基於公平算法的ip電信網路由/交換設備資源管理方法

2023-06-07 15:02:51 2

專利名稱:基於公平算法的ip電信網路由/交換設備資源管理方法
技術領域：
本發明涉及一種用於IP電信網系統的資源管理方法，尤其涉及一 種利用IP電信網系統的路由/交換設備實施、基於公平算法的網絡資 源管理控制方法，屬於電信技術領域：
。
技術背景
IP電信網系統是本發明人在專利號為ZL 10037641. 0的發明
專利中提出的新概念。它採用獨特的內外雙層結構和雙地址尋址方式， 由位於內層的至少一個復址無連接數據網(簡稱為PTDN網)和位於外 層的多個IP網組成，還包括多個邊緣關口設備。IP網通過邊緣關口 設備與該復址無連接數據網相連接。每個復址無連接數據網中還包括 至少一個地址映射設備；邊緣關口設備通過地址映射設備完成雙地址 間的映射。復址無連接數據網中的所有設備與邊緣關口設備都分配有 一個復址無連接數據網地址，IP網中的所有設備和上述邊緣關口設備 都分配有IP位址，IP位址和復址無連接數據網地址之間的映射關係 保存在地址映射設備內的地址映射表之中，邊緣關口設備經認證後與 地址映射設備之間建立連接。在復址無連接數據網內部還具有網絡管 理設備，該網絡管理設備同時管理復址無連接數據網內的接入層設備、 匯聚層設備和核心層設備。
在IP電信網系統中，從源端發向目的端的IP包通過如下方式進 行傳送首先，位於源端的邊緣關口設備(簡稱為ED設備)接收來自 IP網的IP分組，並將IP分組中的IP目的地址送到地址映射設備(簡 稱為ADT設備)；地址映射設備進行IP網的IP目的地址與復址無連接 數據網地址之間的地址解析和映射，將獲得的目的端邊緣關口設備的 數據網地址回送給源端邊緣關口設備；源端邊緣關口設備根據復址無 連接數據網地址發送報文到目的端邊緣關口設備；目的端邊緣關口設 備接收到報文，根據目的IP位址向IP網轉發報文，從而使IP分組最 終到達目的端。
在本發明人就IP電信網技術提出的一系列專利申請中，已經就如何在IP電信網系統.內進行資源管理的方法進行了詳細的說明(具體請 參見在先申請"IP電信網系統中基於鏈路告警機制的資源管理方法"， 公開號CN1829175和"IP電信網系統中基於信令機制的資源管理方 法"，公開號CN1829176)。但是，就IP電信網系統中用於轉發和處 理數據包的核心設備一路由/交換設備而言，現有技術並沒有公開與之 相適應的網絡資源管理和控制方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於公平算法的IP電信網設備資源管 理方法。該資源管理方法通過IP電信網系統中的路由/交換設備予以 實施。
為實現上述的發明目的，本發明採用下述的技術方案
一種基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資源管理方法，其特
徵在於
(1) 路由/交換設備開啟對虛鏈路的優先級處理功能；
(2) 在接收到一個數據平面的虛鏈路的數據包之後，
當數據包沒有超過為該虛鏈路配置的資源值時，將數據包直接放入 虛鏈路出埠隊列中，由路由/交換設備根據數據包的優先級進行傳送；
當數據包超過為該虛鏈路配置的資源值時，釆用存儲器對數據流進 行整形，並基於公平算法確定要丟棄的數據包。
其中，在所述步驟(l)中，開啟對虛鏈路的優先級處理功能之前，先 關閉該虛鏈路資源閾值計數指示器。
在所述步驟(2)中，所述公平算法為公平排隊算法或者加權公平算法。
在不面向連接的工作方式下，路由/交換設備直接對虛鏈路實施所述
基於公平算法的資源管理方法；在面向連接的工作方式下，路由/交換設
備根據網絡的工作狀態在基於虛電路的方式，基於虛鏈路的方式和虛電 路+虛鏈路方式中進行選擇。
在基於虛電路的方式下，在虛電路的接入端進行接入控制以實現資 源管理。
在基於虛鏈路的方式下，在匯聚資源的虛鏈路處實施上述的基於公 平算法的資源管理方法。
在虛電路+虛鏈路方式下，在匯聚資源的虛鏈路處實施上述的基於 公平算法的資源管理方法，並且在虛電路的接入端進行接入控制以實現資源管理。
一種在IP電信網系統中選擇資源管理方式的方法，由IP電信網系 統中的路由/交換設備實施，其特徵在於
對於實時業務，所述路由/交換設備控制虛鏈路進行基於閾值控制的 資源管理方法；對於非實時業務，所述路由/交換設備控制虛鏈路進行上 述的基於公平算法的資源管理方法。
本發明所提供的IP電信網設備資源管理方法可以有效滿足組建大規 模網絡的要求，為IP電信網技術的產業化應用奠定技術基礎。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進T步的說明。
圖1為用於實施本資源管理方法的路由/交換設備的內部組成結
構示意圖。
具體實施方式
下面，首先介紹用於實施本發明所述資源管理方法的路由/交換設 備。參見圖1所示，該路由/交換設備包括下列的功能模塊數據包接收 /發送模塊、數據包交換模塊、通信資源配置模塊、通信資源管理和控制 模塊、網管接口模塊、資料庫模塊、電源模塊、中央處理模塊等。其中， 中央處理模塊為核心的功能模塊，用於實現整體設備的管理和控制。該 中央處理模塊分別與上述的數據包交換模塊、網管接口模塊、資料庫模 塊、通信資源配置模塊、通信資源管理和控制模塊相連接。另外，電源 模塊也連接中央處理模塊，以便為整個路由/交換設備的正常運行提供電 力支持。數據包接收/發送模塊作為路由/交換設備與外部電信網的接口， 負責接收和發送數據包。數據包交換模塊與該數據包接收/發送模塊相連 接，用於實現對數據包的處理。通信資源管理和控制模塊是用於實施資 源管理和控制的功能模塊。該模塊與數據包接收/發送模塊相連接，以通 過對數據包接收/發送的控制實現對通信資源的管理。通信資源配置模塊 與通信資源管理和控制模塊相連接，以便實現對網絡通信資源的預先配 置。
在基於IP電信網系統實現的IP承載網中，使用數據平面ID作為唯 一的標識來標識和管理一個特定的數據平面。路由/交換設備利用通信資 源管理和控制模塊實現對路由/交換設備的網絡資源的管理和控制。該功 能是路由/交換設備的核心功能之一。路由/交換設備掌握本身的全部資源及其配置，對本身的資源有完備的管理和控制能力。
路由/交換設備可以在面向連接的工作方式下工作，也可以在不面向 連接的工作方式下工作。面向連接的工作方式和不面向連接的工作方式 各有其用途。對於面向連接的工作方式而言，數據包的前轉依靠的是數 據幀中的邏輯信道號，不需要完整的目的地址、源地址和一系列相關參 數，所有這一切均在虛電路建立時已經協商好了，因此數據包的報頭開 銷小，傳輸效率高。但它的缺點在於網絡中的每一個節點都要維護一個 資料庫，網絡越大資料庫越複雜，導致網絡的可擴展性差，很難用於建 設大規模的網絡。對於不面向連接的工作方式而言，數據包的前轉依靠 的是數據包中的目的地址。數據包中需要完整的目'的地址、源地址和一 系列相關的參數，因此報頭的開銷大，但其優點在於網絡的可擴展性好。 當採用不面向連接的工作方式時，路由/交換設備通過數據平面ID (VPN—ID)和組播ID來管理其所有埠上的虛鏈路資源；當採用面向 連接的工作方式時，路由/交換設備通過數據平面ID (VPN—ID)、虛鏈路 和虛電路(VC)來管理所有埠的資源。
需要說明的是，虛鏈路和虛電路是不同的概念。對於不面向連接的 工作方式，不存在虛電路的概念。此時的虛鏈路為兩點之間由數據平面 ID確定的鏈路。對於面向連接的工作方式，虛鏈路為兩點之間由數據平 面ID確定的鏈路中，同一個數據平面ID下的虛電路的集合。虛鏈路資 源與虛電路資源的關係與業務類別直接相關。在最高級的業務類別中， 虛鏈路資源為全部虛電路資源之和。在非最高級的業務類別中，虛鏈路 資源為全部虛電路資源之和乘以一個小於或等於1的係數所得到的值。
在上述的路由/交換設備中，不同的虛鏈路可以進行不同的資源管理 方法，即，進行基於閾值控制的資源管理方法，或者進行基於公平算法 的資源管理方法。具體而言，對於實時業務，路由/交換設備中的通信資 源管理和控制模塊控制虛鏈路進行基於閾值控制的資源管理方法；對於 非實時業務，該通信資源管理和控制模塊控制虛鏈路進行基於公平算法 的資源管理方法。
在本申請人在先申請的"基於閾值控制的IP電信網路由/交換設備 資源管理方法"(專利申請號200810106445.2)中介紹了基於閾值控制 的資源管理方法當進入路由/交換設備的該數據平面數據流量超過其虛 鏈路的閾值上界時，路由/交換設備即向源端發送數據流量超閾值告警報文，所傳送的數據報文正常轉發。相同源端的超閾值告警報文發送N次。 當數據平面鏈路的進入報文超過該虛鏈路的配置資源值時，該報文將丟 棄。這種資源管理方法將適用於傳送實時業務的數據平面鏈路。
下面對路由/交換設備基於公平算法的資源管理方法展開詳細的說 明。該資源管理方法的特點是不設置閾值，當數據報文進入數據平面的 鏈路後，採用公平算法來丟棄部分報文，以保證報文流量不超過所限定 的資源值，並能保證發送的報文的公平性。因此，這種資源管理方法適 用於傳送非實時業務的數據平面鏈路。
在不面向連接的工作方式下，基於公平算法^資源管理方法包括如 下的歩驟首先，路由/交換設備對每一個埠的每一個數據平面的虛鏈 路配置所要求的資源，不配置閾值上界和閾值下界，關閉資源閾值上界 計數指示器和資源閾值下界計數指示器，路由/交換設備開啟虛鏈路優先 級處理能力。當路由/交換設備接收到一個數據平面的虛鏈路數據包，它 將根據數據包的優先級放入虛鏈路的出埠存儲隊列池為該數據平面的 虛鏈路設置的隊列中，當數據平面的虛鏈路傳送的數據包沒有超過為該 虛鏈路配置的資源值時，路由/交換設備根據數據包的優先級，進行傳送， 優先級高的先傳，優先級低的後傳，將不發生任何丟包的動作。當一個 數據平面的虛鏈路傳送的數據包超過為該虛鏈路配置的資源值時，它採 用存儲器對數據流進行整形，整形所採用的存儲容量取決於容許的最大 時延，同時採用公平算法來確定要丟棄的數據包，在發送隊列中的數據 包，將根據數據包的優先級進行傳送。優先級高的具有高的優先傳送概 率，優先級低的具有低的優先傳送概率。需要說明的是，公平算法的主 要目標是網絡節點的傳送能力對用戶的公平性，即無論高優先級或低優 先級的用戶數據都擁有公平傳送數據包的權力，只是優先級高的具有高 的優先傳送概率，優先級低的具有低的優先傳送概率。具體可以採用的 公平算法有很多，有公平排隊算法、加權公平算法等。關於公平算法的 進一步介紹，可以參考林闖、單志廣和任豐原所著《計算機網絡的服務 質量(QoS)》(ISBN 7-302-08076-3/TP. 5843，清華大學出版社2004年4 月出版)以及維格斯納所著《IP服務質量》(人民郵電出版社2001年8 月出版)等書籍，在此不再贅述。
在面向連接的工作方式下，基於公平算法的資源管理方法可分為基 於虛電路的方式、基於虛鏈路的方式和虛電路+虛鏈路的方式。在這種情況下，路由/交換設備中的通信資源管理和控制模塊可以根據整個IP 承載網當前的工作狀態進行選擇。在採用基於虛電路的方式時，由於面 向連接的情況下在連接建立的過程中就建立起一條虛電路。在這條虛電 路中，所有虛鏈路的資源是相同的，因此只要在虛電路的接入端進行控 制即可實現基於公平算法的資源管理。在採用基於虛鏈路的方式時，路 由/交換設備根據業務等級，對相同數據平面通過相同虛鏈路的資源進行 匯聚，此時即可在匯聚資源的虛鏈路處採用上述基於公平算法的資源管 理方法。在基於虛電路+虛鏈路的方式下，既可以在匯聚資源的虛鏈路
處啟動上述基於公平算法的資源管理方法；也可以在虛電路的接入端進
行控制以實施進行基於公平算法的資源管理。
在上述的資源管理過程中，管理平面的資源管理命令的優先級高於
控制平面的資源管理命令。因此，己經用控制平面完成的資源管理和控
制，可以通過管理平面來改動。資源管理的最後決定權取決於來自網絡
管理設備的人工幹預。
上面對本發明所述的基於公平算法的IP電信網設備資源管理方法進
行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發明實質
精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發明專利
權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資源管理方法，其特徵在於
(1)路由/交換設備開啟對虛鏈路的優先級處理功能；
(2)在接收到一個數據平面的虛鏈路的數據包之後，
當數據包沒有超過為該虛鏈路配置的資源值時，將數據包直接放入虛鏈路出埠隊列中，由路由/交換設備根據數據包的優先級進行傳送；
當數據包超過為該虛鏈路配置的資源值時，採用存儲器對數據流進行整形，並基於公平算法確定要丟棄的數據包。
2. 如權利要求
1所述的基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資 源管理方法，其特徵在於-在所述步驟(l)中，開啟對虛鏈路的優先級處理功能之前，先關閉該 虛鏈路資源閾值計數指示器。
3. 如權利要求
1所述的基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資 源管理方法，其特徵在於 '在所述步驟(2)中，所述公平算法為公平排隊算法或者加權公平算法。
4. 如權利要求
1所述的基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資 源管理方法，其特徵在於在不面向連接的工作方式下，路由/交換設備直接對虛鏈路實施所述基於公平算法的資源管理方法；在面向連接的工作方式下，路由/交換設備根據網絡的工作狀態在基於虛電路的方式，基於虛鏈路的方式和虛電 路+虛鏈路方式中進行選擇。
5. 如權利要求
4所述的基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資源管理方法，其特徵在於在基於虛電路的方式下，在虛電路的接入端進行接入控制以實現資 源管理。
6. 如權利要求
4所述的基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資源管理方法，其特徵在於在基於虛鏈路的方式下，在匯聚資源的虛鏈路處實施如權利要求
1 所述的基於公平算法的資源管理方法。
7. 如權利要求
4所述的基於公平算法的IP電信網路由/交換設備資源管理方法，其特徵在於在虛電路+虛鏈路方式下，在匯聚資源的虛鏈路處實施如權利要求
1 所述的基於公平算法的資源管理方法，並且在虛電路的接入端進行接入 控制以實現資源管理。
8. —種在IP電信網系統中選擇資源管理方式的方法，由IP電信網 系統中的路由/交換設備實施，其特徵在於對於實時業務，所述路由/交換設備控制虛鏈路進行基於閾值控制的 資源管理方法；對於非實時業務，所述路由/交換設備控制虛鏈路進行如 權利要求
1所述的基於公平算法的資源管理方法。
專利摘要
本發明提供了一種基於公平算法的IP電信網設備資源管理方法。該方法基於IP電信網系統的路由/交換設備實施，包括如下步驟路由/交換設備首先開啟對虛鏈路的優先級處理功能，在接收到一個數據平面的虛鏈路的數據包之後，當數據包沒有超過為該虛鏈路配置的資源值時，將數據包直接放入虛鏈路出埠隊列中，由路由/交換設備根據數據包的優先級進行傳送；當數據包超過為該虛鏈路配置的資源值時，採用存儲器對數據流進行整形，並基於公平算法確定要丟棄的數據包。本方法可以為IP電信網技術的產業化應用奠定技術基礎。
文檔編號H04L12/56GKCN101588292SQ200810112283
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月22日
發明者劉文紅, 潔 張, 胡築華, 蔣林濤, 趙慶琳, 馬玉發 申請人:原創信通電信技術(北京)有限公司;信息產業部電信研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan