專利名稱：移動(dòng)ip突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，屬于移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)互連通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移動(dòng)IP(MIP，Mobile IP)協(xié)議是最近幾年興起的一個(gè)嶄新研究領(lǐng)域，該技術(shù)的核心是確保終端設(shè)備(例如筆記本電腦、PDA)無(wú)需更改IP地址即可接入其他子網(wǎng)，并保持在原有網(wǎng)絡(luò)中的通信能力。MIP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是移動(dòng)終端每一次變更位置，都要從接入路由器(即外地代理)獲得一個(gè)新的IP地址，并向其原始所在地網(wǎng)絡(luò)的路由器(即宿主代理)進(jìn)行注冊(cè)；移動(dòng)終端與其他節(jié)點(diǎn)之間的通信也必須經(jīng)由宿主代理進(jìn)行認(rèn)證后才能建立。也就是說，無(wú)論終端移動(dòng)到哪里，也無(wú)論其當(dāng)前獲得的臨時(shí)IP地址如何變化，移動(dòng)終端和宿主代理之間始終保持著一條類似于隧道的連接，并以此為代價(jià)來(lái)消彌終端移動(dòng)對(duì)已有路由協(xié)議和路由結(jié)構(gòu)的沖擊。
MIP技術(shù)在為用戶提供IP層無(wú)縫漫游能力的同時(shí)，也在某種程度上改變了傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中的流量分布特性。移動(dòng)終端所產(chǎn)生流量，不可避免地對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生程度不同的影響。當(dāng)大量的移動(dòng)終端(或稱節(jié)點(diǎn))匯聚在某個(gè)地區(qū)，產(chǎn)生較大的集中突發(fā)流量時(shí)，必然對(duì)本地業(yè)務(wù)造成不可忽視的沖擊，影響用戶業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
目前，現(xiàn)有的流量調(diào)節(jié)技術(shù)主要包括兩種策略路由和多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS(MultiProtocol Label Switching)流量工程。
策略路由側(cè)重于對(duì)匯聚流進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，通過人工干預(yù)IP層的路徑選擇機(jī)制，實(shí)現(xiàn)提高安全性和資源利用率以及擁塞避免等目標(biāo)。其缺點(diǎn)是配置復(fù)雜，且缺乏靈活性，只能實(shí)現(xiàn)極為有限的目標(biāo)。
MPLS技術(shù)融合了IP路由、QoS及第二層的交換技術(shù)，能夠根據(jù)流量需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的排隊(duì)管理，以較低的成本創(chuàng)建一個(gè)確定性的網(wǎng)絡(luò)，提供多種業(yè)務(wù)類型。根據(jù)流量需求和鏈路承載能力，MPLS能夠?qū)?shù)據(jù)流被映射到相應(yīng)的標(biāo)記交換路徑，這些預(yù)留的路徑占用特殊的網(wǎng)絡(luò)資源，既可被手工設(shè)定為顯式路徑，也可根據(jù)需要自動(dòng)生成最佳的路徑。數(shù)據(jù)流通過哪條路徑轉(zhuǎn)發(fā)取決于該數(shù)據(jù)流被分配了什么樣的標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了路由(即控制)和轉(zhuǎn)發(fā)(即轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù))間的完全分離，在流量調(diào)節(jié)和擁塞避免方面表現(xiàn)出優(yōu)良的特性。
傳統(tǒng)MPLS流量工程的優(yōu)勢(shì)是能夠調(diào)節(jié)具有長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的流量，但缺乏應(yīng)付突發(fā)流量的機(jī)制。從這個(gè)意義上來(lái)說，MPLS流量工程仍然是一種宏觀層面上的流量調(diào)節(jié)機(jī)制。因?yàn)橥话l(fā)的MIP流量沒有什么統(tǒng)計(jì)規(guī)律性可言，盡管其影響有可能波及較大的范圍；但是，由于持續(xù)時(shí)間短，后效性小，因此仍然屬于微觀層面，傳統(tǒng)MPLS流量工程對(duì)其無(wú)能為力。
由于MIP業(yè)務(wù)尚未進(jìn)入實(shí)際運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域，因此沒有任何實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可供研究。盡管如此，MIP業(yè)務(wù)與用戶行為之間的緊密聯(lián)系還是為人們推測(cè)其概貌提供了可能。通過研究有關(guān)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)流量、公路交通流量和公共場(chǎng)所客流量特點(diǎn)的三篇論文《Traffic engineering experience in a nation-wide cellular servicenetwork》(刊于IEEE 2003)、《北京西客站客流預(yù)測(cè)及廣場(chǎng)交通分流》(刊于《鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)》第25卷，第二期)和《Traffic engineering experience from operatingcellular networks》(刊于IEEE Communications Magazine，1997)不難把握MIP業(yè)務(wù)的大致特性。通常，在機(jī)場(chǎng)、碼頭、大型賽事、展覽和演出、各種突發(fā)事故等場(chǎng)合容易發(fā)生大量移動(dòng)終端(或稱節(jié)點(diǎn))聚集于某一狹小地區(qū)的情況，盡管受到移動(dòng)終端性能的限制，每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流非常有限，但這些微流匯聚之后對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的壓力卻不容忽視。下面的表格對(duì)上述各種不同場(chǎng)合下的MIP業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行了比較。

其中，機(jī)場(chǎng)、碼頭、火車站等交通樞紐長(zhǎng)年有大量的流動(dòng)人口，導(dǎo)致MIP業(yè)務(wù)成為本地?cái)?shù)據(jù)流量的主體。由于人口的流動(dòng)通常遵循特定的規(guī)律，因此MIP流量具有較為明顯的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，這些規(guī)律不僅可以用來(lái)指導(dǎo)本地網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，而且非常有利于采取傳統(tǒng)的MPLS流量工程技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
大型賽事、演出、展覽也是引起大量MIP流量的典型場(chǎng)合，其顯著特點(diǎn)是突發(fā)性極強(qiáng)而突然性極弱，盡管短期內(nèi)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量足以對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)造成巨大壓力，但是，由于這種事件都是早就預(yù)先知悉的，因此完全可以通過事先增加接入設(shè)備、預(yù)留信道帶寬等傳統(tǒng)措施以緩解壓力。
交通堵塞等公共突發(fā)事件和突發(fā)性公共安全事件都具有極大的突然性和不可預(yù)知性，這種短時(shí)間突然聚集的大量移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的流量的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短，而且毫無(wú)規(guī)律性可言。雖然傳統(tǒng)MPLS流量工程技術(shù)能夠?qū)哂虚L(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以優(yōu)化資源的利用，保證用戶的服務(wù)質(zhì)量。但是，在應(yīng)對(duì)短期突發(fā)流方面幾乎束手無(wú)策，因此，需要以一種新的機(jī)制或方法來(lái)應(yīng)對(duì)這類問題。近年來(lái)，如何解決移動(dòng)IP突發(fā)流量的調(diào)節(jié)和控制已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)許多人士所關(guān)注和急需解決的問題。
為了更進(jìn)一步地明確研究對(duì)象，需要先對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)、需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的突發(fā)MIP流量和可用資源等概念進(jìn)行界定。本發(fā)明中所謂的本地網(wǎng)絡(luò)是一定數(shù)量路由轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的集合，這些設(shè)備遵循相同的路由策略，處于同一機(jī)構(gòu)管理之下。本地網(wǎng)絡(luò)以內(nèi)的通信經(jīng)由集合內(nèi)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，與其他網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的通信則由邊界網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，這些邊界網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)位于本地網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)的銜接處，同時(shí)運(yùn)行網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間的路由策略。對(duì)于本地網(wǎng)絡(luò)來(lái)說，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所引起的流量包含兩部分穿越網(wǎng)絡(luò)邊界的流量和局限于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的流量，本發(fā)明所提供的方法僅限于對(duì)前者(穿越網(wǎng)絡(luò)邊界的流量)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所謂可用資源，是指在保證本地業(yè)務(wù)流服務(wù)質(zhì)量的前提下，網(wǎng)絡(luò)所能提供的資源(主要指帶寬)。參見圖1，本發(fā)明定義的每一條鏈路的可用帶寬如下可用帶寬≡鏈路帶寬-確保本地用戶服務(wù)質(zhì)量所需帶寬≠鏈路帶寬-本地流量實(shí)際占用帶寬因?yàn)榇_保本地用戶服務(wù)質(zhì)量所需的帶寬通常大于實(shí)際流量的統(tǒng)計(jì)平均值，冗余的帶寬用來(lái)應(yīng)付用戶偶發(fā)的峰值流量。用戶流量的動(dòng)態(tài)特性使這部分冗余帶寬也會(huì)隨時(shí)間而波動(dòng)。為了提高分析和決策的精確性，本發(fā)明不考慮這部分冗余帶寬，而僅僅將確保本地用戶服務(wù)質(zhì)量所需帶寬以外的部分視為可用帶寬。
本地網(wǎng)絡(luò)的全部可用帶寬是各條鏈路上可用帶寬的集合。為了便于描述，可以將該集合視為從本地網(wǎng)絡(luò)中衍生出的一個(gè)虛擬子網(wǎng)。本發(fā)明的方法是要將集中于某一條路徑的突發(fā)MIP流量分散到該虛擬子網(wǎng)的多條路徑中去，既消除擁塞，又盡量滿足MIP用戶的服務(wù)質(zhì)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，該方法在確保本地流量特性保持穩(wěn)定的前提下，采用隔離與疏導(dǎo)相結(jié)合的方法，將集中于某一點(diǎn)的突發(fā)流量盡量“稀釋”到整個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)中去，以達(dá)到消除擁塞的目的。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其技術(shù)方案是在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入本地網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記邊緣路由器SLER和本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)的標(biāo)記交換路由器DLSR之間，利用所有可達(dá)路徑中的鏈路能夠提供的可用帶寬建立多條標(biāo)記交換路徑LSP，再將突發(fā)的移動(dòng)IP數(shù)據(jù)流分散到這些LSP上，最后匯聚在相應(yīng)的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR處；包括下列步驟A.利用SLER和DLSR之間所有可達(dá)路徑中的鏈路能夠提供的可用帶寬尋找和建立多條LSP的集合；B.在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬。
所述鏈路的可用帶寬是在確保本地用戶業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量的前提下，鏈路所能提供的帶寬，即可用帶寬≡鏈路帶寬-確保本地用戶服務(wù)質(zhì)量所需帶寬。
所述方法只適用于對(duì)穿越本地網(wǎng)絡(luò)邊界、并引起網(wǎng)絡(luò)擁堵的移動(dòng)IP流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)只局限在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部、并引起網(wǎng)絡(luò)擁堵的移動(dòng)IP流量無(wú)能為力。
所述步驟A包括下列步驟(A1)用于執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能的服務(wù)器M-SERVER從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接入標(biāo)記邊緣路由器SLER連接本地網(wǎng)絡(luò)端口的流量監(jiān)測(cè)設(shè)備中提取MIP流量特征信息，對(duì)該SLER到本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSRi的每個(gè)MIP數(shù)據(jù)流Ti進(jìn)行分析，其中表示邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR序號(hào)的自然數(shù)i的范圍為[1，K]，K是本地網(wǎng)絡(luò)中的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR的數(shù)量；如果該過程剛剛開始，則按照序號(hào)由1到K從T1開始順序進(jìn)行，此時(shí)i＝1；如果該過程已處于運(yùn)行過程中，則根據(jù)后續(xù)步驟中返回的i值對(duì)Ti進(jìn)行分析如果發(fā)現(xiàn)Ti≥Vi，Vi是為各個(gè)Ti設(shè)置的對(duì)應(yīng)鏈路的閾值變量，該閾值大小取決于本地網(wǎng)絡(luò)的承載能力；則進(jìn)入步驟A2；如果發(fā)現(xiàn)Ti＜Vi，并且Ti正在接受調(diào)節(jié)時(shí)，則進(jìn)入步驟A10；如果發(fā)現(xiàn)Ti＜Vi，并且Ti沒有調(diào)節(jié)時(shí)，則將i的數(shù)值加1，并檢查i＞k是否成立，如果i＞k，說明已經(jīng)完成對(duì)Ti的一輪循環(huán)檢測(cè)，應(yīng)再次從T1開始檢測(cè)，此時(shí)i＝1，返回步驟A1的起點(diǎn)；如果i＜K，說明本輪檢測(cè)還未結(jié)束，直接返回步驟A1的起點(diǎn)，開始對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)；(A2)M-SERVER利用本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?kù)和弗羅埃德算法，先計(jì)算本地網(wǎng)絡(luò)的最短徑長(zhǎng)矩陣W和轉(zhuǎn)接矩陣R；再根據(jù)跳數(shù)必須小于本地網(wǎng)絡(luò)直徑D倍和不允許出現(xiàn)環(huán)路兩個(gè)限制條件，利用最短徑長(zhǎng)矩陣W和轉(zhuǎn)接矩陣R，查找出該SLER至DLSRi之間所有可用路徑的集合Pi；其中表示對(duì)路徑長(zhǎng)度容忍度的數(shù)值D是根據(jù)需要設(shè)置的；(A3)M-SERVER先從所述可用路徑的集合Pi中減去調(diào)節(jié)之前MIP數(shù)據(jù)流Ti所經(jīng)由的路徑Li，再將從Pi減去Li后得到的各條路徑對(duì)應(yīng)的顯式路由信息與該MIP數(shù)據(jù)流Ti的流量特征信息以及其在優(yōu)先級(jí)上的要求傳遞給SLER；(A4)SLER將Ti映射為與Ti相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FECi，再對(duì)從Pi減去Li后得到的每一條路徑發(fā)起針對(duì)FECi的標(biāo)記請(qǐng)求過程；該標(biāo)記請(qǐng)求消息中的顯式路由類型-長(zhǎng)度-值TLV攜帶完整的路徑信息，業(yè)務(wù)量參數(shù)TLV攜帶Ti的流量參數(shù)值，再將路徑替代TLV中建立和保持的優(yōu)先級(jí)設(shè)為最低等級(jí)7，同時(shí)將路徑鎖定TLV中用于指明需要固定某一個(gè)顯式路由標(biāo)記交換路徑ER-LSP的P比特設(shè)置為1，表明該路徑需要鎖定，并且指明業(yè)務(wù)量參數(shù)可以協(xié)商；(A5)SLER根據(jù)返回的標(biāo)記映射消息，獲得從Pi減去Li后得到的各條路徑所能提供的帶寬信息，同時(shí)建立與這些路徑相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記交換路徑LSP，然后，SLER將從Pi減去Li后得到的各條路徑所能提供的可用帶寬之和Bi’的值傳遞給M-SERVER；(A6)M-SERVER判斷Bi’-Ti≥0是否成立，如果成立，則通知SLER利用可用帶寬分配方法將Ti轉(zhuǎn)移到從Pi減去Li后得到的各條路徑所對(duì)應(yīng)的各條LSP上，并進(jìn)入步驟A9；如果不成立，則進(jìn)入步驟A7；(A7)M-SERVER通知SLER在Li上為FECi發(fā)起標(biāo)記請(qǐng)求過程，使用與步驟A4相同的標(biāo)記請(qǐng)求消息；(A8)SLER根據(jù)返回的標(biāo)記映射消息，獲得路徑Li所能提供的帶寬，同時(shí)建立與其對(duì)應(yīng)的LSP，SLER利用可用帶寬分配算法將MIP數(shù)據(jù)流Ti重新分配到所有可用路徑的集合Pi內(nèi)的各條LSP上；(A9)M-SERVER通過SLER的端口流量監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)MIP數(shù)據(jù)流Ti是否小于規(guī)定的閾值Vi，即Ti＜Vi是否成立，如果不成立，則進(jìn)入步驟A12；否則，說明路徑Li已經(jīng)恢復(fù)承載Ti的能力，進(jìn)入步驟A10；
(A10)M-SERVER通知SLER利用約束路由標(biāo)記分發(fā)協(xié)議CR-LDP的約束路由表記交換路徑CR-LSP修改方法為與Ti相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FECi沿Li發(fā)起新的LSP建立過程；(A11)LSP建立完成后，SLER將Ti全部轉(zhuǎn)移到Li，并將從Pi減去Li后得到的各條路徑所對(duì)應(yīng)的LSP資源全部釋放；(A12)將Ti的序號(hào)i加1，準(zhǔn)備對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)先判斷i是否大于K，如果不大于K，則回到步驟A1，開始對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)調(diào)節(jié)；如果大于K，則表明已經(jīng)完成對(duì)Ti的一輪循環(huán)檢測(cè)和調(diào)節(jié)，應(yīng)再次從T1開始檢測(cè)，故設(shè)置i＝1，并返回步驟A1。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步驟A1中的SLER安裝有能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和分析數(shù)據(jù)包的器件；執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能的服務(wù)器M-SERVER中存儲(chǔ)有包含本地網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，該拓?fù)湫畔⑹菑木W(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中提取，或直接從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中得到。
所述步驟B在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬是采用先入先出的FIFO管理方法，此時(shí)各個(gè)MIP用戶的數(shù)據(jù)流Ti不區(qū)分優(yōu)先級(jí)。
所述步驟B在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬是采用基于概率的隊(duì)列調(diào)度方法，此時(shí)各個(gè)MIP用戶的數(shù)據(jù)流區(qū)分為不同的優(yōu)先級(jí)，需要區(qū)別對(duì)待。
當(dāng)把各個(gè)用戶的MIP數(shù)據(jù)流區(qū)分為N個(gè)不同優(yōu)先級(jí)且需要區(qū)別對(duì)待時(shí)，所述步驟B進(jìn)一步包括下列步驟(B1)M-SERVER為各個(gè)優(yōu)先級(jí)的MIP數(shù)據(jù)流分配一個(gè)與其優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)的搶先概率Qj，用于標(biāo)明當(dāng)優(yōu)先級(jí)為j的數(shù)據(jù)包到達(dá)隊(duì)列時(shí)，能夠被插入到該隊(duì)列中所有優(yōu)先級(jí)小于j的數(shù)據(jù)包前面的概率；之后，M-SERVER將該信息傳遞給SLER；其中N≥j≥1，j為自然數(shù)，N為優(yōu)先級(jí)數(shù)量，且N為最高優(yōu)先級(jí)，1為最低優(yōu)先級(jí)；(B2)SLER為流向DLSRi的MIP數(shù)據(jù)流Ti建立單獨(dú)的緩存隊(duì)列，該緩存隊(duì)列和步驟A中確定的標(biāo)記交換路徑LSP集合一起構(gòu)成單隊(duì)列多窗口混合服務(wù)系統(tǒng)；并由M-SERVER對(duì)該單隊(duì)列多窗口混合服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行管理；該隊(duì)列的長(zhǎng)度與Ti的閾值Vi的大小相同；(B3)SLER檢查與Ti對(duì)應(yīng)緩存隊(duì)列中到達(dá)的每個(gè)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)，以相應(yīng)的搶先概率Qj把該數(shù)據(jù)包插入到該隊(duì)列中所有優(yōu)先級(jí)較低的數(shù)據(jù)包的前面；(B4)因?yàn)榉峙浣o該數(shù)據(jù)流Ti的緩存空間大小有限，因此，系統(tǒng)只允許有限個(gè)數(shù)據(jù)包排隊(duì)等候處理；當(dāng)緩存中無(wú)空閑位、即該隊(duì)列已滿時(shí)，SLER就丟棄新到達(dá)的數(shù)據(jù)包。
所述緩存隊(duì)列的管理方法取決于M-SERVER，而由SLER負(fù)責(zé)執(zhí)行。
本發(fā)明是一種移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，該方法的特點(diǎn)是將突發(fā)MIP流量視為獨(dú)立的實(shí)體進(jìn)行處理。采用這種粗粒度劃分方式的好處是能夠簡(jiǎn)化處理程序和提高效率。在MIP業(yè)務(wù)廣泛進(jìn)入運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域之后，根據(jù)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商從漫游業(yè)務(wù)中所獲得的經(jīng)驗(yàn)不難推測(cè)，MIP流量也會(huì)呈現(xiàn)出某種規(guī)律性，并成為本地流量中的一部分，因此也可以使用傳統(tǒng)的流量工程策略進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，本發(fā)明并不會(huì)因此而失去意義。必須注意到，本發(fā)明所要緩解調(diào)節(jié)的對(duì)象是不具備統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的突發(fā)MIP流量，正是這種流量在網(wǎng)絡(luò)中扮演著秩序破壞者的角色。網(wǎng)絡(luò)中一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的擁塞，不僅各個(gè)QoS級(jí)別用戶的服務(wù)質(zhì)量都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的下降，而且傳統(tǒng)的流量工程調(diào)節(jié)機(jī)制也不能及時(shí)解決問題。本發(fā)明的方法不僅能夠迅速地抑制和隔離突發(fā)流量，盡量縮短擁塞的持續(xù)時(shí)間，而且，采用疏導(dǎo)的手段是盡最大可能滿足移動(dòng)用戶的需求，把損失降低到最低的限度，體現(xiàn)出“疏堵結(jié)合”的思想，因而具有很高的實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明中定義的可用帶寬示意圖。
圖2是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方式示意圖。
圖3是本發(fā)明移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法的操作步驟方框圖。圖4是本發(fā)明對(duì)流出本地網(wǎng)絡(luò)的MIP流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的說明示意圖。
圖5是本發(fā)明方法中尋找和建立多條LSP的集合的流程圖。
圖6是本發(fā)明方法中在各個(gè)MIP用戶之間分配可用帶寬的流程圖。
圖7是本發(fā)明隊(duì)列調(diào)節(jié)的說明示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見圖2，現(xiàn)有的路由協(xié)議可以劃分為兩類，即扁平化的路由協(xié)議和層次化的路由協(xié)議。扁平化的路由協(xié)議要求每一個(gè)路由器收集全網(wǎng)的路由信息，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大到一定的程度時(shí)，每個(gè)路由器需要存儲(chǔ)和處理的路由信息的數(shù)量將超過其存儲(chǔ)器和處理器的能力，造成數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率的急劇下降。同時(shí)，過大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也不利于抑制廣播風(fēng)暴和防止環(huán)回路由。因此，實(shí)際運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)都采用層次化的路由協(xié)議和組網(wǎng)方式，根據(jù)拓?fù)洹⒌乩淼纫蛩貙⒕W(wǎng)絡(luò)中的路由器劃分為多個(gè)獨(dú)立的群組。每個(gè)群組的規(guī)模較小，各群組內(nèi)的路由器(圖2中的圓盤形圖標(biāo))不需要處理過多的路由信息。群組之間的通信依靠位于不同群組銜接處的邊界網(wǎng)關(guān)路由器(即圖2和圖4中的矩形體圖標(biāo))處理。圖2是一個(gè)兩層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)可以包含多層，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。但是無(wú)論是兩層或多層，基本的分層原則是相同的。
通常，在經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后，網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流量會(huì)在時(shí)間和空間上呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，流量工程的控制策略是網(wǎng)絡(luò)管理者針對(duì)這種長(zhǎng)期特性而采取的一系列調(diào)節(jié)措施的綜合，目的在于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的利用，最大限度滿足用戶需求，實(shí)現(xiàn)最佳收益。突發(fā)MIP流量之所以能夠迅速造成擁塞，一方面是其不具備長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性而難以預(yù)測(cè)；另一方面是它爆發(fā)力強(qiáng)，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重地改變本地業(yè)務(wù)流量特性，使流量調(diào)節(jié)策略與實(shí)際情況脫節(jié)，不僅不能發(fā)揮原有控制策略的積極作用，反而惡化擁塞狀況、擴(kuò)大波及的范圍，造成類似“雪崩”的效應(yīng)。針對(duì)這些特點(diǎn)，本發(fā)明采用隔離與疏導(dǎo)相結(jié)合的方法，在確保本地流量保持穩(wěn)定的前提下，將集中于某一點(diǎn)的突發(fā)流量盡量“稀釋”到整個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)中去，以達(dá)到消除擁塞的目的。
因此，本發(fā)明的MIP流量調(diào)節(jié)方法的原則包括以下幾個(gè)具體內(nèi)容①調(diào)節(jié)突發(fā)MIP流量的策略應(yīng)能有效地“隔離”本地流量和突發(fā)流量，保證本地流量的分布特性和流量工程策略不受影響或盡量減少其影響。
②主要通過分散突發(fā)流量的方式消除其沖擊效應(yīng)，如果該方法仍不能完全解決問題，則丟棄多余的數(shù)據(jù)包。
③在突發(fā)MIP流量的內(nèi)部應(yīng)能區(qū)分對(duì)待不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)。根據(jù)用戶的交費(fèi)訂購(gòu)的優(yōu)先級(jí)和業(yè)務(wù)特性等因素的影響，用戶的業(yè)務(wù)享受的優(yōu)先級(jí)有所不同。為了使問題簡(jiǎn)單明了，本發(fā)明僅僅將MIP流量視為若干優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的混合體，至于優(yōu)先級(jí)的劃分方式則不在討論范圍之內(nèi)。
④突發(fā)MIP流量沖擊力強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間短，調(diào)節(jié)機(jī)制和方法應(yīng)盡量簡(jiǎn)單有效，并能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)可用資源的動(dòng)態(tài)變化。
由于突發(fā)MIP流量持續(xù)時(shí)間很短，因此調(diào)節(jié)方法必須優(yōu)先考慮如何迅速做出反應(yīng)，而不是如何獲得最佳的效果。傳統(tǒng)的最短路徑優(yōu)先協(xié)議往往使流量過分地集中于某一條路徑，極易造成擁塞，而如果要考察每個(gè)MIP用戶的流量，又顯然過于復(fù)雜，時(shí)間也不允許，不能解決問題。
受到現(xiàn)有路由協(xié)議的影響，IP網(wǎng)絡(luò)通常采用層次化的組織結(jié)構(gòu)(參見圖2所示)。各種規(guī)模子網(wǎng)的嵌套和組合共同構(gòu)成了運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的整體。其中，本地網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最小，也最為接近用戶(參見圖3所示)。本地MPLS網(wǎng)絡(luò)通過為數(shù)不多的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器(DLSR，Destination Label Switching Router)與外部互聯(lián)，所有需要進(jìn)出本地網(wǎng)絡(luò)的流量，包括MIP流量都要在這些邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR處匯集。如圖3中共有3個(gè)DLSR，按照通常的選路原則，所有源自SLER并且離開本地網(wǎng)絡(luò)的MIP流量分別經(jīng)過路徑L1、L2、L3在這三個(gè)DLSR處匯集。因此，按照上面所述的原則，本發(fā)明采用的緩解和調(diào)節(jié)突發(fā)MIP流量的方法就是直接在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(MN，Mobile Node)接入本地網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記邊緣路由器(SLER，Source Label Switching Router)和本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR(圖4中的矩形體圖標(biāo))之間，利用所有可達(dá)路徑中鏈路的可用帶寬建立多條標(biāo)記交換路徑(LSP，Label Switched Path)，再將突發(fā)MIP數(shù)據(jù)流分散到這些LSP上，使之在本地網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過分流后匯聚在相應(yīng)的邊界網(wǎng)關(guān)DLSR處。這個(gè)簡(jiǎn)單高效的方法中包含兩個(gè)關(guān)鍵步驟(參見圖3)A.利用SLER和DLSR之間所有可達(dá)路徑中的鏈路能夠提供的可用帶寬尋找和建立多條LSP的集合；B.在各個(gè)MIP用戶之間分配可用帶寬。
為了能夠提高執(zhí)行上述步驟A的時(shí)效性，本發(fā)明采用拓?fù)潋?qū)動(dòng)的方式，直接根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_定可用路徑集合。本發(fā)明要求在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入本地網(wǎng)絡(luò)的SLER上安裝能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和分析數(shù)據(jù)包的器件，并由專門的服務(wù)器M-SERVER執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能。該M-SERVER中包含本地網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，這些信息既可以從網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中提取，也可以直接從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中得到。
下面參見圖4，先介紹第一個(gè)步驟本地網(wǎng)絡(luò)中的路由器通常分為兩類直接為終端用戶提供接入服務(wù)的標(biāo)記邊緣路由器LER(Label Switching Router)和僅僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、不與用戶相連的標(biāo)記交換路由器LSR(Label SwitchingRouter)。其中，位于本地網(wǎng)絡(luò)和外地網(wǎng)絡(luò)的銜接處，并與外地網(wǎng)絡(luò)中的LSR存在連接關(guān)系的LSR稱為邊界網(wǎng)關(guān)DLSR。本地用戶與本地網(wǎng)絡(luò)以外節(jié)點(diǎn)的通信必須經(jīng)由邊界網(wǎng)關(guān)DLSR轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)本地的路由策略，在某一個(gè)LER和特定的邊界網(wǎng)關(guān)DLSR之間存在著一條確定的路徑。通常情況下，該路徑是LER與該邊界網(wǎng)關(guān)DLSR之間的最短路徑。在圖4中，為了描述清楚，以SLER表征負(fù)責(zé)接入MIP用戶的標(biāo)記邊界路由器。盡管從SLER到DLSR2存在著多條可選路徑，但由于SLER-LSR0-LSR2-DLSR2(即調(diào)節(jié)之前的路徑L2)所包含的跳數(shù)最少，因而從SLER到外地網(wǎng)絡(luò)2的數(shù)據(jù)流T2全部經(jīng)由這條路徑轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)MIP流量突然增加，使發(fā)往外地網(wǎng)絡(luò)2的數(shù)據(jù)流量超出該條路徑的承載能力時(shí)，擁塞便發(fā)生了。本發(fā)明的目的就是要消除此類擁塞。具體的實(shí)施方式，以圖4為例，首先要找出SLER到DLSR2之間所有可達(dá)的路徑，其中包括
SLER-LSR1-LSR4-LSR5-DLSR2；SLER-LSR3-LSR6-LSR2-DLSR2；SLER-LSR3-DLSR3-LSR6-LSR0-LSR4-DLSR1-LSR5-LSR2-DLSR2；SLER-LSR0-LSR1-LSR4-LSR0-LSR2-DLSR2；……根據(jù)前文中所提到的跳數(shù)必須小于本地網(wǎng)絡(luò)直徑D倍和不允許出現(xiàn)環(huán)路兩個(gè)限制條件(其中D表示對(duì)路徑長(zhǎng)度容忍度的數(shù)值，可根據(jù)需要設(shè)置，例如D＝1.5)，上面的第三條路徑過長(zhǎng)，第四條路徑中存在環(huán)路，因此都應(yīng)當(dāng)被剔除。這樣經(jīng)過篩選后將會(huì)得到所有可用路徑的集合P2。由于流量調(diào)節(jié)的目的是消除SLER-LSR0-LSR2-DLSR2(即調(diào)節(jié)之前的路徑L2)上的擁塞，因此首先考察集合P2中除了L2以外的路徑是否能夠提供和滿足從SLER到外地網(wǎng)絡(luò)2的數(shù)據(jù)流T2所需的帶寬。如果能夠提供，則無(wú)需使用L2，只要將數(shù)據(jù)流T2直接分配到P2減去L2所剩余的各條路徑中。如果不能提供，則將L2也考慮在內(nèi)。由于本發(fā)明的方法僅僅調(diào)用L2上的可用帶寬，并不占用本地用戶的任何資源，因此將數(shù)據(jù)流T2中的部分流量分配到L2，不會(huì)令其重新陷入擁塞。
當(dāng)數(shù)據(jù)流T2被疏導(dǎo)到多條LSP上之后，執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能的服務(wù)器M-SERVER仍需監(jiān)測(cè)該數(shù)據(jù)流T2的變化情況。一旦T2恢復(fù)到了正常的狀態(tài)，就不必繼續(xù)為其維護(hù)多條LSP。此時(shí)可以將T2重新分配到原來(lái)的路徑L2上，同時(shí)釋放路徑集合P2中其他LSP上的資源。
參見圖5，具體說明其中A步驟的各個(gè)操作(1)執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能的服務(wù)器M-SERVER從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接入標(biāo)記邊緣路由器SLER連接本地網(wǎng)絡(luò)端口的端口流量監(jiān)測(cè)設(shè)備中提取MIP流量特征信息，對(duì)該SLER到本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSRi的MIP數(shù)據(jù)流Ti進(jìn)行分析，其中表示邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR序號(hào)的自然數(shù)i的范圍為[1，K]，K是本地網(wǎng)絡(luò)中的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR的數(shù)量；如果該過程剛剛開始，則按照序號(hào)由1到K從T1開始順序進(jìn)行，此時(shí)i＝1；如果該過程已處于運(yùn)行過程中，則根據(jù)后續(xù)步驟中返回的i值對(duì)Ti進(jìn)行分析如果發(fā)現(xiàn)Ti≥Vi，Vi是為各個(gè)Ti設(shè)置的對(duì)應(yīng)鏈路的閾值變量，該閾值大小取決于本地網(wǎng)絡(luò)的承載能力；則進(jìn)入步驟(2)；如果發(fā)現(xiàn)Ti＜Vi，并且Ti正在接受調(diào)節(jié)時(shí)，則進(jìn)入步驟(10)；如果發(fā)現(xiàn)Ti＜Vi，并且Ti沒有調(diào)節(jié)時(shí)，則將i的數(shù)值加1，并檢查i＞k是否成立，如果i＞k，說明已經(jīng)完成對(duì)Ti的一輪循環(huán)檢測(cè)，應(yīng)再次從T1開始檢測(cè)，此時(shí)i＝1，返回步驟A1的起點(diǎn)；如果i＜K，說明本輪檢測(cè)還未結(jié)束，直接返回步驟(1)的起點(diǎn)，開始對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)；(2)M-SERVER利用本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?kù)和弗羅埃德算法，先計(jì)算本地網(wǎng)絡(luò)的最短徑長(zhǎng)矩陣W和轉(zhuǎn)接矩陣R；再根據(jù)跳數(shù)必須小于本地網(wǎng)絡(luò)直徑D倍和不允許出現(xiàn)環(huán)路兩個(gè)限制條件，利用最短徑長(zhǎng)矩陣W和轉(zhuǎn)接矩陣R查找出該SLER至DLSRi之間所有可用路徑的集合Pi，其中D的大小反映了對(duì)路徑長(zhǎng)度的容忍度，可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置；(3)M-SERVER從可用路徑的集合Pi中減去調(diào)節(jié)之前MIP數(shù)據(jù)流Ti所經(jīng)由的路徑Li，再將從Pi減去Li得到的各條路徑對(duì)應(yīng)的顯式路由信息與該MIP數(shù)據(jù)流Ti的流量特征信息以及其在優(yōu)先級(jí)上的要求傳遞給SLER；(4)SLER將Ti映射為與Ti相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FECi，再對(duì)從Pi減去Li后得到的每一條路徑發(fā)起針對(duì)FECi的標(biāo)記請(qǐng)求過程；該標(biāo)記請(qǐng)求消息中的顯式路由類型-長(zhǎng)度-值(TLV，Type Length Value)攜帶完整的路徑信息，業(yè)務(wù)量參數(shù)TLV攜帶Ti的流量參數(shù)值，再將路徑替代TLV中建立和保持的優(yōu)先級(jí)設(shè)為最低等級(jí)7，表明該FECi所建立的LSP不能搶占其他LSP的資源，且在建好后不能保障其占有的資源；同時(shí)將路徑鎖定TLV中用于指明需要固定某一個(gè)顯式路由標(biāo)記交換路徑ER-LSP的P比特設(shè)置為1，表明該路徑需要鎖定，并且指明業(yè)務(wù)量參數(shù)可以協(xié)商；(5)SLER根據(jù)返回的標(biāo)記映射消息，獲得從Pi減去Li后得到的各條路徑所能提供的帶寬信息，同時(shí)建立與這些路徑相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記交換路徑LSP，然后，SLER將從Pi減去Li后得到的各條路徑所能提供的可用帶寬之和Bi’的值傳遞給M-SERVER；(6)M-SERVER判斷Bi’-Ti≥0是否成立，如果成立，則通知SLER利用可用帶寬分配方法將Ti轉(zhuǎn)移到從Pi減去Li后得到的各條路徑相對(duì)應(yīng)的各條LSP上，并進(jìn)入步驟(9)；如果不成立，則進(jìn)入步驟(7)；(7)M-SERVER通知SLER在Li上為FECi發(fā)起標(biāo)記請(qǐng)求過程，使用與步驟(4)相同的標(biāo)記請(qǐng)求消息；(8)SLER根據(jù)返回的標(biāo)記映射消息，獲得路徑Li所能提供的帶寬，同時(shí)建立與其對(duì)應(yīng)的LSP，SLER利用可用帶寬分配算法將MIP數(shù)據(jù)流Ti重新分配到所有可用路徑的集合Pi內(nèi)對(duì)應(yīng)的各條LSP上；(9)M-SERVER通過SLER的端口流量監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)MIP數(shù)據(jù)流Ti是否小于規(guī)定的閾值Vi，即Ti＜Vi是否成立，如果不成立，則進(jìn)入步驟(12)；否則，說明路徑Li已經(jīng)恢復(fù)承載Ti的能力，進(jìn)入步驟(10)；(10)M-SERVER通知SLER利用約束路由標(biāo)記分發(fā)協(xié)議CR-LDP的約束路由表記交換路徑CR-LSP修改方法為與Ti相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FECi沿Li發(fā)起新的LSP建立過程；(11)LSP建立完成后，SLER將Ti全部轉(zhuǎn)移到Li，并將從Pi減去Li后得到的各條路徑相對(duì)應(yīng)的LSP資源全部釋放；(12)將Ti的序號(hào)i加1，準(zhǔn)備對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)先判斷i是否大于K，如果不大于K，則回到步驟(1)，開始對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)調(diào)節(jié)；如果大于K，則表明已經(jīng)完成對(duì)Ti的一輪循環(huán)檢測(cè)和調(diào)節(jié)，應(yīng)再次從T1開始檢測(cè)，故設(shè)置i＝1，并返回步驟(1)。
參見圖6，介紹步驟B在各個(gè)移動(dòng)P用戶之間分配可用帶寬。
如果各個(gè)MIP用戶的數(shù)據(jù)流不區(qū)分優(yōu)先級(jí)，本發(fā)明在各個(gè)移動(dòng)MIP用戶之間分配可用帶寬是采用先入先出的FIFO管理方法，如果各個(gè)MIP用戶的數(shù)據(jù)流區(qū)分為不同的優(yōu)先級(jí)，需要區(qū)別對(duì)待時(shí)，本發(fā)明通過控制緩存中數(shù)據(jù)包的排隊(duì)規(guī)則，即采用基于概率的隊(duì)列調(diào)度分配方法，為MIP用戶提供不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。具體步驟如下(21)M-SERVER為各個(gè)優(yōu)先級(jí)的MIP數(shù)據(jù)流分配一個(gè)與其優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)的搶先概率Qi，用于標(biāo)明當(dāng)優(yōu)先級(jí)為j的數(shù)據(jù)包到達(dá)隊(duì)列時(shí)，能夠被插入到該隊(duì)列中所有優(yōu)先級(jí)小于j的數(shù)據(jù)包前面的概率；之后，M-SERVER將該信息傳遞給SLER；其中N≥j≥1，j為表示優(yōu)先級(jí)等級(jí)的自然數(shù)，N為優(yōu)先級(jí)數(shù)量，且N為最高優(yōu)先級(jí)，1為最低優(yōu)先級(jí)；(22)SLER為流向DLSRi的MIP數(shù)據(jù)流Ti建立單獨(dú)的緩存隊(duì)列，該緩存隊(duì)列和步驟A中確定的標(biāo)記交換路徑LSP集合一起構(gòu)成單隊(duì)列多窗口混合服務(wù)系統(tǒng)；并由M-SERVER對(duì)該單隊(duì)列多窗口混合服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行管理；該隊(duì)列的長(zhǎng)度與Ti的閾值Vi的大小相同；(23)SLER檢查與Ti對(duì)應(yīng)緩存隊(duì)列中到達(dá)的每個(gè)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)，以相應(yīng)的搶先概率Qi把該數(shù)據(jù)包插入到該隊(duì)列中所有優(yōu)先級(jí)較低的數(shù)據(jù)包的前面；(24)因?yàn)榉峙浣o該數(shù)據(jù)流Ti的緩存空間大小有限，因此，系統(tǒng)只允許有限個(gè)數(shù)據(jù)包排隊(duì)等候處理；當(dāng)緩存中無(wú)空閑位、即該隊(duì)列已滿時(shí)，SLER就丟棄新到達(dá)的數(shù)據(jù)包。所述緩存隊(duì)列的管理方法取決于M-SERVER，而由SLER負(fù)責(zé)執(zhí)行。
參見圖7，不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包以隨機(jī)順序到達(dá)SLER的輸出端口存儲(chǔ)器后，隊(duì)列調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)M-SERVER所提供的隊(duì)列調(diào)度策略，即針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的搶先概率Qj重新安排數(shù)據(jù)包在緩存隊(duì)列中的位置。為了使描述簡(jiǎn)單明了，圖6中只考慮兩種優(yōu)先級(jí)的情況。高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包(圖7中的深色矩形條)所對(duì)應(yīng)的搶先概率越高，該類數(shù)據(jù)包到達(dá)后排在隊(duì)首的可能性越大，如果其概率為1，則無(wú)論高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包何時(shí)到達(dá)，均被置于低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包(圖7中的淺灰色矩形條)的前面。換句話說，此時(shí)只要隊(duì)列中尚存在高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包，低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包便得不到服務(wù)。當(dāng)該概率小于1時(shí)，高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包也有可能被排在低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的后面，就像圖6中所顯示的那樣。因此，通過改變搶先概率，可以控制各個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包享受服務(wù)的次序，從而達(dá)到資源分配的目的。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入本地網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記邊緣路由器SLER和本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)的標(biāo)記交換路由器DLSR之間，利用所有可達(dá)路徑中的鏈路能夠提供的可用帶寬建立多條標(biāo)記交換路徑LSP，再將突發(fā)的移動(dòng)IP數(shù)據(jù)流分散到這些LSP上，最后匯聚在相應(yīng)的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR處；包括下列步驟A.利用SLER和DLSR之間所有可達(dá)路徑中的鏈路能夠提供的可用帶寬尋找和建立多條LSP的集合；B.在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述鏈路的可用帶寬是在確保本地用戶業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量的前提下，鏈路所能提供的帶寬，即可用帶寬≡鏈路帶寬-確保本地用戶服務(wù)質(zhì)量所需帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述方法只適用于對(duì)穿越本地網(wǎng)絡(luò)邊界、并引起網(wǎng)絡(luò)擁堵的移動(dòng)IP流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)只局限在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部、并引起網(wǎng)絡(luò)擁堵的移動(dòng)IP流量無(wú)能為力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步驟A包括下列步驟(A1)用于執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能的服務(wù)器M-SERVER從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接入標(biāo)記邊緣路由器SLER連接本地網(wǎng)絡(luò)端口的流量監(jiān)測(cè)設(shè)備中提取MIP流量特征信息，對(duì)該SLER到本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSRi的MIP數(shù)據(jù)流Ti進(jìn)行分析，其中表示邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR序號(hào)的自然數(shù)i的范圍為[1，K]，K是本地網(wǎng)絡(luò)中的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR的數(shù)量；如果該過程剛剛開始，則按照序號(hào)由1到K從T1開始順序進(jìn)行，此時(shí)i＝1；如果該過程已處于運(yùn)行過程中，則根據(jù)后續(xù)步驟中返回的i值對(duì)Ti進(jìn)行分析如果發(fā)現(xiàn)Ti≥Vi，Vi是為各個(gè)Ti設(shè)置的對(duì)應(yīng)鏈路的閾值變量，該閾值大小取決于本地網(wǎng)絡(luò)的承載能力，則進(jìn)入步驟A2；如果發(fā)現(xiàn)Ti＜Vi，并且Ti正在接受調(diào)節(jié)時(shí)，則進(jìn)入步驟A10；如果發(fā)現(xiàn)Ti＜Vi，并且Ti沒有調(diào)節(jié)時(shí)，則將i的數(shù)值加1，并檢查i＞k是否成立，如果i＞k，說明已經(jīng)完成對(duì)所有Ti的一輪循環(huán)檢測(cè)，應(yīng)再次從T1開始檢測(cè)，此時(shí)i＝1，返回步驟A1的起點(diǎn)；如果i＜K，說明本輪檢測(cè)還未結(jié)束，直接返回步驟A1的起點(diǎn)，開始對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)；(A2)M-SERVER利用本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?kù)和弗羅埃德算法，先計(jì)算本地網(wǎng)絡(luò)的最短徑長(zhǎng)矩陣W和轉(zhuǎn)接矩陣R；再根據(jù)跳數(shù)必須小于本地網(wǎng)絡(luò)直徑D倍和不允許出現(xiàn)環(huán)路兩個(gè)限制條件，利用最短徑長(zhǎng)矩陣W和轉(zhuǎn)接矩陣R，查找出該SLER至DLSRi之間所有可用路徑的集合Pi；其中表示對(duì)路徑長(zhǎng)度容忍度的數(shù)值D是根據(jù)需要設(shè)置的；(A3)M-SERVER先從所述可用路徑的集合Pi中減去調(diào)節(jié)之前MIP數(shù)據(jù)流Ti所經(jīng)由的路徑Li，再將從Pi減去Li后得到的各條路徑對(duì)應(yīng)的顯式路由信息與該MIP數(shù)據(jù)流Ti的流量特征信息以及其在優(yōu)先級(jí)上的要求傳遞給SLER；(A4)SLER將Ti映射為與Ti相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FECi，再對(duì)從Pi減去Li后得到的每一條路徑發(fā)起針對(duì)FECi的標(biāo)記請(qǐng)求過程；該標(biāo)記請(qǐng)求消息中的顯式路由類型-長(zhǎng)度-值TLV攜帶完整的路徑信息，業(yè)務(wù)量參數(shù)TLV攜帶Ti的流量參數(shù)值，再將路徑替代TLV中建立和保持的優(yōu)先級(jí)設(shè)為最低等級(jí)7，同時(shí)將路徑鎖定TLV中用于指明需要固定某一個(gè)顯式路由標(biāo)記交換路徑ER-LSP的P比特設(shè)置為1，表明該路徑需要鎖定，并且指明業(yè)務(wù)量參數(shù)可以協(xié)商；(A5)SLER根據(jù)返回的標(biāo)記映射消息，獲得從Pi減去Li后得到的各條路徑所能提供的帶寬信息，同時(shí)建立與這些路徑相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記交換路徑LSP，然后，SLER將從Pi減去Li后得到的各條路徑所能提供的可用帶寬之和Bi’的值傳遞給M-SERVER；(A6)M-SERVER判斷Bi’-Ti≥0是否成立，如果成立，則通知SLER利用可用帶寬分配方法將Ti轉(zhuǎn)移到從Pi減去Li后得到的各條路徑所對(duì)應(yīng)的各條LSP上，并進(jìn)入步驟A9；如果不成立，則進(jìn)入步驟A7；(A7)M-SERVER通知SLER在Li上為FECi發(fā)起標(biāo)記請(qǐng)求過程，使用與步驟A4相同的標(biāo)記請(qǐng)求消息；(A8)SLER根據(jù)返回的標(biāo)記映射消息，獲得路徑Li所能提供的帶寬，同時(shí)建立與其對(duì)應(yīng)的LSP，SLER利用可用帶寬分配算法將MIP數(shù)據(jù)流Ti重新分配到所有可用路徑的集合Pi內(nèi)的各條LSP上；(A9)M-SERVER通過SLER的端口流量監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)MIP數(shù)據(jù)流Ti是否小于規(guī)定的閾值Vi，即Ti＜Vi是否成立，如果不成立，則進(jìn)入步驟A12；否則，說明路徑Li已經(jīng)恢復(fù)承載Ti的能力，進(jìn)入步驟A10；(A10)M-SERVER通知SLER利用約束路由標(biāo)記分發(fā)協(xié)議CR-LDP的約束路由表記交換路徑CR-LSP修改方法為與Ti相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FECi沿Li發(fā)起新的LSP建立過程；(A11)LSP建立完成后，SLER將Ti全部轉(zhuǎn)移到Li，并將從Pi減去Li后得到的各條路徑所對(duì)應(yīng)的LSP資源全部釋放；(A12)將Ti的序號(hào)i加1，準(zhǔn)備對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)先判斷i是否大于K，如果不大于K，則回到步驟A1，開始對(duì)下一個(gè)Ti進(jìn)行檢測(cè)調(diào)節(jié)；如果大于K，則表明已經(jīng)完成對(duì)Ti的一輪循環(huán)檢測(cè)和調(diào)節(jié)，應(yīng)再次從T1開始檢測(cè)，故設(shè)置i＝1，并返回步驟A1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步驟A1中的SLER安裝有能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和分析數(shù)據(jù)包的器件；執(zhí)行MIP流量調(diào)節(jié)功能的服務(wù)器M-SERVER中存儲(chǔ)有包含本地網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲ撏負(fù)湫畔⑹菑木W(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中提取，或直接從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步驟B在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬是采用先入先出的FIFO管理方法，此時(shí)各個(gè)MIP用戶的數(shù)據(jù)流Ti不區(qū)分優(yōu)先級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步驟B在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬是采用基于概率的隊(duì)列調(diào)度方法，此時(shí)各個(gè)MIP用戶的數(shù)據(jù)流區(qū)分為不同的優(yōu)先級(jí)，需要區(qū)別對(duì)待。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于當(dāng)把各個(gè)用戶的MIP數(shù)據(jù)流區(qū)分為N個(gè)不同優(yōu)先級(jí)且需要區(qū)別對(duì)待時(shí)，所述步驟B進(jìn)一步包括下列步驟(B1)M-SERVER為各個(gè)優(yōu)先級(jí)的MIP數(shù)據(jù)流分配一個(gè)與其優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)的搶先概率Qj，用于標(biāo)明當(dāng)優(yōu)先級(jí)為j的數(shù)據(jù)包到達(dá)隊(duì)列時(shí)，能夠被插入到該隊(duì)列中所有優(yōu)先級(jí)小于j的數(shù)據(jù)包前面的概率；之后，M-SERVER將該信息傳遞給SLER；其中N≥j≥1，j為自然數(shù)，N為優(yōu)先級(jí)數(shù)量，且N為最高優(yōu)先級(jí)，1為最低優(yōu)先級(jí)；(B2)SLER為流向DLSRi的MIP數(shù)據(jù)流Ti建立單獨(dú)的緩存隊(duì)列，該緩存隊(duì)列和步驟A中確定的標(biāo)記交換路徑LSP集合一起構(gòu)成單隊(duì)列多窗口混合服務(wù)系統(tǒng)；并由M-SERVER對(duì)該單隊(duì)列多窗口混合服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行管理；該隊(duì)列的長(zhǎng)度與Ti的閾值Vi大小相同；(B3)SLER檢查與Ti對(duì)應(yīng)緩存隊(duì)列中到達(dá)的每個(gè)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)，以相應(yīng)的搶先概率Qi把該數(shù)據(jù)包插入到該隊(duì)列中所有優(yōu)先級(jí)較低的數(shù)據(jù)包的前面；(B4)當(dāng)緩存中無(wú)空閑位、即該隊(duì)列已滿時(shí)，SLER就丟棄新到達(dá)的數(shù)據(jù)包。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述緩存隊(duì)列的管理方法取決于M-SERVER，而由SLER負(fù)責(zé)執(zhí)行。
全文摘要
一種移動(dòng)IP突發(fā)流量的緩解調(diào)節(jié)方法，在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的接入本地網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記邊緣路由器SLER和本地網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR之間，利用本地網(wǎng)絡(luò)中所有可達(dá)路徑中的鏈路能夠提供的可用帶寬建立多條標(biāo)記交換路徑LSP，再將突發(fā)的移動(dòng)IP數(shù)據(jù)流分散到這些LSP上，使之在本地網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過分流后匯聚在相應(yīng)的邊界網(wǎng)關(guān)標(biāo)記交換路由器DLSR處；包括兩個(gè)步驟利用SLER和DLSR之間所有可達(dá)路徑所能提供的可用帶寬尋找和建立多條LSP的集合，以及在各個(gè)移動(dòng)IP用戶之間分配可用帶寬。該方法在確保本地流量特性保持穩(wěn)定的前提下，采用隔離與疏導(dǎo)相結(jié)合的方法，將集中于某一點(diǎn)的突發(fā)流量盡量“稀釋”到整個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)中去，以達(dá)到消除擁塞的目的。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1622524SQ200410101340
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者李昕, 金躍輝, 陳山枝, 胡博, 王飛 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)