专利名称：用于在无连接通信网络中转发业务的方法
技术领域：
本发明通常涉及通信网络的领域，并尤其涉及一种用于在这种网络中提供预定类型的传输服务的方法和装置。例如，本发明可用于在与无连接路由协议相关联的通信网络中，提供遵照预定类型的传输服务的端到端网络业务路径(traffic path)，对于该无连接路由协议，网络拓扑信息被定期分配给其网络实体，所述预定类型的传输服务在本领域内通常被称为服务质量(QoS)。作为例子，上述通信网络可以是一种根据因特网协议(IP)簇来操作的网络。
背景技术：
在通信网络的领域内已进行了各种尝试，以提供用于无连接路由协议中的区分服务的技术或机制，即提供带宽或其它资源以便传送具有规定类型或种类的传输服务的消息路径。在某些这种技术或机制中，所讨论的区分服务并不是确定性的，因为其不能正确地确保所希望的服务质量。在其它的这种情况中，为达到预定的服务质量而实现的特定方法不能较好地扩展到较大的网络拓扑。作为例子，已尝试通过综合服务(“IntServ”)结构、区分服务(“DiffServ”)或其各种组合(“IntServ/DiffServ”)在IP网络中提供服务质量功能性。
在典型的IntServ结构中，提供了分组的每个流的分类和处理。但是，IntServ结构的可扩缩性在可能潜在地包含大量端到端业务流的例如因特网的网络环境中难以实现。该IntSerV技术还可能关联于较差的路由收敛性能(routing convergence behaviour)。这种现象通常显示，网络拓扑的改变没有遍及整个网络来传送。在这些情况下，业务流的有效转发会在网络处于瞬时状态的一段时间内被中断，其中，网络的某些元件对改变的网络拓扑的了解与该网络的其它元件不一致。一旦改变的网络拓扑的全部被传送给网络，就恢复稳定状态的路由环境，并且可预期发生正常的路由行为。如果在所述网络处于瞬时状态时尝试路由，则业务流会遇到路由环路，该路由环路没有针对所讨论的流收敛到可行或有效的路径。
为达到上文讨论的稳定状态路由的恢复所需的时间长度典型地大于50毫秒，从而不能达到实时业务服务的预期的时延需求。对较差的路由收敛问题的一种已知解决方案是，为每个区分服务业务路径或其业务段提供备用的业务路径。但是，已经知道这种方法会进一步阻碍典型的IntServ结构的可扩缩性。例如资源预留协议(“RSVP”)、多协议标记交换(“MPLS”)以及其它电路交换资源分配方法的技术或机制，类似于IntServ结构的技术或机制，所有这些技术或机制都具有前面讨论的各种缺陷。
在已知的DiffServ结构的情况下，单独的业务流被组合成聚集的业务流，其可根据所指定的每个类或每个服务状态，在沿着业务的流路径的节点或路由器处共同接收处理。尽管消除了对每个流状态以及每个流处理的依赖，并由此在一定程度上缓解了可扩缩性问题，但是由于业务流是基于逐跳前传(hop by hop)而被管理和管辖(policed)的，因而DiffServ技术典型地不是确定性的。在组合的IntServ/DiffServ结构中，由一个或多个提供DiffServ的区域形成的网络从属于提供IntServ的端到端控制。这种组合的方法很大程度上继承了关联于IntServ或DiffServ的每一个在单独使用时的缺陷。
根据上述内容，因此希望提供这样的方法和装置，其用于在无连接分组交换通信网络中转发区分服务业务流，同时试图缓解与前面讨论的已知方法和技术相关联的较差可扩缩性或非确定的服务质量的问题。
发明内容
根据本发明的广泛方面，提供了一种用于在无连接通信网络中将业务从源位置转发至目的位置的方法，该业务与预定类型的传输服务相关联，该方法包括以下步骤为所述业务分配主要路径，该主要路径有效地连接所述源位置和目的位置，所述主要路径是基于从该源位置到该目的位置的业务的传输不超过为传输所指定的最大时延而被确定的；并且为所述业务分配备用路径，所述备用路径是基于该备用路径不超过指定的最大时延而被选择的，该最大延时是在所述主要路径不可用的情况下调用所述备用路径以便沿其转发业务的最大时延。
参考附图，下面将描述本发明的说明性而非限制性实施例，其中图1说明了一种通信网络，其中，本发明可被用于转发具有预定类型的传输服务的业务。
具体实施例方式
参考图1，示出了示例性的通信网络10，例如基于无连接分组交换协议的通信网络。作为例子，网络10可根据因特网协议(“IP”)簇来操作。网络10具有分别用12和14表示的进入节点(ingress node)A和B，可从该节点将业务流转发给网络的出口节点(egress node)I和J，这两个外出节点分别用16和18表示。所述进入节点A和B可以例如是边缘路由器，对于出口节点I和J也可以是这种情况。可以在网络10内，在选自进入节点A和B之一以及出口节点I和J之一的任何配对之间，提供分别表示为20、24、26、28和30的一个和多个中间节点C、D、E、F、G和H。该中间节点C、D、E、F、G和H可以例如为路由器或其它类似的网络实体。
网络10的各个进入节点、出口节点和中间节点A、B、C、D、E、F、G、H、I和J通过主要路径段ac、ad、bd、cd、ce、df、ed、ef、eg、fh、gf、gi、gj、hj和ih有效地连接，这些主要路径段分别用32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、55、56和58表示。在网络10的特定结构中，若干候选的业务路径因而可用于在给定的进入节点A或B和给定出口节点I或J之间转发业务。例如，如果试图将业务流从进入节点A转发到出口节点J，则可利用多种路径。即，一条候选业务路径可以是由主要路径段ac、ce、eg和gj形成的路径ac-ce-eg-gj。另一条候选业务路径可以是由主要路径段ac、cd、df、fh和hj形成的路径ac-cd-df-fh-hj。用于将业务流从给定的进入节点A或B转发到给定的出口节点I或J的网络10的其它候选业务路径对于本技术领域的技术人员而言是显而易见的。
可以根据本发明使用网络10，以便转发已被指示具有预定类型的传输服务的业务。例如，这种业务在可以关联于实时业务时能够具有区分的传输服务的类型或预定的服务质量(“QoS”)。根据本发明的方法的实施例，为该业务分配主要路径。该主要路径是通过选择网络10内的一条候选路径而被确定的，所述候选路径关联于沿着该候选路径传输业务的期望的传输时延。即，该候选路径的传输时延没有超过将业务从预期源位置传输到预期目的位置的最大时延。
作为例子，如果具有预定类型的传输服务的业务不能容忍指定的150毫秒的最大传输时延，并且如果该业务将从进入节点A被转发到出口节点J，则用于在网络10内转发业务的两条候选业务路径可以是上述的路径ac-ce-eg-gj或ac-cd-df-fh-hj。假设候选路径ac-ce-eg-gj关联于200毫秒的端到端传输时延，而候选路径ac-cd-df-fh-hj关联于100毫秒的端到端传输时延，则将选用候选路径ac-cd-df-fh-hj作为用于传输区分服务业务的主要路径。端到端传输时延是指沿着候选路径将业务从预期源位置转发到预期目的位置的累积的传输时延。因此，该累积的传输时延是分别关联于从预期源位置到预期目的位置的候选路径的主要路径段的每一个的传输时延的总和。
本领域的技术人员将理解，选择网络10中的符合上述指定最大传输时延的限制的任何候选业务路径是足够的。作为例子，如果具有预定类型的传输服务的业务不能容忍指定的250毫秒的最大传输时延，则候选路径ac-ce-eg-gj或ac-cd-df-fh-hj都将符合最大传输时延的限制，并且都可以被选作主要路径。可选地，还可利用根据本发明的方法选择从预期源位置到预期目的位置的、具有最低实际端到端传输时延的网络10的候选业务路径。在给定的例子中，将选择候选路径ac-cd-df-fh-hj作为用于传输区分服务业务的主要路径，这是因为其关联于最低的实际端到端传输时延。
在另一个可选实施例中，所述主要路径的选择还会考虑到该路径的长度或者跳到跳(hop to hop)段的数目，所述段必须在预期源位置和预期目的位置之间被穿越。因此，所述主要路径的选择是基于符合前面讨论的最大时延限制的最短候选路径而进行的，并且该最短路径可以例如是基于如此被穿越的跳到跳段的数目而被确定的。在另一可选方案中，本领域的技术人员已知的期望的成本度量可被用作所述主要路径的选择的另一限制，从而基于符合前面讨论的最大时延限制的成本最低的候选路径来进行所述主要路径的选择。
一旦根据前面的任何实施例，将用于传输区分服务业务的主要路径分配给区分服务业务流，则将该分配的主要路径安装在网络10的所有受影响的节点上。为了继续前面刚讨论的例子，将选择的候选路径ac-cd-df-fh-hj安装在网络10的节点A、C、D、F、H和J上。
除了根据上述符合最大传输时延的限制来将主要业务路径分配给区分服务业务之外，本发明的方法还以下面描述的方式为该区分服务业务分配备用路径。根据本发明的方法，该备用路径是基于该备用路径不超过指定的最大时延来选择的，该最大时延是在该主要路径不可用的情况下调用该备用路径以便沿其转发业务流的最大时延。作为例子，可以认为，特定的区分服务业务流需要给定的链路或路径恢复的时效性是合适的。例如，可以认为，对于特定的业务流和网络结构应用50毫秒的最大恢复时延是可以容忍的。在此情况下，该恢复时延将限定指定的恢复时延，用于在主要路径不可用于转发业务的情况下调用备用路径。因此，选择将被分配给所讨论的区分服务业务的备用路径，使得符合与恢复时延相关联的限制，这是因为将在50毫秒的最大恢复时延内调用或使用所述备用路径而不是主要路径来转发所述业务流。
备用路径可由网络10的主要路径段的每一个的保护链路组成。例如，当分配的主要路径是前面讨论的路径ac-cd-df-fh-hj时，网络10的保护链路ac’、cd’、df’、fh’和hj’可被分配给所述区分服务业务流，这些保护链路的每一个分别用33、39、43、51和57来表示。这种保护链路可以是物理链路，但是本领域的技术人员应当理解，除了物理链路之外，还可使用其它类型的构造来限定备用路径。例如，该备用路径可以例如由下列链路或路径组成SONET/SDH保护路径或链路、802.3 ad聚合链路、保护的标记交换路径(“LSP”)、例如多协议标记交换(“MPLS”)转发邻接(forwarding adjacency)的转发邻接、旁路隧道或例如异步传输模式(“ATM”)保护路径的保护路径。所述备用路径还可以由业务复制路径组成，例如具有分组复制的标记交换路径。在另一可选方案中，所讨论的备用路径可以形成备用路由平面的一部分，其中，所述备用路由平面可被用于处理多余的业务，所述多余的业务可以由从主要路径被转移给备用路由平面的区分服务业务丢弃或预占。将备用路径分配给区分服务业务的目的是，尝试降低所讨论的业务将受较慢的链路恢复或较慢的路由收敛的影响的可能性，如同使用在无连接通信网络中提供区分服务业务的某些已知方法可能发生的那样。
根据本发明的方法的一个实施例，一旦主要路径已被分配给给定的区分服务业务流，就为该主要路径分配备用路径。因此，可在选择或计算主要路径之后，静态地或手动地进行备用路径的分配。尽管这种分配备用路径的方法可以是时间密集的或者需要一定的努力，但是这种方法与网络运营商可以预先计划的业务路由的方式一致。同样，在静态或手动分配备用路径时，本领域的技术人员应当知道这种分配很少发生，这是因为这种分配不必基于一个客户一个客户地来执行，而是可以通常基于区分服务业务类型来提供，而与客户的身份无关。换句话说，与针对每个用户、每个虚拟专用网(“VPN”)或每个虚拟专用局域网服务(“VPLS”)单独和分别提供的备用路径分配相反，所讨论的备用路径分配可以针对区分服务业务的客户的全部类别来提供和共享。
根据本发明的方法的另一个实施例，可以结合所述主要路径的分配来分配所述备用路径。即，在评估、选择或计算主要路径时可为其分配备用路径。在从跨越预期源位置和预期目的位置的若干候选路径中选择主要路径时，上文已提到，所述累积的传输时延可以是分别关联于从预期源位置到预期目的位置的候选路径的主要路径段的每一个的传输时延的总和。如前文提到的，所述主要路径可以是符合指定的最大传输时延限制的任何候选路径，或可选地，该主要路径可以是符合所述具有最小关联的端到端传输时延的网络10的候选路径。上文还提到，可将例如路径长度或其它路径成本的其它可选的限制添加到选择主要路径时的最大时延限制上。在另一个可选实施例中，所述主要路径的选择还额外考虑了候选路径中的每个跳到跳段是否与上述保护的链路相关联。当候选路径的每个跳到跳段不与保护的链路相关联时，为了根据本发明的方法的实施例的主要路径选择的目的，可以忽略具有一个或多个无保护的主要路径段的候选路径。
为给出在网络10的情况中如何为了主要路径选择的目的而忽略具有无保护的主要路径段的候选路径的例子，通常考虑候选路径ad-df-fh-hj来选择或分配主要路径，用来在边缘节点A和边缘节点J之间传输区分服务业务流。但是，主要路径段ad不关联于保护的链路，而所述候选路径ad-df-fh-hj中的其它主要路径段df、fh和hj与保护的链路相关联，其分别与保护的链路段df’、fh’和hj’相关联。因此，为了根据所讨论的另一个可选实施例的主要路径分配的目的，可以忽略所述候选路径ad-df-fh-hj。
在例如进入节点A的网络10的进口处，区分服务业务可经由被分配给该业务并关联于上述备用路径的主要路径而被转发。另一方面，可根据网络10内的路径而不是上述主要路径，来转发例如最大努力(best effort)或可用的转发业务的无区分服务业务。可选地，可使所述无区分服务业务共享所述区分服务业务的主要路径和/或备用路径，并且该区分服务业务接收高于该无区分服务业务的转发优先权。本质上，这为区分服务业务建立了可长存的路由平面，为无区分服务业务建立了另一个路由平面。可通过各种机制为区分服务转发来标记或加标签于业务流的分组。例如，本领域的技术人员已知的DiffServ标记可被用于指示区分服务转发。沿着所述线路的一个例子是已知的区分服务码点(“DSCP”，Differentiated ServiceCode Point)标记。用于表示从属于区分服务转发的业务流的分组的其它例子可以是使用已知的VPN-ID地址或使用已知的VPN-IPv4地址规划(address scheme)，所述VPN-ID地址是根据因特网工程任务组的1999年9月的请求评注2685(“RFC 2685”)的，所述VPN-IPv4地址规划是根据因特网工程任务组的1999年3月的请求评注2547的，其中，这些已知的地址中的任何一个都适于在本发明中对应于主要路径，该主要路径如上面所讨论的那样已经被分配给所述业务流。而另一个可选方案是部署一个用来转发区分服务业务的虚拟路由器，以及另一个用于转发最大努力或其它无区分服务业务的虚拟路由器。用于标记、加标签、为区分服务转发识别或相反地指示业务的其它方法对于本领域的技术人员而言将变得明显。
在操作中，每当需要为给定的业务流启动区分服务转发时，就将所讨论的启动请求提供给例如网络10的节点A的合适的边缘路由器。在此情况下，所述节点A包括连接容许控制(“CAC”，connection admissioncontrol)功能性或某些其它资源分配能力。最好，用于区分服务转发的启动请求可以被直接提供给连接容许控制实体或其它资源分配实体，所述实体可以是与节点A分开的或在节点A的外部并且提供相同的功能性。这种请求可以根据已知的协议来进行，所述协议例如是会话起始协议(“SIP”)、信令的下一步(“NSIS”，Next Steps in Signaling)协议、资源预留协议(“RSVP”)或本领域的技术人员已知的其它可用的信令技术。可选地，所讨论的启动请求可以例如通过如互联网的外部网络，或通过网络管理(“NM”，network management)设备，在网络10的外部被传送。不管怎样发送用于区分服务转发的启动请求，所述连接容许控制功能性将确定是否有足够的网络资源是可用的，以通过网络10中的主要路径来满足区分服务业务的带宽需求。所述主要路径已经在网络10中被创建并被分配，以转发这种业务。如果所述网络资源在网络10的至少一条主要路径上实际可用，则所述连接容许控制功能性将允许对区分服务转发的请求。
根据本发明的一个实施例，可基于每个流预留来实现例如上述连接容许控制功能性的资源分配能力，其中所述连接容许控制功能在进行对区分服务转发的请求时将允许该请求。在另一个实施例中，通过为每个进入节点分配带宽权重，所述资源分配可先验地或基于每一前缀而发生，由此，用于从进口到出口的每个下一跳(next hop)段的可用带宽，基于使用该段的所有进入节点中的加权分布，被计算为在每个段上的实际可用带宽的成比例的部分。在所述先验资源预留方案下，为了连接容许控制的目的，仅保持了在从进口到出口的任何下一跳段上的最小计算带宽份额，并且，当进入节点后来接收到对区分服务业务转发的请求时，只有当所述流的带宽需求符合所述最小计算带宽份额时，才容许所讨论的流。因此，来自多个进入源的流预留可以在公共中间节点、朝向公共目的地前缀来合并。因此，在这种情况下，所述流预留不需要一直被传播到所述出口节点。因而可以期望该方案的可扩缩性要好于实现每个流预留的已知RSVP技术。
不管所述连接容许控制功能位于什么位置，是在例如节点A的进入节点内部还是借助单独的实体在其外部，该连接容许控制功能都将需要这样的当前信息关于所述主要路径的可用带宽和用于转发区别服务业务的网络10的组成主要路径段。所述可用带宽信息还可以包括关于沿主要路径的链路是操作中的还是保持操作的链路状态信息。因此，在利用所述路径的区分服务业务的每个新的允许或释放时，所述连接容许控制功能可以就主要路径的带宽可用性方面而被更新。此外，可以给所述连接容许控制功能提供带宽可用性和链路状态信息的定期更新，而不管该功能位于什么地方，例如位于可以启动或允许针对区分服务业务转发的请求的网络10的每个节点处。这种定期更新可使用现有的拓扑状态通告(topology stateadvertisement)或资源分配信令机制，例如基于本领域的技术人员已知的OSPF或OSPF-TE协议。本领域的技术人员应理解，与许多现有的拓扑状态通告机制不同，不是将带宽可用性或链路状态信息分配给网络10中的所有节点，而是仅将所讨论的信息分配给执行用于区分服务业务流的连接容许控制或其它资源分配功能的节点或其它实体。
与转发区分服务业务的现有技术相比，可以期望本发明的方法的可扩缩性要好于包括电路交换或路径预留的已知方案。最好，当结合上述调用容许控制功能时，可以期望本发明的方法提供一种确定遵照预定类型的传输服务的端到端网络业务路径，达到这样的程度为了上文描述的恢复目的将备用路径分配给主要路径，以及将调用容许控制功能与针对转发区分服务业务的启动请求联系在一起。与已知的DiffServ技术相比，在网络10的每个节点处不需要例如本领域的技术人员已知的DiffServ PHB的单独的转发或允许实体，这是由于根据本发明的区别服务业务可经由连接容许控制或其它类似的资源分配功能被允许在进口处进入。因此，不必与现有技术一样基于逐跳前传(hop by hop)将资源分配信号通知给预期目的地。此外，假设本发明的方法不在网络10的每个跳上授权资源预留，因而关联于某些现有技术的典型的呼叫建立等待时间本身不应当被表明。本发明的方法的期望的等待时间将包含关联于调用允许的等待时间。
关于已知的电路交换、MPLS或RSVP技术，本发明不需要在网络10的核心中信号通知所有的资源分配，这是由于仅需要将可用带宽和链路状态信息告知实现调用允许控制功能的网络10的节点。同样，与基于已知的电路交换、MPLS或RSVP技术的区分服务业务解决方案相比，可以期望本发明的方法在网络10的核心中显示了相对较少的状态。与在主干网的每个边缘节点之间提供管道或干线的技术相比，不期望本发明的方法关联于本领域的技术人员已知的N2问题。最后，假设仅需要为用于区分服务业务的网络路径提供所述受保护的路径或链路，则与转发区分服务业务的其它已知方法相比，可以期望用于预留目的的备用路径或备用路径段的数量将被减小。
本领域的技术人员应当理解，可以在本发明的精神和范围内对本发明进行各种细节上的修改。
权利要求
1.一种在无连接通信网络中将业务从源位置转发至目的位置的方法，所述业务与预定类型的传输服务相关联，该方法包括以下步骤为所述业务分配主要路径，该主要路径有效地连接所述源位置和所述目的位置，该主要路径是基于从该源位置到该目的位置的业务的传输不超过为传输所指定的最大时延而被确定的；以及为所述业务分配备用路径，该备用路径是基于该备用路径不会超过指定的最大时延而被选择的，该最大时延是在所述主要路径不可用的情况下调用所述备用路径以便沿其转发业务的最大时延。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述用于业务的主要路径还基于从所述源位置到所述目的位置的最短路径而被确定，其中，这种最短路径不超过上述为所述业务的传输所指定的最大时延。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述用于业务的主要路径还基于从所述源位置到所述目的位置的最低成本路径而被确定，其中，这种最低成本路径不超过上述为所述业务的传输所指定的最大时延。
4.根据权利要求2的方法，其中，至少一个中间节点位于所述网络中的所述源位置和所述目的位置之间，并且该源位置、目的位置和其间所有的中间节点通过节点到节点段被有效地连接，并且其中，为从该源位置到该目的位置传输所述业务所指定的最大时延是累积的最大时延，该累积的最大时延是分别关联于所述节点到节点段的每一个的传输时延的总和。
5.根据权利要求4的方法，其中，所述最短路径是基于所述路径在所述源位置和所述目的位置之间具有最少数量的的所述节点到节点段而被确定的。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述业务的备用路径选自由物理链路、转发邻接、旁路隧道、标记交换路径和保护路径所组成的组。
7.根据权利要求1的方法，其中，可以结合所述主要路径的分配来进行所述备用路径的分配，这是因为，如果所述候选业务路径超过上述为调用所述备用路径所指定的最大时延，则在确定该主要路径时忽略所述网络的候选业务路径。
8.根据权利要求1的方法，还包括这样的步骤在为所述业务分配所述主要路径和备用路径之后，允许具有预定类型的传输服务的业务流以便沿着所述主要路径转发，其中，所述允许步骤包括验证在所述主要路径上有足够的网络资源可用于沿该主要路径转发所述业务流。
9.根据权利要求8的方法，还包括这样的步骤维持在所述主要路径上可用的网络资源的记帐。
10.根据权利要求9的方法，其中，所述维持在所述主要路径上可用的网络资源的记帐的步骤包括，将该网络资源的可用性告知给执行所述允许业务流的步骤的网络实体。
11.根据权利要求10的方法，其中，所述告知是通过拓扑状态协议来实现的。
12.根据权利要求10的方法，其中，所述允许业务流的步骤是由所述源位置处的所述网络的边缘节点来执行的。
13.根据权利要求10的方法，其中，所述允许业务流的步骤是由网络管理实体来执行的。
14.根据权利要求8的方法，还包括这样的步骤在所述允许业务流的步骤之后，识别所述业务流的构成分组，并指示所述分组以沿着所述主要路径转发。
15.根据权利要求14的方法，其中，用表示构成单元属于所述业务流的标识符，来标记所述业务流的构成单元。
16.根据权利要求15的方法，其中，所述网络根据因特网协议簇来操作，并且所述业务流的构成单元是因特网协议分组。
全文摘要
一种在无连接通信网络中将业务从源位置转发到目的位置的方法。所述业务与预定类型的传输服务相关联。该方法包括为所述业务分配主要路径。所述主要路径有效地连接该源位置和该目的位置。所述主要路径是基于从该源位置到该目的位置的业务的传输不超过为传输所指定的最大时延而被确定的。还为所述业务分配了备用路径。所述备用路径是基于该备用路径不超过指定的最大时延而被选择的，该最大时延是在所述主要路径不可用的情况下调用所述备用路径以便沿其转发业务的最大时延。
文档编号H04L12/28GK1731768SQ20051008911
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月2日 优先权日2004年8月5日
发明者李菁燕 申请人:阿尔卡特公司