專利名稱：作為用于準入控制和終止流的基礎的預擁塞通知(pcn)的制作方法
作為用于準入控制和終止流的基礎的預擁塞通知(PCN)本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡，并且具體來說，涉及在網(wǎng)絡擁塞時段期間終止數(shù)據(jù)分組流的方法。介紹因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡處理的數(shù)據(jù)量日益增加，這些數(shù)據(jù)具有不同類型。例如，潛在高價值的因特網(wǎng)服務(如話音和視頻)生成難于適應網(wǎng)絡環(huán)境中的變化的、通常恒定比特率、 無適應性的流量。這種流量與更加反應于變化的網(wǎng)絡狀態(tài)的諸如郵件等的數(shù)據(jù)傳遞爭用帶寬。當出現(xiàn)擁塞時，影響針對擁塞節(jié)點的所有流量，意味著分組可能因而在該節(jié)點丟失。 針對特定數(shù)據(jù)流的包丟失結果可以根據(jù)流類型而變。對于IP話音傳輸(VoIP)、電話，以及視頻應用來說，包丟失顯現(xiàn)為所接收音頻或視頻中的贗象，如音頻中斷，或視頻具有圖像凝固。已知的是，控制新數(shù)據(jù)流(經(jīng)由網(wǎng)絡從數(shù)據(jù)發(fā)送方至數(shù)據(jù)接收方的相關數(shù)據(jù)分組序列，例如，VoIP電話會話或視頻流)進入該網(wǎng)絡的準入，以僅在網(wǎng)絡具有足夠容量(除了先前準入數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)分組以外)時，才準入新數(shù)據(jù)流。這被稱為準入控制。在這個領域，基于測量的準入控制(MBAC)最近受到關注。一種特定MBAC解決方案被稱為預擁塞通知(PCN)，其根據(jù)因特網(wǎng)工程工作小組(Internet Engineering Taskforce)的擁塞和預擁塞通知工作組開發(fā)。PCN的當前狀態(tài)的描述可以在http://t00ls. ietf.org/html/ draft-ietf-pcn-architecture-03 找至Ij0對于出現(xiàn)嚴重網(wǎng)絡中斷的情況(如網(wǎng)絡硬件內的鏈路故障，或極端數(shù)據(jù)負荷)來說，簡單地封鎖新的流請求不足以保持網(wǎng)絡上現(xiàn)有流的服務質量OioS)。在這種情況下，除了執(zhí)行準入控制以外，現(xiàn)有準入流必須終止，以將網(wǎng)絡中擁塞程度恢復至可接受狀態(tài)。該處理被稱為流終止機制。為實現(xiàn)流終止，PCN規(guī)范限定了分組標記方案，由此，形成準入流的一部分的PCN 數(shù)據(jù)分組的首部(header)中的一個字段可以被PCN網(wǎng)絡節(jié)點響應于檢測出的擁塞而改變。 在這種標記方案中，分組或者“未被標記”(NM)或者運送擁塞標記“終止”(TT)。PCN網(wǎng)絡中的每一條鏈路(從一節(jié)點向外的路徑)都監(jiān)測沿其流動的匪分組的數(shù)量，并且比較NM分組的速率與針對該鏈路的預定可忍受速率值。該可忍受速率是該鏈路在不需要為了維持QoS水平而終止任何流的情況下可以支持的PCN通信的速率。該差異被用于標識在檢測到擁塞時可能需要終止多少流。每一個鏈路都計算NM分組的速率與可忍受速率之間的差異，并且使用該差值，來將足量分組從NM標記為TT，使得NM分組離開鏈路的速率等于或小于該鏈路上的可忍受速率。響應于網(wǎng)絡狀態(tài)改變而終止流以保持可忍受速率導致在網(wǎng)絡狀態(tài)變得更有利之前，針對某些用戶或擁有這些流的處理的服務的損失。因此，重要的是，終止最小數(shù)量的流以最小化中斷。本發(fā)明致力于解決上述問題。具體來說，本發(fā)明改變標記和終止行為兩者，以改進流終止的準確度和速度。在本發(fā)明一個方面中，提供了一種如權利要求1所述的方法。
在本發(fā)明另一方面中，提供了一種如權利要求5所述的被設置為入口網(wǎng)關的網(wǎng)絡邊緣節(jié)點。在另一方面中，本發(fā)明提供了一種如權利要求9所述的網(wǎng)絡。附圖下面，參照下列圖，對本發(fā)明的特征進行描述，其中

圖1示出了 PCN網(wǎng)絡的概圖；圖2示出了 PCN網(wǎng)絡的簡化圖；圖3示出了圖1所示核心節(jié)點的組件；圖4是示出了圖3所示的核心節(jié)點的分組標記器的操作的流程圖；圖5示出了圖1所示的邊緣節(jié)點的組件；圖6是示出了一邊緣節(jié)點在充任出口網(wǎng)關時的分組檢查器的操作的流程圖；圖7是示出一邊緣節(jié)點在充任入口網(wǎng)關時的分組標記器的操作的流程圖。第一實施方式圖1示出了可以應用流控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲的概圖。網(wǎng)絡1由通過線路5連接的節(jié)點3、7形成。在該網(wǎng)絡中，具有核心節(jié)點3和邊緣節(jié)點7。核心節(jié)點僅連接至其它核心節(jié)點3和邊緣節(jié)點7，而邊緣節(jié)點7限定網(wǎng)絡1的邊緣，并由此連接至核心節(jié)點7，還連接至諸如客戶9的外部實體?？蛻?經(jīng)由網(wǎng)絡1彼此通信。它們連接至邊緣節(jié)點7，并由此，邊緣節(jié)點7在接收來自客戶的數(shù)據(jù)時充當入口網(wǎng)關，而在從核心節(jié)點向客戶發(fā)送數(shù)據(jù)時充當出口網(wǎng)關。從客戶至客戶的數(shù)據(jù)流由此是客戶一入口網(wǎng)關一一個或更多個核心節(jié)點一出口網(wǎng)關一客戶。在本說明的其余部分，從第一客戶向另一客戶發(fā)出并且穿過網(wǎng)絡1傳輸?shù)倪B續(xù)系列分組將被稱為流。流的實施例是電話會話。為容易說明，網(wǎng)絡的操作將聯(lián)系圖1所示的節(jié)點的子集來描述。圖2示出了圖1 所示網(wǎng)絡的簡化圖，以說明分組怎樣穿過網(wǎng)絡流動。圖2僅示出了四個邊緣節(jié)點7A-7D、三個核心節(jié)點3A-3C、以及客戶9A-9G。如果分組從邊緣節(jié)點7A向邊緣節(jié)點7B流動，則節(jié)點7A是入口節(jié)點，而節(jié)點7B是出口節(jié)點。相反的是，如果分組從邊緣節(jié)點7B向邊緣節(jié)點7A流動，則節(jié)點7B是入口節(jié)點， 而節(jié)點7A是出口節(jié)點。技術人員應當清楚，根據(jù)數(shù)據(jù)是進入還是離開網(wǎng)絡，邊緣節(jié)點可以同時充任入口網(wǎng)關和出口網(wǎng)關。盡管分組流可以從入口節(jié)點向出口節(jié)點經(jīng)由核心節(jié)點的任何組合經(jīng)過網(wǎng)絡，但在該網(wǎng)絡中，針對沿預定路線的分組流來限定設置路徑。例如，即使其它路徑也可以，但從入口網(wǎng)關7A進入網(wǎng)絡并且從出口網(wǎng)關7B離開網(wǎng)絡的流也僅經(jīng)由核心節(jié)點3A — ;3B — 3C經(jīng)過網(wǎng)絡。開放式第一最短路徑(OSPF)動態(tài)路由協(xié)議可以被用于會聚網(wǎng)絡并限定這些路徑。 路徑的概要示出如下。
權利要求
1.一種在由多個邊緣節(jié)點和多個核心節(jié)點形成的網(wǎng)絡上進行流控制的方法，其中，多個流從所述多個邊緣節(jié)點中的、用作入口網(wǎng)關的一個邊緣節(jié)點引入到所述網(wǎng)絡中，并且在預定路徑上經(jīng)由所述多個核心節(jié)點中的至少一個核心節(jié)點行進到用作出口網(wǎng)關的不同邊緣節(jié)點，其中所述多個流中的各個流均由數(shù)據(jù)分組形成，所述方法包括以下步驟各核心節(jié)點將數(shù)據(jù)分組的第一接收速率與第一閾值進行比較；并且如果所述第一接收速率大于所述第一閾值，則將第一擁塞標記(TT)添加到所接收的分組的首部；所述出口網(wǎng)關監(jiān)測所接收的無標記的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量、標記有所述第一擁塞標記的分組的數(shù)量、以及標記有第二擁塞標記(RT)的分組的數(shù)量；向所述入口網(wǎng)關發(fā)送作為網(wǎng)絡擁塞的指示的、包含所監(jiān)測出的數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡擁塞消息； 所述入口網(wǎng)關接收來自所述出口網(wǎng)關的所述網(wǎng)絡擁塞消息；終止所述多個流的第一子集，使得屬于所述第一子集中的流的數(shù)據(jù)分組不向所述至少一個核心節(jié)點發(fā)送；選擇所述多個流的、可能終止的第二子集；利用所述第二擁塞標記(RT)標記所接收的、屬于所述多個流的所述第二子集的數(shù)據(jù)分組；以及經(jīng)由所述網(wǎng)絡向所述出口網(wǎng)關發(fā)送標記有所述第二擁塞標記(RT)的數(shù)據(jù)分組， 其中，所述方法還包括以下步驟在比較所述第一接收速率與所述第一閾值時，所述核心節(jié)點忽略包含所述第一擁塞標記(TT)或所述第二擁塞標記(RT)的任何數(shù)據(jù)分組；以及如果所述入口網(wǎng)關接收到指示網(wǎng)絡擁塞已經(jīng)降低的網(wǎng)絡擁塞消息，則所述入口網(wǎng)關解除對所述多個流的所述第二子集中的流的選擇。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟 所述出口網(wǎng)關將包含所述第一擁塞標記(TT)或所述第二擁塞標記(RT)的分組的第二接收速率與第二閾值比較；如果所述第二接收速率大于所述第二閾值，則確定無標記的數(shù)據(jù)分組的第三接收速率，將所述第三接收速率發(fā)送給所述入口網(wǎng)關； 所述入口網(wǎng)關計算所接收的第三接收速率與被引入到所述網(wǎng)絡上的無標記的流的發(fā)送速率之間的差值； 其中被終止的所述多個流的所述第一子集中的流的數(shù)量是所計算出的差的第一預定比例的一部分；而被選定的所述多個流的所述第二子集中的流的數(shù)量是所計算出的差的第二預定比例的一部分，并且根據(jù)所述第一比例和所述第二比例的被終止的流和被標記的流的和小于所計算出的差。
3.根據(jù)權利要求所述的方法，所述方法還包括以下步驟所述出口網(wǎng)關計算所接收的無標記的分組的數(shù)量與所接收的、承載所述第一或第二擁塞標記(TT、RT)的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量的比率，將所述比率發(fā)送給所述入口網(wǎng)關；以及所述入口網(wǎng)關以預定標記速率利用所述第二擁塞標記(RT)標記流；并且以預定終止速率終止所述多個流的所述第一子集中的流，所述預定終止速率為所述預定標記速率的一定比例。
4.根據(jù)前述權利要求任一項所述的方法，其中，所述入口網(wǎng)關通過下面的步驟選擇可能終止的流的集合接入流處理策略并且按流優(yōu)先級的次序選擇流。
5.一種網(wǎng)絡邊緣節(jié)點，所述網(wǎng)絡邊緣節(jié)點用于執(zhí)行在由多個邊緣節(jié)點和多個核心節(jié)點所構成的網(wǎng)絡內的流控制，所述網(wǎng)絡用于沿穿過所述網(wǎng)絡的預定路徑傳輸多個流，所述多個流中各個流均由數(shù)據(jù)分組形成，所述網(wǎng)絡邊緣節(jié)點包括網(wǎng)絡接口，所述網(wǎng)絡接口用于與至少一個核心網(wǎng)絡節(jié)點和至少一個數(shù)據(jù)外部網(wǎng)絡實體通信；數(shù)據(jù)分組接收器，所述數(shù)據(jù)分組接收器用于從所述至少一個核心節(jié)點和從所述至少一個外部網(wǎng)絡實體接收數(shù)據(jù)分組；數(shù)據(jù)分組處理器，所述數(shù)據(jù)分組處理器確定為進行前向傳輸向哪里發(fā)送所接收的數(shù)據(jù)分組；以及數(shù)據(jù)分組發(fā)送器，所述數(shù)據(jù)分組發(fā)送器用于向所述至少一個核心節(jié)點以及向所述至少一個外部網(wǎng)絡實體發(fā)送數(shù)據(jù)分組，其中，所述邊緣節(jié)點具有作為網(wǎng)絡入口網(wǎng)關操作的第一模式和作為網(wǎng)絡出口網(wǎng)關操作的第二模式；其中，在作為出口網(wǎng)關的所述第二模式中所述數(shù)據(jù)分組處理器能夠操作來監(jiān)測所接收的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量，并在無標記的數(shù)據(jù)分組、具有第一擁塞標記(TT)的數(shù)據(jù)分組以及具有第二擁塞標記(RT)的數(shù)據(jù)分組之間進行區(qū)別；并且生成發(fā)往所述網(wǎng)絡中的操作為入口網(wǎng)關的另一邊緣節(jié)點的作為網(wǎng)絡擁塞的指示的、包含所監(jiān)測出的數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡擁塞消息；其中，在作為入口網(wǎng)關的所述第一模式中 所述數(shù)據(jù)分組處理器能夠操作以 確定是否已經(jīng)接收到了網(wǎng)絡擁塞消息； 終止所述多個流的第一子集； 選擇所述多個流的可能終止的第二子集；以及利用所述第二擁塞標記(RT)標記所接收的、屬于所述多個流的第二子集的數(shù)據(jù)分組； 其中，在所述第一模式中，如果接收到了指示網(wǎng)絡擁塞已經(jīng)降低的網(wǎng)絡擁塞消息，則所述入口網(wǎng)關能夠操作以解除對所述多個流的所述第二子集中的流的選擇。
6.根據(jù)權利要求5所述的邊緣節(jié)點，其中，在作為出口節(jié)點的所述第二模式中，所述數(shù)據(jù)分組處理器還能夠操作以 將包含所述第一擁塞標記(TT)或所述第二擁塞標記(RT)的分組的第二接收速率與第二閾值比較；并且如果所述第二接收速率大于所述第二閾值，則確定無標記的數(shù)據(jù)分組的第三接收速率，并將所述第三接收速率發(fā)送給所述入口網(wǎng)關；并且其中，在作為入口網(wǎng)關的所述第一模式中，所述數(shù)據(jù)分組處理器能夠操作以 計算所接收到的第三接收速率與被引入到所述網(wǎng)絡上的無標記的流的發(fā)送速率之間的差值；并且其中被終止的所述多個流的所述第一子集中的流的數(shù)量是所計算出的差的第一預定比例的一部分；而被選定的所述多個流的所述第二子集中的流的數(shù)量是所計算出的差的第二預定比例的一部分，并且根據(jù)所述第一比例和所述第二比例的被終止的流和被標記的流的和小于所計算出的差。
7.根據(jù)權利要求5所述的網(wǎng)絡邊緣節(jié)點，其中，在作為出口網(wǎng)關的所述第二模式中，所述數(shù)據(jù)分組處理器能夠操作以 計算所接收的無標記的分組的數(shù)量與所接收的、承載所述第一或第二擁塞標記(TT、 RT)的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量的比率，將所述比率發(fā)送到所述入口網(wǎng)關；并且 在作為入口網(wǎng)關的所述第一模式中，所述數(shù)據(jù)分組處理器能夠操作以 以預定標記速率利用所述第二擁塞標記(RT)標記流；并且以預定終止速率終止所述多個流的所述第一子集中的流，所述預定終止速率為所述預定標記速率的一定比例。
8.根據(jù)權利要求5至7中的任一項所述的網(wǎng)絡邊緣節(jié)點，其中，在所述第一模式中，所述數(shù)據(jù)分組處理器能夠操作以按流優(yōu)先級的次序選擇要終止的流以及要被標記有所述第二擁塞標記的流。
9.一種用于傳輸數(shù)據(jù)分組的流的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡包括被配置為如權利要求5至8中的任一項所要求保護的入口網(wǎng)關的多個邊緣網(wǎng)絡節(jié)點； 被配置為如權利要求5至8中的任一項所要求保護的出口網(wǎng)關的多個邊緣網(wǎng)絡節(jié)點；以及用于對從所述入口網(wǎng)關至所述出口網(wǎng)關穿過所述網(wǎng)絡的流進行路由的多個核心節(jié)點。
全文摘要
網(wǎng)絡具有多個邊緣節(jié)點(7a、7b、7c、7d)和核心節(jié)點(3a、3b、3c)，該網(wǎng)絡用于沿核心節(jié)點的路徑從入口網(wǎng)關(7a、7b、7c、7d)向出口網(wǎng)關(7a、7b、7c、7d)運送數(shù)據(jù)流。針對該網(wǎng)絡中的、從入口節(jié)點至出口節(jié)點的任何指定路徑，控制流的數(shù)量。當出現(xiàn)網(wǎng)絡擁塞時，出口網(wǎng)關(7a、7b、7c、7d)提供網(wǎng)絡擁塞程度的指示。終止流是破壞性的，入口網(wǎng)關(7a、7b、7c、7d)因此利用擁塞標記標記其它流，并將它們發(fā)送至出口網(wǎng)關(7a、7b、7c、7d)。這些被標記的流被核心節(jié)點和出口網(wǎng)關(7a、7b、7c、7d)路由，但用于計算網(wǎng)絡擁塞時被忽略。當網(wǎng)絡擁塞減輕時，被標記的流可以被解標記并且處理為正常流，由此，該網(wǎng)絡避免了不必要的流終止。
文檔編號H04L12/56GK102415060SQ201080019188
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者B·斯圖洛, 馬克·溫尼克 申請人:英國電訊有限公司