专利名称：用于帧分类的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及通信和网络技术，更具体地，涉及能够为支持QoS (QoS-capable)的无线局域网(WLAN)中的数据帧进行快速分类的用于 帧分类的方法和系统。
背景技术：
为了支持无线网络(例如无线局域网WLAN)的服务质量(QoS)， 提出了一种帧分类模块，其被设置在无线基站的逻辑链路控制(LLC)子 层中。例如在IEEE802.11eWLAN环境中，该基站可能是基础服务集(BBS) 的一部分。帧分类寻找合适的流标识符(Stream ID/流ID)，以通过相对于 分类表(classification lable)中的分类器(classifier)检查帧而对向下传输 至LLC子层的帧进行标记。所述流ID与QoS参数值的特定集相关联，其 由帧调度模块使用以对LLC实体(entity)之间的帧传输进行调度。
PCT国际申请公开WO2002/07388公开了一种排列分类表的方法。该 方法按照分类入口中包含的"检索优先级"的递减顺序对每个分类器入 口进行排序。但是，在该申请中没有具体说明如何获得任何有意义的检索 优先级值。
发明内容
本发明涉及一种在支持QoS的网络中使用的通信装置中用于分类数
据帧的方法，该方法包括下述步骤将帧中的数据与多个分类器入口中的数据进行比较，其中分类器入口 与帧的比较顺序根据服务质量优先级等级设置；和
根据与匹配的分类器入口相关的参数对匹配的帧进行分类。
所述分类器入口可以组织为一分类表。根据本发明的一个实施方式， 具有相同优先级的分类器入口根据它们的长度排序。
根据本发明的一个实施方式，按照服务质量优先级等级的递减顺序进 行所述比较。这将有助于加速对于高优先级帧的处理。
根据本发明的一个实施方式，所述分类器入口还可以根据与给定服务 质量优先级等级相对应的不同帧的出现频率进行排序，按照递减频率的顺 序进行所述比较。这将有助于加速达到匹配之前的总比较处理。
根据本发明的一个实施方式，所述装置在所述两种类型的比较顺序之 间动态地切换。
本发明还涉及一种通信装置，包括存储装置，用于存储一帧分类程 序，其中所述帧分类程序适于将数据帧中的数据与多个分类器入口进行比 较以检测匹配并根据匹配来分类帧，其中所述程序适于根据每个分类器入 口的服务质量优先级等级对所述分类器入口进行排序以达到比较的目的。
当根据本发明所述方法排列分类表并对于输入帧(incoming frame) 搜索到了匹配的帧分类输入时，具有较高QoS优先级的帧(通常是对QoS 敏感的语音和视频流)将比具有较低QoS优先级的帧更快地找到匹配的分 类器入口。同时，基于下面的合理假设，即大流量中具有不同类型的分类 器参数的数据帧以大体相等的可能性分布，本方法将在为对QoS最敏感的 数据帧迅速地找到匹配入口与降低平均查找时间之间获得最佳的平衡。即使输入数据帧以一种非常不平衡的方式分布，本发明所提出的基于自适应 测量的分类表检索方法将把平均分类入口匹配时间降低到最小值。
通过下面结合附图对本发明的实施方式进行的详细说明，本发明的上 述和其他方面以及特征和优点将变得显而易见。
可以理解，对于本发明的上述概括性说明和下述详细描述都只是例示 性的，目的是对于请求保护的发明进行详细解释。
附图有助于进一步地理解本发明的实施方式并构成本申请的一部分，
其与说明书的文字部分一起解释本发明的原理。
图1是根据本发明实施方式的用于排列包含在帧分类模块中的分类表
的方法的流程图2是现有技术中TCLAS单元结构的示意图3是说明现有技术的帧分类器类型的定义的表格；
图4是说明现有技术的分类器类型0字段的帧分类器类型的定义的示
意图5是说明现有技术的用于IPv4流量的分类器类型1字段的帧分类 器类型的定义的示意图6是说明现有技术的用于IPv6流量的分类器类型1字段的帧分类 器类型的定义的示意图7是说明现有技术的分类器类型2字段的帧分类器类型的定义的示 意图8是根据本发明实施方式的示例性分类表的示意图；图9是根据本发明实施方式的用户优先级子表的示意图IO是根据本发明实施方式的帧分类方法的流程图11是根据本发明实施方式的帧分类方法的流程图；和
图12是根据本发明实施方式的用于支持QoS装置的AP的体系结构
参考模型的示意图。
具体实施例方式
下面将参照优选实施方式对本发明的技术特征进行说明。所述实施方 式是示例性的，并非用于限制本发明的范围。通过下述参照附图的详细说 明，本领域普通技术人员将能够很好地理解本发明。
虽然本实施方式用于IEEE802.11e网络的帧，但本发明同样可以用于 其他网络环境中。具体而言，本发明可以用于任何TCP/IP网络的数据帧 分类。
图1是根据本发明实施方式的用于排列包含在帧分类模块中的分类表 的方法的流程图。如图1所示，在步骤102，根据多个分类器入口的参数 中的至少一个将所述多个分类器入口排列在分类表中。所述参数包括流 ID、 QoS优先级和至少一个分类器参数。所述分类器参数还包括至少一个 IP分类器参数、至少一个LLC分类器参数和至少一个IEEE802.1D/Q参数。 IEEE802.1D和Q定义了虚拟局域网(VLAN)。
进一步地，当在步骤102确定所述多个分类器入口中的任何两个具有 相同QoS优先级时，方法转至步骤104。在步骤104中，在分类表中，具 有较小分类器参数长度的分类器入口被排列在具有较大分类器参数长度 的分类器入口前面。分类器参数长度通过该分类器参数占据的比特数来测进一步地，当确定所述多个分类器入口中的任何两个具有相同分类器 参数长度时，方法转至步骤106。在步骤106中，具有相同分类器参数长
度的分类器入口按照所述分类器参数的一个有意义的QoS参数的顺序排列。
在可以从地址为美国纽约NY100016-5997， 3 Park Avenue的IEEE得 到的2005年11月11日出版的IEEE802.11e-2005规格书第11部分(无线 局域网媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规格书)修改8 (媒体访 问控制(MAC)服务质量增强)中，定义了流分类(TCLAS)，以规定特 定的参数值来识别属于特定业务流(traffic stream/TS)的MSDU (媒体访 问控制服务数据单元)。在QAP (适于提供服务质量的接入点)的 MAC_SAP (媒体访问控制服务接入点)之上执行的分类处理利用给定TS 的参数值来检查每个输入MSDU并确定此MSDU是否属于该TS。只对于 下行链路或双向链路在ADDTS (增加业务流)请求和ADDTS响应帧中 设置了 TCLAS元件。ADDTS请求由QSTA (执行IEEE802.11e的QoS能 力的工作站)向QAP发送，以在开始传输之前要求对于业务流的传输许 可(transmission permission)。响应于ADDTS请求帧，从QAP向QSTA 传输ADDTS应答帧。此单元的结构示于图2中。
如图2所示，此单元具有四个字段。用户优先权(UserPriority/UP) 字段包含相关MSDU的UP值。QoS能力支持8个UP值。UP值可以取0 至7的整数，并且一般而言较大的数值表示较高优先级。具有特定UP的 MSDU即属于具有该UP值的业务类别(traffic category/TC)帧分类器字段包括分类器类型(Classifier Type )、分类器掩码 (ClassifierMask)和一组分类器参数(ClassifierParameter)。分类器类型 为一个八位字节长，用于确定此TCLAS中的分类器参数的类型。如图3 所示，其中定义了三种分类器类型。
对于分类器类型O、 l和2，帧分类器的定义分别示于图4、 5、 6和7 中。如图4所示，对于分类器类型O，分类器参数具有14个八位字节长并 包括源地址(Source Address)、目的地址(Destination Address)和类型。 如图5所示，对于分类器类型l，用于IPv4的分类器参数具有16个八位 字节长并包括版本(Version)、源IP地址(Source IP Address )、目的IP地 址(Destination IP Address )、源端口 (Source Port)、目的端口 (Destination Port)、 DSCP、协议和保留。并且如图6所示，用于IP6的分类器参数具 有40个八位字节长并包括版本、源IP地址、目的IP地址、源端口、目的 端口和流标签(flowlabel)。如图7所示，对于分类器类型2，分类器参数 具有4个八位字节长并包括分类器掩码和802.1Q标签类型(TagType)。
IEEE802.11e的QoS能力在支持QoS的WLAN内的QSTA的配合下 主要在QAP上运行。并且，QAP中具有一个HC (混合协调器)，用于执 行IEEE802.11e中规定的帧交换序列(frame exchange sequence)、 MSDU 处理规则和带宽管理功能。在HC内，TSID (业务流标识符一可以由较高 层实体用于区分MSDU实体到MAC主题的数据服务内的参数化服务质量 的标识符)、流向和非接入点QSTA地址的结合(在本实施方式中定义为 流ID (流标识符))用于识别业务规范适用于哪个业务流。
因此，根据本实施方式，S02.11e中的分类表中的每个入口都是QoS优先级、流ID和分类器参数的结合。下面将参照图8和9对根据本实施 方式的排列分类表的方法进行详细说明。
图8是根据本发明实施方式的示例性分类表800的示意图。首先，根 据预定标准将多个分类器入口 801-m至801-n设置在分类表中。在本实施 方式中，将具有不同UP值的分类器输入按照根据设定的标准自适应变化 的方式放置在分类表中。例如，如果目的是保证具有较高QoS优先级的数 据帧总是比具有较低QoS优先级的数据帧更快地找到匹配的分类器入口 ， 则分类器入口将按照UP值(通常，UP是从7到0的整数)递减的顺序放 置。如果目的是将平均分类入口匹配时间降低至可能的最小水平，则HC 将监测输入数据帧的UP值分布。然后根据此测量结果，将分类器输入按 照最频繁出现的UP值在最前面、最不频繁出现的值在最后面的方式动态 地存储。
在本实施方式中，分类器入口按照UP值递减的顺序存储。根据本实 施方式的一个改变，装置根据参数(可能是用户输入)在上述两个排序可 能性之间切换。
在第二步骤中，确定是否有任意两个分类器入口具有相同的UP值。 当有多个分类器入口具有相同的UP值时(例如UP=n)，这些入口将被分 组在相同的一个子表中。
然后，如图9所示，给定UP二n的子表900被分为与分类器类型数量 一样多的子表UP二n并且分类器类型为0的子表卯4、 UP^n并且分类 器类型为1的子表卯6、 UP=n并且分类器类型为2的子表902。这些子 表将按照下列顺序排列:UP^n并且分类器类型为2的子表902是第一个;UP=n并且分类器类型为0的子表904是第二个；UP=n并且分类器类型 为1的子表906是最后一个。即，根据分类器参数的长度递增进行分类。
最后，UP = n并且分类器类型为2的子表902中的实体按照分类器参 数中的802.1Q标签类型值的递减顺序排列；UP = n并且分类器类型为0 的子表904中的主题按照分类器参数中的类型值的递增顺序排列；UP二n 并且分类器类型为1的子表906中的实体首先按照分类器参数中的版本值 的递增顺序排列。并且，在UP二n并且分类器类型为1的子表906中，对 于IPv4版本号，实体将按照DSCP (不同的服务代码点)值递增顺序排列； 对于IPv6版本号，实体将按照流标签值递减顺序排列。因此，图9中示 出了分类表中的示例性UP子表。
图10是根据本发明实施方式的帧分类方法的流程图。所述分类表按 照图9所示设置。下面将参照图10和11对根据本发明实施方式的帧分类 方法进行详细说明。
如图10所示，在步骤1002中，根据多个用户优先级子表的顺序通过 相对于分类器输入中的至少一个分类器参数检査输入帧，在多个用户优先 级子表中搜索匹配的分类器入口。
如图11所示，在步骤1102中，通过相对于入口中的分类器参数检查 输入帧以在分类表中检索UP子表。如果在步骤1102中在此子表中发现匹 配的入口，则在步骤1104中确定在帧中是否具有IEEE802.1Q标签类型。 如果在步骤1104中的判断结果为"是"，则方法转至步骤1106。在步骤 1106，检索图9所示按照IEEE802.1Q标签类型值递减顺序排列的UP=n 和分类器类型2子表802。在此子表中，帧分类将顺序地检查分类入口，200680055953. 1
说明书第9/10页
直至其发现匹配的入口，并转至步骤1124以直接采用匹配的入口流ID区
分帧，或者其满足分类器参数中的IEEE802.1Q标签类型值小于该帧的标 签类型值的第一帧分类器并转至步骤1108。
如果在步骤1104中的判断结果为"否"，方法转至步骤1108。在步骤 1108，在UP二n和分类器类型O子表中，帧分类将顺序地检査如图9所示 按照以太网报头中的类型值的递增顺序排列的分类器入口，直至其找到一 个匹配的入口，然后转至步骤1124以直接采用匹配的入口流ID区分帧，
或者其满足分类器参数中的类型值大于该帧的类型值的第一帧分类器并 转至步骤iiio。
在步骤1110中，在UP二n和分类器类型1子表中，帧分类将检查帧 的以太网报头的类型字段是否为0x0800，该字段表示以太网帧中的有效负 载数据是IPv4分组。如果是IPv4分组，方法将转至步骤1112，帧分类将 检查子表的IPv4部分中的分类器输入。在IPv4部分中，帧分类将顺序地 检査如图9所示按照DSCP值递减排列的分类入口 ，直至其找到一个匹配 的入口，然后转至步骤1124以直接采用匹配的入口流ID区分帧，或者其 满足分类器参数中的DSCP值小于该帧的DSCP值的第一帧分类器并转至 步骤1118以确定分类表中是否具有下一 UP子表。如果存在下一 UP子表， 则方法转至1120以开始按照上述步骤搜索下一UP子表。
当在步骤1110中确定帧入口未携带IPv4分组时，方法转至步骤1114 以确定帧入口是否携带IPv6分组。
如果类型字段是0x86dd，该字段表示以太网帧中的有效负载数据是 IPv6分组，则帧分类将检查子表的IPv6部分中的分类器入口。在IPv分中，模块将顺序地检查按照流标签值递减排列的分类入口，直至发现匹 配的分类器入口，并转至步骤1124以直接采用匹配的入口流ID区分帧， 或者其满足分类器参数中的流标签值小于该帧的流标签值的第一帧分类
器并转至步骤1118以确定分类表中是否具有下一 UP子表。如果存在下一 UP子表，则方法转至1120以开始按照上述步骤搜索下一 UP子表。
如果在步骤1118中确定在分类表中不具有下一 UP子表，方法转至步 骤1122。在步骤1122中该帧被分类为最佳服务帧(best-effort frame)。
如图10所示，如果在分类表中发现匹配入口，方法转至步骤1004。 在步骤1004，输入帧与匹配分类器入口的流识别符相关联，并且匹配分类 器入口被向下传至帧调度模块。
然后在步骤1006中，流标识符与匹配分类器入口的一组QoS参数相 关联，并且通过帧调度模块在LLC实体之间传输输入帧。
图12是根据本发明实施方式的用于支持QoS装置的接入点的体系结 构参考模型的示意图。接入点1200包括帧分类入口 1201，帧分类入口 1201 用于执行上述帧分类系统的功能性并且逻辑上位于逻辑链路控制子层 1202中。接入点1200还包括帧调度实体1203，帧调度实体1203根据相 关服务质量参数调度输入帧并且逻辑上位于媒体访问控制子层1204中。 基础的物理层1205由典型的物理层会聚协议子层(未示出)和典型的物 理介质相关子层(未示出)构成。
帧分类实体1201包括如上所述的服务质量排序的分类表800。
图1、 10和11所述过程是由接入点的微处理器运行的软件程序。从 逻辑上而言，这些软件程序是图12所示帧分类实体1201的一部分。
权利要求
1.一种在支持服务质量的网络中使用的通信装置中用于分类数据帧的方法，该方法包括下述步骤将帧中的数据与多个分类器入口中的数据进行比较(1002)，其中分类器入口与帧进行比较的顺序(102)根据服务质量优先级等级设置；和根据与匹配的分类器入口相关的参数对匹配的帧进行分类(1124)。
2. 根据权利要求l所述的方法，按照服务质量优先级等级的递减顺序进行所述比较。
3. 根据权利要求l所述的方法，还包括确定与给定的服务质量优先级 等级相应的不同帧的出现频率，按照递减频率的顺序进行所述比较。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中按照服务质量优先级等级的递减 顺序或者按照给定的服务质量优先级等级的帧的出现频率的递减顺序进 行所述比较。
5. 根据权利要求2—4其中之一所述的方法，其中分类器入口包括帧类 型字段和与所述分类器入口的帧类型对应的至少一个帧分类器参数。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中帧类型字段指示下述之一以太 网、互联网协议、虚拟局域网。
7. 根据权利要求2 —6其中之一所述的方法，其中当确定所述多个分类 器入口中的任意两个具有相同服务质量优先级等级时，所述方法还包括根 据增加的长度排列所述分类器入口以达到比较的目的的步骤。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中当确定所述多个分类器入口中由 任意两个具有相同长度时，所述方法还包括按照至少一个预定服务质量参数的顺序排列所述具有相同长度的分类器入口 (104)。
9. 根据权利要求1—8其中之一所述的方法，其中包括步骤在找到匹配分类器入口后将输入帧与匹配分类器入口的流标识符相 关联并将匹配分类器入口传至帧调度模块。
10. —种通信装置(1200)，用于支持服务质量的通信网络中，所述装置包括微处理器；存储装置，用于存储一帧分类程序(1201)，其中所述帧分类程序适 于将数据帧中的数据与多个分类器入口进行比较以检测匹配并根据匹配 来分类帧；其中所述程序适于根据每个分类器入口的服务质量优先级等级对所 述分类器入口进行排序以达到比较的目的。
11. 根据权利要求10所述的通信装置，其中所述存储器包括由帧分类程 序使用的分类器入口表，所述分类器入口在所述表中根据服务质量优先级 等级递减顺序排序。
12. 根据权利要求11所述的通信装置，其中具有相同服务质量优先级等 级的分类器入口的顺序根据分类器长度确定。
全文摘要
本发明提出了一种用于分类数据帧的方法和装置。所述方法通常由支持服务质量的无线网络中的通信装置执行，其包括将帧中的数据与多个分类器入口中的数据进行比较(1002)，其中分类器入口与帧的比较顺序(102)是服务质量优先级等级的函数；和根据与匹配的分类器入口相关的参数对匹配的帧进行分类(1124)。
文档编号H04L12/28GK101529813SQ200680055953
公开日2009年9月9日 申请日期2006年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者张焕强, 王传铭, 章志刚, 马小骏 申请人:汤姆逊许可公司