专利名称：通信业务隔离及控制的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及通信，并且特别涉及控制通信业务流。
背景技术：
当通过交换机、路由器或其它通信设备从多个不同用户传输通信业务时，非常希望能保证来自一个“恶意”用户的通信业务不会不利地影响其它用户。
通常还期望允许用于传输通信业务的物理介质的超额预订，例如从通信网到终端用户。在同一物理信道上提供多种不同服务的情况下，超额预订物理介质允许使用较低速且较低成本的物理介质。
如果在超额预订的物理信道上，用户业务的瞬时总和恰好小于该物理介质的速度，则可以满足所有的用户。典型地，任何给定用户业务的速率将随时间改变，并且一个用户业务中的峰值会被另一个用户业务中的波谷补偿，以便用户业务之和小于物理介质的速度。然而有时，用户业务的瞬时总和会超过物理介质的速度。这种情况下，需要一种公平的方式来在所有竞争的通信业务流之中共享可用带宽。
当这种拥塞发生时在用户和/或服务之间提供隔离可能是非常复杂的问题。例如，一些通信芯片销售商已经引入复杂的业务管理设备，该设备对争用同一物理介质的通信业务提供每个流的隔离。许多路由器/交换机销售商已经开发出自己的解决方案来帮助提供这种隔离。尽管一些现有解决方案可以允许4000个物理介质间的隔离，然而行业标准的系统分组接口SPI.4总线接口仍广泛用于现有的通信设备中，但其仅限于提供在最多256个物理介质间的隔离。这种限制是与SPI可支持的硬件背压环境的最大数目相关联的。
当具有较高隔离能力的部件用于现有设备时，以及需更对尽可能多的物理介质进行隔离时，隔离能力之间的不匹配会引发问题。当支持较多信道数目的设备从支持较少信道数目的设备接收通信业务、但前者比后者具有更低的吞吐量时，这种类型的问题会变得更加难以解决。
例如，当前可用的路由器典型地在给定接口卡上支持几百个接口。修改这些路由器以支持几千个物理接口是困难的。
假设期望使用路由器来提供4000个物理介质间的隔离，其中该路由器具有利用背压在256个物理介质间提供隔离的现有业务管理设备。尽管另一个提供期望的4000个隔离的业务管理设备可以被添加给路由器并被连接以从现有业务管理设备接收通信业务，然而，如果业务在附加的业务管理设备变得拥塞，则会丢失这4000个隔离。附加的业务管理设备可被配置用来在该情况下丢弃到来的通信业务，或者有效地依赖于现有业务管理设备的背压设施以减小设备输出通信业务的速率。在另一情况中，丢失了所期望的隔离级别。
因此，需要改进通信业务隔离及控制技术。
发明内容
本发明的实施例提供了一种机制，由此交换机或路由器可将两个为不同数目的物理介质提供隔离的部件结合在一起。例如，支持小数目物理介质的隔离的较高吞吐量设备可以连至支持大数目物理介质的隔离的较低吞吐量设备。这一机制允许大量物理介质间的隔离，同时减少不公平通信服务丢弃的发生。
根据本发明的一个方面，提供了一种通信业务控制系统，其包括过滤模块和控制器。该过滤模块被配置用来接收通信业务流以过滤所接收的通信业务流，并且在输出提供被过滤的通信业务流。该输出用于连接到通信业务处理元件。所述控制器有效耦合到所述过滤模块，并且被配置用来响应于对被过滤通信业务流在所述通信业务处理元件处的拥塞，来控制所述过滤模块从所接收通信业务流中过滤出通信业务。
在一个实施例中，所述过滤模块是被配置用来接收并过滤各个通信流并在各个输出提供各个被过滤通信业务流的多个过滤模块之一。响应于在所述通信业务处理元件的被过滤通信业务流的拥塞，可以控制每个过滤模块从其各个所接收通信业务流中过滤出通信业务。
所述通信业务处理元件可以包括多个队列用于接收并存储被过滤的通信业务流的通信业务。在这种情况下，所述控制器可以被配置用来基于存储在多个队列中的通信业务量，确定被过滤的通信业务流是否在所述通信业务处理元件处拥塞。
所述控制器可从所述通信业务处理元件接收关于以下一个或多个内容的指示存储在多个队列中的通信业务的绝对量、和存储在多个队列中的、相对于一个或多个拥塞阈值的通信业务的相对量。这个指示可以是一个或多个消息的形式，该消息标识了多个通信业务流和多个通信业务流的拥塞状态。
在一些实施例中，所述控制器被配置用来确定拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，并且基于所述拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度来控制由所述过滤模块从所接收通信业务流中过滤出的通信业务量，其中所接收通信业务流与拥塞的被过滤通信业务流相关联。
所述过滤模块可从具有第一通信业务管理能力的第一通信业务管理设备接收通信业务。所述通信业务处理元件可以包括具有第二通信业务管理能力的第二通信业务管理设备。例如，该第一通信业务管理设备可能具有比该第二通信业务管理设备更高的吞吐量和更少的业务队列。
所接收的通信业务流可以包括与以下一个或多个项相关联的业务流所述通信业务处理元件的不同物理接口、不同的目的地、不同的用户、不同的服务和不同的优先级。
所述系统还可以包括过滤统计收集器，其有效耦合到所述多个过滤模块并且被配置用来收集与通信业务相关联的统计，其中该通信业务是从各个所接收通信业务流中过滤出的。
如果所述过滤模块从第一通信业务管理设备接收通信业务，其中该第一通信业务管理设备具有第一通信业务管理能力并收集与根据该第一通信业务管理能力而被丢弃的通信业务相关联的统计，则可以提供统计聚合器来聚合由所述过滤统计收集器和第一通信业务设备所收集的统计。
在一个实施例中，所述过滤模块被配置用来根据过滤优先次序而从通信业务流中过滤出通信业务。
例如可以在通信设备中提供这些系统。所述通信设备还可以包括其它部件，例如第一通信业务管理设备和/或以上简要描述的通信业务处理元件。
还提供了一种通信业务控制方法，该方法包括接收多个通信业务流、过滤该多个通信业务流以向通信业务处理元件提供被过滤通信业务流、确定被过滤通信业务流是否在所述通信业务处理元件处拥塞、以及引发从与被过滤通信业务流相关联的所接收通信业务流中过滤出通信业务。
如果所述通信业务处理元件包括用于接收和存储被过滤通信业务流的通信业务的多个队列，则所述确定的操作可以基于存储在该多个队列中的通信业务的一个或多个绝对量和相对量。
所述确定的操作也可以包括确定拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度。在这种情况下，所述引发的操作可以包括基于拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，控制从与拥塞的被过滤通信业务流相关联的所接收通信业务流中过滤出的通信业务量。
在一些实施例中，所述方法还包括收集与通信业务相关联的统计，其中该通信业务是从多个通信业务流中过滤出的。
所述接收的操作可以包括从通信业务管理设备接收通信业务流，其中该通信业务管理设备具有通信业务管理能力，并收集与根据该通信业务管理能力而被丢弃的通信业务相关联的统计。在这种情况下，所述方法还可以包括聚合与从多个通信业务流中过滤出的通信业务相关联的统计，和与根据所述通信业务管理能力而被丢弃的通信业务相关联的统计。
根据一个实施例，所述过滤包括根据过滤优先次序而从各个通信业务流中过滤出通信业务。所述过滤优先次序可包括基于以下一个或多个项的优先次序通信业务优先级、通信业务配置文件(profile)以及其它通信业务特征。
本发明的另一方面提供了一种通信业务控制系统，其包括过滤模块、过滤统计收集器以及统计聚合器。所述过滤模块被配置用来从根据通信业务管理方案丢弃通信业务的通信业务管理设备接收通信业务流，并且可以被控制以传递或从所接收通信业务流中过滤出通信业务。所述过滤统计收集器有效耦合到所述过滤模块，并且被配置用来收集与从所接收通信业务流中过滤出的通信业务相关联的统计。所述统计聚合器有效耦合到所述过滤统计收集器和通信业务管理设备，并且被配置用来聚合由所述过滤统计收集器所收集的统计，和与由所述通信业务管理设备根据通信管理方案而丢弃的通信业务相关联的统计。
通过查看下面的描述，本发明实施例的其它方面和特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
现在将参考附图详细描述本发明实施例的例子，其中图1是通信系统的框图；图2是包括通信业务控制系统的通信设备的框图；图3是通信业务控制方法的流程图。
具体实施例方式
图1是通信系统的框图，并且说明了其中可实现本发明实施例的系统。图1的通信系统10包括终端用户通信设备12、18，网络单元13、16，以及通信网14。尽管可将终端用户设备12、18和网络单元13、16的许多安装连接到通信网14，然而图1中为避免拥塞而仅标注了每个这些部件的两个例子。因此应当认识到，图1的系统以及其它附图的内容仅是出于说明的目的，并且本发明决不限于图中明确示出的及这里描述的特定示例性实施例。
终端用户设备12、18代表被配置用来产生和发送和/或接收和终止通信业务的通信设备。尽管显示为直接连接到网络单元13、16，然而终端用户设备12、18可以通过其它中间部件(未示出)与网络单元13、16通信是显而易见的。
交换机和路由器说明了网络单元13、16所代表的通信设备类型。网络单元13、16提供至通信网14的接入，并且因此为了说明而在图1中被分别显示。
除边界或边缘网络单元13、16之外，通信网14还可以包括通过通信网14路由通信业务的核心网络单元。
许多不同类型的终端用户、中间体和网络通信设备以及其操作，对本领域的技术人员是显而易见的。通常，由终端用户设备12、18和可能其它通信业务源所发出的、通过通信网14传送给远程目的地的通信业务，被网络单元13、16接收、在必要的情况下在不同的协议或格式之间被转换并且通过通信网14被路由。本发明的实施例不限于任何特定类型的通信设备、传送机制或协议。
通信网络设备(例如网络单元13、16)的一个通用安装类型包括具有多个插槽的设备架。每个插槽可以包括用于支持与通信网14通信的普通硬件。然后在每个插槽内使用线路卡以提供指定了介质或协议的接口。利用这种结构，即使设备出故障也可以更容易地维护指定介质的模块的备用，并且可以结合不同的指定介质的模块来使用基本相同的硬件核心。
如上所述，例如网络单元13、16的通信设备可以尽力提供通信业务流之间的隔离。例如，可以期望隔离针对不同物理介质的通信业务流，例如64K DS0、T1、E1、OC3、10/100以太网等。当通信业务流经例如交换机/路由器时，可能遇到不同的拥塞点。通信业务还可能在例如入口线路卡、交换结构和出口线路卡处经历拥塞。尽管存在不同通信业务流可能都流经同一设备和至少一些通用部件这一事实，然而针对一指定物理介质的通信业务流不应当不利地影响针对不同物理介质的通信业务。
根据这里公开的本发明实施例，可以在大量物理介质上提供每个物理介质的隔离，说明性地在多于4000个不同的物理接口上。
对于实质上数目不受限的流，也可以提供物理介质内的每个流的隔离。本发明的特定实施例支持大约128000个流隔离，尽管这里公开的技术可以超越这个数目。
根据示例性实现，当将通信业务从一个通信业务管理(TM)设备传递给另一个支持大量物理介质的隔离的TM设备时，当前提出的技术提供了一种方法来维持对大量物理介质的隔离。这种能力可以通过本发明的实施例来提供，即使上游TM设备本身不支持更高级别的下游TM设备的隔离。因此，可根据这里公开的技术来处理TM设备间的不匹配，以维持一种实现中的隔离，在该实现中高吞吐量的TM设备将通信业务传递给低吞吐量的TM设备。根据本发明可达到的隔离程度与上游TM设备的任何业务管理能力无关。例如，可以结合相对受限的现有TM设备来采用这里描述的技术，该现有TM设备可以为仅255个物理介质提供基于背压的隔离。
当将通信业务从支持较小数目的流的TM设备传递给支持更多流的设备时，可以类似地使用本发明的实施例来为大量业务流维持隔离。例如，通信业务流可以与各个用户或用户组、各个目的地、和/或各个服务相关联。
这种业务流的概念说明了本发明在用来提供每个物理介质的隔离的任何方式中都是不受限的。也可以设想其它隔离标准。也可以期望指定服务的隔离提供不同服务的通信业务流之间的隔离，所述通信业务流可以运行于相同或不同的物理介质上。本发明的实施例提供了一种可升级的解决方案，用于基于各种不同参数中的任一参数来隔离通信业务流。
这里对通信业务流的参考一般旨在覆盖任何或所有物理介质、用户、目的地和服务隔离，以及可期望的任何其它隔离级别或粒度。因此应当相应地解释本公开。
在同时使用不同TM设备的情况下，传统的业务管理技术可能导致发生在上游TM设备上的、或在TM设备之间的不公平丢弃。根据本发明的一些实施例，基于优先次序或顺序来进行业务丢弃。例如，可以对于每个流丢弃通信业务，以便在其它业务之前丢弃不一致的或配置文件之外的业务。业务配置文件是一个通信业务特征的例子，该特征可以被用来确定要从通信业务流中丢弃的指定通信业务。
传统的业务管理技术也没有涉及用于缩放通信业务流的数目的机制，并且没有解决这样的问题连接具有不同隔离能力的TM设备，以结合例如4000信道低速TM设备来使用256信道高速TM设备。
当前通信网中的网络单元典型地具有单个TM设备，该TM设备以高于其出口物理接口的速率总和的速率来接收通信业务。如果以比该TM设备可处理的更快的速度接收通信业务，则背压机制用于告知从其接收通信业务的设备用更慢的速率发送通信业务。该TM设备可将业务分类成针对指定物理端口的队列，并且然后以比端口标称速率稍高的速率向每个端口调度业务。
对于所有出口端口所调度的通信业务典型地被置于TM设备和实现端口的物理层设备之间的高速路径之上。该物理设备负责将数据以需要的格式置于物理端口上。通常存在小的物理设备队列，其用于确定在下一个机会要被置于物理端口上的通信业务。当出口的队列几乎为满时，该物理设备也可使用背压机制来告知TM设备停止发送业务。当TM设备发送其业务的速度比该物理设备可处理的更快时，该物理设备可以使用分别的背压机制。
这种类型的TM系统需要TM设备对于每个出口物理端口/信道/接口最少具有一个调度器。TM设备上的调度器数目随期望的应用而有很大变化。
在TM设备上也需要分别的队列来实现每个流的隔离，并且这种隔离依赖于对TM设备调度器的信令机制，从而在清除或减小物理设备处的拥塞后，允许该调度器确定何时需要发送高优先级的业务。队列的数量，如调度器的数量一样，在不同TM设备之间有很大变化。
此外，TM设备必须以比下游物理设备更快的速率处理业务，以保证只要通信业务可被发送就为该物理设备调度最高优先级的通信业务。如果这不可能，则在发生拥塞的情况下可能失去端口/流隔离。
依赖于上游设备的背压的一个缺点是向TM设备发送通信业务的任何上游设备必须具有相似或更好的TM特征。否则，将失去每端口和每流的隔离，并将发生不公平的丢弃。除非上游设备降低向TM设备发送通信业务的速率，否则TM设备将简单地丢弃所有到来的业务，而与端口或流无关。也不能典型地基于每个流跟踪这种丢弃，如在一些系统中所期望的那样。
如上面所指出的，用于现有路由/交换产品中的许多当前可用的TM设备已经被设计为支持有限数目的具有硬件背压的物理端口(1到256个端口)。硬件背压比较快，并且因而通常优于软件背压，特别是在高速应用中。然而，给定一些可用硬件背压技术的限制，在现有路由/交换产品上提供高度信道化的电路卡的趋向仍然是一个挑战。在这些卡上需要的物理端口/信道数目会超过256个端口，对于这些端口SPI支持硬件背压。
例如，在需要4096个物理端口/信道的网络单元中，该网络单元的核心结构中的现有TM设备可能支持很少物理信道的隔离。上游设备的限制在这种情况下有效地阻挠了由下游设备提供的任何每流隔离。
由于TM设备数据速率的差异可能出现类似的问题。设备销售商可以试图通过为现有结构添加高度信道化的TM设备来解决信道密度问题。然而，高度信道化的TM设备典型地操作于比现有结构更低的带宽。例如，认为提供4096个信道的高度信道化线路卡不在大于5G的带宽上操作，而在一个现有结构中，TM设备在大于10G的带宽上操作。在这种情况下，下游高度信道化TM设备很快变得不能处理到来的通信业务，并且被迫简单地丢弃业务，由此失去了通信业务流之间任何形式的隔离。
图2是说明包括通信业务控制系统的示例性通信网络单元的框图。然而应当认识到，可以用除网络单元外的其它类型的通信设备来实现本发明的实施例，包括不必配置为操作于通信网中的通信设备。
通信网络单元20包括由过滤系统24互连的两个TM设备22、26。TM设备22包括预处理器32、M个有效耦合到预处理器32的业务队列34-1、34-2、...、34-M，以及有效耦合到队列34-1到34-M的调度器36。过滤系统24包括有效耦合到TM设备22的解复用器42、有效耦合到解复用器42的N个过滤模块44-1、44-2、...、44-N、有效耦合到过滤模块44-1到44-N的输出的多路复用器46、有效耦合到过滤模块44-1到44-N的过滤统计收集器41和控制器43，以及有效耦合到过滤统计收集器41和控制器43的存储器45。TM设备26包括预处理器52、有效耦合到预处理器52的P个业务队列54-1、54-2、...、54-P、有效耦合到一个或多个队列54-1到54-P的各个组的调度器56、58，以及有效耦合到队列54-1到54-N及控制器43的队列深度监控器59。示例性网络单元20还包括统计聚合器38，其有效耦合到TM设备22、过滤统计收集器41及存储器45。
本领域技术人员应当认识到，网络单元可以包括比图2所示的更多的部件，其执行除业务管理和控制以外的其它功能。然而，由于本发明涉及业务管理，因此图2中为避免拥塞而没有明确显示这些其它部件。
还应当认识到，本发明决不限于图2所示的指定示例性实现。本发明的实施例决不依赖于TM设备或过滤系统的特定类型或结构。例如，与图2中明确显示的不同，这里公开的功能可以在更多、更少或者不同的功能部件之间被划分，所述功能部件以相似或不同的方式互连。
根据物理实现，可以用硬件、由一个或多个处理器执行的软件或其一些组合来实现图2所示的各种不同的功能部件。如以上简要描述的，在通信设备架中，可以在安装于多个插槽内的通用硬件中实现TM设备22，并且可在要被安装于一个或多个插槽内的线路卡上实现TM设备26、以及可能地实现过滤系统24和/或统计聚合器38。在一个实施例中，实现过滤系统24、TM设备26和统计聚合器38的线路卡是高度信道化的线路卡，其具有4096个物理端口，调度器将通信业务从队列54-1到54-P中调度到所述物理端口，其中两个调度器如56、58所示。当然，其它实施例可提供不同数目的端口。
预处理器32和类似的预处理器52可以执行如格式转换和将所接收通信业务分配给正确队列的功能。参考图1，网络单元13、16可以例如利用基于SONET(POS)的分组的机制、基于异步传输模式(ATM)或同步光网络(SONET)与终端用户通信设备12、18交换业务，尽管通信网14是因特网协议(IP)网络。在这种情况下，预处理器32和/或预处理器52可以将所接收的出口通信业务重新格式化成ATM信元用于通过有效耦合到TM设备26的物理接口进行传输。本领域的技术人员将很好地理解所述和其它类型的预处理。
本领域的技术人员也熟悉可用在TM设备22、26中的各种不同的排队策略。TM设备22可以对每个通信业务源使用两个或多个队列来为例如快速转发(EF)和最大努力(BE)IP业务提供分别的排队。可以以类似或不同的方式使用TM设备26上的队列，例如为一个或多个通信业务流的不同优先级的通信业务分别提供排队。
每个调度器36、56、58都从其连接的队列34-1到34-M、54-1到54-P中提取通信业务，用于在各个物理接口上传送。调度器36将单个接口的通信业务从队列34-1到34-M中调度到过滤系统24，而调度器56、58将通信业务从队列54-1到54-P中调度到各个物理接口。
解复用器42将从调度器36接收的通信业务分配给过滤模块44-1到44-N，该解复用器是一个部件的说明性例子，通过该部件可以在过滤模块44-1到44-N之间分配在接口上接收的通信业务。过滤系统24的每个过滤查模块44-1到44-N接收并过滤各个通信业务流，其中针对所述通信业务流而维持与其它通信业务流的隔离。在一个实施例中，利用现场可编程门阵列(FPGA)实现过滤模块44-1到44-N、以及解复用器42和多路复用器46，尽管也设想了其它实现。
多路复用器46接收在过滤模块44-1到44-N的输出上提供的被过滤通信流，并且将被过滤通信流多路复用到至TM设备26的连接上。如解复用器42那样，多路复用器46代表一个部件的例子，该部件可用作不同数目物理连接之间的接口。
作为一个实施例中的过滤模块44-1到44-N，在同一FPGA上提供过滤统计收集器41和控制器43。尽管在图2中显示为单个部件，然而根据本发明实施例的系统可包括有效耦合到过滤模块44-1到44-N的一个控制器43、或者有效耦合到各个过滤模块或过滤模块组的多个控制器。可以如所示地在单个部件中，或者在与一个或多个过滤模块的各个组相关联的分离部件中，类似地实现过滤统计收集器41。
存储器45包括一个或多个存储设备，说明性地是固态存储设备。尽管图2显示为过滤系统24的一部分，然而存储器45可以是通信设备20的另一子系统的存储设备的存储区域或位置。
以上已经简要描述了TM设备26的队列54-1到54-P及调度器56、58。如以下进一步详细描述的队列深度监控器59监控队列54-1到54-P的深度，并且像通信设备20的其它功能部件那样可以用硬件、软件或其一些组合来被实现。
统计聚合器38至少结合TM设备22和过滤系统24来操作，并且因此可以作为所示的分离部件而被实现，或者与TM设备22、过滤系统24、或者部分上与这二者相结合。
在操作中，每个过滤模块44-1到44-N接收各自的通信业务流，并且过滤其接收的流以由此产生被过滤通信业务流。来自过滤模块44-1到44-N的被过滤业务流被提供给TM设备26，该TM设备26是可通过多路复用器46连接到过滤系统24的下游处理元件的一个例子。
可以分别控制过滤模块44-1到44-N来传递或从其各自的所接收通信业务流中过滤出通信业务。这个过滤模块44-1到44-N的分别控制和操作维持了图2所示例子中N个通信业务流之间的隔离。过滤模块的数目因而建立了其间可维持隔离的流的数目。
通信业务流的区分和隔离可基于多种不同参数中的任何一个。例如，可能期望提供与以下一个或多个项相关联的通信业务流的隔离TM设备26的不同物理接口、不同的目的地、不同的用户、不同的服务及不同的优先级。其它隔离参数也是可能的。
控制器43确定任何被过滤通信流是否在TM设备26处拥塞，并且因而控制过滤模块44-1到44-N的过滤功能。如果控制器43确定由特定过滤模块产生的被过滤通信业务流在TM设备26处拥塞，则它引发过滤模块从其所接收的通信业务流中过滤出通信业务。
可以用几种方式中的任一种来实现这个控制任务。例如，控制器43可以持续为每个过滤模块44-1到44-N提供控制信号，从而指示过滤模块传递业务或从其所接收的流中过滤出业务。可选地，过滤模块44-1到44-N可以被配置用来正常地传递或过滤出业务，在该情况下，控制器43可以为执行相反功能的过滤模块提供控制信号，即分别过滤或传递业务。也设想了控制机制的使能或激活类型。在这种情况下，控制器43提供控制信号以激活用于拥塞流的过滤模块，和/或停用用于非拥塞流的过滤模块。激活的过滤模块过滤出通信业务，而停用的过滤模块传递通信业务。
根据实际的控制信号，控制器43可以提供指明哪个特定过滤模块将传递/过滤出通信业务的单个控制信号，或者用于每个过滤模块的分别的控制信号。
在一个实施例中，控制器43通过与队列深度监控器59合作来确定被过滤通信流是否在TM设备26处拥塞。控制器43可以就队列深度信息来轮询队列深度监控器59，或者这个信息可以由队列深度监控器59自动提供给控制器43，例如以规律的间隔和/或例如当向队列54-1到54-P存储通信业务或从其中调度出通信业务时。如果控制器43确定给定的被过滤通信流拥塞，这在该实施例中涉及存储被过滤通信业务流的通信业务的一个或多个业务队列54-1到54-P的深度，则它控制过滤模块44-1到44-N中相应的一个从其所接收的通信流中过滤出通信业务。
可以在通信设备20中实现控制器43和队列深度监控器59之间功能的多种不同划分中的任何一种。考虑一个示例性实现，其中基于一个或多个队列深度阈值确定拥塞。队列深度监控器59可以检测队列54-1到54-P中存储的信息量，并且然后队列深度监控器59或控制器43可以确定队列深度是大于还是小于一个(或多个)阈值。进行阈值确定的部件可以被配置用来解释队列深度，该队列深度与小于或大于所述阈值的阈值一致。
如果队列深度监控器59将队列深度与一(多)个阈值相比较，则向控制器43有效地通知每个队列54-1到54-P或者每个队列组的拥塞状态，其中通信业务流的通信业务被存储在不止一个队列中。在这种情况下，控制器43的拥塞确定操作包括从队列深度监控器59接收拥塞指示。
如上面所指出的，控制器43可以基于存储在队列中的业务量和一个或多个阈值来自己确定队列54-1到54-P的阈值状态。
因此，控制器43可以从队列深度监控器59接收关于存储在队列54-1到54-P中的通信业务的绝对量的指示，和/或关于存储在队列54-1到54-P中的、相对于一个或多个拥塞阈值的通信业务的相对量的指示。
几个多阈值情景是可能的。在一个实施例中，相同的拥塞阈值被应用于所有队列以支持过滤模块控制所有通信业务流的多个级别或程度。例如可在网络操作人员配置设备20期间建立第一阈值，从而定义与第一拥塞程度相关联的第一队列深度。更高的阈值因而可以被用来表示更严重的拥塞状态等等。控制器43因而能够确定拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，并且能够控制由过滤模块从所接收通信流中过滤出的通信业务量，其中该过滤模块产生拥塞的被过滤通信业务流。如果支持两个拥塞程度，则当队列深度小于第一阈值时，控制器43可以引发过滤模块传递通信流中的业务，当队列深度大于第一阈值时，引发过滤模块过滤出特定优先级的业务，并且当队列深度大于第二阈值时，引发过滤模块过滤出附加的业务。
根据另一实施例，不同的阈值被应用于不同的队列。这个多阈值安排支持每队列拥塞确定，并且可能例如在为不同流和/或相同流中不同类型的业务提供不同过滤方案的情况下是有益的。如图2所示，在TM设备26中，过滤模块的数目N不必与队列的数目P相同。因此，可使用多个队列来存储相同流的业务，例如流的不同优先级业务。在这种情况下，分别的队列深度确定规定了通信业务流的更有针对性的过滤。例如当仅有流的低优先级队列54-1到54-P大于其阈值时，可以控制该流的过滤模块44-1到44-N仅过滤出低优先级业务。
另一阈值方案可能涉及用于队列深度改变的不同“方向”的不同阈值。相同的阈值不必总是被用来确定何时调整应用于通信业务流的过滤。例如，当队列达到一个阈值时，控制器43可引发过滤模块开始从通信业务流中过滤出业务，但直到队列深度下降到小于较低阈值时才引发该过滤模块传递所有的业务。
队列深度监控器59和控制器43之间的信息传递可以采用各种不同形式中的任一种。在一个实施例中，队列深度监控器59被配置用来将队列深度信息格式化为控制器43可解释的预定消息格式。从队列深度监控器59发送到控制器43的消息可以标识队列54-1到54-P和队列的拥塞状态。每个消息可以标识特定的队列及其拥塞状态，或者消息可以包括与多个队列相关联的信息。如以上所指出的，队列深度监控器59可以为控制器43提供绝对和相对的队列深度信息。
队列深度消息还可以包括其它信息，以实现例如要被应用的奇偶校验的检验技术，从而检测并忽略错误的消息。可以使用多种差错处理机制中的任一种来从错误消息或其它例如丢失消息的消息传送问题中进行恢复。特定的差错处理机制可能取决于队列深度报告方案。例如在控制器43向队列深度监控器59轮询队列深度信息的情况下，如果响应消息出错或在特定时间周期内没有被接收到，则所述控制器可以简单地再次轮询所述队列深度监控器。
也设想了其它队列信息和消息格式。例如，由队列深度监控器59提供给控制器43的信息可代替于队列或除队列外来标识通信业务流。本发明不限于任何特定的信息或消息格式。
除提供通信业务流间的隔离之外，任何或所有过滤模块44-1到44-N可以被配置用来提供其各个通信业务流的选择过滤。影响由过滤模块从通信业务流中过滤出的特定业务的过滤优先次序可以基于以下一个或多个项通信业务优先级、通信业务配置文件和可能地其它通信业务特征。例如，在支持多个拥塞程度的情况下，当其被过滤通信流在TM设备26经历第一拥塞程度时，过滤模块44-1到44-N可以从其所接收的通信流中过滤出不一致的或配置文件之外的业务。响应于第二拥塞程度的确定，控制器43可以引发同一过滤模块过滤出所有配置文件之外的业务和配置文件中低优先级的业务。在更高级别的拥塞，同一过滤模块可以过滤出所有业务，直到队列深度下降到低于拥塞阈值。
统计聚合器38提供一些实施例中所期望的另一功能。传统业务管理技术中的通信业务的非选择性丢弃的一个缺点是跟踪丢弃的业务是不可能的，所述丢弃会在下游TM设备直接连接到高吞吐量上游TM设备的情况下发生。例如，在到来的业务超过传统系统中TM设备26可处理的带宽的情况下，至少一些到来的业务在TM设备26的输入被简单地丢弃，并且实际上没有被TM设备26接收或处理。没有办法跟踪丢弃业务的量、类型、等级或任何其它特征。
然而，在过滤系统24中，即使过滤模块44-1到44-N可以从所接收通信业务流中丢弃业务，这些丢弃也是可跟踪的。如图2所示的每个过滤模块44-1到44-N或单个过滤统计收集器41，可以例如维持存储器45中的被丢弃业务的记录。过滤统计收集器41所收集的统计可以包括以下内容中的任一个或所有与从所接收通信业务流中过滤出的业务相关联的量、类型、等级、物理介质、优先级、源、目的地、服务和/或其它参数。
TM设备22可以类似地收集与当其队列34-1到34-M为满时所丢弃的通信业务有关的统计。
统计聚合器38从TM设备22和过滤系统24、直接从过滤统计收集器41和/或存储器45获取所收集的统计，并且聚合那些统计。这提供了与发生在TM设备26上游的全部业务丢弃有关的记录，其可被存储在存储器45中用于由例如网络操作人员访问。业务丢弃因而成为可跟踪的，就好像在TM设备22为N个隔离的通信业务流提供业务管理功能，即使TM设备22可以支持大大少于N个流的业务管理功能。
考虑一种示例性情景，其中服务A的EF和BE IP业务指向TM设备22中的队列34-1，过滤系统24中的多路复用器42将该EF和BE业务分别映射到不同的过滤模块44-1、44-2，并且TM设备26将服务A的业务映射到队列54-1。如果由队列深度监控器59所检测的队列54-1的深度指示队列54-1不能再接受配置文件之外的业务，则控制器43控制过滤器44-1、44-2过滤出所述业务。过滤统计收集器41对在44-1、44-2所产生的任何配置文件之外的EF和BE过滤丢弃进行计数。利用这个机制，统计聚合器38能够报告针对与服务A相关联的EF和BE IP业务二者的配置文件之外的丢弃计数。这些丢弃计数也可以与队列34-1的丢弃计数相聚合，从而确定服务A的全部业务丢弃。
以上已经描述了包含本发明实施例的通信设备。然而，也设想了本发明的其它实施例。例如，本发明的实施例可实现为通信业务控制方法，图3的流程图说明了它的一个例子。
方法60开始于接收通信业务流的操作61。在62过滤该通信业务流以产生被过滤的通信业务流。如上所述，这个操作可能涉及传递所接收通信业务流中的所有业务，或从流中过滤出至少一些业务。
在64，进行关于被过滤通信业务流是否在下游通信业务处理元件处拥塞的确定。如果被过滤的通信业务流拥塞，则执行操作66，即引发从与拥塞的被过滤通信业务流相关联的所接收通信业务流中过滤出通信业务。这可能涉及例如向过滤模块提供控制信号。如在68所指出的，如果被过滤的通信业务流没有拥塞，则将所接收的通信业务流中的业务传递至被过滤的通信业务流中。
应当认识到，方法60仅是出于说明的目的。本发明的其它实施例可能涉及以多种不同方式中任一种执行所述操作和/或包括以与图3所示相似或不同的顺序所执行的更多、更少或不同的操作。例如，在62过滤操作可能涉及业务传递/过滤的不同级别，这对应于不同的拥塞程度。方法还可包括如上所述的统计收集和/或聚合操作。也设想了其它变型，其中的一些已经在上面进行了描述。
这里公开的本发明的实施例可以允许结合更高度信道化的TM设备或其它部件，来使用有限信道的现有通信设备部件。
也可以针对成百或更多的通信业务流、以10G+的稳定业务速率提供每信道和/或每流的隔离、或更一般地每流隔离。
在一个可能的实施例中，在FPGA中利用直通(cutthrough)丢弃过滤模块来实现过滤系统，而不是执行任何排队。这大大简化了过滤器和FPGA设计，并且提供了减少存储量的另一优点，否则需要该减少的存储量。更小的存储也减少了能量需求、物理空间需求和热量的产生。
利用这里提出的技术，当利用两个设备的缩放和吞吐量时，实际上可将具有不同能力的任何TM设备结合在一起。例如当业务从高速率TM块流至低速率TM块时，可以维持每端口和每信道的隔离。当业务从一个高吞吐量拥塞点被传递到较低速拥塞点时，当无法背压第一个拥塞点时，或例如在背压将致使在没有引发拥塞的流/信道上发生丢弃的情况下不期望这样做时，本发明的实施例提供了用于实现大量端口/信道/流上的隔离的通用机制。传统的系统典型地执行不公平丢弃，或需要更高速率TM块的高级TM设备。
本发明实施例的一个可能应用是提高了现有路由器或其它通信设备的所支持的信道化，而不必较大地修改入口路径、交换机结构和其它现有部件。
本发明的实施例还提供了无背压的业务控制，并且因此与仅接受有限数目的不同背压信号的TM设备相容。
已经描述的内容仅是本发明实施例原理应用的说明。本领域的技术人员可以在不超出本发明范围的情况下实现其它安排和方法。
例如，根据本发明实施例的系统和方法可以包括更多、更少或不同的、以不同于附图明确显示的方式互连或执行的部件或操作。在图2中，例如，TM设备22、26可以包括数目上与明确显示的不同的调度器，过滤系统24可以包括多个控制器和/或多个过滤统计收集器，和/或统计聚合器38还可以有效耦合到TM设备26。图2所示的功能划分类似地是说明性而非限制性的。
还应该认识到，本发明实施例的实现不必排除其它业务管理功能，例如来自TM设备22的物理接口(未示出)的调度器36的传统背压。
此外，尽管主要就方法和系统进行了描述，然而设想了本发明的其它实现，例如存储在机器可读介质上的指令。
权利要求
1.一种通信业务控制系统，该系统包括过滤模块，其被配置用来接收通信业务流、过滤所接收的通信业务流以及在输出提供被过滤的通信业务流，该输出有效耦合到通信业务处理元件；和控制器，其有效耦合到所述过滤模块，并且被配置用来响应于对被过滤通信业务流在所述通信业务处理元件处拥塞的确定，来控制所述过滤模块从所接收的通信业务流中过滤出通信业务。
2.根据权利要求1的系统，其中，所述过滤模块是多个过滤模块之一，所述多个过滤模块被配置用来接收并过滤各个通信流，并且在有效耦合到所述通信业务处理元件的各个输出处提供各个被过滤的通信业务流，可以控制每个过滤模块以响应于其被过滤通信业务流在所述通信业务处理元件处的拥塞、而从其各个所接收通信业务流中过滤出通信业务。
3.根据权利要求2的系统，其中，所述通信业务处理元件于接收和存储被过滤通信业务流中的通信业务的多个队列，并且其中，所述控制器被配置用来基于所述多个队列中存储的通信业务量，确定被过滤通信业务流是否在所述通信业务处理元件处拥塞。
4.根据权利要求3的系统，其中，所述控制器被配置用来从所述通信业务处理元件接收关于以下一个或多个内容的指示存储在所述多个队列中的通信业务的绝对量，和存储在所述多个队列中的、相对于一个或多个拥塞阈值的通信业务的相对量。
5.根据权利要求4的系统，其中，所述控制器被配置用来接收一个或多个消息中的指示，所述消息标识了多个通信业务流和该多个通信业务流的拥塞状态。
6.根据权利要求2至5中任一个的系统，其中，所述控制器还被配置用来确定拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，并且基于该拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，来控制由过滤模块从与拥塞的被过滤通信业务流相关联的所接收通信流中过滤出的通信业务量。
7.根据权利要求2至5中任一个的系统，其中，所述过滤模块被配置用来从具有第一通信业务管理能力的第一通信业务管理设备接收通信业务，并且其中，所述通信业务处理无件包括具有第二通信业务管理能力的第二通信业务管理设备。
8.根据权利要求7的系统，其中，所述第一通信业务管理设备具有比所述第二通信业务管理设备更高的吞吐量和更少的业务队列。
9.根据权利要求2至5中任一个的系统，其中，各个所接收的通信业务流包括与下列一个或多个项相关联的业务流所述通信业务处理元件的不同物理接口、不同的目的地、不同的用户、不同的服务和不同的优先级。
10.根据权利要求2至5中任一个的系统，该系统还包括过滤统计收集器，其有效耦合到所述多个过滤模块，并且被配置用来收集与从各个所接收通信业务流中过滤出的通信业务相关联的统计。
11.根据权利要求10的系统，其中，所述过滤模块被配置用来从具有第一通信业务管理能力的第一通信业务管理设备接收通信业务，并且其中，所述第一通信业务管理设备还被配置用来收集与根据第一通信业务管理能力而被丢弃的通信业务相关联的统计，并且其中，该系统还包括统计聚合器，其有效耦合到所述过滤统计收集器和第一通信业务管理设备，并且被配置用来聚合由所述过滤统计收集器和第一通信业务设备所收集的统计。
12.根据权利要求1的系统，其中，所述过滤模块被配置用来根据过滤优先次序而从所述通信业务流中过滤出通信业务。
13.一种通信设备，其包括根据权利要求1至5或权利要求12中任一个的系统。
14.一种通信设备，其包括根据权利要求7的系统；第一通信业务管理设备；及通信业务处理元件。
15.一种通信业务控制方法，该方法包括下列步骤接收多个通信业务流；过滤该多个通信业务流，以向通信业务处理元件提供被过滤的通信业务流；确定被过滤的通信业务流是否在所述通信业务处理元件处拥塞；和引发从与拥塞的被过滤通信业务流相关联的所接收通信业务流中过滤出通信业务。
16.根据权利要求15的方法，其中，所述通信业务处理元件包括多个队列用于接收和存储被过滤通信业务流中的通信业务，并且其中，所述确定包括基于该多个队列中所存储的通信业务的一个或多个绝对量和相对量来进行确定。
17.根据权利要求15的方法，其中，所述确定包括确定拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，并且其中，所述引发包括基于拥塞的被过滤通信业务流的拥塞程度，来控制从与拥塞的被过滤通信业务流相关联的所接收通信流中过滤出的通信业务量。
18.根据权利要求15至17中任一个的方法，该方法还包括收集与从所述多个通信业务流中过滤出的通信业务相关联的统计。
19.根据权利要求18的方法，其中，所述接收包括从具有通信业务管理能力的通信业务管理设备接收通信业务流，该通信业务管理设备收集与根据所述通信业务管理能力而被丢弃的通信业务相关联的统计，并且其中，该方法还包括聚合与从多个通信业务流中过滤出的通信业务相关联的统计，和与根据所述通信业务管理能力而被丢弃的通信业务相关联的统计。
20.根据权利要求15至17中任一个的方法，其中，所述过滤包括根据过滤优先次序而从各个通信业务流中过滤出通信业务。
21.根据权利要求20的方法，其中，所述过滤优先次序包括基于以下一个或多个项的优先次序通信业务优先级、通信业务配置文件和其它通信业务特征。
22.一种存储指令的机器可读介质，所述指令在被执行时实现根据权利要求15至17中任一个的方法。
23.一种通信业务控制系统，该系统包括过滤模块，其被配置用来从通信业务管理设备接收通信业务流，该通信业务管理设备根据通信业务管理方案来丢弃通信业务，可以控制所述过滤模块来传递或从所接收通信业务流中过滤出通信业务；过滤统计收集器，其有效耦合到所述过滤模块，并且被配置用来收集与从所接收通信业务流中过滤出的通信业务相关联的统计；和统计聚合器，其有效耦合到所述过滤统计收集器和通信业务管理设备，并且被配置用来聚合由该过滤统计收集器所收集的统计和与由该通信业务管理设备根据通信管理方案而丢弃的通信业务相关联的统计。
全文摘要
公开了通信业务隔离及控制系统和方法。通信业务流被接收并被各个可控过滤模块传递或过滤。响应于被过滤通信业务流在连至过滤模块的通信业务处理元件处的拥塞，基于每个模块和每个流来控制过滤模块的操作。每流过滤为每个通信业务流提供了业务控制，并维持了流之间的隔离。可以收集并可能地聚合与从每个流过滤出的通信业务相关联的统计。
文档编号H04L9/36GK1980189SQ20061006472
公开日2007年6月13日 申请日期2006年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者T·库尔, D·M·哈维, P·T·孔德拉特, N·D·哈特 申请人:阿尔卡特公司