專利名稱：路由系統(tǒng)中差異排隊的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對傳統(tǒng)的因特網(wǎng)工程特別任務(wù)組(IETF)服務(wù)質(zhì)量(QoS)協(xié)議規(guī)范的改進。
背景技術(shù)：
在當今復(fù)雜的因特網(wǎng)環(huán)境中，業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)包(分組)通過路由系統(tǒng)(路由器)來處理，而不管它們所表示的數(shù)據(jù)類型如何。這種方式稱作“盡力而為”業(yè)務(wù)。但是，隨著包含語音和其它信號類型的數(shù)字化多媒體內(nèi)容的出現(xiàn)，對于根據(jù)與各數(shù)據(jù)包相關(guān)的特定路由要求來處理數(shù)據(jù)包的需求不斷增長。
服務(wù)質(zhì)量(QoS)通過路由系統(tǒng)的各信號類型的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級處理。QoS的目的是提供多個不同的服務(wù)等級，其中各服務(wù)等級匹配數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)性能要求。例如，語音呼叫要求特定的QoS服務(wù)等級，保證較少的等待時間、即定位存儲單元中第一比特或字符所需的時間。少的等待時間確保路由器所接收的數(shù)據(jù)包在時間要求的某個最小值集合之內(nèi)被轉(zhuǎn)發(fā)。例如，如果路由器在大致相同的時間接收到非語音數(shù)據(jù)包和語音數(shù)據(jù)包，則語音數(shù)據(jù)包應(yīng)當?shù)玫捷^高的優(yōu)先級并盡快通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，以便確保及時的端到端傳遞。還有其它類型的多媒體信號對延時不敏感，但可能對帶寬敏感。這些信號類型要求整個網(wǎng)絡(luò)上的帶寬保證，以便接納特定的業(yè)務(wù)類型。
某些類型的業(yè)務(wù)不要求小的等待時間保證，但要求增加的帶寬量以便路由較大數(shù)量的信號數(shù)據(jù)。特定的帶寬保證必須存在于整個網(wǎng)絡(luò)上，以便接納某些類型的業(yè)務(wù)、例如成批數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲不加區(qū)別地處理數(shù)據(jù)信號。也就是說，采用與數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)包相同的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級來處理語音信號數(shù)據(jù)包。這種技術(shù)不能根據(jù)用戶服務(wù)等級協(xié)議(SLA)有效地估算和識別信號。差異服務(wù)(DiffServ)的概念由因特網(wǎng)工程協(xié)會發(fā)展而正式形成向聚集的服務(wù)等級提供保證服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。然而，本領(lǐng)域仍然需要一種提供硬件以便在多媒體網(wǎng)絡(luò)路由系統(tǒng)中有效地實現(xiàn)差異服務(wù)的方法。
轉(zhuǎn)讓給International Business Machines Corporation(Armonk，NY)的美國專利No.6091709“分組交換網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量管理”描述了一種用于數(shù)據(jù)分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的分組路由器，所描述的路由器提供等步處理表示實時語音的數(shù)據(jù)所需的一種優(yōu)先服務(wù)，并且包括用于確保與這種優(yōu)先服務(wù)關(guān)聯(lián)的保證能夠符合高度確定性的服務(wù)質(zhì)量(QoS)管理系統(tǒng)。所描述的這種管理系統(tǒng)提供優(yōu)先化隊列，包含支持適合等步處理的優(yōu)先服務(wù)的預(yù)訂的最高優(yōu)先級隊列。QoS管理器單元針對接近擁塞和臨界擁塞的狀態(tài)密切監(jiān)視最高優(yōu)先級隊列和其它隊列。任一狀態(tài)都不存在時，填充包流從較低優(yōu)先級隊列提升到最高優(yōu)先級隊列，以便始終最佳地利用后一種隊列。如果所有較低優(yōu)先級隊列在這些時間都是空的，則插入偽數(shù)據(jù)包作為填充流。偽數(shù)據(jù)包具有一種形式，使接收它們的路由器和其它站將其立即丟棄。系統(tǒng)的各隊列所允許的偽業(yè)務(wù)量是隊列的估算峰值業(yè)務(wù)負荷的預(yù)定部分，該量可替換，以便允許在條件需要時通過隊列轉(zhuǎn)發(fā)附加業(yè)務(wù)量。當存在接近擁塞的狀態(tài)時，QoS管理器將填充流單元從最高優(yōu)先級隊列降低到較低優(yōu)先級隊列，以便減少可能對占用最高優(yōu)先級隊列的實時業(yè)務(wù)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)發(fā)延遲。在最高優(yōu)先級隊列中存在臨界擁塞的狀態(tài)時，暫停許可新輸入業(yè)務(wù)流進入該隊列，也暫停填充流從該隊列中向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。
轉(zhuǎn)讓給Lucent Technologies Inc.(Murray Hill，NJ)的美國專利No.6075791“保證分組網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳送速率和延遲的系統(tǒng)”描述了一種系統(tǒng)，它服務(wù)于與各數(shù)據(jù)連接關(guān)聯(lián)的多個隊列。所描述的系統(tǒng)向數(shù)據(jù)連接保證數(shù)據(jù)傳送速率和數(shù)據(jù)傳送延遲。這是通過以下方式實現(xiàn)的，即，把具有至少一個在其相關(guān)隊列中等待的數(shù)據(jù)包的各連接(例如稱作儲備連接的連接)與作為以下系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)而產(chǎn)生的時標相關(guān)聯(lián)(a)儲備的隊列數(shù)量，(b)對各連接所保證的數(shù)據(jù)傳送速率，(c)對全部儲備連接所保證的數(shù)據(jù)傳送速率的總和，(d)連接的先前時標，以及(e)所有儲備連接的時標的加權(quán)和，各時標按照對相應(yīng)連接所保證的數(shù)據(jù)傳送速率進行加權(quán)。然后，識別全部儲備連接之中與具有最小值的時標關(guān)聯(lián)的儲備連接，以及從對應(yīng)于該連接的隊列中發(fā)送數(shù)據(jù)包。如果連接仍然屬于儲備的，則為該連接產(chǎn)生新的時標。一旦完成了數(shù)據(jù)包的傳輸，則重復(fù)上述具有最小時標的連接的確定，從而識別下一個待服務(wù)的隊列。
轉(zhuǎn)讓給International Business Machines Corporation(Armonk，NY)的美國專利No.5946311“在利用多個協(xié)議的環(huán)境下允許更有效通信的方法”描述了一種方法和系統(tǒng)，它允許由一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真控制器和一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真實體所組成的一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真器，它們疊加到一個或多個采用不同通信協(xié)議的基本網(wǎng)絡(luò)上，以便使所述一個或多個網(wǎng)絡(luò)能夠被訪問和使用，好象是所述一個或多個網(wǎng)絡(luò)正采用所述一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真器所模擬的協(xié)議一樣。所描述的方法和系統(tǒng)采用以下步驟(1)通知一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真控制器關(guān)于一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真控制器覆蓋的一個或多個網(wǎng)絡(luò)所采用的協(xié)議中固有的網(wǎng)絡(luò)功能信息；(2)指示一個或多個網(wǎng)絡(luò)仿真控制器采用它們已經(jīng)得到通知的一個或多個網(wǎng)絡(luò)功能信息，以便定義在一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真控制器的控制之內(nèi)的某些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真實體的通信功能；以及(3)指示一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真控制器或者在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真控制器的控制之內(nèi)的一個或多個某種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真實體采用這樣定義的通信功能來確保網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真實體不請求對于完全超過一個或多個其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真實體的已定義通信功能的一個或多個其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真實體的通信鏈接。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的路由方法。該方法一般包括從多媒體網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)包的步驟。另外，該方法還包括為數(shù)據(jù)包分配消息塊頭的步驟，其中消息塊頭用于保持內(nèi)部路由器映射的行為聚集值。該方法還包括以確保特定QoS的方式對數(shù)據(jù)包排隊并將其路由到差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域的步驟。在一個實施例中，塊頭包含反映盡力而為逐跳(per hop)行為處理的缺省QoS3元組值。此外，各行為聚集可以是采用相同QoS處理的數(shù)據(jù)包的集合。另外，QoS3元組表示基于入局數(shù)據(jù)包的DifServ碼點值的QoS行為聚集。
在另一個實施例中，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)路由方法的排隊步驟采用通過排隊先后順序配置的排隊管理器軟件模塊來實現(xiàn)。另外，排隊步驟采用對應(yīng)于所支持的行為聚集的隊列的基本集合。此外，排隊步驟還采用兩個或兩個以上優(yōu)先化的出口隊列。另外，出口隊列包括高優(yōu)先級出口隊列、中等優(yōu)先級出口隊列以及低優(yōu)先級出口隊列。
在另一個實施例中，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的路由方法將包頭中的DifServ碼點字段與DifServ碼點對逐跳行為表進行比較，并通過消息塊頭標記器將相應(yīng)的QoS3元組值放入消息塊頭。此外，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的路由方法還包括把數(shù)據(jù)包從計量表或者直接從分類器提供給排隊管理器，該數(shù)據(jù)包攜帶識別所屬的基本隊列(以及間接地識別輔助隊列)、丟棄先后順序以及會話標識符的消息塊頭信息。另外，排隊管理器識別數(shù)據(jù)包所屬的基本等級隊列，如果與該隊列關(guān)聯(lián)的權(quán)標桶計量表具有可用權(quán)標，則數(shù)據(jù)包直接被傳遞給輔助隊列。如果基本隊列為空，則該方法包括以下步驟檢查輔助隊列是否能夠接納該數(shù)據(jù)包，如果出口隊列能夠接納數(shù)據(jù)包，則該數(shù)據(jù)包被傳遞到輔助隊列，從而允許AF和BE業(yè)務(wù)可使用多達全部鏈路帶寬。
在另一個實施例中，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的路由方法還包括把確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列計量為最小配置速率、但允許隊列使用最高為全部線速率的未使用帶寬的權(quán)標桶。另外，該方法允許盡力而為業(yè)務(wù)不被分配最小保證帶寬，但允許業(yè)務(wù)爭取未使用的帶寬。此外，該方法還采用包含在數(shù)據(jù)包頭信息中的字段根據(jù)業(yè)務(wù)配置文件來分配QoS3元組。包含在數(shù)據(jù)包頭信息中的字段包含DiffSev碼點字段。如果QoS3元組不同于缺省消息塊頭值，則該方法還包括根據(jù)可配置規(guī)則采用新的QoS3元組來改寫缺省消息塊頭。
在另一個實施例中，當出口裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路中的空間變?yōu)榭捎脮r，用于路由因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的方法包括根據(jù)優(yōu)先級排隊先后順序把數(shù)據(jù)包傳遞到出口驅(qū)動器。另外，該方法還涉及從IP數(shù)據(jù)包中剝離消息塊頭字段的出口驅(qū)動器。此外，IP數(shù)據(jù)包保持出口DiffServ碼點。另外，通過路由過程可選地修改DiffServ碼點。
本發(fā)明還可表示為與差異業(yè)務(wù)邊緣路由器有關(guān)。差異業(yè)務(wù)邊緣路由器配置為接收來自多媒體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包。另外，路由器還配置成為數(shù)據(jù)包分配消息塊頭，其中消息塊頭用于保持內(nèi)部路由器映射的行為聚集值。此外，路由器以確保特定QoS的方式將數(shù)據(jù)包排隊并將其路由到差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域。
在一個實施例中，差異服務(wù)邊緣路由器包括入口驅(qū)動器，它可連接到多媒體網(wǎng)絡(luò)且配置成為入局數(shù)據(jù)包分配包含反映盡力而為逐跳行為處理的缺省QoS3元組值的消息塊頭。另外，差異服務(wù)邊緣路由器還能夠配置成采用消息塊頭來保持內(nèi)部路由器映射的行為聚集值。此外，差異服務(wù)邊緣路由器能夠配置成以確保這種業(yè)務(wù)的各個數(shù)據(jù)包接收相同QoS的方式來處理具有共同行為聚集的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。另外，差異服務(wù)邊緣路由器還可包括采用DifServ碼點對逐跳行為表所配置的分類器。
在另一個實施例中，差異服務(wù)邊緣路由器包括采用排隊先后順序配置的排隊管理器軟件模塊。此外，排隊管理器識別數(shù)據(jù)包所屬的基本等級隊列。另外，差異服務(wù)邊緣路由器包括對應(yīng)于所支持的行為聚集的隊列的基本集合。此外，差異服務(wù)邊緣路由器由三個優(yōu)先化出口隊列組成。另外，如果與數(shù)據(jù)包所屬的基本等級隊列關(guān)聯(lián)的權(quán)標桶(TB)計量表具有可用權(quán)標，則該數(shù)據(jù)包直接被傳遞到輔助隊列。
在另一個實施例中，差異服務(wù)邊緣路由器由計量到最小配置速率、但允許使用最高為全部線速率的未使用帶寬的確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列權(quán)標桶所組成。此外，差異服務(wù)邊緣路由器可經(jīng)過配置，使盡力而為業(yè)務(wù)可能以沒有最小保證帶寬而結(jié)束，但允許盡力而為業(yè)務(wù)爭取未使用的帶寬。另外，分類器包括可配置的數(shù)據(jù)庫，它采用包含在數(shù)據(jù)包頭信息中的字段根據(jù)業(yè)務(wù)配置文件來分配QoS3元組，其中包含DiffServ碼點字段。此外，如果QoS3元組不同于缺省消息塊頭值，則分類器可根據(jù)可配置規(guī)則采用新的QoS3元組來改寫缺省消息塊頭。
在另一個實施例中，差異服務(wù)邊緣路由器可通過基本隊列來配置，當為空時，使排隊管理器檢查輔助隊列是否能夠接納該數(shù)據(jù)包。此外，如果輔助隊列能夠接納數(shù)據(jù)包，則該數(shù)據(jù)包被傳遞到輔助隊列，從而允許AF和BE業(yè)務(wù)最多可使用全部的鏈路帶寬。另外，出口驅(qū)動器能夠配置成從IP數(shù)據(jù)包中剝離消息塊頭字段，使得IP數(shù)據(jù)包保持出口DiffServ碼點。
附圖簡介

圖1表示差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的框圖。
圖2表示差異服務(wù)邊緣路由器的詳細框圖。
圖3表示分類器內(nèi)部配置的框圖。
圖4表示計量表內(nèi)部配置的框圖。
圖5表示差異排隊塊的框圖。
圖6表示差異服務(wù)邊緣路由器中的IP數(shù)據(jù)包流。
發(fā)明的詳細描述本發(fā)明是一種在邊緣路由系統(tǒng)中采用差異排隊以改進IETF指定的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供速率保證、等待時間保證以及提供在某些等級的業(yè)務(wù)之間的帶寬共享。
圖1表示差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)100的框圖，包括差異服務(wù)邊緣路由器110、路由器入口115、路由器出口125、差異服務(wù)(DiffServ)域105、包含DiffServ核心路由器130的差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。多媒體網(wǎng)絡(luò)120為非差異服務(wù)多媒體網(wǎng)絡(luò)，為了系統(tǒng)的清楚而給出。
差異服務(wù)(DiffServ或DS)是一種網(wǎng)絡(luò)拓撲，它能夠針對不同用戶及其業(yè)務(wù)流提供不同種類的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)。DiffServ網(wǎng)絡(luò)的前提是網(wǎng)絡(luò)核心中的路由器(DiffServ核心路由器130)通過采用不同的逐跳行為(PHB)轉(zhuǎn)發(fā)不同數(shù)據(jù)包流中的數(shù)據(jù)包來處理這些數(shù)據(jù)包。通過以聚集方式處理業(yè)務(wù)流，DiffServ能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)質(zhì)量保證而不需要逐流信令以及各遍歷節(jié)點中的狀態(tài)維護(不同于IP信頭中DSCP字段的維護)。
DiffServ域105是由公共機構(gòu)管理的邏輯因特網(wǎng)區(qū)域。服務(wù)等級協(xié)議(SLA)由DiffServ域105通過DiffServ域105管理機構(gòu)和用戶之間的契約協(xié)議來標識。目前，全球因特網(wǎng)包含由不同機構(gòu)管理的數(shù)百個DS域105。DiffServ域105逐跳行為接受整個因特網(wǎng)上建立的信號配置文件值。目前定義的標準PHB組為加速轉(zhuǎn)發(fā)(EF)、確保轉(zhuǎn)發(fā)(AF)以及盡力而為轉(zhuǎn)發(fā)(BE)。加速轉(zhuǎn)發(fā)保證以最低可能的延時和抖動來轉(zhuǎn)發(fā)符合所配置速率的全部數(shù)據(jù)包。不符合的數(shù)據(jù)包被丟棄。確保轉(zhuǎn)發(fā)保證最低配置的轉(zhuǎn)發(fā)速率。如果有可用資源，則可轉(zhuǎn)發(fā)超過所配置速率的數(shù)據(jù)包(可能具有較高的丟棄優(yōu)先級)，或者可丟棄這些數(shù)據(jù)包。盡力而為轉(zhuǎn)發(fā)表示如果有可用資源，則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，否則便丟棄。待應(yīng)用的PHB由各入局數(shù)據(jù)包的IP信頭中的DiffServ碼點(DSCP)來指明。在DiffServ網(wǎng)絡(luò)的入口處，差異服務(wù)邊緣路由器110負責根據(jù)DSCP值、聚集行為等級以及帶寬利用率把數(shù)據(jù)流從非-DiffServ網(wǎng)絡(luò)路由到DiffServ網(wǎng)絡(luò)。路由選擇過程包括分類、計量、標記、丟棄以及排隊。
通常分割出口帶寬以便根據(jù)碼點值信號提供速率保證。例如，如果碼點字段值等效于加速轉(zhuǎn)發(fā)，則保證該信號具有可用帶寬的10％，同時保證映射到確保轉(zhuǎn)發(fā)的碼點字段值具有可用帶寬的60％。這樣，差異服務(wù)邊緣路由器110為以特定方式標記的數(shù)據(jù)包提供了可用性保證。出口帶寬(例如標準以太網(wǎng)的10Mbps)配置成對特定業(yè)務(wù)流提供帶寬保留。數(shù)據(jù)包采用特定的碼點轉(zhuǎn)發(fā)行為和行為聚集碼來標記。分割出口帶寬以提供具有較大帶寬的特定信號等級。
圖2表示差異服務(wù)邊緣路由器110的詳細框圖，包括入口驅(qū)動器210、分類器220、計量表230、差異排隊塊240以及出口驅(qū)動器250。
入口驅(qū)動器210接收來自多媒體網(wǎng)絡(luò)120的數(shù)據(jù)包，并為數(shù)據(jù)包分配包含反映盡力而為(BE)逐跳行為(PHB)處理的缺省QoS3元組值的消息塊頭。消息塊頭(MBLK)用于保持內(nèi)部路由器映射的行為聚集值。行為聚集是采用相同服務(wù)質(zhì)量處理的數(shù)據(jù)包的集合。
分類器220是多字段分類器軟件模塊，采用DiffServ碼點(DSCP)對PHB表以及一組用于根據(jù)可配置數(shù)量的信頭字段的內(nèi)容選擇數(shù)據(jù)包的指定算法過濾器來配置。在圖3中進一步描述分類器220。
計量表230是基于事件(與基于時間相對)的單速率權(quán)標桶計量表，它配置成根據(jù)數(shù)據(jù)包是處于配置文件中還是處于配置文件外而對數(shù)據(jù)包執(zhí)行動作。所配置的動作可以是“標記”、“丟棄”或“無”其中之一。在以下的圖4中進一步描述計量表230。
排隊塊240一般包括采用排隊先后順序、對應(yīng)于所支持的行為聚集的一組基本隊列以及三個優(yōu)先化的出口隊列來配置的排隊管理器軟件模塊。在以下圖5中進一步描述排隊塊240。
出口驅(qū)動器250提供對差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的連接，并監(jiān)測和管理發(fā)送環(huán)路。出口驅(qū)動器250還可由多種標準實現(xiàn)中的任一種組成。
圖3表示分類器220的內(nèi)部配置的框圖。分類器220一般包括DSCP對PHB表300、MBLK標記器310以及一個或多個IP過濾器320。為清楚起見，圖3中僅標出一個IP過濾器。
數(shù)據(jù)包從入口驅(qū)動器210發(fā)送到分類器220。分類器220將包頭中的DSCP字段與DSCP對PHB表300進行比較，而且由MBLK標記器310把相應(yīng)的QoS3元組值放入MBLK消息塊頭。QoS3元組表示基于入局數(shù)據(jù)包的DSCP值的服務(wù)質(zhì)量行為聚集。由于IP數(shù)據(jù)包遍歷該系統(tǒng)，因此MBLK信頭中的值用于進行處理判定。
然后把數(shù)據(jù)包傳遞到一個或多個過濾器320。過濾器320是一種配置成行為聚集(BA)或多字段(MF)過濾器的算法。BA過濾器只查看IP信頭中的DSCP字段。MF過濾器查看IP信頭元素的可配置組合(與現(xiàn)有的IP過濾器相同的字段加上DSCP字段)。過濾器將一個或多個IP信頭元素與一組可配置業(yè)務(wù)調(diào)整規(guī)則進行比較。如果數(shù)據(jù)包匹配過濾器且已指定計量表230，則將其發(fā)送到相應(yīng)的計量表230。如果數(shù)據(jù)包不匹配過濾器或者過濾器沒有相應(yīng)的計量表，則將其直接轉(zhuǎn)發(fā)到差異排隊塊240。
圖4表示計量表230的框圖。計量表230一般包括速率計400、丟棄/標記/無判定塊410、丟包器420以及包標記器430。當數(shù)據(jù)包匹配過濾器320時，則可將其傳遞到相應(yīng)的計量表230。當數(shù)據(jù)包進入計量表時，速率計400檢驗它們以確定數(shù)據(jù)流的暫時屬性是否在為數(shù)據(jù)包的行為聚集定義的速率配置文件以內(nèi)。這個過程用于確保客戶機-用戶沒有超出行為聚集所確定的數(shù)據(jù)包配置文件。速率計向丟棄/標記/無判定塊410通知數(shù)據(jù)包是在配置文件中還是在配置文件外。丟棄/標記/無判定塊410配置成檢驗速率計400結(jié)果、QoS3元組以及業(yè)務(wù)容量。
如果計量表確定DS域105包含可用容量，則嘗試許可“配置文件外”的數(shù)據(jù)包。如果沒有資源可用，則丟棄配置文件外的數(shù)據(jù)包。這個過程用于確保客戶機-用戶沒有超出SLA所確定的數(shù)據(jù)包配置文件。
圖5表示差異排隊塊240的框圖。差異排隊塊240一般包括排隊管理器510、具有相關(guān)權(quán)標桶計量表TB計量表560的加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列EF隊列520、具有其相關(guān)權(quán)標桶計量表TB計量表561和TB計量表562的確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列AF隊列530和AFN隊列540、具有相關(guān)權(quán)標桶計量表TB計量表563的盡力而為隊列BE隊列550、以及三個出口隊列即高優(yōu)先級出口隊列570、中等優(yōu)先級出口隊列575、低優(yōu)先級出口隊列579。
數(shù)據(jù)包從計量表230或者直接從分類器220提供給排隊管理器510。到達的數(shù)據(jù)包將攜帶識別所屬基本隊列(以及間接的輔助隊列)、丟棄先后順序以及會話標識符的MBLK信息。
排隊管理器510識別數(shù)據(jù)包所屬的基本等級隊列，如果與該隊列關(guān)聯(lián)的權(quán)標桶(TB)計量表具有可用權(quán)標，則數(shù)據(jù)包直接被傳遞給輔助隊列(并且可能直接傳遞給裝置驅(qū)動器)。當前的權(quán)標計數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)包中的字節(jié)數(shù)進行調(diào)整。TB權(quán)標計數(shù)器允許為負數(shù)(借用以后的權(quán)標)。如果在排隊管理器510接收數(shù)據(jù)包時權(quán)標計數(shù)為負且數(shù)據(jù)包標記對應(yīng)于加速轉(zhuǎn)發(fā)，則將丟棄該數(shù)據(jù)包。加速轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)不能超過最大速率。否則，排隊管理器510檢查基本隊列是否為空的。如果不是空的，則數(shù)據(jù)包進行會話排隊。如果隊列是空的，則排隊管理器510檢查輔助隊列是否能夠接納這個數(shù)據(jù)包。如果能夠接納，則排隊管理器510把該數(shù)據(jù)包送往輔助隊列(這允許AF和BE業(yè)務(wù)最高使用全部的鏈路帶寬)。如果不是，則排隊管理器510開始在基本隊列中排隊。
EF隊列520控制具有低等待時間要求的全部業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)包括多個AF隊列，AF1 530至AFN 540。在最佳實施例中，系統(tǒng)包括實現(xiàn)三個不同丟棄先后順序(AF1-1，或較高的丟棄AF1-2或AF1-3)的四個AF隊列。BE隊列550控制全部未標記的業(yè)務(wù)。EF、AF以及BE隊列都認為是基本隊列，是本發(fā)明中的“公平”隊列。公平隊列是具有多個并行配置的FIFO隊列的隊列。
在最佳實施例中，有六個基本隊列加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列、四個確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列以及盡力而為隊列。加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列(EF隊列)520是由TB計量表560計量到最大配置速率的權(quán)標桶。確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列(由AF1隊列530和AFN隊列540表示)也是(由TB計量表561和TB計量表562)計量到最小配置速率但允許使用最高達全部線速率的未使用帶寬的權(quán)標桶。盡力而為隊列BE隊列550是由TB計量表563計量到從總鏈路帶寬中減去EF和AF配置速率之和所得出的速率的權(quán)標桶。配置速率總計不許超過最大線速率。盡力而為業(yè)務(wù)可能以沒有最小保證帶寬來結(jié)束，但仍然可爭取未使用的帶寬。
輔助隊列一般包括三個基于優(yōu)先級的FIFO隊列高優(yōu)先級出口隊列570、中等優(yōu)先級出口隊列575以及低優(yōu)先級出口隊列579。
高優(yōu)先級出口隊列570是FIFO隊列，它把從由排隊管理器510指向的轉(zhuǎn)發(fā)隊列接收的數(shù)據(jù)包發(fā)送到裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路出口驅(qū)動器250。如果通過軟件邏輯識別裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路為全滿，則數(shù)據(jù)包進入高優(yōu)先級出口隊列570中排隊。通過HP隊列310傳播的數(shù)據(jù)包通常是EF隊列520數(shù)據(jù)包。
中等優(yōu)先級出口隊列575是FIFO隊列，它把從由排隊管理器510指向的轉(zhuǎn)發(fā)隊列接收的數(shù)據(jù)包發(fā)送到裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路出口驅(qū)動器250。如果通過軟件邏輯識別裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路為全滿，則數(shù)據(jù)包進入中等優(yōu)先級出口隊列575中排隊。通過MP隊列傳播的數(shù)據(jù)包通常來自確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列(如AF1隊列530)之一的數(shù)據(jù)包。
低優(yōu)先級出口隊列579是FIFO隊列，它把源自排隊管理器510所指向的轉(zhuǎn)發(fā)隊列的數(shù)據(jù)包發(fā)送到裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路出口驅(qū)動器250。如果通過軟件邏輯識別裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路為全滿，則數(shù)據(jù)包進入低優(yōu)先級出口隊列579中排隊。通過LP隊列傳播的數(shù)據(jù)包通常是BE隊列550的數(shù)據(jù)包。
圖6說明通過差異服務(wù)邊緣路由器110的IP數(shù)據(jù)包。在工作中，IP數(shù)據(jù)包信號業(yè)務(wù)通過把缺省MBLK數(shù)據(jù)描述符DMBLK610與IP數(shù)據(jù)包600相關(guān)聯(lián)的入口驅(qū)動器210來處理。IP數(shù)據(jù)包600則傳播到具有分類器220的點。分類器220包括可配置數(shù)據(jù)庫，它采用包含在數(shù)據(jù)包頭信息中的字段根據(jù)業(yè)務(wù)配置文件來分配QoS3元組，其中包含DiffServ碼點DSCP605字段。如果QoS3元組不同于缺省MBLK值，則分類器220可根據(jù)可配置規(guī)則采用新的QoS3元組來改寫缺省MBLK、即DMBLK610。所得到的分類器處理后的MBLK為CMBLK630。
系統(tǒng)傳遞帶有已處理MBLK字段的IP數(shù)據(jù)包600通過一系列過濾器。如果IP數(shù)據(jù)包600匹配過濾器，則被發(fā)送到相應(yīng)的計量表。如果IP數(shù)據(jù)包600不匹配位于分類器220中的任何過濾器，則直接被發(fā)送到差異排隊塊240。如果系統(tǒng)把IP數(shù)據(jù)包發(fā)送到計量表230，則系統(tǒng)檢驗該數(shù)據(jù)包，查看IP數(shù)據(jù)包600所屬的聚集流的暫時屬性是在配置文件中還是在配置文件外。
計量表230詢問DS域105可用容量，并使用可配置規(guī)則集來確定IP數(shù)據(jù)包600處置應(yīng)當是“丟棄”、“標記”還是“無”。如果判定為“丟棄”該數(shù)據(jù)包，則系統(tǒng)把IP數(shù)據(jù)包600轉(zhuǎn)發(fā)給計量表丟包協(xié)議615。如果判定為“標記”該數(shù)據(jù)包，則系統(tǒng)更新MBLK和/或DSCP字段，并把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給差異排隊塊240。所產(chǎn)生的計量表處理的字段為MDSCP635和MMBLK640。如果判定為“無”，則該數(shù)據(jù)包不經(jīng)修改地發(fā)送到差異排隊塊240。
差異排隊塊240接收IP數(shù)據(jù)包600，檢驗MBLK字段，以及把數(shù)據(jù)包放入適當?shù)年犃小Ｈ绻鸌P數(shù)據(jù)包被識別為EF且EF權(quán)標桶計量表TB計量表560讀數(shù)為負，則丟棄該數(shù)據(jù)包。EF業(yè)務(wù)不能超過最大預(yù)定速率。如果數(shù)據(jù)包被丟棄，則IP數(shù)據(jù)包600被轉(zhuǎn)發(fā)到DQB丟包協(xié)議620。如果IP數(shù)據(jù)包600未被丟棄，則排隊管理器510檢查相關(guān)的基本隊列是否為空。如果不為空，則數(shù)據(jù)包進行會話排隊。如果基本隊列為空，則排隊管理器510檢查輔助隊列是否能夠接納該數(shù)據(jù)包。如果輔助隊列能夠接納數(shù)據(jù)包，則把該數(shù)據(jù)包傳遞到輔助隊列。這種配置允許AF和BE業(yè)務(wù)最高使用全部鏈路帶寬。如果輔助隊列不能接納數(shù)據(jù)包，則排隊管理器510開始在基本隊列中排隊。
當出口裝置驅(qū)動器發(fā)送環(huán)路中的空間變?yōu)榭捎脮r，根據(jù)優(yōu)先級排隊先后順序把數(shù)據(jù)包傳遞到出口驅(qū)動器250。出口驅(qū)動器250從IP數(shù)據(jù)包600中分離MBLK字段。IP數(shù)據(jù)包600保留出口DiffServ碼點EDSCP645。DiffServ碼點可能或可能不通過路由選擇過程進行修改。
通過詳細說明，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點十分明顯。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地想出許多修改和變更，因此，本發(fā)明不限于本文所述的實施例。所有適當?shù)男薷募暗刃Х桨笐?yīng)當視為在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)包的路由方法，包括以下步驟從通信網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)包；在所述接收的數(shù)據(jù)包內(nèi)分配消息塊頭；為所述消息塊頭關(guān)聯(lián)預(yù)定的缺省值；識別與所述接收的數(shù)據(jù)包關(guān)聯(lián)的服務(wù)質(zhì)量值；對所述接收的數(shù)據(jù)包進行計量，從而判定資源是否可用于正確地路由所述數(shù)據(jù)包，同時遵守與所述分類的服務(wù)質(zhì)量關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級協(xié)議；以及響應(yīng)所述數(shù)據(jù)包不能遵照所述服務(wù)等級協(xié)議進行路由的判定，丟棄所述數(shù)據(jù)包，否則對所述數(shù)據(jù)包進行路由。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括以下步驟判定所述識別的服務(wù)質(zhì)量值是否不同于所述消息塊頭的所述關(guān)聯(lián)的預(yù)定缺省值；以及響應(yīng)所述判定，采用所述識別的服務(wù)質(zhì)量值來改寫所述消息塊頭。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述數(shù)據(jù)包進行路由的所述步驟還包括以下步驟判定出局裝置驅(qū)動器是否可用于所述服務(wù)質(zhì)量值；以及響應(yīng)所述出局裝置驅(qū)動器不可用的判定，在與所述識別的服務(wù)質(zhì)量值關(guān)聯(lián)的多個基本隊列其中之一內(nèi)將所述數(shù)據(jù)包排隊。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將所述數(shù)據(jù)包排隊的所述步驟還包括以下步驟對所述多個基本隊列中每一個指定預(yù)定閾值；監(jiān)測所述多個基本隊列中每一個以判定與所述隊列關(guān)聯(lián)的容量等級是否超過所述預(yù)定閾值；以及響應(yīng)所述判定，將任何額外數(shù)據(jù)包排隊到與所述識別的服務(wù)質(zhì)量值關(guān)聯(lián)的多個輔助隊列其中之一中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述多個輔助隊列中的一些隊列被分配給所述多個基本隊列其中之一。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述多個輔助隊列其中之一為加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列，所述方法還包括在所述加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列中對識別為加速轉(zhuǎn)發(fā)值的所述數(shù)據(jù)包排隊的步驟。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多個基本隊列包括高優(yōu)先級出口隊列；中等優(yōu)先級出口隊列；以及低優(yōu)先級出口隊列。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用一個特定的所述服務(wù)質(zhì)量值標識的數(shù)據(jù)包在所述通信系統(tǒng)內(nèi)保證有預(yù)定的帶寬。
9.一種分組通信網(wǎng)絡(luò)中的分組路由器，用于根據(jù)與將在所述分組路由器中進行處理和路由的多個入局數(shù)據(jù)包關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級協(xié)議來提供差異服務(wù)，包括入口驅(qū)動器，用于接收所述多個入局數(shù)據(jù)包；分類器，連接到所述入口驅(qū)動器，用于對具有特定的行為聚集值的所述多個數(shù)據(jù)包中每一個進行分類，其中所述行為聚集值指明所述分組路由器為所述每個數(shù)據(jù)包提供的內(nèi)部路由處理；計量表，連接到所述分類器，用于估算所述多個數(shù)據(jù)包中的一部分以及丟棄所述數(shù)據(jù)包中無法保證與所述識別的行為聚集值關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級協(xié)議的一些數(shù)據(jù)包；差異排隊塊，連接到所述計量表和所述分類器，用于處理所述多個數(shù)據(jù)包；以及出口驅(qū)動器，連接到所述差異排隊塊，用于通過所述分組通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述多個數(shù)據(jù)包中的一部分。
10.如權(quán)利要求9所述的分組路由器，其特征在于，所述入口驅(qū)動器還包括用于為每個所述數(shù)據(jù)包分配消息塊頭以存儲所述行為聚集值的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的分組路由器，其特征在于，所述出口驅(qū)動器包括用于在通過所述通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送每個所述數(shù)據(jù)包之前、剝離每個所述數(shù)據(jù)包內(nèi)的所述消息塊頭的裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的分組路由器，其特征在于，所述分類器還包括用于把存儲在各個所述數(shù)據(jù)包內(nèi)的差異服務(wù)碼點(DSCP)映射到相關(guān)行為聚集值的表以及用于在所述消息塊頭內(nèi)存儲所述行為聚集值的裝置。
13.如權(quán)利要求9所述的分組路由器，其特征在于，所述分類器還包括過濾器，用于判定所述多個數(shù)據(jù)包中的一些特定數(shù)據(jù)包是否需要由所述計量表來估算并將這樣判定的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到所述計量表。
14.如權(quán)利要求9所述的分組路由器，其特征在于，所述差異排隊塊還包括多個基本隊列，用于當所述出口驅(qū)動器內(nèi)的資源不可用時將一部分所述數(shù)據(jù)包排隊。
15.如權(quán)利要求14所述的分組路由器，其特征在于，一部分所述數(shù)據(jù)包被分類為加速轉(zhuǎn)發(fā)、確保轉(zhuǎn)發(fā)或盡力而為轉(zhuǎn)發(fā)，以及所述多個基本隊列還包括高優(yōu)先級出口隊列，用于將分類為加速轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包排隊；中等優(yōu)先級出口隊列，用于將分類為確保轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包排隊；以及低優(yōu)先級出口隊列，用于將分類為盡力而為轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包排隊。
16.如權(quán)利要求15所述的分組路由器，其特征在于，所述差異排隊塊還包括多個輔助隊列，用于當某個所述基本隊列超過預(yù)定內(nèi)容閾值時將一部分所述數(shù)據(jù)包排隊。
17.如權(quán)利要求16所述的分組路由器，其特征在于，所述多個輔助隊列還包括加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列，用于將分類為加速轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包排隊；確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列，用于將分類為確保轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包排隊；以及盡力而為隊列，用于將分類為盡力而為轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包排隊。
18.如權(quán)利要求17所述的分組路由器，其特征在于，所述輔助隊列中的每一個還包括用于跟蹤所述相關(guān)行為聚集值可用的帶寬速率的權(quán)標桶計量表。
19.一種用于在分組通信系統(tǒng)中提供差異服務(wù)路由的設(shè)備，包括以下步驟用于從通信網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)包的裝置；用于在每個所述接收數(shù)據(jù)包中分配消息塊頭的裝置；用于為每個所述接收數(shù)據(jù)包指定行為聚集值的裝置；用于對一部分所述接收數(shù)據(jù)包計量以判定資源是否可用于正確地對所述數(shù)據(jù)包進行路由、同時遵守與所述行為聚集值關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級協(xié)議的裝置；響應(yīng)特定數(shù)據(jù)包不能遵照所述服務(wù)等級協(xié)議進行路由的判定，用于丟棄所述數(shù)據(jù)包的裝置；否則，用于對所述數(shù)據(jù)包進行路由的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，用于對所述數(shù)據(jù)包進行路由的所述裝置還包括多個基本隊列；用于判定出局裝置驅(qū)動器是否可用的裝置；以及響應(yīng)所述出局裝置驅(qū)動器不可用的判定、用于在所述多個基本隊列其中之一內(nèi)將所述數(shù)據(jù)包排隊的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于排隊的裝置還包括多個輔助隊列；對所述多個基本隊列中每一個指定預(yù)定閾值的裝置；監(jiān)測所述多個基本隊列中每一個以判定與所述隊列關(guān)聯(lián)的容量等級是否超過所述預(yù)定閾值的裝置；以及用于響應(yīng)所述判定、在所述多個輔助隊列其中之一中將任何額外數(shù)據(jù)包排隊的裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個輔助隊列中的一些隊列被分配給所述多個基本隊列中特定的一個隊列。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個輔助隊列包括加速轉(zhuǎn)發(fā)隊列；確保轉(zhuǎn)發(fā)隊列；以及盡力而為隊列。
24.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個基本隊列還包括高優(yōu)先級出口隊列；中等優(yōu)先級出口隊列；以及低優(yōu)先級出口隊列。
全文摘要
本發(fā)明涉及因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的路由方法。該方法一般包括以下步驟從多媒體網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)包；為數(shù)據(jù)包分配消息塊頭，其中塊頭用于保持內(nèi)部路由器映射的行為聚集值；以及以確保特定QoS的方式將數(shù)據(jù)包排隊并按路由轉(zhuǎn)發(fā)到差異服務(wù)網(wǎng)絡(luò)域。
文檔編號H04L12/56GK1541474SQ02815796
公開日2004年10月27日 申請日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者M·A·茲丹, M A 茲丹 申請人:艾利森公司