專利名稱：通信網(wǎng)中用于復(fù)用分組的多級別調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信領(lǐng)域，更具體而言涉及在聚集用戶系統(tǒng)中分組傳輸?shù)墓芾怼?br> 背景技術(shù)：
在比如用戶需要發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)流時常常要求高帶寬的電信信道。數(shù)據(jù)流經(jīng)常包含不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，其范圍從不能容忍顯著時延的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)(如話音通信)到低優(yōu)先級數(shù)據(jù)(如電子郵件)。
通信網(wǎng)的接入典型地是通過維護網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處的設(shè)備的電信服務(wù)提供商來提供的。一般地，服務(wù)提供商向多個用戶提供對網(wǎng)絡(luò)的接入。用戶可提供多個數(shù)據(jù)流。為了保證足夠的容量(即帶寬)，用戶經(jīng)常訂下分立的信道，每個信道能處理各個數(shù)據(jù)流最大期望的帶寬要求。典型地，信道是與特定通信相聯(lián)系的物理干線，是時分復(fù)用(TDM)系統(tǒng)中的時隙分配或者頻分復(fù)用(FDM)系統(tǒng)中的特定頻率(如光波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中的波長區(qū)域)。
具有多個數(shù)據(jù)流的用戶經(jīng)常必須安排多個分立信道來支持每個數(shù)據(jù)流的最大期望帶寬。通常，這些信道在最大帶寬的一小部分處操作。結(jié)果，用戶購買的帶寬容量大大超出了要求的平均帶寬，導(dǎo)致比該分立信道一直接近最大容量操作時更高的費用。
發(fā)明概要要求權(quán)利的發(fā)明涉及電信網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸(即業(yè)務(wù))管理的一種方法。它并不以專用固定帶寬通信信道來支持離散終端用戶數(shù)據(jù)流，而是將數(shù)據(jù)流與其它終端用戶數(shù)據(jù)流進行復(fù)用以達到通信信道的更高效使用。帶寬被動態(tài)地分配給各種用戶，有效地減少了他們的通信費用。電信提供商可從伴隨改善的統(tǒng)計復(fù)用的較高資源利用率和伴隨的支持費用的減少中獲得利益。
本發(fā)明涉及用于復(fù)用分組進入通信網(wǎng)的一種方法和復(fù)用器。
在一個實施方案中，復(fù)用器包含具有預(yù)定義等級的分組、接收分組的接收機和與接收機通信的發(fā)送機。發(fā)送機根據(jù)預(yù)定義預(yù)算和分組的預(yù)定義等級發(fā)送分組。在此實施方案中，預(yù)定義預(yù)算包含多個預(yù)定義等級。在另一實施方案中，復(fù)用器也包含與發(fā)送機通信的通信網(wǎng)。
在一個實施方案中，該方法包含接收具有預(yù)定義等級的分組并根據(jù)預(yù)定義預(yù)算和分組的預(yù)定義等級發(fā)送該分組的步驟。在此實施方案中，預(yù)定義預(yù)算包含多個預(yù)定義等級。預(yù)定義等級可以是優(yōu)先級等級。在另一實施方案中，預(yù)定義預(yù)算是多個預(yù)算之一。
在一個實施方案中，該方法包含接收具有預(yù)定義等級的分組并在通信網(wǎng)上根據(jù)預(yù)定義預(yù)算和分組的預(yù)定義等級發(fā)送分組。在此實施方案中，預(yù)定義預(yù)算包含多個預(yù)定義等級。
在一個實施方案中，復(fù)用器包含服務(wù)等級選擇器和多個流選擇器。該服務(wù)等級選擇器具有多個輸入端和一個輸出端。每個流選擇器與預(yù)算類別相聯(lián)系并具有多個輸入端和一個輸出端。來自每個流選擇器的一個輸入端與服務(wù)等級選擇器進行通信。服務(wù)等級選擇器從其一個輸入端發(fā)送分組到其中一個流選擇器的選定輸入端以響應(yīng)從該選定的流選擇器發(fā)送的請求。
在一個實施方案中，復(fù)用器包含多個服務(wù)等級隊列，每個都與該服務(wù)等級選擇器的輸入端之一進行通信。在另一個實施方案中，復(fù)用器包含多個服務(wù)等級選擇器。其中每個服務(wù)等級選擇器都具有一個輸出端和多個輸入端。該服務(wù)等級選擇器的每個輸出端與每個流選擇器的一個輸入端進行通信。在另一實施方案中，復(fù)用器還包含級別選擇器，它具有與多個流選擇器中各個選擇器通信的輸入端，并具有輸出端。在又一實施方案中，復(fù)用器還包含速率限制器，它具有與流選擇器的各個輸出端進行通信的輸入端，并具有與級別選擇器的各個輸入端進行通信的輸出端。
在一個實施方案中，該方法包含接收服務(wù)等級選擇器中的分組并根據(jù)來自流選擇器的發(fā)送合格性權(quán)利的可用性將該分組分配到流選擇器。在其它實施方案中，該方法還包含在該服務(wù)等級選擇器中接收分組前接收該分組進入多個服務(wù)等級隊列之一的步驟。在另一實施方案中，該方法還包含調(diào)整發(fā)送分組到級別選擇器的速率的步驟。在又一實施方案中，該方法還包含在發(fā)送分組前確定分組合格性的步驟。
附圖簡述通過下面對本發(fā)明優(yōu)選實施方案更為詳細的描述，如附圖所示的那樣，可對本發(fā)明上述和其它目的、特性和優(yōu)點比較清楚。附圖不必是按比例縮放的，其重點應(yīng)放在示意本發(fā)明的原理上。


圖1是按照本發(fā)明一個實施方案用于將分組復(fù)用到通信信道上的系統(tǒng)的高級別框圖；圖2A和2B按照本發(fā)明一個實施方案將帶寬分配到多個用戶的一個實例，分別描述了預(yù)算類別訂購和節(jié)點帶寬分配；圖3A到3C對于按照本發(fā)明一個實施方案將帶寬分配到多個用戶的另一個實例，分別描述了預(yù)算類別訂購和節(jié)點帶寬分配；圖4是表示按照本發(fā)明一個實施方案用于掃描流選擇器的事件序列的流程圖；圖5描述了按照本發(fā)明一個實施方案的代幣計數(shù)器(tokencounter)；以及圖6是表示按照本發(fā)明一個實施方案用于確定客戶發(fā)送合格性的步驟序列的流程圖。
優(yōu)選實施方案詳述按照用戶訂購的業(yè)務(wù)類別向用戶分配帶寬。用戶典型地按照要發(fā)送數(shù)據(jù)的重要性(即優(yōu)先級)和業(yè)務(wù)的預(yù)計容量訂購各種預(yù)算類別。因而用戶可訂購十兆比特/秒的保證的帶寬、十兆比特/秒的調(diào)節(jié)的帶寬和20的盡力傳送權(quán)重(best effort weight)。盡力傳送預(yù)算類別可用的任何帶寬可按照用戶盡力傳送預(yù)訂的相對權(quán)重分配給用戶。
參考圖1，來自每個用戶數(shù)據(jù)流10’，10’’，10(總地就是10)的數(shù)據(jù)分組分別被多個報頭分析器14’，14”，14(總地就是14)之一接收到。每個報頭分析器14從用戶流10讀出數(shù)據(jù)分組的報頭。然后分析器14將數(shù)據(jù)分組傳遞到與報頭分析器14相聯(lián)系的三個服務(wù)等級隊列18’，22’，26’、18”，22”，26”、18，22，26(總地就是18，22，26)之一。
每個服務(wù)等級隊列18，22，26對應(yīng)于一個數(shù)據(jù)優(yōu)先級高優(yōu)先級、中等優(yōu)先級和低優(yōu)先級。舉例說，服務(wù)等級隊列18對應(yīng)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，服務(wù)等級隊列22對應(yīng)中等優(yōu)先級數(shù)據(jù)，而服務(wù)等級隊列26對應(yīng)低優(yōu)先級數(shù)據(jù)。如果來自用戶流10的數(shù)據(jù)分組的報頭顯示數(shù)據(jù)分組標注為高優(yōu)先級，則報頭分析器14將分組置入高優(yōu)先級服務(wù)隊列18。類似地，如果分組報頭顯示該分組標注為中等優(yōu)先級或低優(yōu)先級，則將該分組置入中等優(yōu)先級服務(wù)隊列22或低優(yōu)先級服務(wù)隊列26。
一旦分組在其中一個服務(wù)等級隊列18，22，26中，分組就被服務(wù)等級選擇器30’，30”，30(總地就是30)從隊列18，22，26中移走以提交給流選擇器50’，50”，50(總地就是50)。每個服務(wù)等級選擇器30與每個流選擇器50的通信通過四條線路高就緒34’，34”，34(總地就是34)；就緒38’，38”，38(總地就是38)；分組42’，42”，42(總地就是42)；和發(fā)送46’，4 6”，46(總地就是46)。(注意，為清楚起見，只明示了第一服務(wù)等級選擇器30的四條線路34，38，42，46。)服務(wù)等級選擇器30從服務(wù)等級隊列18，22，26中移走分組并當受到流選擇器50指示時將分組發(fā)送到一個流選擇器50。每個流選擇器50分別對應(yīng)一個預(yù)算類別保證的、調(diào)節(jié)的或者盡力傳送。只是出于舉例的目的，使流選擇器50，與保證的預(yù)算相聯(lián)系；流選擇器50”與調(diào)節(jié)的預(yù)算相聯(lián)系；而流選擇器50與盡力傳送預(yù)算相聯(lián)系。流選擇器50確定是否有帶寬預(yù)算可用于發(fā)送其對應(yīng)的預(yù)算類別的分組。
在數(shù)據(jù)分組從服務(wù)等級隊列18，22，26傳送到流選擇器50的過程中該系統(tǒng)顯示了其最大的靈活性。本系統(tǒng)并不將服務(wù)等級隊列18，22，26與唯一一個流選擇器50’，50”，50相聯(lián)系，而允許服務(wù)等級選擇器30智能地選擇發(fā)送分組到哪個流選擇器50’，50”，50。服務(wù)等級隊列18，22，26從流選擇器50’，50”，50的去耦合會允許用戶共享不同服務(wù)等級業(yè)務(wù)流之間的資源(如使用保證的預(yù)算，高優(yōu)先級業(yè)務(wù)不可用其來傳遞中等或者低優(yōu)先級業(yè)務(wù))。
比如如果服務(wù)等級隊列18具有排隊的高優(yōu)先級分組，而服務(wù)等級隊列22具有排隊的中等優(yōu)先級分組，則服務(wù)等級選擇器30會將高優(yōu)先級分組從隊列18傳送到允許來自用戶10的分組傳輸?shù)牡谝涣鬟x擇器50。此流選擇器50的預(yù)算并不重要，所有分組離開都要經(jīng)過第一可用流選擇器50’。
如果保證的流選擇器50，和調(diào)節(jié)的流選擇器50”都允許分組通過，則隊列18中的分組經(jīng)過保證的流選擇器50’來傳遞。為了決定使用哪一個流選擇器50來傳輸分組，要掃描流選擇器50以找到用于傳輸?shù)牡谝豢捎玫牧鬟x擇器50。掃描首先確定保證的流選擇器50’是否可用，而然后看調(diào)節(jié)的流選擇器50”是否可用。假設(shè)保證的流選擇器50’不允許第二分組在第一分組后立即離開，則隊列22中的分組可經(jīng)過調(diào)節(jié)的流選擇器50”通過。然而，如果服務(wù)等級隊列18沒有高優(yōu)先級分組在排隊而服務(wù)等級隊列22有中等優(yōu)先級分組在排隊，則服務(wù)等級選擇器30會傳送中等優(yōu)先級分組到保證類別的流選擇器50’。因而會允許用戶使用可得到的、用戶訂購的最高預(yù)算類別，而保持該用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中的服務(wù)等級優(yōu)先級。
一旦數(shù)據(jù)分組傳送到流選擇器50，流選擇器50就在級別選擇器74的指導(dǎo)下發(fā)送數(shù)據(jù)。流選擇器50’、50”經(jīng)過級別速率調(diào)節(jié)器70與級別選擇器74進行通信。級別速率調(diào)節(jié)器70保留某最小帶寬用于盡力傳送的預(yù)算類別，而如果對調(diào)節(jié)類別的實際預(yù)訂過多則盡力傳送的預(yù)算類別不存在。將此最小帶寬設(shè)為零會導(dǎo)致盡力傳送不足，這最終會導(dǎo)致較高協(xié)議層(如TCP)的超時和因此連接丟失。對應(yīng)盡力傳送類別的流選擇器50不用插入級別速率調(diào)節(jié)器70而直接與級別選擇器74通信。流選擇器50使用四條線路與級別選擇器74通信合格的54’、54”、54(總地就是54)；高合格的58’、58”、58(總地就是58)；分組62’、62”、62(總地就是62)和發(fā)送68’、68”、68(總地就是68)。級別選擇器74使用三條線路將分組發(fā)送給MAC層100合格的82、分組86和發(fā)送90。在一個實施方案中傳送的發(fā)生要經(jīng)過速率調(diào)節(jié)器78。
在操作中，服務(wù)等級隊列18中高優(yōu)先級分組的出現(xiàn)使服務(wù)等級選擇器30通過設(shè)置高就緒線路34到流選擇器50來指示現(xiàn)在有分組要傳輸。反過來，如果有可用的預(yù)算，則流選擇器50通過設(shè)置高合格線路54來向級別選擇器74指示分組準備用于傳輸。級別選擇器74進而又設(shè)置合格線路82到MAC層100。
MAC層100設(shè)置通知級別選擇器74發(fā)送分組的發(fā)送線路90。然后級別選擇器74設(shè)置發(fā)送線路66到流選擇器50。流選擇器74進而又設(shè)置發(fā)送線路48到服務(wù)等級選擇器30。然后服務(wù)等級選擇器30從服務(wù)等級隊列18中刪除分組并通過線路42把它傳遞到流選擇器50，流選擇器50又通過線路62將其傳遞到級別選擇器74。級別選擇器74通過線路86將分組傳遞到MAC層100。
參考圖2A，對于按照本發(fā)明的一個實施方案的帶寬分配的一個例子，用戶A、B和C輸入定義它們對保證、調(diào)節(jié)和盡力傳送預(yù)算的訂購的各別的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)。圖中指示的所有百分比代表了節(jié)點的總帶寬的相對部分。用戶A有25％的節(jié)點帶寬在其保證的預(yù)算下、有0％的節(jié)點帶寬在其調(diào)節(jié)的預(yù)算下和1的盡力傳送權(quán)重。用戶B有25％的節(jié)點帶寬在其保證的預(yù)算下、0％的調(diào)節(jié)預(yù)算和4的盡力傳送權(quán)重。用戶C有50％的節(jié)點帶寬在其保證的預(yù)算下、0％的調(diào)節(jié)預(yù)算和1的盡力傳送權(quán)重。如果所有用戶A、B和C同時力圖發(fā)送多于其保證帶寬可支持的數(shù)據(jù)，則每個用戶分配到完全如其SLA描述的保證帶寬且節(jié)點帶寬由保證類別業(yè)務(wù)充滿。其結(jié)果是，沒有業(yè)務(wù)會通過盡力傳送預(yù)算選擇器。因此，在用戶A、B和C之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋壤?∶1∶2。
參考圖2B，如果用戶A以20％的節(jié)點帶寬傳輸而用戶B和C每個都以100％的節(jié)點帶寬傳輸，則按照用戶B和C的盡力傳送訂購的比率來分配用戶A沒有利用的5％剩余帶寬。因而，用戶A、B和C分別利用總節(jié)點帶寬的20％、29％和51％。用戶B利用的29％被劃分以致于25％經(jīng)過保證的預(yù)算選擇器傳遞而4％經(jīng)過盡力傳送預(yù)算選擇器傳遞。用戶B利用的51％被劃分以致于50％經(jīng)過保證的預(yù)算類別選擇器傳遞而1％經(jīng)過盡力傳送預(yù)算選擇器傳遞。盡管用戶B力圖以100％的節(jié)點帶寬傳輸，但只有29％的節(jié)點帶寬分配給它，且用戶B提供的剩余71％的業(yè)務(wù)取決于可用的緩沖器大小而被緩沖或者丟失。如果用戶B的數(shù)據(jù)29％以上是高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，則用戶B只丟失高優(yōu)先級數(shù)據(jù)。
在上例中，用戶A、B和C都沒有訂購調(diào)節(jié)的預(yù)算類別。此例中任何用戶SLA中調(diào)節(jié)的預(yù)算帶寬的任意分配代表無限的超額訂購，因為沒有將無保證的帶寬留給超額訂購。
參考圖3A，對于按照本發(fā)明的實施方案的帶寬分配的另一個例子，用戶A有12.5％的節(jié)點帶寬用于其保證的預(yù)算、20％的節(jié)點帶寬用于其調(diào)節(jié)的預(yù)算和1的盡力傳送權(quán)重。用戶B有12.5％的節(jié)點帶寬用于其保證的預(yù)算、20％的節(jié)點帶寬用于其調(diào)節(jié)的預(yù)算和4的盡力傳送權(quán)重。用戶C有25％的節(jié)點帶寬用于其保證的預(yù)算、20％的節(jié)點帶寬用于其調(diào)節(jié)的預(yù)算和1的盡力傳送權(quán)重。調(diào)節(jié)的預(yù)算類別的訂購代表了60％的節(jié)點帶寬，但在計算保證的預(yù)算后只有50％可用，因而調(diào)節(jié)的預(yù)算類別超額訂購是120％。
參考圖3B，如果用戶A、B和C每個都提交要求100％總節(jié)點帶寬的業(yè)務(wù)，在其保證的預(yù)算下他們就分別分配到12.5％6、12.5％和25％。總節(jié)點帶寬的剩余50％按照調(diào)節(jié)比率20∶20∶20分配以致于A、B和C每個用戶都分配到大約占總節(jié)點帶寬16.67％的額外帶寬。其結(jié)果是，盡力傳送選擇器不可能被利用并且分配給用戶A、B和C的總節(jié)點帶寬分別有29.17％、29.17％和41.67％。
參考圖3C，如果用戶A沒有提交任何數(shù)據(jù)但用戶B和C每個都提交要求100％的總節(jié)點帶寬，則用戶B經(jīng)過其保證和調(diào)節(jié)的預(yù)算而分配到32.5％，且用戶C經(jīng)過其保證和調(diào)節(jié)的預(yù)算分配到45％?？偣?jié)點帶寬剩下的22.5％在用戶B和C間按照其盡力傳送權(quán)重4∶1的比例劃分。因此，總節(jié)點帶寬的50.5％分配給用戶B而總節(jié)點帶寬的49.5％分配給用戶C。
如果用戶B以高優(yōu)先級分組只提交要求總節(jié)點帶寬的40％，則12.5％經(jīng)過保證的預(yù)算選擇器傳遞，20％經(jīng)過調(diào)節(jié)的預(yù)算選擇器傳遞而剩余部分經(jīng)過盡力傳送選擇器用較低優(yōu)先級分組傳遞。
再次參考圖1，使用一個流選擇器50按照分組的可用性、可用分組的優(yōu)先級和每個用戶(客戶)的SLA將分組從一個隊列18、22、26傳遞到MAC層100。特別是，級別選擇器74按優(yōu)先級降序掃描所有流選擇器50直到它找到合格發(fā)送分組的流選擇器50。圖4示意了一個流程圖，描述了掃描圖1的流選擇器50的事件順序。在步驟202中，級別選擇器74在掃描流選擇器50前等待預(yù)定更新時間Δ。首先(步驟204)確定發(fā)送分組的保證的流選擇器50，的合格性。如果保證的流選擇器50’合格，分組就從隊列18、22、26發(fā)送(步驟206)到MAC層100。然后在時間Δ后重新開始掃描(步驟202)。如果保證的流選擇器50’對發(fā)送不合格，則確定調(diào)節(jié)的流選擇器50”的合格性(步驟208)。如果調(diào)節(jié)選擇器50，合格，則發(fā)送分組(步驟210)并在時間Δ后重新開始掃描(步驟202)。如果調(diào)節(jié)的流選擇器50”再次對發(fā)送不合格，則下一步確定使用盡力傳送選擇器50發(fā)送的合格性(步驟212)。類似地，如果盡力傳送選擇器50合格，則發(fā)送分組(步驟214)，否則不發(fā)送分組并在時間Δ后重新開始掃描(步驟202)。
每個流選擇器50使用一個或者多個代幣計數(shù)器，每個對應(yīng)一個預(yù)算類別。代幣計數(shù)器用來確定選擇器的合格性以發(fā)送來自給定客戶的分組。圖5概念性地示意了用于圖1的通信干線復(fù)用器5的代幣計數(shù)器104’、104”、104、104””(總地就是104)。每個代幣計數(shù)器104有代幣計數(shù)器數(shù)值，該數(shù)值通過根據(jù)系統(tǒng)時鐘和根據(jù)數(shù)據(jù)分組的發(fā)送而周期性地增加或刪除代幣來更新。
在每個更新時刻，按照預(yù)定更新值相對每個客戶和相對每個預(yù)算增加或者記貸(credit)該代幣計數(shù)器數(shù)值。每個代幣計數(shù)器104的更新值一般是根據(jù)相聯(lián)系的客戶對于各個預(yù)算類別的SLA分配來確定。比如，如果第一客戶訂購的保證速率是第二客戶的保證速率的兩倍，則每次更新時典型地以兩倍于第二客戶的計數(shù)器速率對第一客戶的保證的代幣計數(shù)器104記貸。如果代幣計數(shù)器數(shù)值增加以致于它等于或者超過了預(yù)定數(shù)值，則該客戶的隊列18、22、26中的分組對于相應(yīng)預(yù)算類別的傳輸是合格的。如果代幣計數(shù)器數(shù)值繼續(xù)增加以致于它達到第二預(yù)定數(shù)值，則對代幣計數(shù)器104進一步記貸在改變代幣計數(shù)器數(shù)值方面是無效的。因而，當代幣計數(shù)器104達到第二預(yù)定數(shù)值時，它保持在該數(shù)值直到發(fā)送數(shù)據(jù)分組。在一個實施方案中第一預(yù)定數(shù)值等于第二預(yù)定數(shù)值。在發(fā)送分組后，代幣計數(shù)器數(shù)值減少正比于數(shù)據(jù)分組長度的量。
調(diào)節(jié)和盡力傳送預(yù)算不提供固定的帶寬分配，因此實現(xiàn)為自適應(yīng)代幣計數(shù)器104、104””的公平機制用來確定這些預(yù)算類別的合格性。保證的預(yù)算對應(yīng)于固定帶寬并且因此不需要自適應(yīng)代幣計數(shù)器。因為當保證和調(diào)節(jié)的流選擇器50’和50”不合格時分組只可使用盡力傳送流選擇器50來發(fā)送，所以只有自適應(yīng)代幣計數(shù)器104””才用于盡力傳送預(yù)算。
所有的斗(bucket)104都使用預(yù)定數(shù)值108。預(yù)定數(shù)值108可按照其相聯(lián)系的預(yù)算類別變化。因為分組經(jīng)過相應(yīng)選擇器50發(fā)送時代幣計數(shù)器數(shù)值減少，所以在剛好前一分組發(fā)送之后到達隊列18、22、26的分組要直到用于代幣計數(shù)器數(shù)值再次達到預(yù)定數(shù)值108的足夠時間已經(jīng)過去，才能經(jīng)過相同選擇器50發(fā)送。為了避免這一延遲，保證的代幣計數(shù)器104’有第二預(yù)定數(shù)值112留給高優(yōu)先級分組。這個高優(yōu)先級門限112被建立在較低的預(yù)定數(shù)值。
表1列出的比特指示器用來確定圖5示意的實施方案的代幣計數(shù)器104的傳輸合格性。比特指示器PktPending和PktHiPending分別指示在客戶的隊列22、26和高優(yōu)先級隊列18中是否分別有可用的分組和高優(yōu)先級分組。G-RegulaterBligible和R-RegulatorEligible分別指示保證的代幣計數(shù)器104，和調(diào)節(jié)的代幣計數(shù)器104”是否滿足或超過預(yù)定數(shù)值108。類似地，R-FairnessEligible和B-FairnessEligible分別指示調(diào)節(jié)的自適應(yīng)代幣計數(shù)器104和盡力傳送自適應(yīng)代幣計數(shù)器104””是否已達到預(yù)定數(shù)值108。G-RegulatorHiEligible指示保證的代幣計數(shù)器數(shù)值是否超過了第二預(yù)定數(shù)值112。G-Eligible、R-Eligible和B-Eligible通過與其他比特指示器的邏輯關(guān)系來定義并分別指示保證、調(diào)節(jié)和盡力傳送選擇器50’、50”和50是否合格發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
表1
圖6是一個流程圖，示意了用來確定客戶使用保證的預(yù)算發(fā)送數(shù)據(jù)分組和高優(yōu)先級數(shù)據(jù)分組的合格性的一組步驟的(按照圖5和表1)實施方案。這些合格性分別通過G_RegulatorEligible和G_RegulatorHiEligible給出。在步驟302中，通過增加客戶的保證速率代幣分辨率來記貸客戶的保證的代幣計數(shù)器的數(shù)值。對于每個客戶，保證的速率代幣分辨率可變化并且一般根據(jù)客戶的保證帶寬分配而確定。如果保證的代幣計數(shù)器數(shù)值大于預(yù)定數(shù)值108，則設(shè)置它等于預(yù)定數(shù)值(步驟304)。G_RegulatorEligible和G_RegulatorHiEligible的數(shù)值初始化為邏輯FALSE(步驟306)。如果保證的代幣計數(shù)器數(shù)值超過了第二預(yù)定數(shù)值112，則設(shè)置G_RegualtorHiEligible的數(shù)值等于邏輯TRUE(步驟308)。如果保證的代幣計數(shù)器數(shù)值等于或者大于預(yù)定數(shù)值108，則設(shè)置G_RegulatorEligible的數(shù)值等于邏輯TRUE(步驟310)。如果在當前時刻仍有一個或者多個客戶要被掃描，則通過返回到步驟302來繼續(xù)確定保證的預(yù)算的合格性。如果下面兩個條件之一滿足，則一個客戶使用其保證的預(yù)算來發(fā)送是合格的1)G_RegulatorEligible為TRUE且客戶隊列18、22、26之一中有可得到的分組，或者2)G_RegualtorHiEligible為TRUE且客戶的高優(yōu)先級隊列18中有可得到的高優(yōu)先級分組。
通過檢查調(diào)節(jié)代幣計數(shù)器104”和調(diào)節(jié)自適應(yīng)代幣計數(shù)器104，而確定使用調(diào)節(jié)的預(yù)算類別的發(fā)送的合格性。對調(diào)節(jié)的代幣計數(shù)器104”記貸的速率按照客戶在其SLA中定義的調(diào)節(jié)的預(yù)算來變化。對自適應(yīng)代幣計數(shù)器104記貸的速率是通過響應(yīng)力圖使用調(diào)節(jié)的預(yù)算的業(yè)務(wù)來確定的。因為調(diào)節(jié)的預(yù)算類別經(jīng)受客戶對可用調(diào)節(jié)帶寬的超額訂購，所以對調(diào)節(jié)的預(yù)算類別產(chǎn)生大量業(yè)務(wù)的多個客戶有時會導(dǎo)致帶寬需求超過總分配調(diào)節(jié)帶寬。其結(jié)果是，可填入緩沖器而數(shù)據(jù)分組等待發(fā)送且隨后的數(shù)據(jù)分組會丟失。為了保證對調(diào)節(jié)的預(yù)算類別下的用戶公平，對自適應(yīng)代幣計數(shù)器104、104””記貸的速率(即自適應(yīng)速率)被降低。使用一個稱為Stress的參數(shù)來表征該環(huán)境下的積壓或者用戶負荷。在一個實施方案中Stress被定義為對經(jīng)過調(diào)節(jié)的預(yù)算發(fā)送是合格的客戶的數(shù)目。如果Stress值指示超額訂購不是問題(如Stress等于零)，則自適應(yīng)速率大于或等于客戶的調(diào)節(jié)速率。
使用除了沒有與第二預(yù)定數(shù)值112的比較(即沒有對應(yīng)于步驟308的等效步驟)外都類似于上面對于保證的代幣計數(shù)器104’的一序列步驟來檢查該調(diào)節(jié)的代幣計數(shù)器104”、104。如果調(diào)節(jié)代幣計數(shù)器104”不小于預(yù)定數(shù)值108，則設(shè)置R_RegulatorEligible為邏輯TRUE。類似地，如果調(diào)節(jié)自適應(yīng)代幣計數(shù)器104不小于預(yù)定數(shù)值108，則設(shè)置R_RateFairnessEligible為邏輯TRUE。如果下面三個條件全部滿足，則一個客戶對使用其調(diào)節(jié)的預(yù)算發(fā)送是合格的(1)R_RegulatorEligible為TRUE，(2)R_RateFairnessEligible為TRUE和(3)PktPending為TRUE或者PktHiPending為TRUE。
通過檢查盡力傳送自適應(yīng)代幣計數(shù)器104””來確定盡力傳送預(yù)算類別的合格性。使用上述用于調(diào)節(jié)自適應(yīng)代幣計數(shù)器104的步驟來檢查代幣計數(shù)器104””。降低盡力傳送自適應(yīng)代幣計數(shù)器104””的記貸速率以響應(yīng)Stress的增加。調(diào)節(jié)和盡力傳送預(yù)算的Stress參數(shù)可不同地定義。在一個實施方案中將用于調(diào)節(jié)預(yù)算的Stress定義為調(diào)節(jié)預(yù)算合格的客戶數(shù)目而用于盡力傳送預(yù)算的Stress定義為可經(jīng)過盡力傳送預(yù)算發(fā)送的合格客戶數(shù)目。如果盡力傳送自適應(yīng)代幣計數(shù)器104””的數(shù)值等于或大于預(yù)定數(shù)值108，則設(shè)置B_RateFairnessEligible為邏輯TRUE。如果B_RateFairnessEligible為TRUE且客戶的隊列18、22、26之一中有可用分組，則一個客戶對使用其盡力傳送預(yù)算來發(fā)送是合格的。
表2通過舉例的方式定義了三個客戶的SLA分配?？蛻鬉訂購了1,000八位位組(即1,000個8比特字節(jié))每微秒的保證速率。客戶B訂購了2,000八位位組每微秒的保證速率和5,000八位位組每微秒的調(diào)節(jié)速率。客戶C訂購了3,000八位位組每微秒的保證速率、9,000八位位組每微秒的調(diào)節(jié)速率和1的盡力傳送權(quán)重?？蛻鬉或客戶B都沒有訂購盡力傳送分配。在此例中，所有客戶發(fā)送長1,000八位位組的分組，且最大分組長2,000八位位組。
表2
表3是一個時刻表，它示意了表2中定義的客戶的分組發(fā)送的示意性實例。標注A(G)、B(G)和C(G)的列分別對應(yīng)客戶A、B和C的保證的代幣計數(shù)器數(shù)值。標注B(R)、B(A)、C(R)和C(A)的列分別對應(yīng)客戶B和C的調(diào)節(jié)和自適應(yīng)代幣計數(shù)器數(shù)值。Stress指示在調(diào)節(jié)和盡力傳送預(yù)算下發(fā)送的合格客戶數(shù)目。在此例中預(yù)定數(shù)值為0且第二預(yù)定數(shù)值為-2000。表3
在此例中滴答速率是100次(滴答)每毫秒。在分組經(jīng)過保證的流選擇器50發(fā)送后，對應(yīng)的保證的代幣計數(shù)器以分組長度乘以長度分辨率而遞減。因為A分配到1,000八位位組/ms，所以保證的代幣計數(shù)器數(shù)值應(yīng)該每微秒到達預(yù)定數(shù)值一次。設(shè)置客戶A的速率代幣分辨率為10以達到此代幣計數(shù)器的記貸速率。因而在發(fā)送后A的保證的代幣計數(shù)器數(shù)值減少1,000并在100次滴答(1.00ms)后返回其初始數(shù)值。類似地確定客戶B和C的代幣速率分辨率。客戶A、B和C的代幣速率分辨率列于表4。-2000的高優(yōu)先級門限(即第二預(yù)定數(shù)值)只對于保證的代幣計數(shù)器才設(shè)置并且是基于2000八位位組的最大分組大小。
表4
在此例中當時間＝0時，所有三個客戶都是活動的和積壓的(飽和的)，客戶A和B只有高優(yōu)先級分組而客戶C只有低優(yōu)先級分組。節(jié)點速率為10,000八位位組/ms，因而大約每0.1ms發(fā)送一次分組?？蛻鬉和客戶B都可發(fā)送高優(yōu)先級分組，然而，保證的選擇器50只能選擇它們之一用于以順序(循環(huán))方式傳遞。在每次發(fā)送后，對應(yīng)的保證的代幣計數(shù)器減少1000。因而客戶A發(fā)送分組而0.1ms后客戶B發(fā)送分組。只要客戶A和B的保證的代幣計數(shù)器數(shù)值保持高于-2000，此交替發(fā)送序列就繼續(xù)。
當時間＝0.6ms時，客戶A或客戶B都沒有高于高優(yōu)先級門限的保證的代幣計數(shù)器數(shù)值。客戶C最終可使用其保證的預(yù)算發(fā)送其較低優(yōu)先級分組。當時間＝0.7ms時，客戶B有-1800的保證的代幣計數(shù)器數(shù)值并且現(xiàn)在可發(fā)送高優(yōu)先級分組。
當時間＝0.8ms時，客戶A、B和C已經(jīng)用完它們的保證的預(yù)算，因而B和C的調(diào)節(jié)類別決定下次誰發(fā)送。因為節(jié)點超額訂購(即Stress大于零)；所以客戶B和C將不能以其要求的速率提供分組。通信干線復(fù)用器5通過降低給予自適應(yīng)代幣計數(shù)器的速率(即自適應(yīng)滴答速率)來響應(yīng)。分組在客戶B調(diào)節(jié)的預(yù)算下從其發(fā)送并且Stress減小為1，因為B在調(diào)節(jié)的預(yù)算下不再合格。當時間＝0.85ms時，由于記貸速率上的差別，客戶B的調(diào)節(jié)代幣計數(shù)器數(shù)值會比其調(diào)節(jié)自適應(yīng)代幣計數(shù)器數(shù)值更快地增加。
當時間＝0.9ms時，客戶C經(jīng)過其調(diào)節(jié)的預(yù)算發(fā)送分組，因為所有其他客戶預(yù)算都低于其門限。當時間＝1.0ms時，客戶C經(jīng)過其保證的預(yù)算發(fā)送分組，因為對應(yīng)的代幣計數(shù)器數(shù)值已經(jīng)恢復(fù)到零門限。時刻表中包含了其他時刻以進一步示意通信中繼線復(fù)用器5的操作原理。
雖然本發(fā)明已特別參考特定優(yōu)選實施方案進行示意和描述，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)當理解，其形式和細節(jié)可有各種變化而不脫離如附帶權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)用分組的方法，該方法包含接收具有預(yù)定義等級的分組；以及根據(jù)包含多個預(yù)定義等級的預(yù)定義預(yù)算且根據(jù)該分組的該預(yù)定義等級而發(fā)送該分組。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中該預(yù)定義等級是優(yōu)先級等級。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中該預(yù)定義預(yù)算是多個預(yù)算之一。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中該多個優(yōu)先級等級具有順序，且該分組按照該優(yōu)先級等級的順序發(fā)送。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中該優(yōu)先級等級的順序依賴于預(yù)算。
6.一種復(fù)用分組的方法，該方法包含接收具有預(yù)定義等級的分組；以及根據(jù)包含多個預(yù)定義等級的預(yù)定義預(yù)算并根據(jù)該分組的該預(yù)定義等級而在通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送該分組。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中該預(yù)定義等級是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級等級。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中該預(yù)定義預(yù)算是多個預(yù)算之一。
9.如權(quán)利要求7的方法，其中該多個網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級等級具有順序，并且該分組在該網(wǎng)絡(luò)上按照該網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級等級的順序發(fā)送。
10.一種分組復(fù)用系統(tǒng)包含具有預(yù)定義等級的分組；接收該分組的接收機；以及與接收機通信的發(fā)送機，該發(fā)送機根據(jù)包含多個預(yù)定義等級的預(yù)定義預(yù)算并根據(jù)該分組的該預(yù)定義等級而發(fā)送該分組。
11.如權(quán)利要求10的分組復(fù)用系統(tǒng)，還包含與該發(fā)送機通信的通信網(wǎng)，該通信網(wǎng)接收該發(fā)送機發(fā)送的分組。
12.一種通信干線復(fù)用器包含具有服務(wù)等級選擇器輸出端和多個服務(wù)等級選擇器輸入端的服務(wù)等級選擇器；以及多個流選擇器，該多個流選擇器中每個都具有流選擇器輸出端和多個流選擇器輸入端，每個該流選擇器輸入端之一與該服務(wù)等級選擇器輸出端通信，其中該多個流選擇器中每個都與多個預(yù)算類別之一相聯(lián)系；其中該服務(wù)等級選擇器將從該多個服務(wù)等級輸入端之一接收到的分組發(fā)送到該多個流選擇器輸入端中選擇的一個，以響應(yīng)來自該多個流選擇器中選擇的一個流選擇器的、為該服務(wù)等級選擇器發(fā)送的請求。
13.如權(quán)利要求12的通信干線復(fù)用器，其中該多個流選擇器包含三個流選擇器，該三個流選擇器之一與盡力傳送預(yù)算相聯(lián)系，該三個流選擇器之一與調(diào)節(jié)傳遞預(yù)算相聯(lián)系，以及該三個流選擇器之一與保證帶寬預(yù)算相聯(lián)系。
14.如權(quán)利要求12的通信干線復(fù)用器還包含多個服務(wù)等級隊列，該服務(wù)等級隊列中的每個隊列都與該多個服務(wù)等級選擇器輸入端中相應(yīng)的輸入端進行通信。
15.如權(quán)利要求12的通信干線復(fù)用器還包含具有輸出端和多個級別選擇器輸入端的級別選擇器，該級別選擇器輸入端中的每個與該多個流選擇器中相應(yīng)的流選擇器輸出端進行通信。
16.如權(quán)利要求14的通信干線復(fù)用器還包含多個服務(wù)等級選擇器，每個服務(wù)等級選擇器具有服務(wù)等級選擇器輸出端和多個服務(wù)等級選擇器輸入端，每個服務(wù)等級選擇器輸出端與該多個流選擇器中每個流選擇器的多個流選擇器輸入端之一進行通信。
17.如權(quán)利要求15的通信干線復(fù)用器還包含速率限制器，該速率限制器具有多個速率限制器輸入端和多個速率限制器輸出端，每個速率限制器輸入端與各自流選擇器的輸出端進行通信并且每個該速率選擇器輸出端與該多個級別選擇器輸入端中的各個輸入端進行通信。
18.一種通信網(wǎng)包含通信干線復(fù)用器，包含具有服務(wù)等級選擇器輸出端和多個服務(wù)等級選擇器輸入端的服務(wù)等級選擇器；多個流選擇器，該多個流選擇器中每個都具有流選擇器輸出端和多個流選擇器輸入端，該多個流選擇器中每個流選擇器的一個流選擇器輸入端與該服務(wù)等級選擇器輸出端通信；以及具有輸出端和多個級別選擇器輸入端的級別選擇器，該多個級別選擇器輸入端中每個與該流選擇器輸出端中的相應(yīng)輸出端進行通信，多個服務(wù)等級隊列，每個該服務(wù)等級隊列與該多個服務(wù)等級選擇器輸入端中相應(yīng)的輸入端進行通信；報頭分析器，具有接收通信分組流的報頭分析器輸入端和多個報頭分析器輸出端，每個該報頭分析器輸出端與該多個服務(wù)等級隊列中相應(yīng)的隊列進行通信；以及具有與該級別選擇器輸出端通信的MAC輸入端的MAC接口，其中該多個流選擇器中每個與多個預(yù)算類別之一相聯(lián)系，其中該服務(wù)等級選擇器將來自該多個服務(wù)隊列之一的分組發(fā)送到該多個流選擇器輸入端中選擇的一個，以響應(yīng)來自該多個流選擇器中選擇的一個的、在該服務(wù)等級選擇器接收到的發(fā)送請求。
19.如權(quán)利要求18的通信網(wǎng)還包含速率限制器，該速率限制器具有多個速率限制器輸入端和多個速率限制器輸出端，該多個速率限制器輸入端中每個與該多個流選擇器之一的流選擇器輸出端進行通信。
20.如權(quán)利要求18的通信網(wǎng)還包含速率調(diào)節(jié)器，該速率調(diào)節(jié)器具有速率調(diào)節(jié)器輸入端和速率調(diào)節(jié)器輸出端，該速率調(diào)節(jié)器輸入端與該級別選擇器輸出端進行通信并且該速率調(diào)節(jié)器輸出端與該MAC輸入端進行通信。
21.如權(quán)利要求20的通信網(wǎng)，其中該MAC接口具有節(jié)點就緒輸出端并且該速率調(diào)節(jié)器具有節(jié)點請求輸入端，該速率調(diào)節(jié)器在該速率調(diào)節(jié)器輸出端提供分組以至少部分地響應(yīng)該MAC接口在該節(jié)點就緒輸出端提供的信號。
22.如權(quán)利要求18的通信網(wǎng)，其中該MAC接口包含具有速率調(diào)節(jié)器輸入端的速率調(diào)節(jié)器，該速率調(diào)節(jié)器輸入端是該MAC輸入端。
23.一種復(fù)用分組的方法，該方法包含接收具有多個分組的數(shù)據(jù)流，該分組每個都具有優(yōu)先級；根據(jù)其優(yōu)先級分配該多個分組之一到服務(wù)等級隊列；以及發(fā)送該多個分組之一以響應(yīng)該服務(wù)等級隊列的發(fā)送請求。
24.如權(quán)利要求23的復(fù)用分組的方法，其中該服務(wù)等級隊列的該發(fā)送請求響應(yīng)于來自該服務(wù)隊列的就緒分組。
25.如權(quán)利要求23的復(fù)用分組的方法，其中該服務(wù)等級隊列的該發(fā)送請求是從流選擇器接收到的。
26.如權(quán)利要求23的復(fù)用分組的方法，其中該服務(wù)等級隊列的該發(fā)送請求響應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)。
27.一種復(fù)用分組的方法，每個分組具有服務(wù)等級，該方法包含在服務(wù)等級選擇器中接收分組；以及分配該分組到多個流選擇器之一以響應(yīng)來自該多個流選擇器之一的、該服務(wù)等級選擇器的發(fā)送合格權(quán)利的可用性。
28.如權(quán)利要求27的方法還包含在該服務(wù)等級選擇器中接收該分組之前將該分組接收進入多個服務(wù)等級隊列之一的步驟。
29.如權(quán)利要求27的方法，其中發(fā)送該分組的步驟也響應(yīng)于級別選擇器分組請求。
30.如權(quán)利要求29的方法還包含調(diào)節(jié)發(fā)送該分組到該級別選擇器的速率的步驟。
31.如權(quán)利要求27的方法，其中該發(fā)送合格權(quán)利的可用性是根據(jù)分組到該多個流選擇器的先前分配的。
32.如權(quán)利要求29的方法還包含在發(fā)送該分組前確定要發(fā)送的分組的合格性的步驟。
33.一種復(fù)用通信分組的方法，每個分組具有服務(wù)等級，該方法包含確定分組發(fā)送速率；以及修改物理干線中分配給該分組的信道帶寬。
全文摘要
提出了電信網(wǎng)中用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理的一種方法和系統(tǒng)。對終端用戶數(shù)據(jù)流進行聚集以達到通信信道的更加高效的使用。帶寬被動態(tài)地分配給各種用戶的數(shù)據(jù)流，有效地減少了他們的通信費用。該系統(tǒng)包含服務(wù)等級選擇器和多個流選擇器。每個流選擇器與單個預(yù)算類別相聯(lián)系。按照終端用戶分配的優(yōu)先級使數(shù)據(jù)進入隊列。根據(jù)終端用戶提供的業(yè)務(wù)和終端用戶的預(yù)算類別訂購，數(shù)據(jù)分組從它們的隊列經(jīng)過服務(wù)等級選擇器并經(jīng)過其中一個流選擇器被發(fā)送。
文檔編號H04L12/56GK1422475SQ01807815
公開日2003年6月4日 申請日期2001年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者G·戈倫, M·卡普蘭, R·M·蔡塔克 申請人:天然網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司