專利名稱：提供輸入流量整形的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通信網(wǎng)絡(luò)中的流量整形和帶寬管理。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于將在第一裝置接收的輸入流量整形的方法。本發(fā)明還涉及包括第一網(wǎng)絡(luò)裝置的一種新穎設(shè)備，其中所述第一網(wǎng)絡(luò)裝置接收要進行流量整形的輸入流量。
背景技術(shù)：
過去，采用了諸如PSTN(公共交換電信網(wǎng))等基于TDM(時分復用)的網(wǎng)絡(luò)來向用戶提供電話和數(shù)據(jù)服務(wù)。
隨著現(xiàn)代電信服務(wù)，尤其是諸如按需點播之類的數(shù)據(jù)應(yīng)用需要比傳統(tǒng)的基于TDM的租賃線路可提供的高得多的帶寬，電信業(yè)開始研究更快但更便宜的連網(wǎng)技術(shù)，以便為用戶提供服務(wù)。
在這些可能在電信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的連網(wǎng)技術(shù)中，一種熟知的技術(shù)是以太網(wǎng)技術(shù)，它是一種主要在LAN(局域網(wǎng))中使用的、基于分組的計算機連網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)可提供10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps的帶寬。特別是諸如NIC(網(wǎng)絡(luò)接口卡)、路由器和其它基礎(chǔ)設(shè)施類型設(shè)備等當前100Mbps和1Gbps設(shè)備的價格不高，可通過眾多供應(yīng)商輕松購得。
在城域網(wǎng)(MAN)中，日益將以太網(wǎng)用作一種傳送技術(shù)。例如，在以太網(wǎng)類型MAN場合中，服務(wù)提供商希望用以太網(wǎng)服務(wù)替代或補充傳統(tǒng)TDM線路時，提供商面臨的挑戰(zhàn)是限制用戶有權(quán)使用的帶寬。服務(wù)提供商希望只開放一小部分物理帶寬。
例如，如果用戶只預訂語音服務(wù)，則此用戶將得到只允許TDM等效的語音傳輸?shù)膸?，?4kbps，這只是100Mbps或1Gbps物理可用帶寬的一小部分。
例如1.8Mbps的更多帶寬可提供給預訂數(shù)據(jù)服務(wù)的用戶，這通常仍只是物理可用帶寬的一小部分。網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)通常禁止向用戶提供全部帶寬，因為這意味著提供商的整個(骨干)網(wǎng)絡(luò)需要能夠在忙時內(nèi)為提供商的也許一半的用戶同時處理全部用戶線路帶寬。這將需要昂貴的骨干基礎(chǔ)設(shè)施，這是居民用戶不愿為之支付的費用。
因此，為將骨干基礎(chǔ)設(shè)施的成本降到最低，需要在基于分組的線路上向用戶提供最大的帶寬。
對于到用戶的流量(也稱為出局或輸出流量)，可輕松地實施稱為流量整形的方法，這是因為大多數(shù)以太網(wǎng)裝置(即使不是全部)包括可通過帶寬測量和控制手段補充以實現(xiàn)流量整形和帶寬控制的排隊部件和調(diào)度部件。原則上，流量整形利用排隊和調(diào)度部件對超過所提供的帶寬的分組進行緩沖和排隊。其優(yōu)點是由于多余的分組得到緩沖，因此，流量整形不太可能丟棄多余的分組。流量整形一般避免了由于分組被丟棄而進行的重傳。流量整形的結(jié)果是更好地利用可用(所提供的)帶寬的平滑分組輸出率。
另一種帶寬控制方法稱為管制(policing)。流量管制只是測量帶寬并丟棄超過所提供帶寬的分組。流量管制不需要排隊和調(diào)度部件。然而，流量管制傳播突發(fā)并丟棄多余分組，從而抑制窗口大小并降低受影響業(yè)務(wù)流的整體輸出率。突發(fā)可導致丟棄多余分組并抑制整體輸出率，特別是對于基于TCP的流。
在Cisco Tech Notes中發(fā)表的于2003年12月17日更新的題為“比較用于帶寬限制的流量管制和流量整形(Comparing TrafficPolicing and Traffic Shaping for Bandwidth Limiting)”的文章中，對兩種帶寬限制方法的差異、優(yōu)點和缺點進行了更詳細的論述；該文可從http://www.ciso.com/warp/public/105/policevsshape.html獲得。
遺憾的是，流量整形只可用于出口或輸出流量。對于從用戶收到的流量即輸入流量，只可實行流量管制。然而，如上所述，由于流量整形可避免意外的分組丟棄并導致TCP吞吐量降低，因此，非常希望為輸入或入口流量提供流量整形以提高服務(wù)質(zhì)量。
網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的輸入流量是到CPE(客戶駐地設(shè)備)的輸出流量，對該輸入流量進行整形的一種方法是在CPE中實施輸出流量整形。然而，這將需要提供商控制其用戶的CPE，這又將需要可控的CPE。這種可控的CPE將比普通的CPE更昂貴，并且它還會限制用戶的CPE選擇。此外，要采取預防措施來防止用戶操控其CPE的輸出流量整形。因此，使用CPE的輸出流量整形能力是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施輸入流量整形的一種有問題的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在連接到第二網(wǎng)絡(luò)裝置的第一網(wǎng)絡(luò)裝置中提供一種方法，用于對通過所述連接收到的輸入流量進行整形，其中所述輸入流量整形獨立于所述第二裝置中的任何輸出流量整形。
根據(jù)此目的，本發(fā)明在連接到第二網(wǎng)絡(luò)裝置的第一網(wǎng)絡(luò)裝置中提供一種方法，以用于對通過所述連接在所述第一裝置的第一端口接收的所述輸入流量進行整形，它包括以下步驟-提供至少一個與所述第一裝置相關(guān)聯(lián)的第二端口，以便到所述第一端口的所述輸入流量經(jīng)所述第二端口路由，其中所述第二端口獨立于所述第二裝置；以及-通過對所述第二端口應(yīng)用輸出流量整形，為所述第一端口提供輸入流量整形。
根據(jù)此目的，本發(fā)明還提供一種包括第一網(wǎng)絡(luò)裝置的設(shè)備，所述設(shè)備連接到第二網(wǎng)絡(luò)裝置，其中所述第一網(wǎng)絡(luò)裝置包括用于接收經(jīng)所述連接收到的輸入流量的第一端口；所述設(shè)備還包括
-第二端口，以便到所述第一端口的所述輸入流量經(jīng)所述第二端口路由；以及-通過對所述第二端口應(yīng)用輸出流量整形而為所述第一端口提供輸入流量整形的部件。
本發(fā)明的有利實施例在從屬權(quán)利要求中陳述。
本發(fā)明的優(yōu)點在于通過將第一端口串行連接到第二端口，然后在所述第二端口上使用熟知的輸出流量整形，便可將現(xiàn)有交換芯片集用于為所述第一端口實施輸入流量整形。不同于輸入流量整形，輸出流量整形是一種現(xiàn)有芯片集可輕松適用的技術(shù)，因此，根據(jù)本發(fā)明，輸入流量整形可以每條連接增加一個端口為代價來實現(xiàn)。
通過使用本發(fā)明，在第一裝置的輸入流量整形獨立于第二裝置的輸出流量整形，這在例如第二裝置不完全在網(wǎng)絡(luò)運營商控制下的情況下很有用，這與通信網(wǎng)絡(luò)中CPE的情形一樣。
相對于可對輸入帶寬和流量整形進行控制的收益相比，采用每連接兩個端口而非一個端口所招致的附加費用是微不足道的，特別是在采用不昂貴的100Mbps端口時?？傊捎诂F(xiàn)代以太網(wǎng)裝置上每端口成本很低，因此，本發(fā)明的方法和設(shè)備的成本不高。


下面將參照附圖描述本發(fā)明的實施例，其中圖1顯示本發(fā)明的通過實現(xiàn)方案(path-throughimplementation)；圖2顯示本發(fā)明的部分通過實現(xiàn)方案；圖3顯示與外部環(huán)路集成的部分通過實現(xiàn)方案；以及圖4顯示與內(nèi)部環(huán)路集成的部分通過實現(xiàn)方案。
具體實施例方式
圖1顯示本發(fā)明的第一實施例。一個網(wǎng)絡(luò)配置包括第一網(wǎng)絡(luò)裝置100和第二網(wǎng)絡(luò)裝置200以及連接所述網(wǎng)絡(luò)裝置的連接150。
在優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡(luò)裝置通過以太網(wǎng)連接來連接的具以太網(wǎng)功能的裝置，其中，所述網(wǎng)絡(luò)配置可以是城域網(wǎng)(MAN)的一部分，且所述第一裝置是由網(wǎng)絡(luò)接入提供商運行的網(wǎng)絡(luò)接入裝置，所述第二裝置是客戶駐地設(shè)備(CPE)。
第一裝置通常會包括多個雙向端口，用于為若干其它網(wǎng)絡(luò)裝置提供網(wǎng)絡(luò)連接。這樣的一個端口顯示為第一端口110。雖然來自第一裝置的輸出流量可以是已在所述第一端口110的發(fā)送部分114處采用熟知方法進行過整形的流量，但所述端口的接收部分112只可以實行流量管制，即一種丟棄多余流量的方法。
根據(jù)圖1的實施例，提供一種通過裝置(path-throughdevice)300，所述通過裝置一般安裝在公用設(shè)備中的第一裝置100附近，并且所述通過裝置具有用于與所述第一裝置接口的第二接口120和用于與所述第二裝置接口的第三接口130。
通過裝置300在裝置100與200之間傳遞或轉(zhuǎn)發(fā)流量。從第一裝置100到第二裝置200的流量即輸出流量由第一端口110發(fā)送部分114進行流量整形，不經(jīng)修改地通過裝置300，從而確保了最小的通過延遲。在替代實施例(未顯示)中，輸出流量可由第三端口的發(fā)送部分進行流量整形，而第一端口不提供輸出流量整形。
到第一裝置100的輸入流量將受第二端口120處的流量整形支配，該流量整形將在通過裝置300的控制之下，而通過裝置300又可由第一網(wǎng)絡(luò)裝置的控制器或與設(shè)備10相關(guān)聯(lián)的公用控制器(未顯示)控制。通過在第二端口120提供輸出流量整形，而所述第二端口與所述第一端口110接口，實現(xiàn)了所述第一端口110的輸入流量整形。
在實際以太網(wǎng)設(shè)備10中，裝置100可以是包括所有芯片集特性的主交換芯片集，而通過裝置300可使用具有小得多的特性集的低成本的輔助芯片集或附屬芯片集來實現(xiàn)。通過裝置300也可使用主交換芯片集的兩個端口來實現(xiàn)，從而有效地將通過裝置300集成到裝置100中。
第一實施例支持IEEE.802.1Q標記透明性，并考慮到基于端口的VLAN支持。第一實施例還支持半雙工和全雙工網(wǎng)絡(luò)連接。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，它顯示了本發(fā)明的第二實施例，其中，圖1所示的全通過裝置300替換為Rx通過裝置400。Rx通過裝置400只連接到連接150的接收即Rx部分(從第一裝置100而言的Rx)。因此，Rx通過裝置400只需要一個額外的端口120而不是兩個。Rx通過裝置400的接收部分122與第二裝置200接口，而發(fā)送部分124與第一裝置的第一端口110的接收部分112相連接。連接150的Tx部分不連接到Rx通過裝置400。
與全通過裝置300一樣，到第一裝置300的輸入流量將受第二端口120的流量整形支配，該流量整形將在Rx通過裝置400的控制之下，而Rx通過裝置400又可由第一網(wǎng)絡(luò)裝置的控制器或與設(shè)備10相關(guān)聯(lián)的公用控制器(未顯示)控制。通過在第二端口120的Tx部分提供輸出流量整形，而所述第二端口Tx部分與所述第一端口110接口，實現(xiàn)了所述第一端口110的輸入流量整形。
在實際的以太網(wǎng)設(shè)備10中，Rx通過裝置400可使用具有小得多的特性集的低成本的輔助或附屬芯片集來實現(xiàn)。如以下參照圖3和圖4所示，Rx通過裝置400也可使用主交換芯片集的一個端口來實現(xiàn)，從而有效地將Rx通過裝置400集成到裝置100中。
第二實施例需要一些額外的措施來確保第二端口120對網(wǎng)絡(luò)透明，因為從第二裝置200發(fā)送到第一裝置100的流量可被正確定址。如果由于Rx路徑和Tx路徑不同而需要半雙工操作，則第二實施例還需要采取額外的措施。
參照圖3和圖4，它們顯示了本發(fā)明的兩個實施例，其中Rx通過裝置400集成到裝置100中，以便裝置100上的其它端口可作為第二端口120利用。
圖3顯示了將Rx通過裝置400集成到裝置100中的直接方案。第一裝置100現(xiàn)在包括第一110和第二端口120，而連接150的Rx部分仍在第二端口120的Rx部分122終止，并且通過在與端口110的Rx部分接口的第二端口的發(fā)送部分124應(yīng)用輸出流量整形來提供流量整形。端口110與120之間的連接通過圖3所示的外部連接152或通過到第一裝置100內(nèi)部的連接(未顯示)來實現(xiàn)。
與第二實施例一樣，根據(jù)圖3的實施例也需要一些額外的措施來確保第二端口120對網(wǎng)絡(luò)是透明的，因為從第二裝置200發(fā)送到第一裝置100的流量可被正確定址。同樣地，如果由于Rx路徑和Tx路徑不同而需要半雙工操作，則需要采取額外的措施。
圖4顯示了一個實施例，其中，連接150的Rx部分在第一端口110的Rx部分122終止，輸入流量最好從該部分內(nèi)部經(jīng)例如連接154路由到第二端口120，該端口隨后將輸入流量傳遞到通常位于第一端口110后的某種交換邏輯或接口(未顯示)。同樣地，通過將出口流量整形應(yīng)用到端口120的Tx部分來提供流量整形，從而有效地為在第一裝置110處接收的流量提供輸入流量整形。
根據(jù)圖4的實施例允許半雙工或全雙工操作。一個轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫條目可用于提供從第一端口到第二端口的內(nèi)部路由選擇。
雖然將以太網(wǎng)用作說明本發(fā)明實施例的示例，但本發(fā)明的應(yīng)用并不限于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)配置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白哪些其它協(xié)議可與本發(fā)明的教導相結(jié)合，以提供具成本效益的輸入流量整形。
權(quán)利要求
1.在連接到第二網(wǎng)絡(luò)裝置(200)的第一網(wǎng)絡(luò)裝置(100)中，一種用于將經(jīng)所述連接(150)在所述第一裝置(100)的第一端口(110)接收到的輸入流量整形的方法，它包括以下步驟-提供至少一個與所述第一裝置(100)相關(guān)聯(lián)的第二端口(120)，以便到所述第一端口(110)的所述輸入流量經(jīng)所述第二端口(120)路由，其中所述第二端口(120)獨立于所述第二裝置(200)；以及-通過對所述第二端口(120)應(yīng)用輸出流量整形，為所述第一端口提供輸入流量整形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于提供了通過裝置(300)，包括用于將所述通過裝置連接到所述第一裝置(100)的所述第二端口(120)和用于將所述通過裝置(300)連接到所述第二裝置(200)的第三端口(130)，并且其中通過對所述第二端口(120)應(yīng)用輸出流量整形，在所述通過裝置(300)中為所述第一端口(110)提供所述輸入流量整形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于提供了Rx通過裝置(400)，包括用于將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第一端口(110)的接收部分(112)的所述第二端口(120)的發(fā)送部分(124)和用于將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第二裝置(200)的發(fā)送部分的所述第二端口(120)的接收部分(122)，并且其中通過對所述第二端口(120)的所述發(fā)送部分(124)應(yīng)用輸出流量整形，在所述Rx通過裝置(400)中為所述第一端口(110)提供所述輸入流量整形。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述Rx通過裝置和所述第二端口(120)集成到所述第一裝置(100)中，并且其中通過對所述第二端口(120)的所述發(fā)送部分(124)應(yīng)用輸出流量整形，在所述第一裝置(100)中為所述第一端口(110)提供所述輸入流量整形。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述外部連接(152)設(shè)在所述第一和第二端口之間。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述內(nèi)部連接(152)設(shè)在所述第一和第二端口之間。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項所述的方法，其特征在于所述裝置(100、200、300、400)是以太網(wǎng)裝置，并且其中所述連接(150)是以太網(wǎng)連接。
8.一種包括第一網(wǎng)絡(luò)裝置(100)的設(shè)備(10)，所述設(shè)備(10)連接到第二網(wǎng)絡(luò)裝置(200)，其中所述第一網(wǎng)絡(luò)裝置(100)包括用于接收經(jīng)所述連接(150)接收到的輸入流量的第一端口(110)；所述設(shè)備(10)還包括-第二端口(120)，以便到所述第一端口(110)的所述輸入流量經(jīng)所述第二端口(120)路由；以及-通過對所述第二端口(120)應(yīng)用輸出流量整形而為所述第一端口(110)提供輸入流量整形的部件。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備(10)，其特征在于還包括通過裝置(300)，所述通過裝置包括-用于將所述通過裝置(300)連接到所述第一裝置(100)的所述第二端口(120)；-用于將所述通過裝置(300)連接到所述第二裝置(200)的第三端口；以及-用于為所述第一端口(110)提供輸入流量整形的所述部件。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備(1O)，其特征在于還包括Rx通過裝置(400)，所述Rx通過裝置包括-用于將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第一端口(110)的接收部分(112)的所述第二端口(120)的發(fā)送部分(124)；-用于將所述Rx通過裝置(400)連接到所述第二裝置(200)的發(fā)送部分的所述第二端口(120)的接收部分(112)；以及-為所述第一端口(110)提供輸入流量整形的所述部件，其中通過對所述第二端口(120)的所述發(fā)送部分(124)應(yīng)用輸出流量整形，提供輸入流量整形。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備(10)，其特征在于所述Rx通過裝置和所述第二端口集成到所述第一裝置(100)中，并且其中通過對所述第二端口(120)的所述發(fā)送部分(124)應(yīng)用輸出流量整形，在所述第一裝置(100)中為所述第一端口(110)提供所述輸入流量整形。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于所述外部連接(154)設(shè)在所述第一和第二端口之間。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于所述內(nèi)部連接(154)設(shè)在所述第一和第二端口之間。
14.如權(quán)利要求8到13中任一項所述的設(shè)備，其特征在于所述裝置(100、200、300、400)是以太網(wǎng)裝置，并且其中所述連接(150)是以太網(wǎng)連接。
全文摘要
本發(fā)明一般地涉及通信網(wǎng)絡(luò)中的流量整形和帶寬管理。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于將在第一裝置接收的輸入流量整形的方法。本發(fā)明還涉及包括第一網(wǎng)絡(luò)裝置的一種新穎設(shè)備，其中所述第一網(wǎng)絡(luò)裝置接收要進行流量整形的輸入流量。本質(zhì)上，通過將第一端口串行連接到第二端口(120)，然后在所述第二端口(120)利用熟知的輸出流量整形方法，現(xiàn)有的交換芯片集可用于為第一端口(110)實施輸入流量整形。不同于輸入流量整形，輸出流量整形是一種現(xiàn)有芯片集可輕松適用的技術(shù)，因此，根據(jù)本發(fā)明，輸入流量整形可以每條連接增加一個端口為代價來實現(xiàn)。
文檔編號H04L12/54GK1783830SQ20051012880
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者S·李 申請人:西門子公司