专利名称：提供输入流量整形的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及通信网络中的流量整形和带宽管理。更具体地说，本发明涉及一种用于将在第一装置接收的输入流量整形的方法。本发明还涉及包括第一网络装置的一种新颖设备，其中所述第一网络装置接收要进行流量整形的输入流量。
背景技术：
过去，采用了诸如PSTN(公共交换电信网)等基于TDM(时分复用)的网络来向用户提供电话和数据服务。
随着现代电信服务，尤其是诸如按需点播之类的数据应用需要比传统的基于TDM的租赁线路可提供的高得多的带宽，电信业开始研究更快但更便宜的连网技术，以便为用户提供服务。
在这些可能在电信网络中应用的连网技术中，一种熟知的技术是以太网技术，它是一种主要在LAN(局域网)中使用的、基于分组的计算机连网技术。以太网可提供10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps的带宽。特别是诸如NIC(网络接口卡)、路由器和其它基础设施类型设备等当前100Mbps和1Gbps设备的价格不高，可通过众多供应商轻松购得。
在城域网(MAN)中，日益将以太网用作一种传送技术。例如，在以太网类型MAN场合中，服务提供商希望用以太网服务替代或补充传统TDM线路时，提供商面临的挑战是限制用户有权使用的带宽。服务提供商希望只开放一小部分物理带宽。
例如，如果用户只预订语音服务，则此用户将得到只允许TDM等效的语音传输的带宽，如64kbps，这只是100Mbps或1Gbps物理可用带宽的一小部分。
例如1.8Mbps的更多带宽可提供给预订数据服务的用户，这通常仍只是物理可用带宽的一小部分。网络的层次结构通常禁止向用户提供全部带宽，因为这意味着提供商的整个(骨干)网络需要能够在忙时内为提供商的也许一半的用户同时处理全部用户线路带宽。这将需要昂贵的骨干基础设施，这是居民用户不愿为之支付的费用。
因此，为将骨干基础设施的成本降到最低，需要在基于分组的线路上向用户提供最大的带宽。
对于到用户的流量(也称为出局或输出流量)，可轻松地实施称为流量整形的方法，这是因为大多数以太网装置(即使不是全部)包括可通过带宽测量和控制手段补充以实现流量整形和带宽控制的排队部件和调度部件。原则上，流量整形利用排队和调度部件对超过所提供的带宽的分组进行缓冲和排队。其优点是由于多余的分组得到缓冲，因此，流量整形不太可能丢弃多余的分组。流量整形一般避免了由于分组被丢弃而进行的重传。流量整形的结果是更好地利用可用(所提供的)带宽的平滑分组输出率。
另一种带宽控制方法称为管制(policing)。流量管制只是测量带宽并丢弃超过所提供带宽的分组。流量管制不需要排队和调度部件。然而，流量管制传播突发并丢弃多余分组，从而抑制窗口大小并降低受影响业务流的整体输出率。突发可导致丢弃多余分组并抑制整体输出率，特别是对于基于TCP的流。
在Cisco Tech Notes中发表的于2003年12月17日更新的题为“比较用于带宽限制的流量管制和流量整形(Comparing TrafficPolicing and Traffic Shaping for Bandwidth Limiting)”的文章中，对两种带宽限制方法的差异、优点和缺点进行了更详细的论述；该文可从http://www.ciso.com/warp/public/105/policevsshape.html获得。
遗憾的是，流量整形只可用于出口或输出流量。对于从用户收到的流量即输入流量，只可实行流量管制。然而，如上所述，由于流量整形可避免意外的分组丢弃并导致TCP吞吐量降低，因此，非常希望为输入或入口流量提供流量整形以提高服务质量。
网络基础设施上的输入流量是到CPE(客户驻地设备)的输出流量，对该输入流量进行整形的一种方法是在CPE中实施输出流量整形。然而，这将需要提供商控制其用户的CPE，这又将需要可控的CPE。这种可控的CPE将比普通的CPE更昂贵，并且它还会限制用户的CPE选择。此外，要采取预防措施来防止用户操控其CPE的输出流量整形。因此，使用CPE的输出流量整形能力是网络基础设施输入流量整形的一种有问题的途径。
发明内容
因此，本发明的目的是在连接到第二网络装置的第一网络装置中提供一种方法，用于对通过所述连接收到的输入流量进行整形，其中所述输入流量整形独立于所述第二装置中的任何输出流量整形。
根据此目的，本发明在连接到第二网络装置的第一网络装置中提供一种方法，以用于对通过所述连接在所述第一装置的第一端口接收的所述输入流量进行整形，它包括以下步骤-提供至少一个与所述第一装置相关联的第二端口，以便到所述第一端口的所述输入流量经所述第二端口路由，其中所述第二端口独立于所述第二装置；以及-通过对所述第二端口应用输出流量整形，为所述第一端口提供输入流量整形。
根据此目的，本发明还提供一种包括第一网络装置的设备，所述设备连接到第二网络装置，其中所述第一网络装置包括用于接收经所述连接收到的输入流量的第一端口；所述设备还包括
-第二端口，以便到所述第一端口的所述输入流量经所述第二端口路由；以及-通过对所述第二端口应用输出流量整形而为所述第一端口提供输入流量整形的部件。
本发明的有利实施例在从属权利要求中陈述。
本发明的优点在于通过将第一端口串行连接到第二端口，然后在所述第二端口上使用熟知的输出流量整形，便可将现有交换芯片集用于为所述第一端口实施输入流量整形。不同于输入流量整形，输出流量整形是一种现有芯片集可轻松适用的技术，因此，根据本发明，输入流量整形可以每条连接增加一个端口为代价来实现。
通过使用本发明，在第一装置的输入流量整形独立于第二装置的输出流量整形，这在例如第二装置不完全在网络运营商控制下的情况下很有用，这与通信网络中CPE的情形一样。
相对于可对输入带宽和流量整形进行控制的收益相比，采用每连接两个端口而非一个端口所招致的附加费用是微不足道的，特别是在采用不昂贵的100Mbps端口时。总之，由于现代以太网装置上每端口成本很低，因此，本发明的方法和设备的成本不高。
下面将参照附图描述本发明的实施例，其中图1显示本发明的通过实现方案(path-throughimplementation)；图2显示本发明的部分通过实现方案；图3显示与外部环路集成的部分通过实现方案；以及图4显示与内部环路集成的部分通过实现方案。
具体实施例方式
图1显示本发明的第一实施例。一个网络配置包括第一网络装置100和第二网络装置200以及连接所述网络装置的连接150。
在优选实施例中，网络装置通过以太网连接来连接的具以太网功能的装置，其中，所述网络配置可以是城域网(MAN)的一部分，且所述第一装置是由网络接入提供商运行的网络接入装置，所述第二装置是客户驻地设备(CPE)。
第一装置通常会包括多个双向端口，用于为若干其它网络装置提供网络连接。这样的一个端口显示为第一端口110。虽然来自第一装置的输出流量可以是已在所述第一端口110的发送部分114处采用熟知方法进行过整形的流量，但所述端口的接收部分112只可以实行流量管制，即一种丢弃多余流量的方法。
根据图1的实施例，提供一种通过装置(path-throughdevice)300，所述通过装置一般安装在公用设备中的第一装置100附近，并且所述通过装置具有用于与所述第一装置接口的第二接口120和用于与所述第二装置接口的第三接口130。
通过装置300在装置100与200之间传递或转发流量。从第一装置100到第二装置200的流量即输出流量由第一端口110发送部分114进行流量整形，不经修改地通过装置300，从而确保了最小的通过延迟。在替代实施例(未显示)中，输出流量可由第三端口的发送部分进行流量整形，而第一端口不提供输出流量整形。
到第一装置100的输入流量将受第二端口120处的流量整形支配，该流量整形将在通过装置300的控制之下，而通过装置300又可由第一网络装置的控制器或与设备10相关联的公用控制器(未显示)控制。通过在第二端口120提供输出流量整形，而所述第二端口与所述第一端口110接口，实现了所述第一端口110的输入流量整形。
在实际以太网设备10中，装置100可以是包括所有芯片集特性的主交换芯片集，而通过装置300可使用具有小得多的特性集的低成本的辅助芯片集或附属芯片集来实现。通过装置300也可使用主交换芯片集的两个端口来实现，从而有效地将通过装置300集成到装置100中。
第一实施例支持IEEE.802.1Q标记透明性，并考虑到基于端口的VLAN支持。第一实施例还支持半双工和全双工网络连接。
现在转到图2，它显示了本发明的第二实施例，其中，图1所示的全通过装置300替换为Rx通过装置400。Rx通过装置400只连接到连接150的接收即Rx部分(从第一装置100而言的Rx)。因此，Rx通过装置400只需要一个额外的端口120而不是两个。Rx通过装置400的接收部分122与第二装置200接口，而发送部分124与第一装置的第一端口110的接收部分112相连接。连接150的Tx部分不连接到Rx通过装置400。
与全通过装置300一样，到第一装置300的输入流量将受第二端口120的流量整形支配，该流量整形将在Rx通过装置400的控制之下，而Rx通过装置400又可由第一网络装置的控制器或与设备10相关联的公用控制器(未显示)控制。通过在第二端口120的Tx部分提供输出流量整形，而所述第二端口Tx部分与所述第一端口110接口，实现了所述第一端口110的输入流量整形。
在实际的以太网设备10中，Rx通过装置400可使用具有小得多的特性集的低成本的辅助或附属芯片集来实现。如以下参照图3和图4所示，Rx通过装置400也可使用主交换芯片集的一个端口来实现，从而有效地将Rx通过装置400集成到装置100中。
第二实施例需要一些额外的措施来确保第二端口120对网络透明，因为从第二装置200发送到第一装置100的流量可被正确定址。如果由于Rx路径和Tx路径不同而需要半双工操作，则第二实施例还需要采取额外的措施。
参照图3和图4，它们显示了本发明的两个实施例，其中Rx通过装置400集成到装置100中，以便装置100上的其它端口可作为第二端口120利用。
图3显示了将Rx通过装置400集成到装置100中的直接方案。第一装置100现在包括第一110和第二端口120，而连接150的Rx部分仍在第二端口120的Rx部分122终止，并且通过在与端口110的Rx部分接口的第二端口的发送部分124应用输出流量整形来提供流量整形。端口110与120之间的连接通过图3所示的外部连接152或通过到第一装置100内部的连接(未显示)来实现。
与第二实施例一样，根据图3的实施例也需要一些额外的措施来确保第二端口120对网络是透明的，因为从第二装置200发送到第一装置100的流量可被正确定址。同样地，如果由于Rx路径和Tx路径不同而需要半双工操作，则需要采取额外的措施。
图4显示了一个实施例，其中，连接150的Rx部分在第一端口110的Rx部分122终止，输入流量最好从该部分内部经例如连接154路由到第二端口120，该端口随后将输入流量传递到通常位于第一端口110后的某种交换逻辑或接口(未显示)。同样地，通过将出口流量整形应用到端口120的Tx部分来提供流量整形，从而有效地为在第一装置110处接收的流量提供输入流量整形。
根据图4的实施例允许半双工或全双工操作。一个转发数据库条目可用于提供从第一端口到第二端口的内部路由选择。
虽然将以太网用作说明本发明实施例的示例，但本发明的应用并不限于以太网网络配置。本领域的技术人员将容易明白哪些其它协议可与本发明的教导相结合，以提供具成本效益的输入流量整形。
权利要求
1.在连接到第二网络装置(200)的第一网络装置(100)中，一种用于将经所述连接(150)在所述第一装置(100)的第一端口(110)接收到的输入流量整形的方法，它包括以下步骤-提供至少一个与所述第一装置(100)相关联的第二端口(120)，以便到所述第一端口(110)的所述输入流量经所述第二端口(120)路由，其中所述第二端口(120)独立于所述第二装置(200)；以及-通过对所述第二端口(120)应用输出流量整形，为所述第一端口提供输入流量整形。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于提供了通过装置(300)，包括用于将所述通过装置连接到所述第一装置(100)的所述第二端口(120)和用于将所述通过装置(300)连接到所述第二装置(200)的第三端口(130)，并且其中通过对所述第二端口(120)应用输出流量整形，在所述通过装置(300)中为所述第一端口(110)提供所述输入流量整形。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于提供了Rx通过装置(400)，包括用于将所述Rx通过装置(400)连接到所述第一端口(110)的接收部分(112)的所述第二端口(120)的发送部分(124)和用于将所述Rx通过装置(400)连接到所述第二装置(200)的发送部分的所述第二端口(120)的接收部分(122)，并且其中通过对所述第二端口(120)的所述发送部分(124)应用输出流量整形，在所述Rx通过装置(400)中为所述第一端口(110)提供所述输入流量整形。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述Rx通过装置和所述第二端口(120)集成到所述第一装置(100)中，并且其中通过对所述第二端口(120)的所述发送部分(124)应用输出流量整形，在所述第一装置(100)中为所述第一端口(110)提供所述输入流量整形。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述外部连接(152)设在所述第一和第二端口之间。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述内部连接(152)设在所述第一和第二端口之间。
7.如权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于所述装置(100、200、300、400)是以太网装置，并且其中所述连接(150)是以太网连接。
8.一种包括第一网络装置(100)的设备(10)，所述设备(10)连接到第二网络装置(200)，其中所述第一网络装置(100)包括用于接收经所述连接(150)接收到的输入流量的第一端口(110)；所述设备(10)还包括-第二端口(120)，以便到所述第一端口(110)的所述输入流量经所述第二端口(120)路由；以及-通过对所述第二端口(120)应用输出流量整形而为所述第一端口(110)提供输入流量整形的部件。
9.如权利要求8所述的设备(10)，其特征在于还包括通过装置(300)，所述通过装置包括-用于将所述通过装置(300)连接到所述第一装置(100)的所述第二端口(120)；-用于将所述通过装置(300)连接到所述第二装置(200)的第三端口；以及-用于为所述第一端口(110)提供输入流量整形的所述部件。
10.如权利要求8所述的设备(1O)，其特征在于还包括Rx通过装置(400)，所述Rx通过装置包括-用于将所述Rx通过装置(400)连接到所述第一端口(110)的接收部分(112)的所述第二端口(120)的发送部分(124)；-用于将所述Rx通过装置(400)连接到所述第二装置(200)的发送部分的所述第二端口(120)的接收部分(112)；以及-为所述第一端口(110)提供输入流量整形的所述部件，其中通过对所述第二端口(120)的所述发送部分(124)应用输出流量整形，提供输入流量整形。
11.如权利要求10所述的设备(10)，其特征在于所述Rx通过装置和所述第二端口集成到所述第一装置(100)中，并且其中通过对所述第二端口(120)的所述发送部分(124)应用输出流量整形，在所述第一装置(100)中为所述第一端口(110)提供所述输入流量整形。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于所述外部连接(154)设在所述第一和第二端口之间。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于所述内部连接(154)设在所述第一和第二端口之间。
14.如权利要求8到13中任一项所述的设备，其特征在于所述装置(100、200、300、400)是以太网装置，并且其中所述连接(150)是以太网连接。
全文摘要
本发明一般地涉及通信网络中的流量整形和带宽管理。更具体地说，本发明涉及一种用于将在第一装置接收的输入流量整形的方法。本发明还涉及包括第一网络装置的一种新颖设备，其中所述第一网络装置接收要进行流量整形的输入流量。本质上，通过将第一端口串行连接到第二端口(120)，然后在所述第二端口(120)利用熟知的输出流量整形方法，现有的交换芯片集可用于为第一端口(110)实施输入流量整形。不同于输入流量整形，输出流量整形是一种现有芯片集可轻松适用的技术，因此，根据本发明，输入流量整形可以每条连接增加一个端口为代价来实现。
文档编号H04L12/54GK1783830SQ20051012880
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者S·李 申请人:西门子公司