著录项信息
专利名称 | 综合业务分组交换网络及其接纳控制方法和交换节点 |
申请号 | CN99809591.5 | 申请日期 | 1999-05-20 |
法律状态 | 权利终止 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2001-09-12 | 公开/公告号 | CN1312996 |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | 暂无 | IPC分类号 | 暂无查看分类表>
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申请人 | 艾利森电话股份有限公司 | 申请人地址 | 瑞典斯德哥尔摩
变更
专利地址、主体等相关变化,请及时变更,防止失效 |
权利人 | 艾利森电话股份有限公司 | 当前权利人 | 艾利森电话股份有限公司 |
发明人 | A·维雷斯;Z·图兰伊 |
代理机构 | 中国专利代理(香港)有限公司 | 代理人 | 程天正;李亚非 |
摘要
在网络中提供接纳控制的一个交换节点(3)包含多个独立的优先级队列(6),用于接收有不同优先级的分组。优先级(1)到n提供延迟有保证的服务,优先级n+1到m提供丢失有保证的服务,且优先级Pm+1提供尽力的服务。测量装置51到5m不断测量进入除最低的Pm+1外的每个优先级缓冲区P1到Pm的平均比特率。当一个请求以第k优先级到达时,用于优先级l=k...Pm的网络容量被计算。对于l的所有选择,等级l和更高等级的业务量负载的测量要被考虑。这些容量需求对于保证已被更低优先级队列接纳的所有流的服务质量是必须的。这些容量被与网络容量进行比较,并且如果有足够的容量,则该请求被接受。否则,该请求被拒绝。
1、用于综合业务分组交换网中的一个交换节点的接纳控制方法, 所述综合业务分组交换网具有多个基于与之相关的服务保证的优先级 (P1...n,Pn+1…Pm,Pm+1),该方法包含的步骤为:
为每个进入的流基于该流所要求的服务保证而分配相应的多个优 先级中被选定的一个优先级;
判定,如果该进入的流被接纳,则对于该进入的流以及所有以前被 接纳的流,服务保证能否被满足,
其特征是该方法包含以下步骤,即计算进入的流及所有具有服务保 证的更低优先级的流所需要的容量,以及如果有足够的网络容量来处理 上述容量之和,则接纳该进入的流。
2、如权利要求1中所要求的方法,其中为每个流计算所需容量的 步骤包括考虑对于那个特定的流及所有更高优先级的流的业务量负载 的测量。
3、如前面的任何一个权利要求所要求的方法,其中多个优先级涉 及要求延迟有保证的服务的流,要求丢失有保证的服务的流,以及,要 求尽力的服务的流。
4、如权利要求3中所要求的方法,其中优先级1到n被分配给要 求延迟有保证的服务的流,优先级n+1到m被分配给要求丢失有保证 的服务的流,且优先级m+1被分配给要求尽力的服务的流。
5、如权利要求1中所要求的方法,其中对于延迟有保证的业务的 接纳控制依赖于下面要被满足的条件:
其中:
ρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸
k 被分配给新流的优先级
εd 饱和概率(应小于丢失值l1,l2,l3…,例如10-8)
ρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸
A1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合
C 输出链路速率
Mi 被测量的优先级i的平均速率
dk 优先级k的延迟保证。
6、如权利要求1中所要求的方法,其中对于丢失有保证的业务的 接纳控制依赖于下面两个要被满足的条件:
条件1
条件2
其中:
ρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸
k 被分配给新流的优先级
li 丢失有保证的服务i的饱和概率
ρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸
A1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合
C 输出链路速率
Bk 队列k的缓存容量
Mi 被测量的优先级i的平均速率。
7、一个综合业务分组交换网络的交换节点,所述综合业务分组交 换网络具有多个基于与之相关的服务保证的优先级 (P1…n,Pn+1…Pm,Pm+1),该交换节点包含:
用来为每个进入的流基于该流所要求的服务保证而分配相应的其 中一个优先级的装置(4);
用来判定,如果该进入的流被接纳,则对于该进入的流以及所有以 前被接纳的流服务保证能否被满足的接纳控制装置,
其特征是该交换节点包含用于计算进入的流和所有具有服务保证 的更低优先级的流所需要的容量的装置,以及用于在有足够的网络容量 来处理上述容量之和时接纳该进入的流的装置。
8、如权利要求7中所要求的交换节点,其中为每个流计算所需容 量的装置包括考虑对那个特定的流及所有更高优先级的流的业务量负 载测量的装置。
9、如权利要求7到8中任何一个所要求的交换节点,其中该用于 分配的装置分配该多个优先级,所述优先级涉及要求延迟有保证的服务 的流、要求丢失有保证的服务的流、以及,要求尽力的服务的流。
10、如权利要求9中所要求的交换节点,其中该用于分配的装置 将优先级1到n分配给要求延迟有保证的服务的流,将优先级n+1到m 分配给要求丢失有保证的服务的流,且将优先级m+1分配给要求尽力的 服务的流。
11、如权利要求10中所要求的交换节点,包括:
队列1到n,被提供用来存储延迟有保证的业务的数据;
队列n+1到m,被提供用来存储丢失有保证的业务的数据;以及
队列m+1,被提供用来存储尽力的业务的数据。
12、如权利要求7中所要求的交换节点,其中接纳控制装置被配 置为如果下列条件被满足,则接纳延迟有保证的业务:
其中:
ρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸
k 被分配给新流的优先级
εd 饱和概率(应小于丢失值l1,l2,l3…,例如10-8)
ρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸
A1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合
C 输出链路速率
Mi 被测量的优先级i的平均速率
dk 优先级k的延迟保证。
13、如权利要求7中所要求的交换节点,其中接纳控制装置被配 置为如果下列两个条件被满足,则接纳丢失有保证的业务:
条件1
条件2
其中:
ρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸
k 被分配给新流的优先级
li 丢失有保证的服务i的饱和概率
ρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸
A1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合
C 输出链路速率
Bk 队列k的缓存容量
Mi 被测量的优先级i的平均速率。
14、一个具有多个基于与之相关的服务保证的优先级 (P1…n,Pn+1…Pm,Pm+1)的综合业务分组交换网络,该网络包含多个交换节 点,其中至少一个交换节点包含:
用来为每个进入的流基于该流所要求的服务保证分配相应的其中 一个优先级的装置(4);
用来判定,如果该进入的流被接纳,则对于该进入的流以及所有以 前被接纳的流服务保证能否被满足的接纳控制装置,
其特征是该至少一个交换节点包含用于计算进入的流和所有具有 服务保证的更低优先级的流所需要的容量的装置,以及用于在有足够的 网络容量来处理上述容量之和时接纳该进入的流的装置。
15、如权利要求14中所要求的综合业务分组交换网络,其中为每 个进入的流计算所需容量的装置包括考虑对那个特定的流及所有更高 优先级的流的业务量负载测量的装置。
16、如权利要求14到15中任何一个所要求的综合业务分组交换网 络,其中该用于分配的装置分配多个优先级,所述优先级涉及要求延迟 有保证的服务的流、要求丢失有保证的服务的流、以及,要求尽力的服 务的流。
17、如权利要求16中所要求的综合业务分组交换网络,其中该用 于分配的装置将优先级1到n分配给要求延迟有保证的服务的流,将优 先级n+1到m分配给要求丢失有保证的服务的流,且将优先级m+1分 配给要求尽力的服务的流。
18、如权利要求17中所要求的综合业务分组交换网络,包括:
队列1到n,被提供用来存储延迟有保证的业务的数据;
队列n+1到m,被提供用来存储丢失有保证的业务的数据;以及
队列m+1,被提供用来存储尽力的业务的数据。
19、如权利要求14中所要求的综合业务分组交换网络,其中接纳 控制装置被配置为如果下列条件被满足,则接纳延迟有保证的业务:
其中:
ρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸
k 被分配给新流的优先级
εd 饱和概率(应小于丢失值l1,l2,l3…,例如10-8)
ρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸
A1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合
C 输出链路速率
Mi 被测量的优先级i的平均速率
dk 优先级k的延迟保证。
20、根据权利要求14中所要求的综合业务分组交换网络,其中接 纳控制装置被配置为如果下列两个条件被满足,则接纳丢失有保证的业 务:
条件1
条件2
其中:
ρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸
k 被分配给新流的优先级
li 丢失有保证的服务i的饱和概率
ρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸
A1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合
C 输出链路速率
Bk 队列k的缓存容量
Mi 被测量的优先级i的平均速率 它包含多个交换节点,其中至少一个交换节点包含:一个根据权利要求 7到13之一的交换节点。
技术领域\n本发明涉及用于电信网络,特别是用于综合业务分组交换网络的业 务结构,所述业务结构使得所述网络可以支持要求不同服务质量(QoS) 等级的应用。\n技术背景\n当前综合通信网的趋势要求发展能够支持不同范围的服务质量的 网络结构,所述服务质量被不同范围的不同应用所要求。这些应用在它 们所产生的业务量及它们能忍受的数据丢失和延迟等级上存在差异。例 如,音频数据不需要数据业务所需要的分组差错的可靠性,但音频数据 不能忍受过大的延迟。而其他的应用可能对数据丢失和延迟都敏感。\n考虑中的网络结构是基于分组(或信元)交换范例的,例如传输控制 协议/互联网协议(TCP/IP)或异步传输模式(ATM)。支持综合业务分组交 换网的基本思想是:所有业务量都在相同的物理网络上承载,但属于有 不同QoS要求的流的分组在网络中被区别对待。一个流代表了有共同的 业务量(例如,峰值速率)和QoS(例如丢失)描述,且有相同源和目的地的 分组流。\n这一在处理上的不同一般是通过一个交换机制实现的,这一交换机 制首先根据到达一个交换节点(SN)的分组的QoS承诺对它们分类,然后 基于分类的结果调度分组的发送。理想地,在每个交换节点中的分类器 和调度器应当是简单、快速、可升级和便宜的。\n为了保护现有的承诺,网络必须能够拒绝任何新的请求。这是通过 使用某种机制(通常是分布式的)来判断新的请求是否能被接纳的接纳控 制(AC)来实现的。\n在针对该问题的几个被提议的解决方案中,可以根据它们是否有所 谓的“按每个流”调度而被分成两个主要的组。\n图1给出了一个基于每个流调度的众所周知的解决方案。这类系统 有一个维护每个流状态的调度算法,且要做的工作量取决于流的数量。 一个动态的队列/存储器处理器13为每个流分配一个单独的缓冲区Q1到 Qn。每个不同的源事先提供一个其业务量的描述符,该描述符限制了 要被发送到网络中的负载量。网络利用接纳控制12来确定它是否应该 接受一个新的请求。在接纳之后,由一个边缘设备(是业务提供者的委 托区域边界上的功能,其作用是一个对另一个业务提供者或用户的检查 点)来控制源的业务量。所使用的控制的一个典型例子是加权的公平排队 (WFQ)或类似的变型。\n使用这种按每个流调度的形式的解决方案的缺点是:需要复杂的队 列处理器及分类/调度硬件。对于每个分组,分类器10必须确定分组应 被放入的相应缓冲区Q1到Qn。大且变化的队列数意味着队列处理器的 功能会很复杂。当下一个分组要被发送时,调度器14必须选择恰当的 缓冲区来从中发送。调度器14也可能是一个瓶颈,由于它需要服务于 很大的队列数。按每个分组处理的代价会很高且随着流的数量的增加而 增加。此外,算法是不可升级的,这意味着当流的量和数目增大时,处 理复杂性的增加将超越所能处理的情况。\n图2给出了另一个众所周知的基于一个没有按每个流调度的系统的 解决方案。这种解决方案提供了一些固定的、预先定义的QoS等级。这 种调度不是基于单独的流而是基于分组的QoS等级。这种方法需要简单 一些的硬件。单独的队列Q1到Qn被提供给每个QoS等级。分组分类器 15将进入的分组分到恰当的QoS队列Q1到Qn中。这个解决方案或者 设法确保高级用户得到更好的服务,或者设法确保明确的确定性保证。\n被提议的、不使用按每个流调度的解决方案有两个局限性中的一个 局限。第一,它们只能提供很不精确的QoS保证。另外,QoS的量度值 未被明确定义(例如,有差别的业务结构)。第二,所提供的保证是确定 的,这意味着没有统计复用增益可以被利用。其结果是,网络的利用率 很低。\n有上面提到的缺点的现有技术的系统的例子在美国的US 5,748,629(Colsman Mathias等人)中以及Dziong等人的题为“有优先级 的基于ATM的网络中的缓冲区尺寸及有效带宽分配”的论文中被公开 (在1991年4月22日到27日的ITC专家研讨会会议录的第293到304 页,Cracow(波兰),XP002115996)。另外一个例子在Shiomoto K.等 人的题为“基于自适应接纳控制的简单多QoS的ATM缓冲区管理方 案”的文章中被公开(电气电子工程师学会ISBN:0-7803-3337-3通信: 全球繁荣的关键,Globecom 1996,伦敦,1996年11月18日至22 日,卷1,18th1996年11月,第447至451页)。\n本发明的目的是通过提供一种业务结构来克服上面列出的现有技 术的缺点,所述业务结构用一种简单且可升级的方式来保证在一个综合 业务分组交换网中的不同服务质量等级。这是利用基于接纳控制来组合 简单分组调度和测量以提供精确的服务质量保证的交换节点而获得 的。\n发明概要\n根据本发明的第一个方面,提供了用于综合业务分组交换网中的一 个交换节点的接纳控制方法,所述综合业务分组交换网具有多个基于与 之相关的服务保证的优先级,该方法包含的步骤是:\n为每个进入的流基于该流所要求的服务保证来分配相应的多个优 先级中被选定的一个优先级;\n判定,如果该进入的流被接纳,则对于该进入的流及所有以前被接 纳的流服务保证能否被满足,\n其特征是该方法包含以下步骤,即计算进入的流及所有具有服务保 证的更低优先级的流所需要的容量,以及如果有足够的网络容量来处理 上述容量之和,则接纳该进入的流。\n根据本发明的另一个方面,一个交换节点包含:\n用来为每个进入的流基于该流所要求的服务保证而分配相应的其 中一个优先级的装置;\n用来判定,如果该进入的流被接纳,则对于该进入的流及所有以前 被接纳的流服务保证能否被满足的接纳控制装置,\n其特征是该交换节点包含用于计算进入的流和所有具有服务保证 的更低优先级的流所需要的容量的装置,以及用于在有足够的网络容量 来处理上述容量之和时接纳该进入的流的装置。\n根据本发明的另一个方面,一个综合业务分组交换网络包含多个交 换节点,其中至少一个交换节点包括:\n用来为每个进入的流基于该流所要求的服务保证而分配相应的其 中一个优先级的装置;\n用来判定,如果该进入的流被接纳,则对于该进入的流以及所有以 前被接纳的流服务保证能否被满足的接纳控制装置,\n其特征是该至少一个交换节点包含用于计算进入的流和所有具有 服务保证的更低优先级的流所需要的容量的装置,以及用于在有足够的 网络容量来处理上述容量之和时接纳该进入的流的装置。\n附图简述\n为了更好地理解本发明,现在参考附图举例说明,其中:\n图1给出了根据现有技术基于每个流调度的一个接纳控制系统,\n图2给出了根据现有技术的没有按每个流调度的一个接纳控制系 统,\n图3给出了根据本发明的一个实施方案、组成业务结构的网络实体 的一个方块图,\n图4给出了根据本发明的有接纳控制的一个交换节点,\n图5是一张说明了根据本发明在接纳控制方法中接纳一个新呼叫请 求时所包含的步骤的流程图。\n发明优选实施方案的详细描述\n优选实施方案的综合业务分组交换网络提供了三个业务种类。它们 是:\ni.最大延迟保证,\nii.最大分组丢失保证,及\niii.尽力。\n在延迟和丢失类别中有固定数量的业务。对于延迟类别中的业务, 网络提供不同等级的最大延迟(d1,d2,…)保证及严格的丢失保证,而对 于丢失类别中的业务,不同等级的最大丢失(l1,l2,…)保证被提供,但没 有明确的延迟。对于尽力的业务则根本不给予保证,但也不进行接纳控 制。这意味着剩余的未被其它业务使用的所有带宽都可以被它利用。\n图3给出了构成本发明网络结构的网络单元。网络由被连接到边缘 设备2上的终端系统1构成。每个终端系统1向其相关的边缘设备发信 号以建立和拆除分组流,并为被接纳的流生成业务量。\n边缘设备依次被连接到交换节点3。每个边缘设备2的用途是控制 被接纳连接的业务量,并保证分组头中的业务域被设置为连接的业务等 级。\n网络的运行依赖于将一个新请求从终端系统传达给网络并在网络 节点间传达的信令协议。该信令协议也为一个请求的接受或拒绝以及来 自终端系统的请求的终结发信号。所使用的准确的协议并不构成本发明 的一部分,只要它符合上面提出的原则便可。\n在运行中,一个终端系统1为一个新流的请求发信号给边缘设备 2。信令消息包含业务描述符和业务量描述符。业务量描述符包含一个 峰值速率或一个漏桶描述符,或两者都有。边缘设备2将请求沿着流的 路径传送且每个交换节点3在本地作出接纳控制决定。对一个请求的拒 绝或接受被发信号传回终端系统1。\n如果该流被接受,则终端系统1开始发送数据给边缘设备2。边缘 设备2负责识别分组所属的流。它检查分组是否符合流的业务量描述 符。如果不符合,则边缘设备2丢弃该分组。如果该分组符合,则边缘 设备就基于该流的QoS请求分配一个优先级给该分组。优先级被存储在 分组头中(例如,IP分组的TOS域或ATM信元中的VPI/VCI域)。该 分组沿着到其目的地的路径传播。在每个交换节点3中,分组被发送到 对应于分组头中的值的队列中。队列被基于严格的优先级原则而服务, 从而节省了调度器的工作。\n图4给出了根据本发明的、可提供接纳控制的交换节点的优选实施 方案。\n一个优先级分类器4基于该流的业务请求分配优先级,它在信令消 息的业务描述符中被传达。被接纳的分组依赖分组头中含有的值被发送 给多个不同的优先级队列6。“延迟”业务类别中的业务总是得到比“丢 失”业务类别中的业务更高的优先级。优先级1到n提供延迟有保证的 业务,以及优先级n+1到m提供丢失有保证的业务。在每个类别中, 更严格的服务比不太严格的服务得到更高的优先级。\n例如,d1有一个更苛求的服务保证要求,因此它有一个比d2更高 的优先级,d2又比d3的优先级高等等。同样,在丢失类别中,l1有一 个更苛求的服务保证要求,因此它有一个比l2更高的优先级,l2又比l3 的优先级高等等。尽力的业务总是被分配以最低的优先级Pm+1。\n交换节点3有装置51到5m,用来连续测量进入除最低的Pm+1之外 的每个优先级缓冲区P1到Pm中的平均比特率。这些测量被用于帮助本 发明的接纳控制算法。\n图5给出了本发明的接纳控制方法中包含的步骤。\n如步骤S2所示,当一个请求以第k优先级到达时,用于优先级l=k… Pm的网络容量被计算。对于l的所有选择,等级l或更高等级的业务量 负载的测量要被考虑。这些容量需求对于保证所有已被更低优先级队列 所接纳的流的服务质量是必需的。在步骤S3,这些容量被与网络容量相 比较,并且在步骤S4,如果有足够的容量,则在步骤S5,该请求被接 受。否则,在步骤S6,该请求被拒绝。\n这样,例如,如果在每个优先级P1到Pm+1上有10个被接纳的流, 且一个新的请求以第3优先级P3到来,则接纳控制装置判定是否利用整 个链路便能保证所有31个流(即那些在P1到P3中的以及新的流)的d3 延迟。如果请求以第6优先级到达且这是有l2丢失保证的业务的队列, 则接纳控制装置判断是否能保证所有61个流(即那些在P1到P6中的及 新的流)的l2丢失。这保证了对于第k等级的业务的服务质量。不过, 必须保证对于更低优先级的服务保证也能被满足。因此,如上所述,当 一个请求被接收到时,对于第k等级和更低等级所需的容量就被计算。 如果对于第k等级及所有更低的优先级有足够的容量,则新的请求就被 接纳。\n以这种方式,便可以克服现有技术的优先级调度技术的缺点,从而 防止较高优先级的业务量严重阻塞较低优先级的业务量。\n最好是,对于延迟有保证的业务的接纳控制依赖下列要被满足的条 件: \n其中:\nρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸\nk 被分配给新流的优先级\nεd 饱和概率(应小于丢失值l1,l2,l3…,例如10-8)\nρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸\nA1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合\nC 输出链路速率\nMi 被测量的优先级i的平均速率\ndk 优先级k的延迟保证\n最好是,对于丢失有保证的业务的接纳控制依赖下面两个要被满足 的条件:\n条件1 \n条件2 \n其中:\nρ0,σ0 新流的标记速率及漏桶尺寸\nk 被分配给新流的优先级\nli 丢失有保证的服务i的饱和概率\nρi,σi 流i的标记速率和漏桶尺寸\nA1…k 属于第一k(1…k)优先级的流的集合\nC 输出链路速率\nBk 队列k的缓存容量\nMi 被测量的优先级i的平均速率\n当根据上面列出的接纳控制原则流已被接纳时,一个优先级调度器 7(如图4所示)就基于严格的优先级原则服务于这些队列以便将分组从 交换节点输出。\n上面描述的接纳控制方法克服了现有技术的问题,因为该接纳算法 是可升级的,即它不依赖不同优先级的数量,且不允许更高优先级的业 务量严重阻塞更低优先级的业务量。\n本发明有一个优点是调度器中每个分组所需的工作量最小。该结构 能够比基于WFQ的方案接纳更多的流,且可以在几个业务量等级中进 行统计复用从而增加了可被接纳的业务量。\n当接纳第k优先级时,本发明会认为好象所有更高优先级的业务量 都属于这个等级。以这种方式,接纳控制不在单独的等级中进行,而是 在等级组中进行,因而增加了统计复用增益。用来监控网络资源的实际 使用的可升级的、集合的等级测量意味着网络效率被提高了。
法律信息
- 2008-07-16
专利权的终止(未缴年费专利权终止)
专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:2003.10.1
- 2003-10-01
- 2001-09-19
- 2001-09-12
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |