分組網絡中同步數據的鏈路飽和控制方法和系統的製作方法

2023-04-25 11:18:16

專利名稱：分組網絡中同步數據的鏈路飽和控制方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電信網絡控制領域，尤其涉及一種用於提供同步業務的分組網絡中數 據包的準入控制方法及該方法的伴隨系統。
背景技術：
偽線仿真(PWE，PseudoWire Emulation)是對分組交換網(PSN，Packet Switched Network)上電信業務本質屬性進行仿真的一種機制。PWE旨在對於給定業務定義，僅提供 最小必須功能來仿真具備所需真實程度的有線情況。為用戶提供的電信業務由一種特殊接 入鏈路(AC，Attachment Circuit)來傳輸。業務供應商邊緣(PE，Provider Edge)裝置將 該AC轉變為基於分組的業務，該業務可以使用PWE協議以隧道方式傳輸通過PSN。兩個PE 端點之間的隧道被稱為偽線。上述電信業務的本質屬性之一是定時同步。AC的一個示例是Tl，它的比特率為 1. 544Mbps，時鐘精度為百萬分之士50。在蜂窩網的情況下，相應的要求為1. 544Mbps比特 率，時鐘精度十億分之+/-50 (這裡有必要提高精度，因為它決定了蜂窩發射機所發送的射 頻信號的精度)。電信網是同步的，因為每個網絡節點從上一層節點獲取定時(即同步)。 PSN則沒有這種特徵。每條鏈路的比特率相互獨立。PWE的一項關鍵功能是，它能夠在PSN 的出口處重構電信業務的定時同步。如果定時錯誤，可能會導致重構後的Tl的下溢(數據 處理過快，Tl數據耗盡)或者上溢(數據處理過慢，Tl緩衝區耗盡，必須丟棄部分數據)。 其他電信電路的實質屬性包括低時延和低誤碼率。因為要求低時延，PWE協議不採用確認 和重試來保證數據能成功通過PSN。也就是說，如果要求重試機制，更換數據將過遲到達，從 而無法在重構的電信業務上及時轉發。電信業務要求低誤碼率，因為錯誤會以音頻幹擾的 形式顯現出來，比如噼啪聲、砰砰聲、嘶嘶聲和無聲間隙。在PWE的情況下，沒能傳過PSN的 數據由靜音或者回放前一個包的數據來替代，這兩者都會成為業務中的音頻瑕疵。如果PSN過載(當PSN由無線鏈路組成時，這是一個尤為嚴重的問題)，丟包將頻 繁地發生。這將潛在地降低業務質量，直至其無法使用。此外，定時同步有賴於到達包的統 計分布分析。如果丟失了許多包，將無法進行該分析或者分析會失真，從而導致定時錯誤， 進一步降低業務質量。

發明內容
本發明涉及一種用於提供同步業務的分組網絡中數據包的準入控制方法。該方法 可以減輕過載的潛在可能性。本發明還涉及該方法的一種實施系統。該方法的一個示範實 施例包括以下幾個步驟使用至少一個主節點和多個次節點，建立從第一供應商邊緣(PE) 元件到達第二供應商邊緣元件的通信路由；主節點與每個邊緣元件連接以建立鏈路，次節 點位於邊緣元件的主節點之間，且每個次節點與下一個連續節點建立鏈路，這些鏈路組合 建立所述通信路由。該實施例還包括以下步驟確定通信路由上每條鏈路用於發送數據包 的可用網絡帶寬量；基於各條鏈路的可用網絡帶寬量，確定是否允許數據包來進入通信路
6由上每條鏈路。是否允許數據包進入的確定應能夠在每個次節點分別實施。一方面，確定可用網絡帶寬量可在任意次節點實施。另一方面，該方法還包括步驟確定通信路由上是否存在雙向流。另一方面，確定是否存在雙向流可在任意次節點實施。另一方面，是否允許數據包進入的確定應基於至少以下兩者之一進行各條鏈路 的可用網絡帶寬量和是否存在雙向流的確定。另一方面，該方法還包括步驟阻止包流直到雙向流存在。另一方面，該方法還包括步驟確定通信路由是否存在偽線仿真(PWE)流。另一方面，確定是否存在PWE流可在任意次節點實施。另一方面，是否允許數據包進入的確定應基於至少以下兩者之一進行各條鏈路 的可用網絡帶寬量和是否存在PWE流的確定。另一方面，該方法還包括以下步驟確定通信路由上是否存在雙向流和確定通信 路由上是否存在PWE流。另一方面，是否允許數據包進入的確定應基於至少以下三者之一進行各條鏈路 的可用網絡帶寬量；是否存在雙向流的確定和是否存在PWE流的確定。另一方面，確定是否允許數據包進入還包括步驟當可用網絡帶寬量足以發送數 據包，且存在雙向流和PWE流時，通過通信路由上各條鏈路發送各個數據包。另一方面，該方法還包括步驟當確定不允許一個或多個數據包進入時，不發送未 經許可的該一個或多個數據包。另一方面，該方法還包括步驟當其後確定允許之前未經許可的數據包進入時，發 送之前未經許可的數據包。另一方面，該方法還包括步驟丟棄未經許可的包。另一方面，該方法還包括步驟當通信路由上可用網絡帶寬量足以發送數據包時， 確定通信路由上是否存在雙向流。另一方面，該方法還包括步驟當通信路由上可用網絡帶寬量足以發送數據包時， 確定通信路由上是否存在PWE流。另一方面，確定是否有充足網絡帶寬可用包括以下步驟確定通信路由上每條鏈 路的可用帶寬；確定通信路由上每條鏈路發送數據包所需帶寬；將所需帶寬分別與每條鏈 路的可用帶寬相比較。另一方面，該方法還包括步驟將包至少分為第一組具有較高優先級的包和第二 組具有較低優先級的包。另一方面，該方法還包括以下步驟丟棄一個流以釋放額外帶寬，該流包含至少一 個具有較低優先級的包；確定調整後的可用帶寬量。另一方面，所述是否允許數據包進入的確定步驟還包括步驟當調整後的可用帶 寬量足夠通信路由上各條鏈路發送數據包，且存在雙向流和PWE時，分別通過通信路由上 各條鏈路發送各個數據包。另一方面，該方法還包括步驟當確定不允許一個或多個數據包進入時，不發送未 經許可的該一個或多個數據包。另一方面，該方法還包括步驟當其後確定允許之前未經許可的數據包進入時，發
7送之前未經許可的數據包。另一方面，準入控制持續不斷地運行。另一方面，該方法還包括步驟調整通信路由上至少一個鏈路的可用網絡帶寬量。 相應地，基於調整後的可用網絡帶寬，可以重複是否有充足可用網絡帶寬的確定步驟。另一方面，是否有充足可用網絡帶寬的確定是基於調整後的可用網絡帶寬量進 行。另一方面，該方法還包括步驟丟棄一個流以利具有較高優先級的包發送，該流包 含至少一個經許可的具有較低優先級的包。另一方面，該方法還包括步驟將包分為多個包組，其中每個包都被指定一個優先 級值，並根據各自指定的優先級值被分配到多個包組中的一個中去。另一方面，準入控制可持續不斷地運行。在此情況下，該方法可包括不斷調整的可 用網絡帶寬量的步驟。


對於本領域技術人員，本發明的其他特徵和優點可在隨後的優選實施例的具體描 述，以及附圖(其中附圖標記用於標明一些元件)中獲得，其中包括圖1為本發明實施例包括基於可用帶寬和雙向流的準入確認步驟的流程圖；圖2為本發明另一個實施例包括基於可用帶寬和PWE流的準入確認步驟的流程 圖；圖3為本發明另一個實施例的流程圖；圖4為本發明另一個實施例中所建立的通信路由的示意圖；圖5為一個主節點及其組件的圖；圖6為一個示範連接建立過程的示意圖；圖7為示範關閉過程的示意圖。
具體實施例方式本發明的示範實施例對應於一種分組交換網(PSN)中數據包的準入控制方法及 該方法的伴隨系統。在一個例子中，偽線仿真(PWE)可用作一種機制來仿真PSN上電信業 務(比如Tl專線或者幀中繼)的本質屬性。更特別地是，可以利用一種特殊版本的PWE，比 如PSN上的電路仿真(CESoPSN)。本發明的第一個優選實施例如圖1所示。在步驟20中建立了一個通信路由。如圖 4所示，通信路由100沿著位於邊緣元件102、104之間的多個互聯節點105、106從第一供應 商邊緣(PE，Provider Edge)元件102延伸至第二 PE元件104。網絡中的邊緣元件102、104 發起並終止PWE流。邊緣元件102、104都與至少一個主節點105相連，從而建立鏈路107。 多個次節點106位於主節點105之間，而主節點105與第一和第二邊緣元件102、104相連。 每個次節點106與下一個連續節點建立一條鏈路107。每個主節點105與至少一個次節點 106建立一條鏈路107。鏈路107組合建立邊緣元件102和104之間的通信路由100。或 者，與邊緣元件102、104相連的主節點105可彼此相互連接。節點105、106可包含分組網 絡接口，該接口可終止節點105、106之間的鏈路107。該鏈路107可以是有線或者無線的。在無線實施例中，網絡接口可以是分組無線模塊(RM)。通用數據報協議(UDP)包具有源和目的埠，每個埠為16比特數字。UDP通信 流包含一系列從同樣源埠出發至同樣目的埠的包。這一對埠對流進行了唯一標識。 當有反向包流返回時，這些包將由同樣兩個埠號標識，但是源和目的將互換。例如，第一 PE元件發出具有源埠 1和目的埠 1001(源/目的為(1，1001))的初始通信。相應的， 來自第二 PE元件的返回通信的源/目的為(1001，1)。如果另一個PWE流在同樣兩個端點 之間傳遞，那麼該PWE流可以分別採用源/目的為(2，1002)和(1002，2)來分別唯一標識 初始和返回通信。在一個優選實施例中，本發明將埠號設為一個眾所周知定義的值來標識用於呼 叫準入的PW通信。所有UDP埠號中包括這一值的通信均受呼叫準入控制。繼續上述例 子，一個埠號被設為50001 ；則第一個PW通信流從(1,1001)變為(1，50001)，並從(1001， 1)變為(50001，1)。第二個PW通信流從(2,1002)變為(2，50001)，並從(1002,2)變為 (50001,2)。要注意的是，所有的埠對仍然是唯一的，並且能夠分別在PE元件102、104處 被分離出來。所有埠對包含固定元件50001，這樣它們才能在不對次節點處進行深入包檢 測的情況下，被呼叫準入所識別。這唯一的部分使得次節點能夠識別流，並確定是否兩個方 向的流都存在。或者也可以使用深入包檢測機制來識別PWE包(使用整個協議棧)，分辨 流，並在必要時進行丟棄或者許可。在步驟22中，進行了對通信路由100上每條鏈路107用於發送數據包的可用網 絡帶寬的確定。在一個示範實施例中，節點105、106中的每個節點包括一個第一檢測裝置 108，如圖5所示，該裝置用於確定節點105、106和下一個連續節點105、106之間的鏈路107 的可用網絡帶寬量。例如，第一檢測裝置108可以是包RM的一部分。因為節點105、106中 的每個節點都有第一檢測裝置108，鏈路107的可用網絡帶寬量的確定可在節點105、106中 的每個節點上實施。在一個示範實施例中，確定是否有充足網絡帶寬可用包括以下步驟確定通過特 定鏈路107的可用帶寬；確定每條鏈路107發送數據包所需帶寬，並將所需帶寬與每條鏈路 107的可用帶寬相比較。當然，各個第一檢測裝置108可使用電子裝置執行這些步驟。在另 一個示範實施例中，第一檢測裝置108能夠從偽線通信源中讀取特定消息，該消息明確指 出了該包所需的包速率和帶寬。或者，第一檢測裝置108可以使用計數機制來確定每個時 間間隔的包數目，這可以與對包實際所需帶寬的觀察相結合。第一檢測裝置108還可用於估計帶寬受限鏈路上的可用網絡帶寬。這個值對於有 線鏈路可以是固定的，對於無線鏈路而言，可以依賴於接收信號強度(RSSI)和幹擾測量。 而且，第一檢測裝置108可用於分配某些或者所有可用網絡帶寬來支持偽線通信。在步驟24中，確定是否允許每個數據包進入通信路由100上每條鏈路107。在一 個示範實施例中，每個節點105、106包含一個用於做出該確定的準入裝置110。例如，準入 裝置110以及各自的第一檢測裝置108可以是包RM的一部分。準入確定基於之前確定的 可用網絡帶寬做出。相應的，每個準入裝置110與各自的第一檢測裝置108相互通信。如 果該一個或多個數據包所需帶寬小於可用網絡帶寬，那麼各個準入裝置110允許該一個或 多個數據包進入各條鏈路107。在另一種情況下，如果一個或多個數據包所需帶寬超過可用 網絡帶寬，那麼各個準入裝置110將不允許該一個或多個數據包進入各條鏈路107。因為每
9個節點105、106都有準入裝置110，準入確定可由每個節點105、106做出。這樣，任意邊緣 元件102、104之間不需要交換信息和資源指標，以讓網絡穩定並只允許一部分不超出容量 的數據進入。沒有必要讓任意資源指標或信息分發給各個呼叫準入點。準入可以由任意主 節點或次節點105、106確定。此外，接受(或者拒絕)任意特定包完全由實際到達的流本 身來界定。在步驟26中，確定在通信路由100上是否存在雙向流，如圖1所示。在一個優選 實施例中，通信路由100中有多個節點105、106，只有主節點105將真正觀測到定向流，每 個主節點105隻能觀測到一個流方向。主節點105將彼此協作來確定雙向流的存在。每個 次節點106能夠處理來自兩個方向的消息。當與第一 PE元件102相連的主節點105確定 所需帶寬，並確定一個數據包可以被發送時，主節點105向下一個連續的次節點106發送一 條消息，表明該包的所需帶寬和通信流標識。如果下一個連續的次節點106也能夠承載該 通信流，該次節點106將消息再傳遞給下一個連續的次節點106。如果所有的節點105、106 都表示各個鏈路107有足夠的帶寬容量，那麼該消息將到達與第二 PE元件104相連的主節 點105。此時，則該主節點105觀測到了兩個方向的流，即雙向流。要注意的是，以上描述為一種示範方案，此處第一 PE元件102激活包流，且PE 104 激活返回流作為反向回應。在另一個示範實施例中，分別來自邊緣元件102、104的包流可 以同時開始。這種情況下，消息將來自兩個方向，並在中間相遇，產生同樣的結果。在一個示範實施例中，如圖5所示，每個主節點105包含一個第二檢測裝置112以 做出該確定。例如，第二檢測裝置112可以與各自的第一檢測裝置108和準入裝置110 — 起作為包RM的一部分。在步驟28中，確定是否允許每個數據包進入通信路由100上每條鏈路107。特定 次節點106上的準入確定由各自的準入裝置110做出。在這種情況下，準入確定基於之前 確定的可用網絡帶寬量和是否存在雙向流來做出，與之前步驟24中提到的相反，步驟24中 的準入確定完全基於之前確定的可用網絡帶寬量來做出。相應地，每個準入裝置110與各 自的第二檢測裝置112以及各自的第一檢測裝置108相互通信。如果一個或多個數據包所 需帶寬在每條鏈路107的可用網絡帶寬範圍內，且雙向流存在，那麼各個準入裝置110允許 一個或多個數據包進入各條鏈路107。另一種情況下，如果一個或多個數據包所需帶寬超過 了各條鏈路107的可用網絡帶寬，和/或雙向流不存在，那麼各個準入裝置110不允許該一 個或多個數據包進入各條鏈路107。在一個示範實施例中，只有當確定各條鏈路107有足 夠網絡帶寬發送數據包後，才會去確定是否存在雙向流。在這種情況下，如果可用網絡帶寬 量不充足，將不會進行是否存在雙向流的確定，因為數據包可能已被丟棄。由於每個次節點 106都有準入裝置110，準入確定可以由次節點106中的每一個來做出。在另一個示範實施 例中，該方法可以包括阻止數據包流，直到雙向流存在。如圖2所示，在步驟29中，確定在通信路由100上是否存在PffE流。這以類似於確 定是否存在雙向流的方式來確定。在一個優選實施例中，通信路由100上有多個節點105、 106，只有主節點105將實際觀測到PffE流。主節點105將彼此協作確定通信路由100上是 否存在PWE流。當與第一 PE元件102相連的主節點105確定了所需帶寬，並確定一個數據 包可被發送時，主節點105向下一個連續的次節點106發送一條消息，表明該包的所需帶寬 和通信流標識。如果下一個連續的次節點106也能夠承載該通信流，該次節點106將消息
10再傳遞給下一個連續的次節點106。如果所有的節點105、106都表示各個鏈路107有足夠 的帶寬容量，那麼該消息將到達與第二 PE元件104相連的主節點105。此時，則該主節點 105觀測到了兩個方向的流，即雙向流。在一個示範實施例中，每個主節點105包括一個第三檢測裝置113用於做出該確 定，如圖5所示。例如，第三檢測裝置113可以與各自的第一檢測裝置108，各自的第二檢測 裝置112 (可選)和各自的準入裝置110 —起作為RM的一部分。在步驟30中，確定是否允許每個數據包進入通信路由100上每條鏈路107。特定 次節點106上的準入確定由各自的準入裝置110做出。在這種情況下，準入確定基於之前 確定的可用網絡帶寬量和是否存在PWE流來做出，與之前步驟24或步驟28中提到的相反， 步驟24中的準入確定完全基於之前確定的可用網絡帶寬量來確定，步驟28中的準入確定 基於之前確定的可用網絡帶寬量和/或是否存在雙向流來確定。相應地，每個準入裝置110 與各自的第三檢測裝置113以及各自的第一檢測裝置108相互通信。如果一個或多個數據 包所需帶寬在各條鏈路107的可用網絡帶寬範圍內，且PWE流存在，那麼各個準入裝置110 允許該一個或多個數據包進入各條鏈路107。另一種情況下，如果該一個或多個數據包所需 帶寬超過了各條鏈路107的可用網絡帶寬，和/或PWE流不存在，那麼各個準入裝置110不 允許該一個或多個數據包進入各條鏈路107。在一個示範實施例中，只有當確定有各條鏈路 107足夠網絡帶寬發送數據包後，才會去確定是否存在PWE流。在這種情況下，如果可用網 絡帶寬不充足，將不會進行是否存在PWE流的確定，因為數據包可能已被丟棄。在一個優選實施例中，基於可用網絡帶寬量、是否存在雙向流和是否存在PffE流 來確定是否允許數據包進入特定鏈路107。在這裡，如果有充足的可用網絡帶寬，且存在雙 向PWE流，那麼各個準入裝置110將做出準入確定。在這種情況下，每個準入裝置110將分 別與第一、第二和第三檢測裝置108、112、113相互通信。本步驟如圖3中的步驟33所示。一旦做出準入確定，步驟31將通過各條鏈路107發送經允許的數據包。在一個示 範實施例中，每個次節點106包括一個發射機114，用於發送經許可的包。例如，發射機114 可以是包RM的一部分。如圖3所示，當確定不允許一個或多個數據包進入時，步驟32將不發送各個未經 許可的數據包。在本發明的一個示範實施例中，本方法可包括步驟34，該步驟在其後確定允 許之前未經許可的數據包進入時，將發送之前未經許可的數據包。通過這種方式，本發明為 可用帶寬改變或變更的情況提供了解決方案。在特定數據包經任意準入確定步驟未被允許進入的情況下，本發明方法可包括步 驟36，該步驟丟棄任意剩餘的未經許可的數據包，如圖1、圖2和圖3所示。在任意示範實 施例中，每個次節點106可包括一個丟棄裝置(並未圖示)，用於實施丟棄任意剩餘的未經 許可的數據包。在一個示範實施例中，可包括步驟38，該步驟將包至少分為第一組具有較高優先 級的包和第二組具有較低優先級的包，如圖3所示。在一個示範實施例中，每個次節點106 包括一個優先等級化裝置116，用於將包至少分為第一組和第二組，如圖5所示。例如，優 先等級化裝置116可以是包RM的一個部分。由於每個次節點106可以有一個優先等級化 裝置116，所以每個次節點106都可以基於優先級對數據包進行分組。雖然可以有許多選 擇，一個優選實施例使用RTP有效載荷類型欄位來標識優先級。這一欄位的值從96到128
11可以由用戶指定操作通過IETF標準RFC3550RTP ( 一種用於實時應用的傳輸協議)來使用。 例如，對於第一組具有較高優先級的包，該值的範圍為101-128，而對於第二組具有較低優 先級的包，該值的範圍為96-100。這個範圍可以被隨意設定。包可以被分為多個包組，每個 數據包都被指定一個優先級值，並分別根據該優先級值被分配到多個包組中的一個中去， 即包可以進一步被細分為更多個優先等級。如圖3所示，本方法可包括步驟40，該步驟在數據包流可以被允許進入但網絡帶 寬不夠時，丟棄包含至少一個具有較低優先級的包的流，以釋放額外帶寬。在這種情況下， 準入控制可以持續進行。被丟棄的一個或多個具有較低優先級的包可以產生更多可用網絡 帶寬，以供具有較高優先級的包使用。在一個優選實施例中，系統知道具有低優先級的包佔 用的總帶寬，以及為了保證發送具有高優先級的流需要丟棄的具有低優先級的流的最小數 目。在丟棄所有具有低優先級的流都無法釋放充足帶寬來發送具有高優先級的流時，具有 低優先級的流將不被丟棄。本發明方法包括步驟42，當一個具有較低優先級的包被丟棄後，該步驟確定調整 後的可用帶寬量。這樣，該調整後的帶寬量就被準入裝置110作為準入確定準則的一部分 來使用，並作為連續控制的一部分，例如一個反饋環。在一個優選實施例中，只有在一個或 多個具有較低優先級的包被丟棄後可以釋放允許具有較高優先級的包進入的充分帶寬時， 這些包才會被丟棄。每個優先等級化裝置116都與各自的準入裝置110通信，能夠執行丟 棄具有較低優先級的包的功能，以利於具有較高優先級的包的發送，並確定調整後的可用 網絡帶寬量。此外，每個優先等級化裝置116可以與各自的準入裝置110通信，告知它已有 可用的額外帶寬。由於每個次節點106都有一個準入裝置110，所以每個次節點106都能 夠基於調整後的可用帶寬額量(可以被持續不斷的計算)、每個包流所需的帶寬、包的優先 級、是否存在雙向流和PWE流，來進行準入確定。在這種情況下，當各條鏈路107調整後的可用網絡帶寬量足以發送數據包，存在 雙向流和PWE流，而且將各個數據包的優先級考慮在內(通過優先等級化裝置116)時，每 個發射機114將發送各個數據包。由於本發明方法前述實施例的持續性，網絡帶寬的額外改動或起伏變動是可以接 受的。例如，在類似於快速生成樹協議(RSTP，Rapid Spanning Tree Protocol)交換的情 況下，重新路由後的容量可能會變化。呼叫準入控制系統可能會選擇基於容量變化來阻止 額外呼叫。同時，在改變一條鏈路的可用帶寬容量的情況下，例如在一個非授權頻段的無線 應用中，帶寬無法保證，本發明方法的呼叫準入控制方面可以不允許，也就是阻止數據包， 即使是該數據包已在發送過程中。此外，系統可以基於對鏈路誤碼率、碰撞率(collision rate)或者無線接收信號 強度(RSSI)的觀測來調整網絡帶寬閾值。因此系統可以對傳輸環境的局部改變進行動態 調整，這使系統可以在容量降低且鏈路不過載的情況下，繼續使用特定準入裝置110。除以 上描述的基本行為外，系統可基於對接收信號強度(RSSI)、誤碼率和碰撞率的觀測，選擇使 用一個不同的準入裝置110(在一個不同的節點106上)。這可以由調整鏈路107的RSTP 路徑成本來完成，從而使得一條不同的鏈路107被選擇。這樣，系統就能切換到一個不同的 準入裝置110，以滿(或者更高)容量運行。這一選擇可以被更改為，只有當正在使用的準 入裝置110由於容量降低而拒絕通信時，才切換準入裝置110 (如果沒有數據包被拒絕，那
12麼切換不能獲得任何好處，而且事實上將導致當前PWE流上的瞬時錯誤)。以下非限制示例將使本發明更好地被理解。實例 1一個示範應用為Tl在PWE的CESoPSN版本上發送。一個Tl包括8000幀/秒的 193個比特位，淨比特率為1. 544Mbps。該193個比特位包括一個幀位以及24個數位訊號 0_，Digit Signal Zero)，每個DSO包括8個比特。在CESoPSN中，系統並不發送整個 Tl，而是發送經(運營商)選擇的DS0。為了創建數據包，從多個Tl幀中取出經選擇的DS0。包中的幀越多，包就越大，所 產生的相應延遲就越長。選擇的DSO越多，包也就越大，然而，沒有與此相關的延遲效應。較 大的數據包傳輸效率更高，因為每個包都必須包括長度為62位元組的包頭。集A :32幀/包且所有24個DSO均被選擇，包的大小為62個頭字節以及32個幀乘 以24位元組/幀，等於830個字節。包速率為8000幀/秒除以32幀/包，等於每個方向250 包/秒。淨帶寬為8比特/字節的830個字節乘以每個方向250包/秒，等於1.660Mbps。集B :16幀/包且有12個DSO被選擇，包的大小為62個頭字節以及32個幀乘以 12位元組/幀，等於254個字節。包速率為8000幀/秒除以16幀/包，等於每個方向500包 /秒。淨帶寬為8比特/字節的254個字節乘以每個方向500包/秒，等於1. 016Mbps。同時，一個802. Ila 或者 802. Ilg 無線保真(Wi-Fi, Wireless Fidelity)鏈路的 最大峰值調製速率為54Mbps。然而，持續吞吐量不可能達到這個峰值速率，因為Wi-Fi是基 於碰撞的共享介質。所以，包的保護時間，應答(ACK)包和媒體訪問控制(MAC)層前導，以 及驅動和晶片組實現細節都限制了有效速率。特別是ACK包和保護時間限制了鏈路上發送 的包的數量。對包的有效限制在3200到3900包/秒之間(兩個方向一起)。這個限制隨 著包的大小變化稍有改變。此外，在存在幹擾、碰撞或者低信號水平的情況下，Wi-Fi鏈路 將降低調製率，這也將降低有效比特率和每秒可發送的包數。在一個模擬場景中，本發明系統使用一個鏈路幹擾或噪聲小、接收信號強度好、碰 撞少的包冊，允許發送的PWE包數可被設為單向1600包/秒，雙向3200包/秒。當一個 新的PWE數據包流被檢測到時，包速率將通過在一個定義的短時間間隔中對包的計數來估 計。如果當前總包速率加上新檢測的包速率比閾值速率小，那麼將為新流保留容量(要注 意的是，對於本例的目的，對雙向PWE流和包優先等級化的要求並未解決)。如果在某個特定的包RM處，有兩個符合前述集B的流。當前總包數率為1000包 /秒。在這裡增加一個符合前述集A的流。由於淨速率1250包/秒在閾值之下，所以該流 被允許進入。另一個符合集B的流被識別出來，它帶來了額外的500包/秒。這個流將被 拒絕，因為淨速率1750包/秒超出了閾值。該流的包將不允許進入無線接口。現在，如果另一個符合集A的流被識別出來，其速率為250包/秒，此通信流將被 允許進入，因為淨速率1500包/秒低於閾值1600包/秒。此時，將無法再允許任何流(來 自集A或者集B)進入，因為總速率將超出閾值。實例2圖6給出了一個示範TlPffE連接的建立過程。圖6中時間順序從上至下。第一個 事件標為「上下文管理建立」(context admin up) 」，表示運營商激活PWE通信流的PE元件。 這觸發了一個地址解析協議(ARP，Address Resolution Protocol)消息來確定目的是否可達。如果不可達，ARP將一直重複直到收到應答或者運營商去激活該流。當ARP請求到達 PE元件，其將生成並返回一個應答。此時，邊緣元件知道了它們能夠彼此通信，但它們無法 確定是否具有所需網絡帶寬。接收到ARP應答，發送PE元件開始生成通信流。該通信在RM處識別，RM確定所需 容量並做出兩個決定是否有足夠容量；是有存在雙向PWE流。在本例中，有容量但沒有返 回流。RM向下一個連續RM發送一條建立(SETUP)消息以標識PWE流、優先級和所需容量。 在這種情況，下一個RM不發送連接(CONNECT)應答，因為它沒有觀測到返回的PWE流。現在，運營商產生了事件「上下文管理建立」，激活了由另一個PE元件發起的另 一個方向的PWE流。這觸發了一個ARP且當ARP應答收到時開始發送通信流。此時，第一 個RM能夠探測到兩個方向的PWE流(一個直接探測到，另一個通過SETUP消息間接探測 到)。如果它有充足的容量(或者具有較低優先級被丟棄而釋放容量)，它將發出一條連接 (CONNECT)消息，並立即開始發送包。當第一個RM檢測到連接(CONNECT)消息時，它將開始轉發來自發送PE元件的通 信流。通信流此時雙向流動，PWE電路也在運行。進行中的ARP和ARP應答是一種當目的完全不可達時，在發送PE元件處阻止通信 流的機制。實例3圖7給出了一個示例TlPWE連接的拆除過程。在圖7中，時間順序從上至下。圖 中顯示一個方向流的終止。RM檢測中斷和啟動定時器。如果通信流沒有重新開始，定時器 超時且流被認為是單向的。第一個RM阻止剩下一個方向的通信流。兩個RM釋放為該通信 流保留的容量，並使其可用於新的流或者當前流可能的重建。下面的無限制示例顯示了本發明處理更複雜情況的能力，比如一個或多個冗餘網 絡路徑、多個供應商邊緣節點。在這些類型的複雜情況中，如果故障導致過多的通信流放到 單個鏈路上，先驗系統將隨機丟棄通信流，從而使得所有的PWE無效，因為丟棄過多包導致 太多噪聲和無法恢復適當的定時。在本發明系統和方法中，特定PWE(首先是低優先級)被 完全丟棄，那些準入的PWE則被無差錯發送。此外，本發明可以避免網絡由於配置錯誤而承 載過量用戶，這種情況下網絡配置從過載的鏈路開始。實例 4圖8給出了第一和第二 PE元件102、104之間建立的初始路徑。該路徑包括主節點 105-1和105-2，和次節點106-1、106-2和106-3。同時次節點106-4與建立的路徑相鄰，但 起初並未觀測到通信流。如果一個故障中斷了指向106-3的一條鏈路，或者如果106-3終止 運行，通信路徑可被調整為通過節點106-4發送。通信流已經流過102、105-1和106-1段， 以及104、105-2和106-2段。在這種情況下，節點106-4此時將觀測到來自兩個方向的實 際PWE通信流。節點106-4將檢測來自兩個方向的流(識別出流為雙向流對的兩個半邊)， 證實存在足夠帶寬，並開始轉發通信流。該場景也可能發生在動態情況下，即如果幹擾導致 路徑在原有鏈路斷開之前切換的情況。實例 5圖9給出了實例4中使用的同樣初始路徑。此外，次節點106-4和106_5 (彼此相 連)與所建路徑相鄰，但最初並未觀測到通信流。如果連接在節點106-2和節點106-1處丟
14失，通信路徑可被調整為通過節點106-4、節點106-5段發送。在這種情況下，106-4、106-5 段將觀測到通信流並交換消息，正如105-1和105-2在初始建立中所做的那樣。此外，在一 個完全冗餘網絡，多個段均可根據需要替換，也就是該過程可重複。實例6圖10給出了有多個PE元件102a、b和c，以及多個PE元件104a、b和c的場景。 一個對於一對PE元件扮演主要角色的節點可能對另一對PE元件扮演次要角色。可能會有 一個中央電信室(⑶，Central Telecommunication Off ice)，那裡有所有的第二 PE元件， 而第一 PE元件則在客戶網站處地理分布，並由一些網絡節點連接。PWE通信流在PE元件 102a、102b和102c分別發起，到達各個PE元件104a、104b和104c (每個都位於CO處)均 有唯一路徑。例如，每個第一 PE元件可發起一個高優先級流和兩個低優先級流，這些流都 符合其分別被指定的鏈路的容量。如果節點106-3C與節點106-2C之間的鏈路失效，來自 102-3的通信流將被重新定向到106-3b和106-2b之間的鏈路上去。如果有充足的帶寬，通 信流將繼續傳輸。如果沒有足夠帶寬，那麼來自102c的低優先級通信流將首先被拒絕；然 後來自102c的高優先級通信流可能會使得來自102b的低優先級通信流被丟棄。如果另一 個錯誤產生，那麼所有的通信流可都能被定向到一個單一鏈路上，且低優先級通信流可能 被丟棄從而為高優先級通信流釋放空間。對於本領域的普通技術人員而言，本發明能夠在本發明精神或本質特徵的情況下 以各種特定形式實施。以上公開的實施例被認為是從各個方面對本發明進行說明但本發明 不僅限於以上應用。本發明的範圍由所附的權利要求書指出，而不僅僅是以上描述，且所有 在此意義下的改動和相關的同等範圍都應被包含在內。
1權利要求
一種分組網絡中數據包的準入控制方法，包括以下步驟使用至少一個主節點和多個次節點，建立從第一供應商邊緣(PE)元件到達第二供應商邊緣元件的通信路由；主節點與每個邊緣元件連接以建立鏈路，次節點位於邊緣元件的主節點之間，且每個節點與下一個連續節點建立鏈路，這些鏈路組合建立所述通信路由；確定通信路由上每條鏈路用於發送數據包的可用網絡帶寬量；基於各條鏈路的可用網絡帶寬量，確定是否允許數據包進入通信路由上每條鏈路，其中，是否允許數據包進入的確定步驟在每個次節點分別實施。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述確定可用網絡帶寬量可在任意次節點實施。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括步驟確定通信路由上是否存在雙向流。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述確定通信路由上是否存在雙向流可在任意 次節點實施。
5.根據權利要求3所述的方法，其中，所述是否允許數據包進入的確定步驟應基於至 少以下兩者之一進行各條鏈路的可用網絡帶寬量和是否存在雙向流的確定。
6.根據權利要求3所述的方法，還包括步驟阻止包流直到雙向流存在。
7.根據權利要求1所述的方法，還包括步驟確定通信路由上是否存在偽線仿真(PWE)流。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述確定通信路由上是否存在PWE流可在任意次 節點實施。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述是否允許數據包進入的確定步驟應基於至 少以下兩者之一進行各條鏈路的可用網絡帶寬量和是否存在PWE流的確定。
10.根據權利要求5所述的方法，還包括步驟確定通信路由上是否存在PWE流。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述確定通信路由上是否存在PffE流可在任意 次節點實施。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述是否允許數據包進入的確定步驟應基於 至少以下三者之一進行各條鏈路的可用網絡帶寬量；是否存在雙向流的確定和是否存在 PWE流的確定。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述是否允許數據包進入的確定步驟還包括 步驟當可用網絡帶寬量足以發送數據包，且存在雙向流和PWE流時，通過通信路由上各條 鏈路發送各個數據包。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括步驟當確定不允許一個或多個數據包進入 時，不發送未經許可的該一個或多個數據包。
15.根據權利要求14所述的方法，還包括步驟當其後確定允許之前未經許可的數據 包進入時，發送之前未經許可的數據包。
16.根據權利要求14所述的方法，還包括步驟丟棄未經許可的數據包。
17.根據權利要求1所述的方法，還包括步驟當通信路由上可用網絡帶寬量足以發送 數據包時，確定通信路由上是否存在雙向流。
18.根據權利要求1所述的方法，還包括步驟當通信路由上可用網絡帶寬量足以發送 數據包時，確定通信路由上是否存在PWE流。
19.根據權利要求1所述的方法，其中，確定是否有充足可用網絡帶寬包括以下步驟確定通信路由上每條鏈路的可用帶寬； 確定通信路由上每條鏈路發送數據包所需帶寬； 將所需帶寬分別與每條鏈路的可用帶寬相比較。
20.根據權利要求12所述的方法，還包括步驟將包至少分為第一組具有較高優先級的包和第二組具有較低優先級的包。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括步驟丟棄一個流以釋放額外帶寬，該流包含至少一個具有較低優先級的包； 確定調整後的可用帶寬量。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，所述是否允許數據包進入的確定步驟還包括 這一步驟當調整後的可用帶寬量足夠通信路由上各條鏈路發送數據包，且存在雙向流和 PWE流時，分別通過通信路由上各條鏈路發送各個數據包。
23.根據權利要求22所述的方法，還包括步驟當確定不允許一個或多個數據包進入 時，不發送未經許可的該一個或多個數據包。
24.根據權利要求23所述的方法，還包括步驟當其後確定允許之前未經許可的數據 包進入時，發送之前未經許可的數據包。
25.根據權利要求1所述的方法，其中，所述準入控制持續不斷地運行。
26.根據權利要求25所述的方法，還包括步驟調整通信路由上至少一個鏈路的可用 網絡帶寬量。
27.根據權利要求26所述的方法，其中，確定是否有充足可用網絡帶寬的步驟基於調 整後的可用網絡帶寬量進行。
28.根據權利要求20所述的方法，還包括丟棄一個流以利具有較高優先級的包發送， 該流包含至少一個經許可的具有較低優先級的包。
29.根據權利要求1所述的方法，還包括將包分為多個包組，其中，每個包都被指定一 個優先級值，並根據各自指定的優先級值被分配到多個包組中的一個中去。
30.一種分組網絡中數據包的準入控制系統，該系統包括 第一供應商邊緣(PE)元件；第二供應商邊緣元件；至少一個主節點，該主節點與每個邊緣元件連接以建立鏈路， 多個次節點，位於第一和第二邊緣元件的主節點之間； 每個節點與下一個連續節點建立鏈路； 這些鏈路組合建立邊緣元件之間的通信路由；每個節點包括至少一個第一檢測裝置，用於確定通信路由上每條鏈路用於發送數據包 的可用網絡帶寬量；每個節點包括至少一個準入裝置，與各自的第一檢測裝置通信，從而基於可用網絡帶 寬量來確定是否允許數據包進入通信路由上各條鏈路。
31.根據權利要求30所述的系統，其中，每個所述主節點還包括至少一個第二檢測裝 置，用於確定通信路由上是否存在雙向流。
32.根據權利要求31所述的系統，其中，每個準入裝置與各自的所述第二檢測裝置通 信，並且能夠基於至少以下兩者之一來確定是否允許數據包進入各條鏈路可用網絡帶寬量和是否存在雙向流。
33.根據權利要求30所述的系統，其中，每個所述主節點還包括至少一個第三檢測裝 置，用於確定通信路由上是否存在PWE流。
34.根據權利要求33所述的系統，其中，每個準入裝置與各自的所述第三檢測裝置通 信，並且能夠基於至少以下兩者之一來確定是否允許數據包進入各條鏈路可用網絡帶寬 量和是否存在PWE流。
35.根據權利要求32所述的系統，其中，每個主節點還包括至少一個第三檢測裝置，用 於確定通信路由上是否存在PWE流。
36.根據權利要求35所述的系統，其中，每個準入裝置與各自的所述第三檢測裝置通 信，並且能夠基於至少以下三者之一來確定是否允許數據包進入各條鏈路可用網絡帶寬 量、是否存在雙向流和是否存在PWE流。
37.根據權利要求36所述的系統，其中，每個節點還包括一個發射機，當各條鏈路的可 用網絡帶寬量足以發送數據包，且存在雙向流和PWE流時，該發射機通過通信路由發送各 個數據包。
38.根據權利要求37所述的系統，其中，每個所述發射機能夠在確定不允許一個或多 個數據包進入時，不發送未經許可的該一個或多個數據包。
39.根據權利要求38所述的系統，其中，每個所述發射機在其後確定允許之前未經許 可的數據包進入時，發送之前未經許可的數據包。
40.根據權利要求30所述的系統，其中，每個所述第一檢測裝置通過以下方式確定各 個可用網絡帶寬量確定通信路由上各條鏈路的可用帶寬；確定通信路由上各條鏈路發送數據包所需帶寬；將所需帶寬與各個可用帶寬相比較。
41.根據權利要求30所述的系統，其中，每個所述節點還包括一個優先等級化裝置，用 於將包至少分為第一組具有較高優先級的包和第二組具有較低優先級的包。
42.根據權利要求41所述的系統，其中，每個所述優先等級化裝置能夠丟棄一個流以釋放額外帶寬，該流包含至少一個具有較低優先級的包；確定各條鏈路上調整後的可用帶寬量。
43.根據權利要求42所述的系統，其中，每個準入裝置能夠基於至少以下三者之一來 確定是否允許數據包進入通信路由調整後的可用網絡帶寬量、是否存在雙向流和是否存 在PWE流。
44.根據權利要求43所述的系統，其中，每個次節點還包括一個發射機，當通信路由上 調整後的可用網絡帶寬量足以發送數據包、且存在雙向流和PWE流時，該發射機通過通信 路由上各條鏈路發送各個數據包。
45.根據權利要求44所述的系統，其中，每個所述發射機能夠在確定不允許一個或多 個數據包進入時，不發送未經許可的該一個或多個數據包。
46.根據權利要求45所述的系統，其中，每個所述發射機能夠在其後確定允許之前未 經許可的數據包進入時，發送之前未經許可的數據包。
47.根據權利要求46所述的系統，其中，該系統被配置為持續不斷地運行。
48.根據權利要求47所述的系統，其中，每個優先等級化裝置能夠持續地調整每條鏈 路的可用網絡帶寬量。
49.根據權利要求48所述的系統，其中，確定每條鏈路是否有充足可用網絡帶寬的步 驟將持續執行，且基於不斷調整的各條鏈路的可用網絡帶寬量進行。
50.根據權利要求49所述的系統，其中，每個優先等級化裝置能夠丟棄一個流以利具 有較高優先級的包發送，該流包含至少一個經許可的具有較低優先級的包。
51.根據權利要求41所述的系統，其中，每個所述優先等級化裝置能夠將包分為多個 包組，其中每個包都被指定一個優先級值，並根據各自指定的優先級值被分配到多個包組 中的一個中去。
全文摘要
本發明公開了一種分組網絡中數據包的準入控制方法，包括以下步驟沿多個互聯的次節點建立通信路由；確定可用網絡帶寬量；基於確定的可用網絡帶寬量確定是否允許數據包進入通信路由。本發明還公開了該方法的一種實施系統，包括第一供應商邊緣元件、第二供應商邊緣元件、多個位於邊緣元件間的互聯的次節點。每個次節點包括至少一個用於確定可用網絡帶寬量的第一檢測裝置和至少一個準入裝置，該準入裝置與各自的第一檢測裝置通信以基於確定的可用網絡帶寬量確定是否允許數據包進入通信路由。
文檔編號H04L12/56GK101939955SQ200880126419
公開日2011年1月5日 申請日期2008年2月27日 優先權日2008年2月7日
發明者K·杜, S·普洛特尼科夫, T·R·索默維勒 申請人:貝拉爾網絡公司