在一幀中傳輸多個分組的製作方法
2023-05-17 12:26:26 2
專利名稱：在一幀中傳輸多個分組的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及電信系統領域，更具體地說，涉及在一幀中傳輸多個分組。
背景技術：
通常將分組封裝在幀中，以從發射機傳輸到接收機。一個幀中的一個分組可以與延遲約束相關聯，其中延遲約束表示這樣一段時間，在此期間必須傳輸這一分組以便在接收機處可用。如果在一個幀中傳輸多個分組，則該幀一直等待到該幀的所有分組被封裝完。然而，這種等待可能導致違背各個分組的延遲約束。因此，已知的在一個幀中傳輸多個分組的技術在某些情形中是不令人滿意的。
發明內容
根據本發明，可以減少或消除與當前用於在一幀中傳輸多個分組的技術相關聯的缺點和問題。
根據本發明的一個實施例，在一幀中傳輸多個分組包括接收這些分組。建立延遲約束，其中每個延遲約束與一個分組相關聯。預測幀的幀離開時間，其中幀包括這些分組。根據包括分組的幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間。使用延遲約束和分組離開時間，確定分組的順序。按該順序放置分組，並從排序後的分組形成幀。
本發明的特定實施例可以提供一個或多個技術優點。一個實施例的技術優點可以是調度器根據封裝分組的幀的離開時間來對這些分組進行排序。通過考慮幀離開時間，調度器可以更精確地確定該幀中分組的離開時間，這可以允許調度器對分組進行排序，從而不會違背這些分組的延遲約束。
本發明的特定實施例可以不包括上述技術優點，或者可以包括上述技術優點的部分或全部。本領域的技術人員從這裡所包括的附圖、描述和權利要求中，可以容易地清楚看出本發明的一個或多個其他技術優點。
為了更徹底地理解本發明及其特徵和優點，現結合附圖，參考下面的描述，附圖中圖1是圖示了具有一個或多個在一幀中傳輸多個分組的路由器的系統的一個實施例的框圖；圖2是圖示了圖1的路由器的一個實施例的框圖；圖3是圖示了圖2的路由器的調度器的一個實施例的框圖；圖4是圖示了用於在一幀中傳輸多個分組的方法的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
通過參考附圖中圖1至圖4，可以最好地理解本發明的實施例及其優點，各個附圖中相同的編號用來表示相同及相應的部件。
圖1是圖示了具有一個或多個路由器20的系統10的一個實施例的框圖，其中路由器在一幀中傳輸多個分組。路由器20包括調度器，其可以接收許多分組，為每個分組確定延遲約束，預測可能包括這些分組的一幀的離開時間，並且將這些分組進行排序從而滿足預定數目的延遲約束。本文中所使用的「每個」是指一個集合中的每個成員或者該集合的子集中的每個成員。
根據圖示的示例，系統10包括如圖1所示耦合的網際網路協議(IP)主機32、路由器20、廣域鏈路22以及通信網絡34。路由器20將一個或多個分組封裝在一幀中。分組可以包括網際網路協議(IP)分組或其他被格式化以用於傳輸的數據包。幀可以包括第二層幀或可以被用來傳輸分組的其他數據單元。對於數據流量，IP分組通常較大，所以一個第二層幀通常封裝一個IP分組。例如，根據點到點協議(PPP)和乙太網協議，一個幀封裝一個分組。
然而，對於語音流量，IP分組較小，所以在一個第二層幀中放置一個分組不可能是高效的，這是因為第二層的成幀開銷大。為了解決這種效率問題，可以在一個幀中封裝多個分組。例如，根據PPP復用協議(PPPmux)，多個壓縮用戶數據報協議/壓縮實時傳輸協議(cUDP/cRTP)分組被封裝在一個第二層幀中。
路由器20對多個分組進行排序，從而可以滿足最優數量的分組延遲約束。通常，每個分組所具有的延遲約束表示該分組在被發送之前可以在路由器20處停留的最大時間。在延遲約束截止後還停留的分組當在接收機處接收到時可能不能用。延遲約束可以考慮諸如序列化延遲之類的處理延遲以及諸如信道延遲之類的傳播延遲。
分組的延遲約束可以與該分組的優先級相關聯。例如，高優先級的分組可以具有比低優先級的分組的延遲約束更短的延遲約束，即，較高優先級的分組在路由器20中停留的時間不能與較低優先級的分組一樣長。路由器20確定分組的延遲約束，預測傳輸這些分組的幀的離開時間，並且對這些分組進行排序，從而滿足最優數量的延遲約束。
通信網絡34可以包括公共交換電話網絡(PSTN)、公共或專用數據網絡、網際網路、有線或無線網絡、本地、區域或全球通信網絡、其他合適的通信鏈路、或它們的任意組合。
調度分組的其他方法假設每個分組位於其自身的幀中，從而分組不必等待封裝其他分組。然而，這種假設在多個分組被封裝在一幀中的情形中不適用。例如，如果一幀包括四個分組，例如第一、第二、第三和第四分組，第一分組必須等到第二、第三和第四分組被封裝完才能發送。即，如果多個分組被封裝在一幀中，則直到所有分組都被封裝完才能發送該幀。
因為第一分組必須等待最後一個分組的封裝，所以如果調度器假設每個分組被封裝在其自身的幀中，則可能會違背第一分組的延遲約束。因此，路由器20將一個分組的離開時間確定為包括該分組的幀的離開時間，這可以允許多個分組被準時發送。
圖2是圖示了圖1的路由器20的一個實施例的框圖。在所圖示的實施例中，路由器20包括如圖2所示耦合的路由器處理器40、分類器42、壓縮器44、調度器46、復用器48和發射機50。
路由器處理器40確定分組的目的地，並將該分組路由至該目的地。分類器42向每個分組分配延遲約束，指示分組可以在路由器20停留的時間量。分類器42可以通過分配與延遲約束相對應的類來分配延遲約束。例如，分組可以被分配五類之一，其中每一類對應於一種延遲約束。
可以基於諸如分組分類、分組的差別服務點碼(Differentiated ServicesPoint Code，DSCP)、服務類型或分組的源或目的地地址之類的分組的特性來分配延遲約束。延遲約束可以被動態分配給分組。例如，分類器42可以確定分組的大小和有效帶寬，並且基於有效帶寬計算適於該分組的延遲約束。
例如，可以如下計算延遲約束。假設ri代表流i的有效帶寬，aik代表流i的第k個分組的到達時間，並且Lik代表流i的第k個分組的長度。流i的第k個分組的虛擬開始時間Sik和結束時間Fik可以如下計算Sik=min{Fik-1,aik}]]>Fik=Sik+Likri]]>其中Fi0＝0，並且結束時間Fik代表流i的第k個分組的延遲約束。
壓縮器44執行諸如頭部壓縮之類的分組壓縮。可以根據壓縮用戶數據報協議(cUDP)或壓縮實時傳輸協議(cRTP)來執行壓縮。調度器46根據分組的延遲約束來調度分組。調度器46確定每個分組的延遲約束，預測可能包括該分組的幀的離開時間，並且對分組進行排序，從而滿足最優數量的延遲約束。調度器46按照順序向復用器48提供分組。參考圖3更詳細地描述了調度器46。
復用器48將從調度器46接收到的分組復用，以形成幀，並且可以根據點到點復用(PPPmux)過程來復用分組。復用器48也可以向調度器46提供這樣的信息，調度器46可以使用該信息來確定幀的離開時間。例如，復用器48可以向調度器46通知幀離開復用器48的時間，或者可以告知調度器46信道的最大傳輸單元(MTU)。發射機50將從復用器48接收到的幀發送出去。可以根據使用八位組流傳輸的點到點(PPP)過程來發送幀。
圖3是圖示了圖2的路由器20的調度器46的一個實施例的框圖。雖然調度器46被圖示為實現在路由器20中，但是調度器46也可以實現在涉及將一個或多個分組放置在一幀中的任何系統中。
調度器46包括如圖3所示耦合的緩衝器68、處理器70、延遲約束計算機72、幀離開時間估計器74、分組順序管理器76和選擇器78。在緩衝器68處接收到來自壓縮器44的分組。在圖示的示例中，可以在緩衝器68處接收到分組。處理器70管理調度器46的操作。處理器70可操作來接受輸入、根據預定規則來處理輸入、以及產生輸出。延遲約束計算器72確定每個分組的延遲約束。可以根據由分類器42分配給分組的類來確定延遲約束。
幀離開時間估計器74通過確定包括分組的幀離開復用器48的時間，以給定的分組順序來預測分組的離開時間。幀離開時間估計器74可以使用來自復用器48的信息來預測幀離開時間。例如，復用器48可以通知幀離開時間估計器74復用器48何時向發射機50發送了前一幀。也可以根據復用器48的緩衝器75的緩衝區大小或其最大延遲來確定幀離開時間。
分組順序管理器76對分組進行排序，從而滿足最優數量的延遲約束。可以通過確定時間預算(被定義為分組的延遲約束與包括該分組的幀的幀離開時間之間的差)來對分組進行排序。正的時間預算指示延遲約束大於幀離開時間，從而幀離開時間滿足延遲約束。負的時間預算指示延遲約束小於幀離開時間，從而不能滿足延遲約束。具有較小時間預算的分組可以放置在具有較大時間預算的分組之前，從而具有較小時間預算的分組更有可能被放置於在封裝具有較大時間預算的分組的幀之前離開的幀中。
然而，可以使用任何合適的過程對分組進行排序。例如，如果不滿足分組的延遲約束，則分組可以被移動到另一分組之前，只要該移動沒有違背其他分組的延遲約束。選擇器78以分組順序管理器76給出的順序從緩衝器68中選擇分組，並且將分組發送到復用器48的緩衝器75。
圖4是圖示了一種用於在一幀中傳輸一個或多個分組的方法的一個實施例的流程圖。該方法開始於步驟100，其中路由器20接收到許多分組。最初，這些分組可能是以從壓縮器44接收到的順序放置的。在步驟102，分類器42對這些分組進行分類。分組的分類可以用來指示該分組的延遲約束。例如，一個分組可以被分配五類之一，其中每類對應於一種特定的延遲約束。在步驟104，壓縮器44對分組執行諸如頭部壓縮之類的分組壓縮。
在步驟106，調度器46的延遲約束計算器72建立每個分組的延遲約束。可以根據分配給分組的類來確定該分組的延遲約束。在步驟108，幀離開時間估計器74預測幀離開時間。這些幀離開時間是將包括當前順序的分組的幀的。包括分組的幀的幀離開時間被用作該分組的分組離開時間。可以使用從復用器48接收到的信息(例如，前一幀的離開時間)來預測幀的幀離開時間。
在步驟110，分組順序管理器76根據延遲約束和幀離開時間來確定分組順序。可以根據分組的時間預算來對分組進行排序。在步驟112，選擇器78以分組順序管理器76所確定的順序來選擇分組。分組被按照順序發送到復用器48的緩衝器75。在步驟114，復用器48復用分組，以形成幀。在步驟116，幀被發送到發射機50，其發送這些幀。在發送幀之後，該方法終止。
在不脫離本發明的範圍的前提下，可以修改該方法。例如，可以忽略或重新排列步驟，或者可以加入其他步驟。例如，在對分組進行分類的步驟102可以在對分組進行壓縮的步驟104之前執行。
本發明的某些實施例可以提供一個或多個技術優點。一個實施例的技術優點可以是調度器根據封裝分組的幀的離開時間來對這些分組進行進行排序。通過考慮幀離開時間，調度器可以更精確地確定該幀中分組的離開時間，這可以允許調度器對分組進行排序，從而不違背這些分組的延遲約束。
雖然詳細描述了本發明的實施例及其優點，但是本領域的技術人員在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和範圍的前提下，可以做出各種替換、添加和省略。
權利要求
1.一種用於在一幀中傳輸多個分組的方法，包括接收多個分組；建立多個延遲約束，每個延遲約束與一個分組相關聯；預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；根據所述延遲約束和所述分組離開時間，確定所述分組的順序；按所述順序放置所述分組；和從所述排序後的分組形成所述一個或多個幀。
2.如權利要求1所述的方法，還包括重複如下步驟直至滿足預定數目的延遲約束預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；和根據所述延遲約束和所述分組離開時間，確定所述分組的順序。
3.如權利要求1所述的方法，其中根據所述延遲約束和所述分組離開時間來確定所述分組的順序的步驟包括計算每個分組的時間預算，所述時間預算代表與一個分組相關聯的延遲約束和所述分組的分組離開時間之間的差；和將具有較小時間預算的第一分組放置在具有較大時間預算的第二分組之前。
4.如權利要求1所述的方法，其中根據所述延遲約束和所述分組離開時間來確定所述分組的順序的步驟包括標識具有第一延遲約束的第一分組，其中所述第一延遲約束被違背；和如果滿足第二延遲約束，則將所述第一分組放置在具有所述第二延遲約束的第二分組之前。
5.如權利要求1所述的方法，其中建立多個延遲約束的步驟包括建立分組的分組大小和信道的帶寬，所述信道可操作來傳輸所述一個或多個幀；和根據所述分組大小和所述帶寬，計算與所述分組相關聯的延遲約束。
6.如權利要求1所述的方法，其中建立多個延遲約束的步驟包括建立與分組相關聯的特性；和根據所述特性，計算與所述分組相關聯的延遲約束。
7.如權利要求1所述的方法，其中預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間的步驟包括建立緩衝器的緩衝區大小，所述緩衝器可操作來接收所述一個或多個幀中的幀；和根據所述緩衝器的緩衝區大小，確定幀離開時間。
8.如權利要求1所述的方法，其中預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間的步驟包括建立緩衝器的最大延遲，所述緩衝器可操作來接收所述一個或多個幀中的幀；和根據所述緩衝器的最大延遲，確定幀離開時間。
9.一種用於在一幀中傳輸多個分組的調度器，包括處理器，可操作來建立多個延遲約束，每個延遲約束與多個分組中的一個分組相關聯；預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；和根據所述延遲約束和所述分組離開時間，確定所述分組的順序；和耦合到所述處理器的選擇器，所述選擇器可操作來按所述順序放置所述分組，從所述排序後的分組形成所述一個或多個幀。
10.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器還可操作來重複如下步驟直至滿足預定數目的延遲約束預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；和根據所述延遲約束和所述分組離開時間，確定所述分組的順序。
11.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器可操作來通過如下步驟來根據所述延遲約束和所述分組離開時間確定所述分組的順序計算每個分組的時間預算，所述時間預算代表與一個分組相關聯的延遲約束和所述分組的分組離開時間之間的差；和將具有較小時間預算的第一分組放置在具有較大時間預算的第二分組之前。
12.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器可操作來通過如下步驟來根據所述延遲約束和所述分組離開時間確定所述分組的順序標識具有第一延遲約束的第一分組，其中所述第一延遲約束被違背；和如果滿足第二延遲約束，則將所述第一分組放置在具有所述第二延遲約束的第二分組之前。
13.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器可操作來通過如下步驟來建立多個延遲約束建立分組的分組大小和信道的帶寬，所述信道可操作來傳輸所述一個或多個幀；和根據所述分組大小和所述帶寬，計算與所述分組相關聯的延遲約束。
14.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器可操作來通過如下步驟來建立多個延遲約束建立與分組相關聯的特性；和根據所述特性，計算與所述分組相關聯的延遲約束。
15.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器可操作來通過如下步驟來預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間建立緩衝器的緩衝區大小，所述緩衝器可操作來接收所述一個或多個幀中的幀；和根據所述緩衝器的緩衝區大小，確定幀離開時間。
16.如權利要求9所述的調度器，其中所述處理器可操作來通過如下步驟來預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間建立緩衝器的最大延遲，所述緩衝器可操作來接收所述一個或多個幀中的幀；和根據所述緩衝器的最大延遲，確定幀離開時間。
17.一種用於在一幀中傳輸多個分組的邏輯，所述邏輯被包含在介質中，並可操作來接收多個分組；建立多個延遲約束，每個延遲約束與一個分組相關聯；預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；根據所述延遲約束和所述分組離開時間，確定所述分組的順序；按所述順序放置所述分組；和從所述排序後的分組形成所述一個或多個幀。
18.如權利要求17所述的邏輯，還可操作來重複如下步驟直至滿足預定數目的延遲約束預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；和根據所述延遲約束和所述分組離開時間，確定所述分組的順序。
19.如權利要求17所述的邏輯，可操作來通過如下步驟來根據所述延遲約束和所述分組離開時間確定所述分組的順序計算每個分組的時間預算，所述時間預算代表與一個分組相關聯的延遲約束和所述分組的分組離開時間之間的差；和將具有較小時間預算的第一分組放置在具有較大時間預算的第二分組之前。
20.如權利要求17所述的邏輯，可操作來通過如下步驟來根據所述延遲約束和所述分組離開時間確定所述分組的順序標識具有第一延遲約束的第一分組，其中所述第一延遲約束被違背；和如果滿足第二延遲約束，則將所述第一分組放置在具有所述第二延遲約束的第二分組之前。
21.如權利要求17所述的邏輯，可操作來通過如下步驟來建立多個延遲約束建立分組的分組大小和信道的帶寬，所述信道可操作來傳輸所述一個或多個幀；和根據所述分組大小和所述帶寬，計算與所述分組相關聯的延遲約束。
22.如權利要求17所述的邏輯，可操作來通過如下步驟來建立多個延遲約束建立與分組相關聯的特性；和根據所述特性，計算與所述分組相關聯的延遲約束。
23.如權利要求17所述的邏輯，可操作來通過如下步驟來預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間建立緩衝器的緩衝區大小，所述緩衝區可操作來接收所述一個或多個幀中的幀；和根據所述緩衝器的緩衝區大小，確定幀離開時間。
24.如權利要求17所述的邏輯，可操作來通過如下步驟來預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間建立緩衝器的最大延遲，所述緩衝器可操作來接收所述一個或多個幀中的幀；和根據所述緩衝器的最大延遲，確定幀離開時間。
25.一種用於在一幀中傳輸多個分組的系統，包括用於接收多個分組的裝置；用於建立多個延遲約束的裝置，其中每個延遲約束與一個分組相關聯；用於預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間的裝置，其中所述一個或多個幀包括所述分組；用於根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間來確定每個分組的分組離開時間的裝置；用於根據所述延遲約束和所述分組離開時間來確定所述分組的順序的裝置；用於按所述順序放置所述分組的裝置；和用於從所述排序後的分組形成所述一個或多個幀的裝置。
26.一種用於在一幀中傳輸多個分組的方法，包括接收多個分組；通過建立分組的分組大小和信道的帶寬，並根據所述分組大小和所述帶寬來計算與所述分組相關聯的延遲約束，來建立多個延遲約束，其中每個延遲約束與一個分組相關聯；重複下述步驟直至滿足預定數目的延遲約束通過建立可操作來接收一個或多個幀中的幀的緩衝器的緩衝區大小並根據所述緩衝器的緩衝區大小來確定幀離開時間，從而預測一個或多個幀的一個或多個幀離開時間，其中所述一個或多個幀包括所述分組；根據包括所述分組的所述幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間；和通過計算每個分組的時間預算並將具有較小時間預算的第一分組放置在具有較大時間預算的第二分組之前來根據所述延遲約束和所述分組離開時間，從而確定所述分組的順序，其中所述時間預算代表與一個分組相關聯的延遲約束和所述分組的分組離開時間之間的差；按所述順序放置所述分組；和從所述排序後的分組形成所述一個或多個幀。
全文摘要
在一幀中傳輸多個分組包括接收分組。建立延遲約束，其中每個延遲約束與一個分組相關聯。預測幀的幀離開時間，其中這些幀包括這些分組。根據包括分組的幀的幀離開時間，確定每個分組的分組離開時間。使用延遲約束和分組離開時間，確定分組的順序。按順序放置分組，並從排序後的分組形成幀。
文檔編號H04L12/64GK1726682SQ200380106518
公開日2006年1月25日 申請日期2003年11月19日 優先權日2002年12月18日
發明者曼哈裡·阿薩瓦, 馬爾克姆·M·史密斯 申請人:思科技術公司