專利名稱：用于控制擁塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其涉及一種用于控制擁塞的方法。
背景技術(shù)：
擁塞控制是諸如IP或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的非寬帶專用傳輸網(wǎng)的難題。在IEEE 802.1和IEEE 802.3中討論了擁塞管理。當(dāng)前典型的方案是當(dāng)端口發(fā)生擁塞 時(shí)，首先丟棄所有盡力型包(best effort packet),然后丟棄使其擁塞的其他 包，或者向其相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送PAUSE消息，以請求降低流量發(fā)送速率。
以太網(wǎng)交換機(jī)具有在它們的端口上控制承諾信息速率(CIR)和超額信 息速率(EIR)的能力。提供商為用戶保證CIR，允許用戶以比CIR更高的 流量速率進(jìn)行發(fā)送，直至EIR。如果發(fā)送速率超過該CIR，一些包將被標(biāo)記 為盡力型包，如果在經(jīng)過路徑(traverse path)上沒有擁塞，則將傳輸盡力 型包。如果在經(jīng)過路徑上存在擁塞，則將首先丟棄這些包。
有些客戶希望利用直到EIR的速率發(fā)送流量，但希望網(wǎng)絡(luò)告知他們網(wǎng) 絡(luò)中何時(shí)發(fā)生擁塞，從而他們能夠降低發(fā)送速率。這些客戶不希望網(wǎng)絡(luò)在 擁塞時(shí)簡單地丟棄它們的超額流量。
圖1示出了聚合的接入網(wǎng)。所有用戶流量被配置來通過右側(cè)的聚合鏈 路。每個(gè)用戶端口都具有CIR和EIR。當(dāng)很多用戶以超過CIR的流量速率 發(fā)送時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致該聚合鏈路擁塞。 一種控制擁塞的方法是在聚合端口 處丟棄所有盡力型包。
另一種方法是使用PAUSE幀。如果使用PAUSE幀來通知遠(yuǎn)端端點(diǎn)降 低速率，則時(shí)延可能會(huì)導(dǎo)致在擁塞鏈路上丟棄更多包。當(dāng)每個(gè)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)都 接收到PAUSE幀并降低流量速率時(shí)，擁塞點(diǎn)處的速率可能會(huì)降得過低。
此外，PAUSE幀不會(huì)在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)并協(xié)調(diào)每個(gè)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)需 要減少多少流量來停止擁塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種防止網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生擁塞的擁塞控制機(jī)制和協(xié) 議。該擁塞可能是由遠(yuǎn)端位置輸送的太多流量導(dǎo)致的。本發(fā)明的機(jī)制將允 許網(wǎng)絡(luò)入口端口在網(wǎng)絡(luò)中存在潛在擁塞時(shí)通知該入口端口的相鄰用戶降低 其輸出速率。
一種用于控制聚合鏈路中的擁塞的方法，包括
分析來自多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的每個(gè)的數(shù)據(jù)傳輸率；
確定來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率是否超過閾值, 響應(yīng)于來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率超過所述閾值的確定結(jié)
果，訪問擁塞控制策略；以及
根據(jù)所述擁塞控制策略，通知所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的至少一個(gè)遠(yuǎn)端站 點(diǎn)降低數(shù)據(jù)傳輸率。
本發(fā)明創(chuàng)建了一種智能擁塞控制機(jī)制，允許通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛶捓?率來激活擁塞控制。利用鏈路利用率數(shù)據(jù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了積極主動(dòng)的擁塞 控制管理。該機(jī)制還能夠區(qū)分由超額流量導(dǎo)致的擁塞和由一些鏈路故障導(dǎo) 致的擁塞。與PAUSE機(jī)制或丟棄盡力型機(jī)制相比，本發(fā)明還為運(yùn)營商提供 了管理網(wǎng)絡(luò)的靈活性。


為了更完整地理解本公開及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，在
附圖中類似的附圖標(biāo)記表示類似的部件
圖1示出了聚合以太網(wǎng)接入網(wǎng)的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種所有遠(yuǎn)端站點(diǎn)之間的機(jī)制和協(xié)議，以控制 來自所有遠(yuǎn)端站點(diǎn)的流量，使得在聚合所有遠(yuǎn)端流量的鏈路上不超過可用 帶寬(如上圖所示)。本發(fā)明的一個(gè)部分涉及到算法，該算法基于聚合鏈路 利用率和可用帶寬計(jì)算每個(gè)受影響的入口端口處的最大允許速率，以防止 擁塞造成的隨機(jī)包丟棄。本發(fā)明的第二部分涉及通知入口端口相應(yīng)控制其 入口速率的信令和消息。靜態(tài)閉環(huán)反饋控制
該機(jī)制使用內(nèi)部鏈路利用率和可用帶寬計(jì)算每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)/端口處的允 許入口速率。對于圖1所示的拓?fù)涠?，可以在所有接入?jié)點(diǎn)/端口之間平 均或按比例地劃分聚合鏈路的帶寬?？梢杂卸喾N策略來確定如何由受影響 的入口端口劃分該可用帶寬。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的一些鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，例如在使用802.3ad (鏈路聚合)時(shí) 有些鏈路出現(xiàn)故障，在該聚合鏈路上可用的帶寬要小得多。在這種情形下， 用戶可以具有被告知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)速率下降的選項(xiàng)，以避免對在它們的協(xié)議CIR 之下的流量的隨機(jī)包丟棄。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)提供商可以選擇不通知他們的用戶， 因?yàn)榕c讓其客戶知道網(wǎng)絡(luò)故障相比，他們寧愿在用戶無法使用其協(xié)議CIR 時(shí)繳納罰款。
這里是如何使其工作的描述。
假設(shè)每個(gè)入口端口具有其自己的CIR和EIR，其由CIRl/CIR2…/CIRn 和EIRl/EIR2/.../EIRn表示。擁塞控制器知道每個(gè)端口的CIR和EIR信息。
如果EIRl+EIR2+…EIRn《聚合鏈路帶寬(G)，那么每個(gè)端口僅需要 將它們所有的流量控制在其自己的EIR之下。—
如果￡1&1+￡1112+..+￡11111>聚合鏈路帶寬，則為每個(gè)端口分配調(diào)節(jié)后的 EIR (aEIR)。所述aEIR是基于所定義的策略來計(jì)算的。
對于如何在所有遠(yuǎn)端接入節(jié)點(diǎn)/端口之間劃分聚合鏈路上的可用帶寬， 可以有多種策略。本專利公開描述了一些策略和它們的相關(guān)算法。
對于多條鏈路具有擁塞的情況，擁塞控制器將針對所有這些鏈路計(jì)算 調(diào)節(jié)后的EIR，并且最小的aEIR將被通知給受影響的入口端口。
對應(yīng)于aEIRi的一個(gè)簡單策略是在所有入口端口之間平均劃分超過總 CIR的額外帶寬，這可以由下式來表示-
aEIRi = (X% * G (聚合鏈路)-(ZCIRi)) / n + CIRi
其中入％是為聚合鏈路保留的閾值，以防止其過分接近整個(gè)帶寬，入是 1至lj IOO之間的數(shù)值，n為遠(yuǎn)端入口用戶/VLAN端口的數(shù)量，i為l到n之 間的常數(shù)。
稍微復(fù)雜一些的策略可以是允許每個(gè)入口端口超出它們的預(yù)定CIR 速率固定百分比，這可以由下面的算術(shù)式表示aEIRi = (((X% * G (聚合鏈路))/ (ZCIRi)) — 1 ) * CIRi
動(dòng)態(tài)閉環(huán)反饋控制
在該模型中，流經(jīng)聚合鏈路的流量是動(dòng)態(tài)的；這意味著流經(jīng)該鏈路的 流量來自不同的端口。在上圖中，流向樹葉的流量可以源于各個(gè)非靜態(tài)的 遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)。因此，該模型需要一種檢測機(jī)制來檢測哪個(gè)接入端口正在向該 擁擠的鏈路輸送流量。
有多種方式來檢測正在向擁擠的鏈路輸送流量的接入端口
對于面向連接的數(shù)據(jù)路徑，即包路由或路徑是預(yù)定的
在通過信令(如在MPLS信令的情況下)或人工設(shè)置預(yù)先確定包連接 (packer connection)時(shí)-，每個(gè)鏈路已經(jīng)具有正在向鏈路輸送流量的網(wǎng)絡(luò)入 口端口的信息。
在這種情形中，可以使用靜態(tài)閉環(huán)反饋控制機(jī)制。
真實(shí)的情況是并非所有包連接在任何時(shí)候都具有流量。靜態(tài)閉環(huán)反饋 控制針對其流量流經(jīng)擁擠鏈路的所有端口計(jì)算調(diào)節(jié)后的EIR，以防止可能的 擁塞和包丟棄。有可能的是，即使在一個(gè)端口用盡超過其EIR時(shí)，也可能 不丟棄包，這是因?yàn)槟承┢渌丝谖从帽M它們指定的EIR。然而，如果用戶 不希望丟棄任何包，該控制機(jī)制將給予用戶選項(xiàng)來控制他們的輸出速率。 如果用戶不關(guān)心他們的包丟棄，他們可以發(fā)送更多，并且超額的包將被標(biāo) 為"可丟棄"，在發(fā)生擁塞時(shí)網(wǎng)絡(luò)可以丟棄它們。
基于業(yè)務(wù)實(shí)例的檢測
為了實(shí)現(xiàn)該檢測級，需要中間節(jié)點(diǎn)監(jiān)測流經(jīng)鏈路的業(yè)務(wù)實(shí)例，例如對 于以太網(wǎng)流量而言跟蹤最近的SVLAN/BVLAN或I-TAG(802.1ah的情況)， 對于IP網(wǎng)絡(luò)而言跟蹤VPN-ID。
對于一些交換機(jī)(以太網(wǎng)或IP)，已經(jīng)存在記錄當(dāng)前VLAN或VPN-ID 的機(jī)制。對于這些交換機(jī)而言，監(jiān)測流經(jīng)鏈路的最近流動(dòng)不是額外的工作。
該檢測機(jī)制還需要示出了業(yè)務(wù)實(shí)例和它們的相關(guān)接入端口之間的關(guān)系 的關(guān)聯(lián)表。對于大部分提供商網(wǎng)絡(luò)而言，在向個(gè)體用戶銷售業(yè)務(wù)時(shí)，該關(guān) 聯(lián)表是預(yù)先配置的。所有接入端口的盲控制
對于一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，與公平相比，簡單更重要。運(yùn)營商可以在 一個(gè)接入端口的鏈路利用率超過預(yù)定閾值時(shí)，選擇控制所有接入端口。這 種簡單控制不要求網(wǎng)絡(luò)檢測流經(jīng)每條鏈路的業(yè)務(wù)實(shí)例。
基于入口端口地址的檢測
對于一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，公平更重要。這些運(yùn)營商可以選擇在其流 量流經(jīng)擁擠鏈路的那些接入端口之間控制速率。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)
營商不僅必須監(jiān)測業(yè)務(wù)實(shí)例，而且還要監(jiān)測接入端口地址。對于正EE 802.1ah的環(huán)境而言，這可能不太困難，因?yàn)閮H存在很少數(shù)量的提供商骨干 網(wǎng)地址。
一旦檢測到這些接入端口，擁塞控制器將基于鏈路的鏈路利用率和可 用帶寬計(jì)算這些端口的調(diào)節(jié)后的EIR。同樣，不同的策略將規(guī)定如何計(jì)算每 個(gè)受影響端口的調(diào)節(jié)后的EIR。 一種策略實(shí)例可以是，如果聚合鏈路超過預(yù) 定閾值，則將每個(gè)受影響的入口端口控制在其當(dāng)前速率之下，或者至少基 于當(dāng)前的使用情況來降低速率。
在該模型中，當(dāng)擁擠鏈路的利用率正在越過預(yù)定閾值時(shí)，擁塞控制器 將査詢所有受影響的端口處的入口速率。假設(shè)處于其CIR之下的端口將用 盡其CIR，控制器首先將計(jì)算擁擠鏈路是否能夠處理在其CIR以上的端口 之間的當(dāng)前入口速率。如果答案為是，那么控制器將通知所有受影響的入 口端口控制進(jìn)入速率，以不超過當(dāng)前水平。如果答案為否，那么控制器將 為當(dāng)前正使用超過其CIR的速率的那些端口計(jì)算調(diào)節(jié)后的EIR并向它們通 知該調(diào)節(jié)后的EIR。這里僅是控制策略的一個(gè)實(shí)例。其他策略可以是在所有 受影響的入口端口之間均分可用帶寬。
假設(shè)允許目前使用低于其CIR的速率的端口具有整個(gè)CIR，下面是確 定聚合鏈路是否能夠處理當(dāng)前使用率的公式
TOTAL= + ECIRj,
其中Ri表示其當(dāng)前速率X:iRi的端口的當(dāng)前使用率，CIRj表示其當(dāng)前 速率〈CIRi的端口的當(dāng)前使用率。如果TOTAL <= i% * G (聚合鏈路)
這表示擁擠鏈路上的可用帶寬能夠處理當(dāng)前的使用率，擁塞控制器將 通知當(dāng)前入口速率高于其CIR的所有入口端口將其當(dāng)前速率用作aEIR，即， 不允許額外的入口速率。
否則，擁塞控制器將通知其當(dāng)前速率高于其CIR的所有入口端口將其 當(dāng)前速率降低一個(gè)百分比。
當(dāng)鏈路利用率降到預(yù)定閾值之下吋，擁塞控制器將向所有入口端口發(fā) 送消息以停止速率控制。
同樣的機(jī)制也可以應(yīng)用于以太阿虛擬LAN。假設(shè)多個(gè)用戶利用同樣的 S-VLAN形成以太網(wǎng)虛擬LAN。網(wǎng)絡(luò)能夠監(jiān)測每個(gè)S-VLAN的性能數(shù)據(jù)。 控制器能夠收集每個(gè)S-VLAN的每個(gè)入口的實(shí)際用戶速率。那么，該計(jì)算 將基于總的允許虛擬LAN帶寬和每S-VLAN的實(shí)際總速率。
本發(fā)明創(chuàng)建了一種智能擁塞控制機(jī)制，并允許通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛶捓?用率來激活擁塞控制。利用鏈路利用率數(shù)據(jù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了積極主動(dòng)的擁 塞控制管理。該機(jī)制還能夠區(qū)分由超額流量導(dǎo)致的擁塞和由一些鏈路故障 導(dǎo)致的擁塞。與PAUSE機(jī)制或丟棄盡力型機(jī)制相比，本發(fā)明還為運(yùn)營商提 供了管理網(wǎng)絡(luò)的靈活性。
盡管在此已經(jīng)展示和描述了本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，但在不脫離本 發(fā)明的精神和教導(dǎo)的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其做出修改。這里 所述的實(shí)施例僅僅為示范性的，并非意在限制。這里披露的本發(fā)明的很多 變化、組合和修改都是可能的，且在發(fā)明范圍之內(nèi)。因此，保護(hù)范圍不受 上面給出的描述限制，而是由以下權(quán)利要求界定，該范圍包括權(quán)利要求主 題的所有等價(jià)物。
權(quán)利要求
1、一種用于控制聚合鏈路中的擁塞的方法，包括分析來自多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的每個(gè)的數(shù)據(jù)傳輸率；確定來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率是否超過閾值；響應(yīng)于來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率超過閾值的確定結(jié)果，訪問擁塞控制策略；以及根據(jù)所述擁塞控制策略，通知所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的至少一個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)降低數(shù)據(jù)傳輸率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率是否超過閾值包括獲得所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的超額信息速率(EIR)之和；確定所述EIR之和是否大于所述閾值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述閾值包括所述聚合鏈路的 帶寬。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率是否超過閾值包括確定正在向所述聚合鏈路移送流量的受影響的遠(yuǎn)端站點(diǎn)；獲得所述受影響的遠(yuǎn)端站點(diǎn)的承諾信息速率(CIR)之和；確定所述CIR之和是否大于所述閾值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述閾值包括X%*G， 其中G為所述聚合鏈路的帶寬，A為1到100之間的數(shù)值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，確定所述受影響的遠(yuǎn)端站點(diǎn)包括如果包連接是由信令或人工設(shè)置預(yù)先確定的，則確定所述受影響的遠(yuǎn)端站點(diǎn)；由監(jiān)測業(yè)務(wù)實(shí)例的中間節(jié)點(diǎn)確定所述受影響的遠(yuǎn)端站點(diǎn)；或如果所述聚合鏈路的鏈路利用率超過預(yù)定閾值，則將所有所述遠(yuǎn)端站 點(diǎn)確定為受影響的遠(yuǎn)端站點(diǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2到6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述擁塞控制 策略包括如果來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率未超過所述閾值，則所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)將它們的數(shù)據(jù)傳輸率控制在其EIR以下；如果來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率超過所述閾值，則基于定義 的策略計(jì)算調(diào)節(jié)后的EIR (aEIR)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述定義的策略包括 aEIRi =(入％ * G - (ECIRi)) / n + CIRi其中G為所述聚合鏈路的帶寬，入為1到100之間的數(shù)值，n為遠(yuǎn)端 站點(diǎn)的數(shù)量，i為1到n之間的常數(shù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述定義的策略包括 aEIRi =(((人％ * G) /E CIRi) — 1 ) * CIRi其中G為所述聚合鏈路的帶寬，入為0到100之間的數(shù)值，i為l到所 述遠(yuǎn)端站點(diǎn)數(shù)量之間的常數(shù)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的方法，其中，所述擁塞控制策略包括 如果所述CIR之和小于或等于所述閾值，則當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸率在其CIR之上的遠(yuǎn)端站點(diǎn)將其數(shù)據(jù)傳輸率控制在所述當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸率以下；如果所述CIR之和大于所述閾值，則為當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸速率在其CIR之 上的遠(yuǎn)端站點(diǎn)賦予所計(jì)算的調(diào)節(jié)后的EIR。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的方法，其中，所述擁塞控制策略包括 如果所述CIR之和小于或等于所述閾值，則當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸率在其CIR之上的遠(yuǎn)端站點(diǎn)將其數(shù)據(jù)傳輸率控制在所述當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸率以下；如果所述CIR之和大于所述閾值，則當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸率在其CIR之上的 遠(yuǎn)端站點(diǎn)降低其數(shù)據(jù)傳輸率。
12、根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，所述擁塞控制策略還 包括如果大于所述閾值的所述CIR之和變?yōu)樾∮诨虻扔谒鲩撝?，則當(dāng)前 數(shù)據(jù)傳輸率在其CIR之上的遠(yuǎn)端站點(diǎn)停止控制其數(shù)據(jù)傳輸率。
全文摘要
一種用于控制聚合鏈路中的擁塞的方法，包括分析來自多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的每個(gè)的數(shù)據(jù)傳輸率；確定來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率是否超過閾值；響應(yīng)于來自所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸率超過閾值的確定結(jié)果，訪問擁塞控制策略；以及根據(jù)所述擁塞控制策略，通知所述多個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)中的至少一個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)降低數(shù)據(jù)傳輸率。本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了積極主動(dòng)的擁塞控制管理，并區(qū)分了由超額流量導(dǎo)致的擁塞以及由一些鏈路故障導(dǎo)致的擁塞。與PAUSE機(jī)制或丟棄盡力型機(jī)制相比，本發(fā)明的實(shí)施例還為運(yùn)營商提供了管理網(wǎng)絡(luò)的靈活性。
文檔編號H04L12/56GK101491028SQ200780026281
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者琳達(dá)·鄧巴, 露西·雍 申請人:華為技術(shù)有限公司