾該多個通信業務流以向通信業務處理元件提供被過濾通信業務流、確定被過濾通信業務流是否在所述通信業務處理元件處擁塞、以及引發從與被過濾通信業務流相關聯的所接收通信業務流中過濾出通信業務。
如果所述通信業務處理元件包括用於接收和存儲被過濾通信業務流的通信業務的多個隊列，則所述確定的操作可以基於存儲在該多個隊列中的通信業務的一個或多個絕對量和相對量。
所述確定的操作也可以包括確定擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度。在這種情況下，所述引發的操作可以包括基於擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，控制從與擁塞的被過濾通信業務流相關聯的所接收通信業務流中過濾出的通信業務量。
在一些實施例中，所述方法還包括收集與通信業務相關聯的統計，其中該通信業務是從多個通信業務流中過濾出的。
所述接收的操作可以包括從通信業務管理設備接收通信業務流，其中該通信業務管理設備具有通信業務管理能力，並收集與根據該通信業務管理能力而被丟棄的通信業務相關聯的統計。在這種情況下，所述方法還可以包括聚合與從多個通信業務流中過濾出的通信業務相關聯的統計，和與根據所述通信業務管理能力而被丟棄的通信業務相關聯的統計。
根據一個實施例，所述過濾包括根據過濾優先次序而從各個通信業務流中過濾出通信業務。所述過濾優先次序可包括基於以下一個或多個項的優先次序通信業務優先級、通信業務配置文件(profile)以及其它通信業務特徵。
本發明的另一方面提供了一種通信業務控制系統，其包括過濾模塊、過濾統計收集器以及統計聚合器。所述過濾模塊被配置用來從根據通信業務管理方案丟棄通信業務的通信業務管理設備接收通信業務流，並且可以被控制以傳遞或從所接收通信業務流中過濾出通信業務。所述過濾統計收集器有效耦合到所述過濾模塊，並且被配置用來收集與從所接收通信業務流中過濾出的通信業務相關聯的統計。所述統計聚合器有效耦合到所述過濾統計收集器和通信業務管理設備，並且被配置用來聚合由所述過濾統計收集器所收集的統計，和與由所述通信業務管理設備根據通信管理方案而丟棄的通信業務相關聯的統計。
通過查看下面的描述，本發明實施例的其它方面和特徵對於本領域技術人員而言將變得顯而易見。
現在將參考附圖詳細描述本發明實施例的例子，其中圖1是通信系統的框圖；圖2是包括通信業務控制系統的通信設備的框圖；圖3是通信業務控制方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1是通信系統的框圖，並且說明了其中可實現本發明實施例的系統。圖1的通信系統10包括終端用戶通信設備12、18，網絡單元13、16，以及通信網14。儘管可將終端用戶設備12、18和網絡單元13、16的許多安裝連接到通信網14，然而圖1中為避免擁塞而僅標註了每個這些部件的兩個例子。因此應當認識到，圖1的系統以及其它附圖的內容僅是出於說明的目的，並且本發明決不限於圖中明確示出的及這裡描述的特定示例性實施例。
終端用戶設備12、18代表被配置用來產生和發送和/或接收和終止通信業務的通信設備。儘管顯示為直接連接到網絡單元13、16，然而終端用戶設備12、18可以通過其它中間部件(未示出)與網絡單元13、16通信是顯而易見的。
交換機和路由器說明了網絡單元13、16所代表的通信設備類型。網絡單元13、16提供至通信網14的接入，並且因此為了說明而在圖1中被分別顯示。
除邊界或邊緣網絡單元13、16之外，通信網14還可以包括通過通信網14路由通信業務的核心網絡單元。
許多不同類型的終端用戶、中間體和網絡通信設備以及其操作，對本領域的技術人員是顯而易見的。通常，由終端用戶設備12、18和可能其它通信業務源所發出的、通過通信網14傳送給遠程目的地的通信業務，被網絡單元13、16接收、在必要的情況下在不同的協議或格式之間被轉換並且通過通信網14被路由。本發明的實施例不限於任何特定類型的通信設備、傳送機制或協議。
通信網絡設備(例如網絡單元13、16)的一個通用安裝類型包括具有多個插槽的設備架。每個插槽可以包括用於支持與通信網14通信的普通硬體。然後在每個插槽內使用線路卡以提供指定了介質或協議的接口。利用這種結構，即使設備出故障也可以更容易地維護指定介質的模塊的備用，並且可以結合不同的指定介質的模塊來使用基本相同的硬體核心。
如上所述，例如網絡單元13、16的通信設備可以盡力提供通信業務流之間的隔離。例如，可以期望隔離針對不同物理介質的通信業務流，例如64K DS0、T1、E1、OC3、10/100乙太網等。當通信業務流經例如交換機/路由器時，可能遇到不同的擁塞點。通信業務還可能在例如入口線路卡、交換結構和出口線路卡處經歷擁塞。儘管存在不同通信業務流可能都流經同一設備和至少一些通用部件這一事實，然而針對一指定物理介質的通信業務流不應當不利地影響針對不同物理介質的通信業務。
根據這裡公開的本發明實施例，可以在大量物理介質上提供每個物理介質的隔離，說明性地在多於4000個不同的物理接口上。
對於實質上數目不受限的流，也可以提供物理介質內的每個流的隔離。本發明的特定實施例支持大約128000個流隔離，儘管這裡公開的技術可以超越這個數目。
根據示例性實現，當將通信業務從一個通信業務管理(TM)設備傳遞給另一個支持大量物理介質的隔離的TM設備時，當前提出的技術提供了一種方法來維持對大量物理介質的隔離。這種能力可以通過本發明的實施例來提供，即使上遊TM設備本身不支持更高級別的下遊TM設備的隔離。因此，可根據這裡公開的技術來處理TM設備間的不匹配，以維持一種實現中的隔離，在該實現中高吞吐量的TM設備將通信業務傳遞給低吞吐量的TM設備。根據本發明可達到的隔離程度與上遊TM設備的任何業務管理能力無關。例如，可以結合相對受限的現有TM設備來採用這裡描述的技術，該現有TM設備可以為僅255個物理介質提供基於背壓的隔離。
當將通信業務從支持較小數目的流的TM設備傳遞給支持更多流的設備時，可以類似地使用本發明的實施例來為大量業務流維持隔離。例如，通信業務流可以與各個用戶或用戶組、各個目的地、和/或各個服務相關聯。
這種業務流的概念說明了本發明在用來提供每個物理介質的隔離的任何方式中都是不受限的。也可以設想其它隔離標準。也可以期望指定服務的隔離提供不同服務的通信業務流之間的隔離，所述通信業務流可以運行於相同或不同的物理介質上。本發明的實施例提供了一種可升級的解決方案，用於基於各種不同參數中的任一參數來隔離通信業務流。
這裡對通信業務流的參考一般旨在覆蓋任何或所有物理介質、用戶、目的地和服務隔離，以及可期望的任何其它隔離級別或粒度。因此應當相應地解釋本公開。
在同時使用不同TM設備的情況下，傳統的業務管理技術可能導致發生在上遊TM設備上的、或在TM設備之間的不公平丟棄。根據本發明的一些實施例，基於優先次序或順序來進行業務丟棄。例如，可以對於每個流丟棄通信業務，以便在其它業務之前丟棄不一致的或配置文件之外的業務。業務配置文件是一個通信業務特徵的例子，該特徵可以被用來確定要從通信業務流中丟棄的指定通信業務。
傳統的業務管理技術也沒有涉及用於縮放通信業務流的數目的機制，並且沒有解決這樣的問題連接具有不同隔離能力的TM設備，以結合例如4000信道低速TM設備來使用256信道高速TM設備。
當前通信網中的網絡單元典型地具有單個TM設備，該TM設備以高於其出口物理接口的速率總和的速率來接收通信業務。如果以比該TM設備可處理的更快的速度接收通信業務，則背壓機制用於告知從其接收通信業務的設備用更慢的速率發送通信業務。該TM設備可將業務分類成針對指定物理埠的隊列，並且然後以比埠標稱速率稍高的速率向每個埠調度業務。
對於所有出口埠所調度的通信業務典型地被置於TM設備和實現埠的物理層設備之間的高速路徑之上。該物理設備負責將數據以需要的格式置於物理埠上。通常存在小的物理設備隊列，其用於確定在下一個機會要被置於物理埠上的通信業務。當出口的隊列幾乎為滿時，該物理設備也可使用背壓機制來告知TM設備停止發送業務。當TM設備發送其業務的速度比該物理設備可處理的更快時，該物理設備可以使用分別的背壓機制。
這種類型的TM系統需要TM設備對於每個出口物理埠/信道/接口最少具有一個調度器。TM設備上的調度器數目隨期望的應用而有很大變化。
在TM設備上也需要分別的隊列來實現每個流的隔離，並且這種隔離依賴於對TM設備調度器的信令機制，從而在清除或減小物理設備處的擁塞後，允許該調度器確定何時需要發送高優先級的業務。隊列的數量，如調度器的數量一樣，在不同TM設備之間有很大變化。
此外，TM設備必須以比下遊物理設備更快的速率處理業務，以保證只要通信業務可被發送就為該物理設備調度最高優先級的通信業務。如果這不可能，則在發生擁塞的情況下可能失去埠/流隔離。
依賴於上遊設備的背壓的一個缺點是向TM設備發送通信業務的任何上遊設備必須具有相似或更好的TM特徵。否則，將失去每埠和每流的隔離，並將發生不公平的丟棄。除非上遊設備降低向TM設備發送通信業務的速率，否則TM設備將簡單地丟棄所有到來的業務，而與埠或流無關。也不能典型地基於每個流跟蹤這種丟棄，如在一些系統中所期望的那樣。
如上面所指出的，用於現有路由/交換產品中的許多當前可用的TM設備已經被設計為支持有限數目的具有硬體背壓的物理埠(1到256個埠)。硬體背壓比較快，並且因而通常優於軟體背壓，特別是在高速應用中。然而，給定一些可用硬體背壓技術的限制，在現有路由/交換產品上提供高度信道化的電路卡的趨向仍然是一個挑戰。在這些卡上需要的物理埠/信道數目會超過256個埠，對於這些埠SPI支持硬體背壓。
例如，在需要4096個物理埠/信道的網絡單元中，該網絡單元的核心結構中的現有TM設備可能支持很少物理信道的隔離。上遊設備的限制在這種情況下有效地阻撓了由下遊設備提供的任何每流隔離。
由於TM設備數據速率的差異可能出現類似的問題。設備銷售商可以試圖通過為現有結構添加高度信道化的TM設備來解決信道密度問題。然而，高度信道化的TM設備典型地操作於比現有結構更低的帶寬。例如，認為提供4096個信道的高度信道化線路卡不在大於5G的帶寬上操作，而在一個現有結構中，TM設備在大於10G的帶寬上操作。在這種情況下，下遊高度信道化TM設備很快變得不能處理到來的通信業務，並且被迫簡單地丟棄業務，由此失去了通信業務流之間任何形式的隔離。
圖2是說明包括通信業務控制系統的示例性通信網絡單元的框圖。然而應當認識到，可以用除網絡單元外的其它類型的通信設備來實現本發明的實施例，包括不必配置為操作於通信網中的通信設備。
通信網絡單元20包括由過濾系統24互連的兩個TM設備22、26。TM設備22包括預處理器32、M個有效耦合到預處理器32的業務隊列34-1、34-2、...、34-M，以及有效耦合到隊列34-1到34-M的調度器36。過濾系統24包括有效耦合到TM設備22的解復用器42、有效耦合到解復用器42的N個過濾模塊44-1、44-2、...、44-N、有效耦合到過濾模塊44-1到44-N的輸出的多路復用器46、有效耦合到過濾模塊44-1到44-N的過濾統計收集器41和控制器43，以及有效耦合到過濾統計收集器41和控制器43的存儲器45。TM設備26包括預處理器52、有效耦合到預處理器52的P個業務隊列54-1、54-2、...、54-P、有效耦合到一個或多個隊列54-1到54-P的各個組的調度器56、58，以及有效耦合到隊列54-1到54-N及控制器43的隊列深度監控器59。示例性網絡單元20還包括統計聚合器38，其有效耦合到TM設備22、過濾統計收集器41及存儲器45。
本領域技術人員應當認識到，網絡單元可以包括比圖2所示的更多的部件，其執行除業務管理和控制以外的其它功能。然而，由於本發明涉及業務管理，因此圖2中為避免擁塞而沒有明確顯示這些其它部件。
還應當認識到，本發明決不限於圖2所示的指定示例性實現。本發明的實施例決不依賴於TM設備或過濾系統的特定類型或結構。例如，與圖2中明確顯示的不同，這裡公開的功能可以在更多、更少或者不同的功能部件之間被劃分，所述功能部件以相似或不同的方式互連。
根據物理實現，可以用硬體、由一個或多個處理器執行的軟體或其一些組合來實現圖2所示的各種不同的功能部件。如以上簡要描述的，在通信設備架中，可以在安裝於多個插槽內的通用硬體中實現TM設備22，並且可在要被安裝於一個或多個插槽內的線路卡上實現TM設備26、以及可能地實現過濾系統24和/或統計聚合器38。在一個實施例中，實現過濾系統24、TM設備26和統計聚合器38的線路卡是高度信道化的線路卡，其具有4096個物理埠，調度器將通信業務從隊列54-1到54-P中調度到所述物理埠，其中兩個調度器如56、58所示。當然，其它實施例可提供不同數目的埠。
預處理器32和類似的預處理器52可以執行如格式轉換和將所接收通信業務分配給正確隊列的功能。參考圖1，網絡單元13、16可以例如利用基於SONET(POS)的分組的機制、基於異步傳輸模式(ATM)或同步光網絡(SONET)與終端用戶通信設備12、18交換業務，儘管通信網14是網際網路協議(IP)網絡。在這種情況下，預處理器32和/或預處理器52可以將所接收的出口通信業務重新格式化成ATM信元用於通過有效耦合到TM設備26的物理接口進行傳輸。本領域的技術人員將很好地理解所述和其它類型的預處理。
本領域的技術人員也熟悉可用在TM設備22、26中的各種不同的排隊策略。TM設備22可以對每個通信業務源使用兩個或多個隊列來為例如快速轉發(EF)和最大努力(BE)IP業務提供分別的排隊。可以以類似或不同的方式使用TM設備26上的隊列，例如為一個或多個通信業務流的不同優先級的通信業務分別提供排隊。
每個調度器36、56、58都從其連接的隊列34-1到34-M、54-1到54-P中提取通信業務，用於在各個物理接口上傳送。調度器36將單個接口的通信業務從隊列34-1到34-M中調度到過濾系統24，而調度器56、58將通信業務從隊列54-1到54-P中調度到各個物理接口。
解復用器42將從調度器36接收的通信業務分配給過濾模塊44-1到44-N，該解復用器是一個部件的說明性例子，通過該部件可以在過濾模塊44-1到44-N之間分配在接口上接收的通信業務。過濾系統24的每個過濾查模塊44-1到44-N接收並過濾各個通信業務流，其中針對所述通信業務流而維持與其它通信業務流的隔離。在一個實施例中，利用現場可編程門陣列(FPGA)實現過濾模塊44-1到44-N、以及解復用器42和多路復用器46，儘管也設想了其它實現。
多路復用器46接收在過濾模塊44-1到44-N的輸出上提供的被過濾通信流，並且將被過濾通信流多路復用到至TM設備26的連接上。如解復用器42那樣，多路復用器46代表一個部件的例子，該部件可用作不同數目物理連接之間的接口。
作為一個實施例中的過濾模塊44-1到44-N，在同一FPGA上提供過濾統計收集器41和控制器43。儘管在圖2中顯示為單個部件，然而根據本發明實施例的系統可包括有效耦合到過濾模塊44-1到44-N的一個控制器43、或者有效耦合到各個過濾模塊或過濾模塊組的多個控制器。可以如所示地在單個部件中，或者在與一個或多個過濾模塊的各個組相關聯的分離部件中，類似地實現過濾統計收集器41。
存儲器45包括一個或多個存儲設備，說明性地是固態存儲設備。儘管圖2顯示為過濾系統24的一部分，然而存儲器45可以是通信設備20的另一子系統的存儲設備的存儲區域或位置。
以上已經簡要描述了TM設備26的隊列54-1到54-P及調度器56、58。如以下進一步詳細描述的隊列深度監控器59監控隊列54-1到54-P的深度，並且像通信設備20的其它功能部件那樣可以用硬體、軟體或其一些組合來被實現。
統計聚合器38至少結合TM設備22和過濾系統24來操作，並且因此可以作為所示的分離部件而被實現，或者與TM設備22、過濾系統24、或者部分上與這二者相結合。
在操作中，每個過濾模塊44-1到44-N接收各自的通信業務流，並且過濾其接收的流以由此產生被過濾通信業務流。來自過濾模塊44-1到44-N的被過濾業務流被提供給TM設備26，該TM設備26是可通過多路復用器46連接到過濾系統24的下遊處理元件的一個例子。
可以分別控制過濾模塊44-1到44-N來傳遞或從其各自的所接收通信業務流中過濾出通信業務。這個過濾模塊44-1到44-N的分別控制和操作維持了圖2所示例子中N個通信業務流之間的隔離。過濾模塊的數目因而建立了其間可維持隔離的流的數目。
通信業務流的區分和隔離可基於多種不同參數中的任何一個。例如，可能期望提供與以下一個或多個項相關聯的通信業務流的隔離TM設備26的不同物理接口、不同的目的地、不同的用戶、不同的服務及不同的優先級。其它隔離參數也是可能的。
控制器43確定任何被過濾通信流是否在TM設備26處擁塞，並且因而控制過濾模塊44-1到44-N的過濾功能。如果控制器43確定由特定過濾模塊產生的被過濾通信業務流在TM設備26處擁塞，則它引發過濾模塊從其所接收的通信業務流中過濾出通信業務。
可以用幾種方式中的任一種來實現這個控制任務。例如，控制器43可以持續為每個過濾模塊44-1到44-N提供控制信號，從而指示過濾模塊傳遞業務或從其所接收的流中過濾出業務。可選地，過濾模塊44-1到44-N可以被配置用來正常地傳遞或過濾出業務，在該情況下，控制器43可以為執行相反功能的過濾模塊提供控制信號，即分別過濾或傳遞業務。也設想了控制機制的使能或激活類型。在這種情況下，控制器43提供控制信號以激活用於擁塞流的過濾模塊，和/或停用用於非擁塞流的過濾模塊。激活的過濾模塊過濾出通信業務，而停用的過濾模塊傳遞通信業務。
根據實際的控制信號，控制器43可以提供指明哪個特定過濾模塊將傳遞/過濾出通信業務的單個控制信號，或者用於每個過濾模塊的分別的控制信號。
在一個實施例中，控制器43通過與隊列深度監控器59合作來確定被過濾通信流是否在TM設備26處擁塞。控制器43可以就隊列深度信息來輪詢隊列深度監控器59，或者這個信息可以由隊列深度監控器59自動提供給控制器43，例如以規律的間隔和/或例如當向隊列54-1到54-P存儲通信業務或從其中調度出通信業務時。如果控制器43確定給定的被過濾通信流擁塞，這在該實施例中涉及存儲被過濾通信業務流的通信業務的一個或多個業務隊列54-1到54-P的深度，則它控制過濾模塊44-1到44-N中相應的一個從其所接收的通信流中過濾出通信業務。
可以在通信設備20中實現控制器43和隊列深度監控器59之間功能的多種不同劃分中的任何一種。考慮一個示例性實現，其中基於一個或多個隊列深度閾值確定擁塞。隊列深度監控器59可以檢測隊列54-1到54-P中存儲的信息量，並且然後隊列深度監控器59或控制器43可以確定隊列深度是大於還是小於一個(或多個)閾值。進行閾值確定的部件可以被配置用來解釋隊列深度，該隊列深度與小於或大於所述閾值的閾值一致。
如果隊列深度監控器59將隊列深度與一(多)個閾值相比較，則向控制器43有效地通知每個隊列54-1到54-P或者每個隊列組的擁塞狀態，其中通信業務流的通信業務被存儲在不止一個隊列中。在這種情況下，控制器43的擁塞確定操作包括從隊列深度監控器59接收擁塞指示。
如上面所指出的，控制器43可以基於存儲在隊列中的業務量和一個或多個閾值來自己確定隊列54-1到54-P的閾值狀態。
因此，控制器43可以從隊列深度監控器59接收關於存儲在隊列54-1到54-P中的通信業務的絕對量的指示，和/或關於存儲在隊列54-1到54-P中的、相對於一個或多個擁塞閾值的通信業務的相對量的指示。
幾個多閾值情景是可能的。在一個實施例中，相同的擁塞閾值被應用於所有隊列以支持過濾模塊控制所有通信業務流的多個級別或程度。例如可在網絡操作人員配置設備20期間建立第一閾值，從而定義與第一擁塞程度相關聯的第一隊列深度。更高的閾值因而可以被用來表示更嚴重的擁塞狀態等等。控制器43因而能夠確定擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，並且能夠控制由過濾模塊從所接收通信流中過濾出的通信業務量，其中該過濾模塊產生擁塞的被過濾通信業務流。如果支持兩個擁塞程度，則當隊列深度小於第一閾值時，控制器43可以引發過濾模塊傳遞通信流中的業務，當隊列深度大於第一閾值時，引發過濾模塊過濾出特定優先級的業務，並且當隊列深度大於第二閾值時，引發過濾模塊過濾出附加的業務。
根據另一實施例，不同的閾值被應用於不同的隊列。這個多閾值安排支持每隊列擁塞確定，並且可能例如在為不同流和/或相同流中不同類型的業務提供不同過濾方案的情況下是有益的。如圖2所示，在TM設備26中，過濾模塊的數目N不必與隊列的數目P相同。因此，可使用多個隊列來存儲相同流的業務，例如流的不同優先級業務。在這種情況下，分別的隊列深度確定規定了通信業務流的更有針對性的過濾。例如當僅有流的低優先級隊列54-1到54-P大於其閾值時，可以控制該流的過濾模塊44-1到44-N僅過濾出低優先級業務。
另一閾值方案可能涉及用於隊列深度改變的不同「方向」的不同閾值。相同的閾值不必總是被用來確定何時調整應用於通信業務流的過濾。例如，當隊列達到一個閾值時，控制器43可引發過濾模塊開始從通信業務流中過濾出業務，但直到隊列深度下降到小於較低閾值時才引發該過濾模塊傳遞所有的業務。
隊列深度監控器59和控制器43之間的信息傳遞可以採用各種不同形式中的任一種。在一個實施例中，隊列深度監控器59被配置用來將隊列深度信息格式化為控制器43可解釋的預定消息格式。從隊列深度監控器59發送到控制器43的消息可以標識隊列54-1到54-P和隊列的擁塞狀態。每個消息可以標識特定的隊列及其擁塞狀態，或者消息可以包括與多個隊列相關聯的信息。如以上所指出的，隊列深度監控器59可以為控制器43提供絕對和相對的隊列深度信息。
隊列深度消息還可以包括其它信息，以實現例如要被應用的奇偶校驗的檢驗技術，從而檢測並忽略錯誤的消息。可以使用多種差錯處理機制中的任一種來從錯誤消息或其它例如丟失消息的消息傳送問題中進行恢復。特定的差錯處理機制可能取決於隊列深度報告方案。例如在控制器43向隊列深度監控器59輪詢隊列深度信息的情況下，如果響應消息出錯或在特定時間周期內沒有被接收到，則所述控制器可以簡單地再次輪詢所述隊列深度監控器。
也設想了其它隊列信息和消息格式。例如，由隊列深度監控器59提供給控制器43的信息可代替於隊列或除隊列外來標識通信業務流。本發明不限於任何特定的信息或消息格式。
除提供通信業務流間的隔離之外，任何或所有過濾模塊44-1到44-N可以被配置用來提供其各個通信業務流的選擇過濾。影響由過濾模塊從通信業務流中過濾出的特定業務的過濾優先次序可以基於以下一個或多個項通信業務優先級、通信業務配置文件和可能地其它通信業務特徵。例如，在支持多個擁塞程度的情況下，當其被過濾通信流在TM設備26經歷第一擁塞程度時，過濾模塊44-1到44-N可以從其所接收的通信流中過濾出不一致的或配置文件之外的業務。響應於第二擁塞程度的確定，控制器43可以引發同一過濾模塊過濾出所有配置文件之外的業務和配置文件中低優先級的業務。在更高級別的擁塞，同一過濾模塊可以過濾出所有業務，直到隊列深度下降到低於擁塞閾值。
統計聚合器38提供一些實施例中所期望的另一功能。傳統業務管理技術中的通信業務的非選擇性丟棄的一個缺點是跟蹤丟棄的業務是不可能的，所述丟棄會在下遊TM設備直接連接到高吞吐量上遊TM設備的情況下發生。例如，在到來的業務超過傳統系統中TM設備26可處理的帶寬的情況下，至少一些到來的業務在TM設備26的輸入被簡單地丟棄，並且實際上沒有被TM設備26接收或處理。沒有辦法跟蹤丟棄業務的量、類型、等級或任何其它特徵。
然而，在過濾系統24中，即使過濾模塊44-1到44-N可以從所接收通信業務流中丟棄業務，這些丟棄也是可跟蹤的。如圖2所示的每個過濾模塊44-1到44-N或單個過濾統計收集器41，可以例如維持存儲器45中的被丟棄業務的記錄。過濾統計收集器41所收集的統計可以包括以下內容中的任一個或所有與從所接收通信業務流中過濾出的業務相關聯的量、類型、等級、物理介質、優先級、源、目的地、服務和/或其它參數。
TM設備22可以類似地收集與當其隊列34-1到34-M為滿時所丟棄的通信業務有關的統計。
統計聚合器38從TM設備22和過濾系統24、直接從過濾統計收集器41和/或存儲器45獲取所收集的統計，並且聚合那些統計。這提供了與發生在TM設備26上遊的全部業務丟棄有關的記錄，其可被存儲在存儲器45中用於由例如網絡操作人員訪問。業務丟棄因而成為可跟蹤的，就好像在TM設備22為N個隔離的通信業務流提供業務管理功能，即使TM設備22可以支持大大少於N個流的業務管理功能。
考慮一種示例性情景，其中服務A的EF和BE IP業務指向TM設備22中的隊列34-1，過濾系統24中的多路復用器42將該EF和BE業務分別映射到不同的過濾模塊44-1、44-2，並且TM設備26將服務A的業務映射到隊列54-1。如果由隊列深度監控器59所檢測的隊列54-1的深度指示隊列54-1不能再接受配置文件之外的業務，則控制器43控制過濾器44-1、44-2過濾出所述業務。過濾統計收集器41對在44-1、44-2所產生的任何配置文件之外的EF和BE過濾丟棄進行計數。利用這個機制，統計聚合器38能夠報告針對與服務A相關聯的EF和BE IP業務二者的配置文件之外的丟棄計數。這些丟棄計數也可以與隊列34-1的丟棄計數相聚合，從而確定服務A的全部業務丟棄。
以上已經描述了包含本發明實施例的通信設備。然而，也設想了本發明的其它實施例。例如，本發明的實施例可實現為通信業務控制方法，圖3的流程圖說明了它的一個例子。
方法60開始於接收通信業務流的操作61。在62過濾該通信業務流以產生被過濾的通信業務流。如上所述，這個操作可能涉及傳遞所接收通信業務流中的所有業務，或從流中過濾出至少一些業務。
在64，進行關於被過濾通信業務流是否在下遊通信業務處理元件處擁塞的確定。如果被過濾的通信業務流擁塞，則執行操作66，即引發從與擁塞的被過濾通信業務流相關聯的所接收通信業務流中過濾出通信業務。這可能涉及例如向過濾模塊提供控制信號。如在68所指出的，如果被過濾的通信業務流沒有擁塞，則將所接收的通信業務流中的業務傳遞至被過濾的通信業務流中。
應當認識到，方法60僅是出於說明的目的。本發明的其它實施例可能涉及以多種不同方式中任一種執行所述操作和/或包括以與圖3所示相似或不同的順序所執行的更多、更少或不同的操作。例如，在62過濾操作可能涉及業務傳遞/過濾的不同級別，這對應於不同的擁塞程度。方法還可包括如上所述的統計收集和/或聚合操作。也設想了其它變型，其中的一些已經在上面進行了描述。
這裡公開的本發明的實施例可以允許結合更高度信道化的TM設備或其它部件，來使用有限信道的現有通信設備部件。
也可以針對成百或更多的通信業務流、以10G+的穩定業務速率提供每信道和/或每流的隔離、或更一般地每流隔離。
在一個可能的實施例中，在FPGA中利用直通(cutthrough)丟棄過濾模塊來實現過濾系統，而不是執行任何排隊。這大大簡化了過濾器和FPGA設計，並且提供了減少存儲量的另一優點，否則需要該減少的存儲量。更小的存儲也減少了能量需求、物理空間需求和熱量的產生。
利用這裡提出的技術，當利用兩個設備的縮放和吞吐量時，實際上可將具有不同能力的任何TM設備結合在一起。例如當業務從高速率TM塊流至低速率TM塊時，可以維持每埠和每信道的隔離。當業務從一個高吞吐量擁塞點被傳遞到較低速擁塞點時，當無法背壓第一個擁塞點時，或例如在背壓將致使在沒有引發擁塞的流/信道上發生丟棄的情況下不期望這樣做時，本發明的實施例提供了用於實現大量埠/信道/流上的隔離的通用機制。傳統的系統典型地執行不公平丟棄，或需要更高速率TM塊的高級TM設備。
本發明實施例的一個可能應用是提高了現有路由器或其它通信設備的所支持的信道化，而不必較大地修改入口路徑、交換機結構和其它現有部件。
本發明的實施例還提供了無背壓的業務控制，並且因此與僅接受有限數目的不同背壓信號的TM設備相容。
已經描述的內容僅是本發明實施例原理應用的說明。本領域的技術人員可以在不超出本發明範圍的情況下實現其它安排和方法。
例如，根據本發明實施例的系統和方法可以包括更多、更少或不同的、以不同於附圖明確顯示的方式互連或執行的部件或操作。在圖2中，例如，TM設備22、26可以包括數目上與明確顯示的不同的調度器，過濾系統24可以包括多個控制器和/或多個過濾統計收集器，和/或統計聚合器38還可以有效耦合到TM設備26。圖2所示的功能劃分類似地是說明性而非限制性的。
還應該認識到，本發明實施例的實現不必排除其它業務管理功能，例如來自TM設備22的物理接口(未示出)的調度器36的傳統背壓。
此外，儘管主要就方法和系統進行了描述，然而設想了本發明的其它實現，例如存儲在機器可讀介質上的指令。
權利要求
1.一種通信業務控制系統，該系統包括過濾模塊，其被配置用來接收通信業務流、過濾所接收的通信業務流以及在輸出提供被過濾的通信業務流，該輸出有效耦合到通信業務處理元件；和控制器，其有效耦合到所述過濾模塊，並且被配置用來響應於對被過濾通信業務流在所述通信業務處理元件處擁塞的確定，來控制所述過濾模塊從所接收的通信業務流中過濾出通信業務。
2.根據權利要求1的系統，其中，所述過濾模塊是多個過濾模塊之一，所述多個過濾模塊被配置用來接收並過濾各個通信流，並且在有效耦合到所述通信業務處理元件的各個輸出處提供各個被過濾的通信業務流，可以控制每個過濾模塊以響應於其被過濾通信業務流在所述通信業務處理元件處的擁塞、而從其各個所接收通信業務流中過濾出通信業務。
3.根據權利要求2的系統，其中，所述通信業務處理元件於接收和存儲被過濾通信業務流中的通信業務的多個隊列，並且其中，所述控制器被配置用來基於所述多個隊列中存儲的通信業務量，確定被過濾通信業務流是否在所述通信業務處理元件處擁塞。
4.根據權利要求3的系統，其中，所述控制器被配置用來從所述通信業務處理元件接收關於以下一個或多個內容的指示存儲在所述多個隊列中的通信業務的絕對量，和存儲在所述多個隊列中的、相對於一個或多個擁塞閾值的通信業務的相對量。
5.根據權利要求4的系統，其中，所述控制器被配置用來接收一個或多個消息中的指示，所述消息標識了多個通信業務流和該多個通信業務流的擁塞狀態。
6.根據權利要求2至5中任一個的系統，其中，所述控制器還被配置用來確定擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，並且基於該擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，來控制由過濾模塊從與擁塞的被過濾通信業務流相關聯的所接收通信流中過濾出的通信業務量。
7.根據權利要求2至5中任一個的系統，其中，所述過濾模塊被配置用來從具有第一通信業務管理能力的第一通信業務管理設備接收通信業務，並且其中，所述通信業務處理無件包括具有第二通信業務管理能力的第二通信業務管理設備。
8.根據權利要求7的系統，其中，所述第一通信業務管理設備具有比所述第二通信業務管理設備更高的吞吐量和更少的業務隊列。
9.根據權利要求2至5中任一個的系統，其中，各個所接收的通信業務流包括與下列一個或多個項相關聯的業務流所述通信業務處理元件的不同物理接口、不同的目的地、不同的用戶、不同的服務和不同的優先級。
10.根據權利要求2至5中任一個的系統，該系統還包括過濾統計收集器，其有效耦合到所述多個過濾模塊，並且被配置用來收集與從各個所接收通信業務流中過濾出的通信業務相關聯的統計。
11.根據權利要求10的系統，其中，所述過濾模塊被配置用來從具有第一通信業務管理能力的第一通信業務管理設備接收通信業務，並且其中，所述第一通信業務管理設備還被配置用來收集與根據第一通信業務管理能力而被丟棄的通信業務相關聯的統計，並且其中，該系統還包括統計聚合器，其有效耦合到所述過濾統計收集器和第一通信業務管理設備，並且被配置用來聚合由所述過濾統計收集器和第一通信業務設備所收集的統計。
12.根據權利要求1的系統，其中，所述過濾模塊被配置用來根據過濾優先次序而從所述通信業務流中過濾出通信業務。
13.一種通信設備，其包括根據權利要求1至5或權利要求12中任一個的系統。
14.一種通信設備，其包括根據權利要求7的系統；第一通信業務管理設備；及通信業務處理元件。
15.一種通信業務控制方法，該方法包括下列步驟接收多個通信業務流；過濾該多個通信業務流，以向通信業務處理元件提供被過濾的通信業務流；確定被過濾的通信業務流是否在所述通信業務處理元件處擁塞；和引發從與擁塞的被過濾通信業務流相關聯的所接收通信業務流中過濾出通信業務。
16.根據權利要求15的方法，其中，所述通信業務處理元件包括多個隊列用於接收和存儲被過濾通信業務流中的通信業務，並且其中，所述確定包括基於該多個隊列中所存儲的通信業務的一個或多個絕對量和相對量來進行確定。
17.根據權利要求15的方法，其中，所述確定包括確定擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，並且其中，所述引發包括基於擁塞的被過濾通信業務流的擁塞程度，來控制從與擁塞的被過濾通信業務流相關聯的所接收通信流中過濾出的通信業務量。
18.根據權利要求15至17中任一個的方法，該方法還包括收集與從所述多個通信業務流中過濾出的通信業務相關聯的統計。
19.根據權利要求18的方法，其中，所述接收包括從具有通信業務管理能力的通信業務管理設備接收通信業務流，該通信業務管理設備收集與根據所述通信業務管理能力而被丟棄的通信業務相關聯的統計，並且其中，該方法還包括聚合與從多個通信業務流中過濾出的通信業務相關聯的統計，和與根據所述通信業務管理能力而被丟棄的通信業務相關聯的統計。
20.根據權利要求15至17中任一個的方法，其中，所述過濾包括根據過濾優先次序而從各個通信業務流中過濾出通信業務。
21.根據權利要求20的方法，其中，所述過濾優先次序包括基於以下一個或多個項的優先次序通信業務優先級、通信業務配置文件和其它通信業務特徵。
22.一種存儲指令的機器可讀介質，所述指令在被執行時實現根據權利要求15至17中任一個的方法。
23.一種通信業務控制系統，該系統包括過濾模塊，其被配置用來從通信業務管理設備接收通信業務流，該通信業務管理設備根據通信業務管理方案來丟棄通信業務，可以控制所述過濾模塊來傳遞或從所接收通信業務流中過濾出通信業務；過濾統計收集器，其有效耦合到所述過濾模塊，並且被配置用來收集與從所接收通信業務流中過濾出的通信業務相關聯的統計；和統計聚合器，其有效耦合到所述過濾統計收集器和通信業務管理設備，並且被配置用來聚合由該過濾統計收集器所收集的統計和與由該通信業務管理設備根據通信管理方案而丟棄的通信業務相關聯的統計。
全文摘要
公開了通信業務隔離及控制系統和方法。通信業務流被接收並被各個可控過濾模塊傳遞或過濾。響應於被過濾通信業務流在連至過濾模塊的通信業務處理元件處的擁塞，基於每個模塊和每個流來控制過濾模塊的操作。每流過濾為每個通信業務流提供了業務控制，並維持了流之間的隔離。可以收集並可能地聚合與從每個流過濾出的通信業務相關聯的統計。
文檔編號H04L9/36GK1980189SQ20061006472
公開日2007年6月13日 申請日期2006年11月8日 優先權日2005年11月8日
發明者T·庫爾, D·M·哈維, P·T·孔德拉特, N·D·哈特 申請人:阿爾卡特公司