分组转发的制作方法

专利名称：分组转发的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在数据网络中转发分组的设备以及相关的转发 分组的方法，并且涉及执行这些方法的相关方式和设备。
背景技术：
已经提出多种不同的服务质量(QoS)机制用于诸如互联网的分组 交换通信网络。采用具有IntSeiv功能的资源预留协议(RSVP)使得能 够为需要保证带宽以使分组丢弃可能性低的流量显式预留出通行能力。 相比较的是，差异化服务(DiffServ)使得可对不需要显式带宽保证或分 组丢弃保证的不同"尽力而为(best-effort)"流量类别进行相对的优先级 区分。最近，带流量工程的多协议标签交换(MPLS—TE)的发展使得能 对带宽进行有效管理。
与本发明相关的另一控制机制是使用令牌桶(token bucket)和漏桶 (leakybucket),从而调节分组流[l]。以前，这些算法已经被应用来使得 分组流平稳，并控制分组流来确保指定的峰速率。
提供带宽保证的一种可选方式是采用基于测量的许可控制[2、 3、 4、 5、 6、 7]。通过这类算法，路由器对网络一区域中的负荷或拥塞进行测量。 采用这些测量结果作为许可控制决策(由此接收或拒绝进行需要保证质 量的连接的新请求)的基础。这一方法的优点在于，核心区域内的路由 器无需知道单个的连接(它们没有"流动状态")，但是它们可简单地应 用某些形式的优先级排队来确保需保证的流量中的分组具有短的延迟。
例如根据Kelly[8]提出且在EU项目M3I中进一步研究了的理论，一 种更激进的方法是使用拥塞计价作为一种针对网络资源分配的基于市场 的解决方案[9]。根据这一方法，如果与网络中的拥塞成比例地向端用户 收费，则端用户将根据他们的付费意愿而节制他们对带宽的需求，从而
导致社会化最优的带宽分配。这一机制还使得端系统在尽力而为的流(将 由于计价而撤回)和要求保证带宽的数据流(可接收计价并继续发送) 之间进行区分。用于发送拥塞信号的机制己经存在，即，使用显式拥塞 通知(ECN)，通过该显式拥塞通知，各个分组可被正经受(或将要)拥
塞的路由器所"标记"[10]。 ECN是作为对TCP (传输控制协议)速率 控制的增强而提出的，其使得端系统能根据拥塞标记来调节它们的速率， 而无需丢弃分组。如以下将阐述的那样，使用ECN标记作为拥塞计费的 基础是自然的发展。
已经提出在互联网协议(IP)网络中使用显式拥塞通知(ECN)，并 涉及到能进行ECN的路由器通过利用分组头部中的专用ECN字段来对 经历拥塞的分组进行标记，而不是如同以前那样丢弃分组而使数据接收 机推迟拥塞(因为传输错误也可引起分组的丢失，从而分组的丢失不是 网络拥塞的确定性指标)。在IP中，己提出使用IP头部中的两位的字段 来使得可对分组进行标记，该两位的字段包括第一位"能进行ECN传输 (ECT)"(其一般旨在用于表示传输协议的端点是能进行ECN的)和第 二位"经历拥塞(CE)"(其一般旨在由路由器在拥塞情况下进行标记以 表明分组己经经历拥塞)。然而，使用IP头部中的两比特提供了四个代码 点([ECT， CE〗:
，
， [1， O]和[l， l])，而RFC3168 (参见 参考文献[10]中的图1)将其中两个定义为表示具有ECN能力([O， 1] 和[l， O]，分别称为ECT (1)和ECT (O))，而剩下的代码点[O， O]表示 缺乏ECN能力，而代码点[l， l]表示'经历拥塞的状态'。数据的发送机 可基于各分组而自由使用ECT (0)或者ECT (1)代码点来表示ECT。 使用所述两个针对ECT的代码点ECT (0)和ECT (1)主要是因为要按 照传输协议，允许数据发送机的机制能验证网络元件没有删除CE代码 点，且数据接收机通过CE代码点向发送机正确报告分组的接收。
至于ECN标记的应用，已经提出它们可用于发送拥塞信号的目的， 也可用于拥塞计价。具体而言，Henderson等[14]建议，因为标记表明网 络拥塞，从而网络能聚集标记以表示数据流的"隐性价格(shadow price)", 从而反映其引起的拥塞的成本。使用ECN标记来产生隐性价格的一个问
题在于，只有在数据流的分组到达接收机处时，才能正确测量数据流中 的设置了 CE代码点的分组的数量，这是因为在此之前的路由上的任一点
处，其它的分组可在路由中任何以后的路由器处被设置CE代码点。从而
存在这样的问题，即，在不知道最终将产生的总隐性收费的情况下，在 网络域之间产生以域间使用为基础的隐性收费水平。
ECN的另一发展为采用虚拟队列用于早期标记[6,9,11]。虚拟队列只 不过是作为计数器(并非真实的分组队列)而运行的。计数器以到达的 分组的大小为单位递增，并以稍小于向外路由的设置速率的恒定速率递 减。虚拟队列在到达的分组在向外的路由上发送时的大小被用于确定诸 如ECN标记的合适拥塞信号。例如釆用诸如随机早期检测(RED， [12]) 算法可根据虚拟队列的大小或然地进行ECN标记。通过使用虚拟队列， 以稍低于设置速率的速率进行排空，将在实际向外缓存器仍然接近于空 的时候开始发送拥塞信号，从而确保短的分组排队延迟和低的分组丢弃 风险。图1示出了使用虚拟队列用于早期拥塞标记的情况，其中在输出 缓存器上使用了优先级排队。
M3I项目的一个发展为一种形式的基于测量的使用ECN的许可控 制，其称为保证服务提供商(GSP)。在随后的发展中，这被称之为保证 QoS合成(GQS)。如图2所示，通过这一方法，网络的一区域被网关路 由器包围，所述网关路由器基于测出的通过所考虑的网关间路径的ECN 标记的速率而执行针对受保证服务请求的许可控制。所示区域内的路由 器可利用(可能具有抢占功能的)优先级排队，以使受保证数据流中的 分组具有优先权。在该方案的一种形式中，尽力而为的分组也被进行ECN 标记，但是尽力而为数据流被假设为响应于ECN标记是速率自适应的， 从而受保证的数据流不会改变它们的速率。(注意在实践中， 一些尽力 而为数据流可能不具有ECN能力，而是将响应于分组丢弃而改变它们的 速率，并且其它的尽力而为数据流可能根本就不改变它们的速率)。该方 案保留了基于市场的解决方案的关键元素，即，如果对受保证服务有强 烈的需求，则强迫撤回尽力而为的流量(通过对ECN标记的采用)，但 是如果存在大量的尽力而为数据流，则可拒绝受保证服务请求(许可控
制)。通过使用合适的定价以及合适的用于许可控制的标记率阈值，该方 案提供了公平的基于市场的解决方案。然而，网络操作者倾向于例如通 过确保每个流量类别能使用受保证的最小带宽量(无论来自另一类别的 请求如何)而对基于市场的资源共享进行限制，而该解决方案到目前为 止还没有提供做到这一点的有效机制。
M3I项目[9]推动了由TUD[13]详细描述了的GSP机制。较早的工作 已经提出基于拥塞测量的许可控制[6]，而且还提出了使用虚拟队列 [6,11]。
—些研究者也己经研究了基于负荷测量的许可控制方案[2,4,5]，而且 也已经提出了基于对延迟变化的测量进行许可控制[7]。
参照现有技术专利文献，欧洲申请EP 1，317，151涉及到一种用于在 无线网络中使用的拥塞控制信令发送方法，并包括对采用ECN标记用于 拥塞控制信令发送的综述。
美国专利US 5,751,969涉及到预测并管理网络中的拥塞的设备和方法。
美国专利US 6,657,962涉及到用于使得通信系统中的拥塞最小化的 系统。
英国专利申请GB2，281，005涉及到在异步传输模式(ATM)网络中 避免拥塞的自调节流量的方式。
美国专利申请US 2003/0097461涉及到用于借助于拥塞定价而控制 网络需求的系统和方法，并包括对基于ECN的方案的讨论。
国际专利申请WO 03/010909涉及到一种用于在媒体访问控制 (MAC)级别上控制流量拥塞的系统和方法。媒体访问控制接收入站的 分组并对分组进行预分类以确定其优先级。对与已经确定的优先级相关 的队列的使用水平进行分析，从而确定其拥塞程度。根据拥塞信息接纳 或不接纳该分组。接纳的分组被转发到分组切换控制器，该分组切换控 制器进行进一步的分类和拥塞控制以确定是否将接纳的分组转发到目标 地址。应注意的是，上述系统对拥塞的响应是有选择地丢弃分组，从而 以较低优先级的分组为代价来转发较高优先级的分组。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种分组转发设备，该分组转发设备 包括
输入端，该输入端用于接收分组；
分组分类器，该分组分类器被配置为操作以读取所接收的分组中的 类别指示，并根据所述类别指示将分组发送到与所指示的类别相关的基 于类别的策略器；
多个基于类别的策略器，各基于类别的策略器可操作来向所述相关 类别的分组分配临时指示，所述临时指示表明对由所述类别的分组带来 的负荷的测量结果是否超过了预定的基于类别的阈值；
多类别策略器，所述多类别策略器可操作来接收经所述基于类别的 策略器处理了的分组，并响应于在所述分组转发设备中出现的拥塞，根 据相关的基于类别的策略器对所述分组分配的临时指示是否表明所述相 关类别的分组带来的负荷超过了所述基于类别的阈值，而向所述分组分 配相关的拥塞指示；以及
输出端，该输出端用于使经所述多类别策略器处理了的分组从所述 设备前向发送。
还提供一种转发分组的方法，所述方法包括以下步骤
接收分组；
读取所接收的分组中的类别指示，并根据所述类别指示将分组发送 到与所指示的类别相关联的基于类别的策略器；
在多个基于类别的策略器中的各基于类别的策略器中，响应于对由 所述类别的分组带来的负荷的测量结果超过预定的基于类别的阈值而将 一临时指示分配至所述相关类别的分组；
在多类别策略器中接收经所述基于类别的策略器处理了的被临时指 示的分组，并且响应于在所述分组转发设备中出现的拥塞，将拥塞指示 分配给具有所述临时指示的分组；以及
使经所述多类别策略处理了的分组前向发送。
根据本发明的一相关方面，提供了一种计算机程序或程序组，其设 置成使得在被计算机执行或被多个计算机集总地执行时，所述计算机程 序或程序组使得所述计算机或多个计算机执行上述方法。
根据本发明的另一相关方面，提供一种计算机可读存储介质，其存 储有如以上段落所阐述的计算机程序或计算机程序组中的任何一个或更 多个程序。
本发明的实施例可以认为是采用与虚拟队列相关的一种形式的连续 速率令牌桶来控制不同流量类别观察到的相对拥塞指示，或者根据不同
的服务安排，以确保每种类别都能具有其中不会接收到拥塞指示的最小 带宽保证。使用漏桶和令牌桶作为流量成形机制是公知的，并得到了广
泛的研究(特别是在ATM网络中)，以监管和成形分组数据流，从而确
保具有特定速率限制的一致性。以前在用于早期拥塞指示的虚拟队列的 语境中还没有使用这一概念。
本发明的实施方式能提供简单而有效的装置来在轻便的基于测量的 许可控制方案中提供最小带宽保证。先前的基于测量的许可控制方案不 具有任何特定的机制用于确保针对不同流量类别的最小带宽可用性。可 通过显式分割各路由器处的通行能力而实现这一点，但是该方法不具有 效性和灵活性。
本发明的优选实施例能使得不同类别的分组在一定程度上共享整体 通行能力，即使在特定类别的分组过多的情况下也是如此，而不是利用 这样的分割并响应于特定类别的分组超过了针对该类别的阈值而简单丢 弃该类别的分组，不过在过多的特定类别分组引起整体拥塞的情况下， 至少一些过多分组也仍然可被转发，而不是被丢弃，但是是在合适拥塞 指示的情况下被转发。这允许路由器、发送器和接收器采取与随后流量 相关的合适动作，该动作的性质可能取决于流量是"尽力而为"流量还 是"受保证流量"。
为了确保分组转发设备处的整体拥塞不导致拥塞标记被不正确地、 或者可能"不公平地"分配给当前保持在它们的基于类别的阈值内的那 些类别的分组，可将所述多类别策略器设置成即使在分组没有被分配超
过基于类别的负荷的临时指示时也接收经所述基于类别的策略处理了的 分组，但设置成不向不具有这种超过基于类别的负荷的临时指示的分组 分配拥塞指示，而不管所述分组转发设备目前是否正经受着整体拥塞。
应指出的是，根据本发明的实施方式，分组被所述设备或在所述设 备内或在所述设备的部件内被"传送"、"发送"、"接收"或"呈现"的 概念并不一定涉及到任何物项的物理运动，但是本领域内技术人员应将 其理解为涉及或包括数据分组的前向处理以及在这样处理的阶段之间的 转变。


图1示出了用于早期拥塞标记的虚拟队列的使用情况，且在输出缓
存器上使用了优先级排队；
图2示出了由路由器包围的网络区域，并示出了许可控制的设置； 图3为通过若干令牌桶计数器而提供若干相等优先级流量类别的机
制的模型；
图4为根据本发明实施例的用于利用令牌桶计数器提供具有不同优 先级水平的两种流量类别的机制的模型；
图5示出了示意图，该示意图表示"受保证"流量和"尽力而为" 流量之间的不同相对需求的区域；而且
图6为图4所示机制的替换机制的模型，其也是针对具有两个类别 的系统的。
具体实施例方式
这里描述的本发明的实施方式是虚拟队列拥塞检测机制的扩展，并 被设计成能向两种或更多种的流量类别中的每一类别提供不同的最小带 宽保证。根据该实施方式，各流量类别都与其相关地具有对应的计数器， 该计数器将该类别的分组筛选进虚拟队列(可这么认为)。该计数器用作 一种形式的连续速率令牌桶。如果流量类别的优先级较低(或者与其它 类别的优先级相同)，则该计数器在达到速率M (B)之前将该类别的分
组放行，该速率M (B)是计数器递增的速率(令牌速率)。
具体而言，只要计数器不变为负，则它以每个新分组的大小为单位 递减。这样接收了令牌的分组就不会被提供至虚拟队列，且不会接收到 拥塞指示。如果计数器变负，则计数器不会递减，分组不能接收到令牌。 分组然后被提供至虚拟队列，而且分组可能接收到拥塞指示，这取决于
虚拟队列的大小。计数器以速率M (B)为单位递增。应注意，分组并不
是排队地接收令牌。
这一机制确保了该流量类别在未接收到拥塞指示的情况下可以使用
最小带宽M (B)。此外，虚拟队列的输出速率减小M (B)，这确保了如 果其它流量类别的总速率接近于L一M (B)(其中L为配置的速率)，则 虚拟队列将饱和，超过它们的最小带宽的类别将接收到拥塞指示。图3 示出了在优先级相同的任意数量的流量类别的情况下的这一机制。当然， 全部的所保证的带宽M (Bl) +......+M (Bn)应小于配置的速率L，
而且虚拟队列速率减小更小的量S以确保早期标记。
现在通过利用如图1所示的优先级排队方案来考虑一种流量类别G 的优先级比所有其它类别高的情形。在图1的排队方案中，在低优先级 的分组之前发送高优先级的分组。此外，如果排队空间被充满，则允许 新到的高优先级分组抢占等待的低优先级分组的位置。在此情形下，可 允许低优先级的流量分享为高优先级流量保证的最小带宽，这是因为队 列管理确保了高优先级的分组不受低优先级分组的存在的影响。这是通 过以下方式实现的。采用具有令牌速率M(G)的计数器来将高优先级分 组筛选入虚拟队列。然而，不管高优先级分组是否接收了令牌，都将所 有的高优先级分组提供至虚拟阵列，但是不允许接收了令牌的那些分组 接收任何拥塞指示。接收了令牌的分组仍然被添加到虚拟阵列中，以提 高其它的分组看到拥塞指示的概率。最后，虚拟队列输出速率在此情况 下不降低M (G)。在图4中针对一个高优先级类别G和一个低优先级类 别B的情况示出了该机制。
如果虚拟队列通过ECN标记(而不是分组丢弃)来发出拥塞的信号， 则假设通过流量对标记的合适的反映而确保最小带宽保证。在尽力而为
流量的情况下，数据流应具有对ECN标记的速率自适应性。在受保证流 量的情况下，应例如通过在累积的端对端的标记率超过给定阈值时拒绝 新请求从而实施连接许可控制。
实施方案的详细描述--个"受保证"类别和一个"尽力而为"
类别
考虑图2所示的GQS方案。核心GQS区域内的路由器采用虚拟队 列来施加ECN标记，并使用具有抢占功能的优先级排队来使得受保证数 据流中的分组具有绝对的优先地位，如图1所示。尽力而为的数据流具 有响应于ECN标记的速率自适应性。网关路由器基于对越过相关的网关 间路径的现有受保证数据流上所测出的ECN标记率而向针对新的受保证 数据流的请求施加应用许可控制。
利用图1中所示的简单虚拟队列结构，在存在资源竞争时，就通过 相对的需求(并通过如网络操作人员所设置的触发许可控制的标记率阈 值)确定受保证数据流和尽力而为数据流之间的平衡。受保证需求的增 加通常使得尽力而为流量降低。然而，非常强烈的尽力而为需求可能导 致受保证流量被拒绝接入。原则上，任一类别的流量都可完全排出另一 类别，对任一流量类别而言都没有受保证的最小带宽。
当前描述的实施方式旨在改变虚拟队列标记算法，从而实现以下流 量特性。假设，G和B为分别在从路由器向外的路由上的"受保证"和 "尽力而为"流量的需求等级，而M (G)和M (B)为对各类别所保证 的最小带宽等级。图5示出了不同相对需求的区域，其中受保证流量需 求沿从上面向下的线增加，而尽力而为的流量需求从下面向上的线增加。 在区域l中，尽力而为的需求位于其最小保证水平M (B)内。在区域2 中，受保证流量的需求位于其最小保证水平M (G)内。在区域3中，两 种流量类别都超过了其最小带宽保证水平。示出了若干不同的流量负荷 场景，在各情况下，实线代表受保证流量负荷，而虚线代表尽力而为的 流量负荷。
针对各场景的理想行为如下
场景l: G>M (G)且B〉M (B)，但是没有拥塞，从而任何流量类
别都不受限制。
场景2: G>M (G)且B〉M (B)，存在拥塞。这样，可通过许可控 制而限制G，并且响应于拥塞标记而降低B的速率，从而形成取决于相 对需求和用于触发许可控制的标记阈值的平衡。
场景3: G<M (G)。不管尽力而为需求如何都不对新的受保证数据 流施加许可控制。尽力而为流量可利用受保证数据流没有采用的任何空 闲通行能力。如果存在较高的尽力而为需求，则通过较高的拥塞标记撤 回尽力而为的流量。而且，通过在输出路由器缓存器中利用具有抢占功 能的优先级排队，受保证分组具有高于尽力而为分组的优先级。
场景4: B<M (B)。不管受保证流量的需求程度如何，尽力而为流 量都不接收拥塞标记。通过许可限制将受保证流量水平限制为G<L—M (B)，其中L为所设置的输出链路速率。这是确保尽力而为流量的最小 带宽保证所必须的。阴影区域表示被许可控制拒绝的受保证流量需求。
通过根据本发明实施方式的虚拟队列标记机制(其中一个令牌计数 器用于受保证流量， 一个令牌计数器用于尽力而为流量)可确保这一行 为，具体如下
标记机制包括虚拟队列和两个计数器，该虚拟队列的长度决定了分 组被标记为拥塞的可能性，而所述两个计数器对到虚拟队列的输入进行 筛选(参见图4)。注意，虚拟队列也不过就是一计数器。
counter-l在其不超过buckets的大小的情况下以M (G)的速率为 单位递增，并且在计数器不变为负的情况下以各到达的G分组的大小为 单位递减(该分组由此而接收了令牌)。每个G分组还同时被提供至虚拟 队列(counter—v)，但是不允许对这些通过counter-l接收了令牌的分组 进行标记。这确保了受保证流量在其速率小于M (G)的情况下不会接收 到拥塞标记。
counter—2在其不超过bucket-2的大小的情况下以M (B)的速率为 单位递增，并且在计数器不变为负的情况下以各到达的B分组的大小为 单位递减(该分组由此而接收了令牌)。未接收到令牌的B分组还同时被 提供至虚拟队列(coimter一v)，且可被标记。接收到令牌的B分组不被提
。这确保了尽力而为流量在其速率小于M
(B)的情况下不接收拥塞标记。
虚拟队列(counter—v)在计数器不超过vq—limit的情况下以提供给 它的各G分组和B分组的大小为单位递增。对被提供至虚拟队列但是没 有被添加到虚拟队列上(因为超过了 vq—limit)的任何可被标记的分组进 行标记。而且，应用RED型标记算法，从而根据队列大小概率性地对添 加到虚拟队列上的可标记分组进行标记，例如使得当队列大小在两个阈 值min-thresh和max—thresh之间变化时概率从0线性增加到1 。
将虚拟队列输出速率设置为L—M (B) — S ,其中L为输出配置量， 而5为确保早期标记的小裕量。
以下以伪代码的形式给出实现所述机制的一实施例。
伪代码
G—分组到达
Counter— 1 二: Counter— 1 + M (G ) * (time —— last—G-packet—time ) 如果counter—l>bucket—l贝U counter-1 = bucket—1 last-G-packet—time = time
女口果counter—l>packet—size贝廿(counter-1 二 counter—1 —— paCket_SiZe;分组接收了令牌)否则(分组未接收到令牌) 向虚拟队列提供分组 B—分组到达
Counter—2=Counter—2+M(G) * (time—last-B-packet-time) 如果counter-2>bucket~2贝(J counter-2=buckeU2 last—B-packet—time = time
女口果counter-2>packet—size贝lj (counter—2 = counter—2 — packet-size;分组接收令牌)否则(分组未接收到令牌；向 虚拟队列提供分组) 向虚拟队列提供分组
counter—v=counter—v— (L—M(B) —5) * (time —last— packet—time )
如果counter—v<0贝U counter—v=0 last-packet-time=time
如果counter_v+packet—size<vq—limit贝lj{counter—v=counter-v + packet—size;如果(分组没有令牌)并且RAND< (counter —v—min一thresh) / (max一thresh-min一thresh)贝U丰示记分组〉 否则(如果分组没有令牌则标记分组) 针对两类系统的可选场景
参照图6,将简短描述具有两个类别的系统的可选型式。该方案被设 计成以更好地反映各流量类别对另一类别所接受的服务的影响的方式区 分所述两种流量类别的拥塞标记可能性。其与以上场景的不同之处在于， 虚拟队列中仅仅放置有诸如"受保证"分组的"高优先级"分组，而不 放置诸如尽力而为分组的"低优先级"分组，而相应改变了标记算法。 还可使用筛选方法来提供最小的带宽保证。
如图6所示，仅针对高优先级分组使用虚拟队列。
根据q (1)的大小(即，输出缓存器中的低优先级分组的数量)对
低优先级分组进行标记。
根据counter—v+q (1)(即，虚拟队列的大小和输出低优先级分组队 列的大小的和)来对高优先级分组进行标记。
通过使用令牌桶筛选器，且将虚拟队列输出速率减小M (G)，可为 高优先级流量提供相应的最小带宽保证M (G)。
通过进一步将虚拟队列输出速率减小M (B)，可为低优先级流量提 供最小带宽保证M (B)。
总体运行设计问题
机制的运行假设用于两种流量类别的最小带宽保证的和远小于设置 的速率，即，M (G) +M (B) L。但人们可能希望M (G) +M (B)
=L，在该情况下，受保证流量具有也不允许超过的保证最小带宽水平。 应通过通行能力的隔离而不是通过拥塞标记来实现这一点。
在两种情形下，基于拥塞测量的允许控制可能有一定的困难。在受 保证流量负荷较高(占据了几乎全部链路通行能力)时产生这些情形。在存在对需要较大带宽的受保证流量的新请求时产生第一问题。如果受 保证数据流具有可变的比特率(在此情况下，现有的数据流可能在任务 中途增加它们的速率，并仍然期望受保证的服务)，则出现第二个问题。 在两种情况下，解决方案通常都要求在开始应用许可控制的点之外留出
空闲的通行能力。可利用相对较大的5值来实现这一点，在图3和图4 中，虚拟队列的输出速率减小该较大的5值。本发明的优选实施方式提
供一更加有效的另选解决方案，通过该解决方案可使得一些新的受保证 数据流以及现有的可变比特率数据流使用为尽力而为的流量所预留的最
小带宽中的一些。在图5的场景4中，这意味着许可控制通常阻止受保 证流量使用区域1中的通行能力，但是一些高宽带数据流在它们开始的 时候可被允许使用一部分该通行能力，而且可变比特率数据流在它们具 有高速率的猝发时也可使用一部分该通行能力。当然，这意味着尽力而 为的流量不再具有最小可用带宽的严格保证。 参考文献 A.S.Tanenbaum,"Computer Networks", 第 三 版 , pp 379-384，Prentice-Hall, 19% Sally Floyd,"Comments on measurement-based admissions control for controlled-load services", Technical Report, July 1996, http:〃www.icir.org/floyd/papers.html R丄Gibbens， F.P.Kelly,and RB. Key, "A decision-theoretic approach to call admission control in ATM Networks", IEEE J. Select. Areas Co謹un"Vol. 13, no. 6， pp. 1101-1114, Aug. 1995 S. Jamin, P. B. Danzig， S. J. Shenker， L. Zhang, "A measurement-based admission control algorithm for integrated service packet networks", EE/ACM Trans. Net" Vol. 5, no. 1， February 1997 C. Cetinkaya and E. W. Knightly, "Egress admission control", Infocom 2000 R. J. Gibbens and F. P. Kelly, Distributed connection admission control for a connectionless network, Proc. 16th Intnl. Teletraffic Congress,
Edinburgh, 1999 G. Bianchi, F. Borgonovo, A. Capone， L. Fratta， C. Petrioli, "Endpoint admission control with delay variation measurements for QoS in IP networks", ACM Sigcomm Comp. Comm. Review, Vol. 32， no. 2, April 2002 R. J. Gibbens and F. P. Kelly, "Resource pricing and the evolution of congestion control", Automatica 35 (1999) 1969-1985 M3I, EU Vth Framework Project 1ST-1999-11429, http:〃www.m3i.org K. K. Ramakrishnan, Sally Floyd, and David Black, the addition of explicit congestion notification (ECN) to IP. Request for comments 3168, Internet Engineering Task Force, September 2001, http:〃www.ietf.org/rfc/rfc3168.txt S. Kunniyur and R. Srikant, "Analysis and design of an adaptive virtual queue (avq) algorithm for active queue management", in Proc. ACM SIGCOMM 2001 Sally Floyd and Van Jacobson， Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance, IEEE/ACM Transactions on Networking, Aug 1993 Martin Karsten and Jens Schmitt， Admission Control based on Packet Marking and Feedback Signalling-Mechanisms, Implementations and Experiments, Submission version for ACM/IEEE Transactions on Networking 20 Sep 2002 Henderson et al.， "Congestion Pricing: Paying Your Way in Communication Networks", IEEE Internet Computing, September/October 2001 pp. 77-8权利要求
1、一种分组转发设备，该分组转发设备包括输入端，该输入端用于接收分组；分组分类器，该分组分类器被配置为操作以读取所接收的分组中的类别指示，并根据所述类别指示将分组发送到与所指示的类别相关的基于类别的策略器；多个基于类别的策略器，各基于类别的策略器可操作来向所述相关类别的分组分配临时指示，所述临时指示表明对由所述类别的分组带来的负荷的测量结果是否超过了预定的基于类别的阈值；多类别策略器，所述多类别策略器可操作来接收经所述基于类别的策略器处理了的分组，并响应于在所述分组转发设备中出现的拥塞，根据相关的基于类别的策略器对所述分组分配的临时指示是否表明所述相关类别的分组带来的负荷超过了所述基于类别的阈值，而向所述分组分配相关的拥塞指示；以及输出端，该输出端用于使经所述多类别策略器处理了的分组从所述设备前向发送。
2、 根据权利要求1所述的分组转发设备，其中，所述类别指示包括 对类别的指示，所述类别包括至少两种不同服务类别。
3、 根据权利要求2所述的分组转发设备，其中，所述服务类别包括 至少一个受保证流量类别。
4、 根据权利要求3所述的分组转发设备，其中，所述设备在网络中 运行，并包括这样的装置，该装置用于使得到达所述设备的具有表明为 受保证流量类别的类别指示的分组受到许可控制。
5、 根据权利要求4所述的分组转发设备，其中，所述许可控制以及 与针对具有表明为受保证流量类别的所述类别指示的分组的所述预定的 基于类别的阈值相协作，使得不管在所述分组转发设备处是否产生拥塞， 都允许所述受保证流量类别的分组带来的负荷达到至少等于所述基于类 别的阈值的水平，而所述分组不被赋予表明相关类别的分组带来的负荷超过了所述基于类别的阈值的临时指示。
6、 根据权利要求2至5中任一项所述的分组转发设备，其中，所述 服务类别包括至少一个尽力而为流量类别。
7、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中， 所述基于类别的策略器被设置成响应于对所述类别的分组带来的负荷的测量结果超过了所述预定的基于类别的阈值，而将所述临时指示分 配给它们的相关类别的分组；而且其中所述多类别策略器被设置成接收经所述基于类别的策略器处理了的 被临时指示了的分组，并响应于在所述分组转发设备处出现的拥塞而将 拥塞指示分配给具有所述临时指示的分组。
8、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中，所述多 类别策略器可操作以接收经一个或更多个所述基于类别的策略器处理的 没有被分配临时指示的分组，并可设置成不管所述分组转发设备处是否 产生了拥塞，均不向不具有所述临时指示的分组分配拥塞指示。
9、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中，所述基 于类别的策略器中的至少一个策略器被设置成根据所述类别的分组的到 达速率来确定所述测量结果是否超过所述阈值。
10、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中，所述 基于类别的策略器中的至少一个策略器被设置成根据对所述类别的分组 中的数据的到达速率的测量结果来确定所述测量结果是否超过所述阈 值。
11、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中，所述 基于类别的策略器中的至少一个策略器被设置成根据等待由所述基于类 别的策略器处理的所述类别的分组的量来确定所述测量结果是否超过所 述阈值。
12、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中，所述 基于类别的策略器中的至少一个策略器被设置成根据等待由所述基于类 别的策略器处理的所述类别的分组中的数据到达量的测量来确定所述测 量结果是否超过所述阈值。
13、 根据权利要求1至12中任一项所述的分组转发设备，其中，所述多类别策略器被布置成根据所述设备处分组到达速率来确定在所述设 备处是否已产生拥塞。
14、 根据权利要求1至12中任一项所述的分组转发设备，其中，所 述多类别策略器被设置成根据对所述设备处数据到达速率的测量来确定 在所述设备处是否已产生拥塞。
15、 根据权利要求1至12中任一项所述的分组转发设备，其中，所 述多类别策略器设置成根据等待处理的分组量和/或正在由所述设备处理 的分组量而确定所述设备处是否已产生拥塞。
16、 根据权利要求1至12中任一项所述的分组转发设备，其中，所 述多类别策略器被设置成根据对等待处理的数据量和/或正在由所述设备 处理的数据量的测量而确定在所述设备处是否已产生拥塞。
17、 根据以上权利要求中任一项所述的分组转发设备，其中，所述 输出端被设置成使得分组基本在预定的速率下前向发送。
18、 一种转发分组的方法，所述方法包括以下步骤 接收分组；读取所接收的分组中的类别指示，并根据所述类别指示将分组发送 到与所指示的类别相关联的基于类别的策略器；在多个基于类别的策略器中的各基于类别的策略器中，响应于对由 所述类别的分组带来的负荷的测量结果超过预定的基于类别的阈值而将 一临时指示分配至所述相关类别的分组；在多类别策略器中接收经所述基于类别的策略器处理了的被临时指 示的分组，并且响应于在所述分组转发设备中出现的拥塞，将拥塞指示 分配给具有所述临时指示的分组；以及使经所述多类别策略器处理了的分组前向发送。
19、 一种转发分组的方法，所述方法包括以下步骤-接收分组；读取所接收的分组中的类别指示，并根据所述类别指示将分组发送 到与所指示的类别相关联的基于类别的策略器； 在多个基于类别的策略器中的各基于类别的策略器中，将临时指示 分配至所述相关类别的分组，该临时指示表明对由所述类别的分组带来的负荷的测量结果是否超过了预定的基于类别的阈值；在多类别策略器中接收经所述基于类别的策略器处理了的分组，并 且响应于在所述分组转发设备中产生的拥塞，根据所述相关的基于类别 的策略器就一分组分配的临时指示是否表明与所述相关类别的分组所带 来的负荷已经超过了所述基于类别的阈值而向该分组分配拥塞指示；以 及使得经所述多类别策略器处理了的分组前向发送。
20、 一计算机程序或程序组，其设置成使得在由计算机执行或由多 个计算机集总地执行时，所述计算机程序或一组计算机程序使得所述计 算机或所述多个计算机执行权利要求18或19所述的方法。
21、 一种计算机可读存储介质，其存储有根据权利要求20所述的计 算机程序或计算机程序组中的任何一个或更多个程序。
全文摘要
本发明涉及分组转发。分组转发设备包括输入端，用于接收分组；分组分类器，被配置为读取所接收的分组中的类别指示，并根据类别指示将分组发送到与所指示的类别相关的基于类别的策略器；多个基于类别的策略器，各可向相关类别的分组分配临时指示，该临时指示表明对由所述类别的分组带来的负荷的测量结果是否超过了预定的基于类别的阈值；多类别策略器，可操作来接收经基于类别的策略器处理了的分组，并响应于在分组转发设备中出现的拥塞，根据相关的基于类别的策略器对分组分配的临时指示是否表明所述相关类别的分组带来的负荷超过了基于类别阈值，而向分组分配相关的拥塞指示；以及输出端，使经所述多类别策略器处理的分组从所述设备前向发送。
文档编号H04L12/56GK101107822SQ200680002611
公开日2008年1月16日 申请日期2006年1月18日 优先权日2005年1月28日
发明者大卫·约翰·桑赫斯特, 皮特·霍维尔, 阿诺·雅凯 申请人:英国电讯有限公司