提供輸入流量整形的方法和設備的製作方法

2023-06-01 09:05:56 3

專利名稱：提供輸入流量整形的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及通信網絡中的流量整形和帶寬管理。更具體地說，本發明涉及一種用於將在第一裝置接收的輸入流量整形的方法。本發明還涉及包括第一網絡裝置的一種新穎設備，其中所述第一網絡裝置接收要進行流量整形的輸入流量。
背景技術：
過去，採用了諸如PSTN(公共交換電信網)等基於TDM(時分復用)的網絡來向用戶提供電話和數據服務。
隨著現代電信服務，尤其是諸如按需點播之類的數據應用需要比傳統的基於TDM的租賃線路可提供的高得多的帶寬，電信業開始研究更快但更便宜的連網技術，以便為用戶提供服務。
在這些可能在電信網絡中應用的連網技術中，一種熟知的技術是乙太網技術，它是一種主要在LAN(區域網)中使用的、基於分組的計算機連網技術。乙太網可提供10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps的帶寬。特別是諸如NIC(網絡接口卡)、路由器和其它基礎設施類型設備等當前100Mbps和1Gbps設備的價格不高，可通過眾多供應商輕鬆購得。
在城域網(MAN)中，日益將乙太網用作一種傳送技術。例如，在乙太網類型MAN場合中，服務提供商希望用乙太網服務替代或補充傳統TDM線路時，提供商面臨的挑戰是限制用戶有權使用的帶寬。服務提供商希望只開放一小部分物理帶寬。
例如，如果用戶只預訂語音服務，則此用戶將得到只允許TDM等效的語音傳輸的帶寬，如64kbps，這只是100Mbps或1Gbps物理可用帶寬的一小部分。
例如1.8Mbps的更多帶寬可提供給預訂數據服務的用戶，這通常仍只是物理可用帶寬的一小部分。網絡的層次結構通常禁止向用戶提供全部帶寬，因為這意味著提供商的整個(骨幹)網絡需要能夠在忙時內為提供商的也許一半的用戶同時處理全部用戶線路帶寬。這將需要昂貴的骨幹基礎設施，這是居民用戶不願為之支付的費用。
因此，為將骨幹基礎設施的成本降到最低，需要在基於分組的線路上向用戶提供最大的帶寬。
對於到用戶的流量(也稱為出局或輸出流量)，可輕鬆地實施稱為流量整形的方法，這是因為大多數乙太網裝置(即使不是全部)包括可通過帶寬測量和控制手段補充以實現流量整形和帶寬控制的排隊部件和調度部件。原則上，流量整形利用排隊和調度部件對超過所提供的帶寬的分組進行緩衝和排隊。其優點是由於多餘的分組得到緩衝，因此，流量整形不太可能丟棄多餘的分組。流量整形一般避免了由於分組被丟棄而進行的重傳。流量整形的結果是更好地利用可用(所提供的)帶寬的平滑分組輸出率。
另一種帶寬控制方法稱為管制(policing)。流量管制只是測量帶寬並丟棄超過所提供帶寬的分組。流量管制不需要排隊和調度部件。然而，流量管制傳播突發並丟棄多餘分組，從而抑制窗口大小並降低受影響業務流的整體輸出率。突發可導致丟棄多餘分組並抑制整體輸出率，特別是對於基於TCP的流。
在Cisco Tech Notes中發表的於2003年12月17日更新的題為「比較用於帶寬限制的流量管制和流量整形(Comparing TrafficPolicing and Traffic Shaping for Bandwidth Limiting)」的文章中，對兩種帶寬限制方法的差異、優點和缺點進行了更詳細的論述；該文可從http://www.ciso.com/warp/public/105/policevsshape.html獲得。
遺憾的是，流量整形只可用於出口或輸出流量。對於從用戶收到的流量即輸入流量，只可實行流量管制。然而，如上所述，由於流量整形可避免意外的分組丟棄並導致TCP吞吐量降低，因此，非常希望為輸入或入口流量提供流量整形以提高服務質量。
網絡基礎設施上的輸入流量是到CPE(客戶駐地設備)的輸出流量，對該輸入流量進行整形的一種方法是在CPE中實施輸出流量整形。然而，這將需要提供商控制其用戶的CPE，這又將需要可控的CPE。這種可控的CPE將比普通的CPE更昂貴，並且它還會限制用戶的CPE選擇。此外，要採取預防措施來防止用戶操控其CPE的輸出流量整形。因此，使用CPE的輸出流量整形能力是網絡基礎設施輸入流量整形的一種有問題的途徑。

發明內容
因此，本發明的目的是在連接到第二網絡裝置的第一網絡裝置中提供一種方法，用於對通過所述連接收到的輸入流量進行整形，其中所述輸入流量整形獨立於所述第二裝置中的任何輸出流量整形。
根據此目的，本發明在連接到第二網絡裝置的第一網絡裝置中提供一種方法，以用於對通過所述連接在所述第一裝置的第一埠接收的所述輸入流量進行整形，它包括以下步驟-提供至少一個與所述第一裝置相關聯的第二埠，以便到所述第一埠的所述輸入流量經所述第二埠路由，其中所述第二埠獨立於所述第二裝置；以及-通過對所述第二埠應用輸出流量整形，為所述第一埠提供輸入流量整形。
根據此目的，本發明還提供一種包括第一網絡裝置的設備，所述設備連接到第二網絡裝置，其中所述第一網絡裝置包括用於接收經所述連接收到的輸入流量的第一埠；所述設備還包括
-第二埠，以便到所述第一埠的所述輸入流量經所述第二埠路由；以及-通過對所述第二埠應用輸出流量整形而為所述第一埠提供輸入流量整形的部件。
本發明的有利實施例在從屬權利要求中陳述。
本發明的優點在於通過將第一埠串行連接到第二埠，然後在所述第二埠上使用熟知的輸出流量整形，便可將現有交換晶片集用於為所述第一埠實施輸入流量整形。不同於輸入流量整形，輸出流量整形是一種現有晶片集可輕鬆適用的技術，因此，根據本發明，輸入流量整形可以每條連接增加一個埠為代價來實現。
通過使用本發明，在第一裝置的輸入流量整形獨立於第二裝置的輸出流量整形，這在例如第二裝置不完全在網絡運營商控制下的情況下很有用，這與通信網絡中CPE的情形一樣。
相對於可對輸入帶寬和流量整形進行控制的收益相比，採用每連接兩個埠而非一個埠所招致的附加費用是微不足道的，特別是在採用不昂貴的100Mbps埠時。總之，由於現代乙太網裝置上每埠成本很低，因此，本發明的方法和設備的成本不高。


下面將參照附圖描述本發明的實施例，其中圖1顯示本發明的通過實現方案(path-throughimplementation)；圖2顯示本發明的部分通過實現方案；圖3顯示與外部環路集成的部分通過實現方案；以及圖4顯示與內部環路集成的部分通過實現方案。
具體實施例方式
圖1顯示本發明的第一實施例。一個網絡配置包括第一網絡裝置100和第二網絡裝置200以及連接所述網絡裝置的連接150。
在優選實施例中，網絡裝置通過乙太網連接來連接的具乙太網功能的裝置，其中，所述網絡配置可以是城域網(MAN)的一部分，且所述第一裝置是由網絡接入提供商運行的網絡接入裝置，所述第二裝置是客戶駐地設備(CPE)。
第一裝置通常會包括多個雙向埠，用於為若干其它網絡裝置提供網絡連接。這樣的一個埠顯示為第一埠110。雖然來自第一裝置的輸出流量可以是已在所述第一埠110的發送部分114處採用熟知方法進行過整形的流量，但所述埠的接收部分112隻可以實行流量管制，即一種丟棄多餘流量的方法。
根據圖1的實施例，提供一種通過裝置(path-throughdevice)300，所述通過裝置一般安裝在公用設備中的第一裝置100附近，並且所述通過裝置具有用於與所述第一裝置接口的第二接口120和用於與所述第二裝置接口的第三接口130。
通過裝置300在裝置100與200之間傳遞或轉發流量。從第一裝置100到第二裝置200的流量即輸出流量由第一埠110發送部分114進行流量整形，不經修改地通過裝置300，從而確保了最小的通過延遲。在替代實施例(未顯示)中，輸出流量可由第三埠的發送部分進行流量整形，而第一埠不提供輸出流量整形。
到第一裝置100的輸入流量將受第二埠120處的流量整形支配，該流量整形將在通過裝置300的控制之下，而通過裝置300又可由第一網絡裝置的控制器或與設備10相關聯的公用控制器(未顯示)控制。通過在第二埠120提供輸出流量整形，而所述第二埠與所述第一埠110接口，實現了所述第一埠110的輸入流量整形。
在實際乙太網設備10中，裝置100可以是包括所有晶片集特性的主交換晶片集，而通過裝置300可使用具有小得多的特性集的低成本的輔助晶片集或附屬晶片集來實現。通過裝置300也可使用主交換晶片集的兩個埠來實現，從而有效地將通過裝置300集成到裝置100中。
第一實施例支持IEEE.802.1Q標記透明性，並考慮到基於埠的VLAN支持。第一實施例還支持半雙工和全雙工網絡連接。
現在轉到圖2，它顯示了本發明的第二實施例，其中，圖1所示的全通過裝置300替換為Rx通過裝置400。Rx通過裝置400隻連接到連接150的接收即Rx部分(從第一裝置100而言的Rx)。因此，Rx通過裝置400隻需要一個額外的埠120而不是兩個。Rx通過裝置400的接收部分122與第二裝置200接口，而發送部分124與第一裝置的第一埠110的接收部分112相連接。連接150的Tx部分不連接到Rx通過裝置400。
與全通過裝置300一樣，到第一裝置300的輸入流量將受第二埠120的流量整形支配，該流量整形將在Rx通過裝置400的控制之下，而Rx通過裝置400又可由第一網絡裝置的控制器或與設備10相關聯的公用控制器(未顯示)控制。通過在第二埠120的Tx部分提供輸出流量整形，而所述第二埠Tx部分與所述第一埠110接口，實現了所述第一埠110的輸入流量整形。
在實際的乙太網設備10中，Rx通過裝置400可使用具有小得多的特性集的低成本的輔助或附屬晶片集來實現。如以下參照圖3和圖4所示，Rx通過裝置400也可使用主交換晶片集的一個埠來實現，從而有效地將Rx通過裝置400集成到裝置100中。
第二實施例需要一些額外的措施來確保第二埠120對網絡透明，因為從第二裝置200發送到第一裝置100的流量可被正確定址。如果由於Rx路徑和Tx路徑不同而需要半雙工操作，則第二實施例還需要採取額外的措施。
參照圖3和圖4，它們顯示了本發明的兩個實施例，其中Rx通過裝置400集成到裝置100中，以便裝置100上的其它埠可作為第二埠120利用。
圖3顯示了將Rx通過裝置400集成到裝置100中的直接方案。第一裝置100現在包括第一110和第二埠120，而連接150的Rx部分仍在第二埠120的Rx部分122終止，並且通過在與埠110的Rx部分接口的第二埠的發送部分124應用輸出流量整形來提供流量整形。埠110與120之間的連接通過圖3所示的外部連接152或通過到第一裝置100內部的連接(未顯示)來實現。
與第二實施例一樣，根據圖3的實施例也需要一些額外的措施來確保第二埠120對網絡是透明的，因為從第二裝置200發送到第一裝置100的流量可被正確定址。同樣地，如果由於Rx路徑和Tx路徑不同而需要半雙工操作，則需要採取額外的措施。
圖4顯示了一個實施例，其中，連接150的Rx部分在第一埠110的Rx部分122終止，輸入流量最好從該部分內部經例如連接154路由到第二埠120，該埠隨後將輸入流量傳遞到通常位於第一埠110後的某種交換邏輯或接口(未顯示)。同樣地，通過將出口流量整形應用到埠120的Tx部分來提供流量整形，從而有效地為在第一裝置110處接收的流量提供輸入流量整形。
根據圖4的實施例允許半雙工或全雙工操作。一個轉發資料庫條目可用於提供從第一埠到第二埠的內部路由選擇。
雖然將乙太網用作說明本發明實施例的示例，但本發明的應用並不限於乙太網網絡配置。本領域的技術人員將容易明白哪些其它協議可與本發明的教導相結合，以提供具成本效益的輸入流量整形。
權利要求
1.在連接到第二網絡裝置(200)的第一網絡裝置(100)中，一種用於將經所述連接(150)在所述第一裝置(100)的第一埠(110)接收到的輸入流量整形的方法，它包括以下步驟-提供至少一個與所述第一裝置(100)相關聯的第二埠(120)，以便到所述第一埠(110)的所述輸入流量經所述第二埠(120)路由，其中所述第二埠(120)獨立於所述第二裝置(200)；以及-通過對所述第二埠(120)應用輸出流量整形，為所述第一埠提供輸入流量整形。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於提供了通過裝置(300)，包括用於將所述通過裝置連接到所述第一裝置(100)的所述第二埠(120)和用於將所述通過裝置(300)連接到所述第二裝置(200)的第三埠(130)，並且其中通過對所述第二埠(120)應用輸出流量整形，在所述通過裝置(300)中為所述第一埠(110)提供所述輸入流量整形。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於提供了Rx通過裝置(400)，包括用於將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第一埠(110)的接收部分(112)的所述第二埠(120)的發送部分(124)和用於將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第二裝置(200)的發送部分的所述第二埠(120)的接收部分(122)，並且其中通過對所述第二埠(120)的所述發送部分(124)應用輸出流量整形，在所述Rx通過裝置(400)中為所述第一埠(110)提供所述輸入流量整形。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述Rx通過裝置和所述第二埠(120)集成到所述第一裝置(100)中，並且其中通過對所述第二埠(120)的所述發送部分(124)應用輸出流量整形，在所述第一裝置(100)中為所述第一埠(110)提供所述輸入流量整形。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於所述外部連接(152)設在所述第一和第二埠之間。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於所述內部連接(152)設在所述第一和第二埠之間。
7.如權利要求1到6中任一項所述的方法，其特徵在於所述裝置(100、200、300、400)是乙太網裝置，並且其中所述連接(150)是乙太網連接。
8.一種包括第一網絡裝置(100)的設備(10)，所述設備(10)連接到第二網絡裝置(200)，其中所述第一網絡裝置(100)包括用於接收經所述連接(150)接收到的輸入流量的第一埠(110)；所述設備(10)還包括-第二埠(120)，以便到所述第一埠(110)的所述輸入流量經所述第二埠(120)路由；以及-通過對所述第二埠(120)應用輸出流量整形而為所述第一埠(110)提供輸入流量整形的部件。
9.如權利要求8所述的設備(10)，其特徵在於還包括通過裝置(300)，所述通過裝置包括-用於將所述通過裝置(300)連接到所述第一裝置(100)的所述第二埠(120)；-用於將所述通過裝置(300)連接到所述第二裝置(200)的第三埠；以及-用於為所述第一埠(110)提供輸入流量整形的所述部件。
10.如權利要求8所述的設備(1O)，其特徵在於還包括Rx通過裝置(400)，所述Rx通過裝置包括-用於將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第一埠(110)的接收部分(112)的所述第二埠(120)的發送部分(124)；-用於將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第二裝置(200)的發送部分的所述第二埠(120)的接收部分(112)；以及-為所述第一埠(110)提供輸入流量整形的所述部件，其中通過對所述第二埠(120)的所述發送部分(124)應用輸出流量整形，提供輸入流量整形。
11.如權利要求10所述的設備(10)，其特徵在於所述Rx通過裝置和所述第二埠集成到所述第一裝置(100)中，並且其中通過對所述第二埠(120)的所述發送部分(124)應用輸出流量整形，在所述第一裝置(100)中為所述第一埠(110)提供所述輸入流量整形。
12.如權利要求11所述的設備，其特徵在於所述外部連接(154)設在所述第一和第二埠之間。
13.如權利要求11所述的設備，其特徵在於所述內部連接(154)設在所述第一和第二埠之間。
14.如權利要求8到13中任一項所述的設備，其特徵在於所述裝置(100、200、300、400)是乙太網裝置，並且其中所述連接(150)是乙太網連接。
全文摘要
本發明一般地涉及通信網絡中的流量整形和帶寬管理。更具體地說，本發明涉及一種用於將在第一裝置接收的輸入流量整形的方法。本發明還涉及包括第一網絡裝置的一種新穎設備，其中所述第一網絡裝置接收要進行流量整形的輸入流量。本質上，通過將第一埠串行連接到第二埠(120)，然後在所述第二埠(120)利用熟知的輸出流量整形方法，現有的交換晶片集可用於為第一埠(110)實施輸入流量整形。不同於輸入流量整形，輸出流量整形是一種現有晶片集可輕鬆適用的技術，因此，根據本發明，輸入流量整形可以每條連接增加一個埠為代價來實現。
文檔編號H04L12/54GK1783830SQ20051012880
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月29日 優先權日2004年11月29日
發明者S·李 申請人:西門子公司