专利名称：作为用于准入控制和终止流的基础的预拥塞通知(pcn)的制作方法
作为用于准入控制和终止流的基础的预拥塞通知(PCN)本发明涉及数据分组网络，并且具体来说，涉及在网络拥塞时段期间终止数据分组流的方法。介绍因特网协议网络处理的数据量日益增加，这些数据具有不同类型。例如，潜在高价值的因特网服务(如话音和视频)生成难于适应网络环境中的变化的、通常恒定比特率、 无适应性的流量。这种流量与更加反应于变化的网络状态的诸如邮件等的数据传递争用带宽。当出现拥塞时，影响针对拥塞节点的所有流量，意味着分组可能因而在该节点丢失。 针对特定数据流的包丢失结果可以根据流类型而变。对于IP话音传输(VoIP)、电话，以及视频应用来说，包丢失显现为所接收音频或视频中的赝象，如音频中断，或视频具有图像凝固。已知的是，控制新数据流(经由网络从数据发送方至数据接收方的相关数据分组序列，例如，VoIP电话会话或视频流)进入该网络的准入，以仅在网络具有足够容量(除了先前准入数据流的数据分组以外)时，才准入新数据流。这被称为准入控制。在这个领域，基于测量的准入控制(MBAC)最近受到关注。一种特定MBAC解决方案被称为预拥塞通知(PCN)，其根据因特网工程工作小组(Internet Engineering Taskforce)的拥塞和预拥塞通知工作组开发。PCN的当前状态的描述可以在http://t00ls. ietf.org/html/ draft-ietf-pcn-architecture-03 找至Ij0对于出现严重网络中断的情况(如网络硬件内的链路故障，或极端数据负荷)来说，简单地封锁新的流请求不足以保持网络上现有流的服务质量OioS)。在这种情况下，除了执行准入控制以外，现有准入流必须终止，以将网络中拥塞程度恢复至可接受状态。该处理被称为流终止机制。为实现流终止，PCN规范限定了分组标记方案，由此，形成准入流的一部分的PCN 数据分组的首部(header)中的一个字段可以被PCN网络节点响应于检测出的拥塞而改变。 在这种标记方案中，分组或者“未被标记”(NM)或者运送拥塞标记“终止”(TT)。PCN网络中的每一条链路(从一节点向外的路径)都监测沿其流动的匪分组的数量，并且比较NM分组的速率与针对该链路的预定可忍受速率值。该可忍受速率是该链路在不需要为了维持QoS水平而终止任何流的情况下可以支持的PCN通信的速率。该差异被用于标识在检测到拥塞时可能需要终止多少流。每一个链路都计算NM分组的速率与可忍受速率之间的差异，并且使用该差值，来将足量分组从NM标记为TT，使得NM分组离开链路的速率等于或小于该链路上的可忍受速率。响应于网络状态改变而终止流以保持可忍受速率导致在网络状态变得更有利之前，针对某些用户或拥有这些流的处理的服务的损失。因此，重要的是，终止最小数量的流以最小化中断。本发明致力于解决上述问题。具体来说，本发明改变标记和终止行为两者，以改进流终止的准确度和速度。在本发明一个方面中，提供了一种如权利要求1所述的方法。
在本发明另一方面中，提供了一种如权利要求5所述的被设置为入口网关的网络边缘节点。在另一方面中，本发明提供了一种如权利要求9所述的网络。附图下面，参照下列图，对本发明的特征进行描述，其中
图1示出了 PCN网络的概图；图2示出了 PCN网络的简化图；图3示出了图1所示核心节点的组件；图4是示出了图3所示的核心节点的分组标记器的操作的流程图；图5示出了图1所示的边缘节点的组件；图6是示出了一边缘节点在充任出口网关时的分组检查器的操作的流程图；图7是示出一边缘节点在充任入口网关时的分组标记器的操作的流程图。第一实施方式图1示出了可以应用流控制系统的网络拓扑的概图。网络1由通过线路5连接的节点3、7形成。在该网络中，具有核心节点3和边缘节点7。核心节点仅连接至其它核心节点3和边缘节点7，而边缘节点7限定网络1的边缘，并由此连接至核心节点7，还连接至诸如客户9的外部实体。客户9经由网络1彼此通信。它们连接至边缘节点7，并由此，边缘节点7在接收来自客户的数据时充当入口网关，而在从核心节点向客户发送数据时充当出口网关。从客户至客户的数据流由此是客户一入口网关一一个或更多个核心节点一出口网关一客户。在本说明的其余部分，从第一客户向另一客户发出并且穿过网络1传输的连续系列分组将被称为流。流的实施例是电话会话。为容易说明，网络的操作将联系图1所示的节点的子集来描述。图2示出了图1 所示网络的简化图，以说明分组怎样穿过网络流动。图2仅示出了四个边缘节点7A-7D、三个核心节点3A-3C、以及客户9A-9G。如果分组从边缘节点7A向边缘节点7B流动，则节点7A是入口节点，而节点7B是出口节点。相反的是，如果分组从边缘节点7B向边缘节点7A流动，则节点7B是入口节点， 而节点7A是出口节点。技术人员应当清楚，根据数据是进入还是离开网络，边缘节点可以同时充任入口网关和出口网关。尽管分组流可以从入口节点向出口节点经由核心节点的任何组合经过网络，但在该网络中，针对沿预定路线的分组流来限定设置路径。例如，即使其它路径也可以，但从入口网关7A进入网络并且从出口网关7B离开网络的流也仅经由核心节点3A — ;3B — 3C经过网络。开放式第一最短路径(OSPF)动态路由协议可以被用于会聚网络并限定这些路径。 路径的概要示出如下。
权利要求
1.一种在由多个边缘节点和多个核心节点形成的网络上进行流控制的方法，其中，多个流从所述多个边缘节点中的、用作入口网关的一个边缘节点引入到所述网络中，并且在预定路径上经由所述多个核心节点中的至少一个核心节点行进到用作出口网关的不同边缘节点，其中所述多个流中的各个流均由数据分组形成，所述方法包括以下步骤各核心节点将数据分组的第一接收速率与第一阈值进行比较；并且如果所述第一接收速率大于所述第一阈值，则将第一拥塞标记(TT)添加到所接收的分组的首部；所述出口网关监测所接收的无标记的数据分组的数量、标记有所述第一拥塞标记的分组的数量、以及标记有第二拥塞标记(RT)的分组的数量；向所述入口网关发送作为网络拥塞的指示的、包含所监测出的数据的网络拥塞消息； 所述入口网关接收来自所述出口网关的所述网络拥塞消息；终止所述多个流的第一子集，使得属于所述第一子集中的流的数据分组不向所述至少一个核心节点发送；选择所述多个流的、可能终止的第二子集；利用所述第二拥塞标记(RT)标记所接收的、属于所述多个流的所述第二子集的数据分组；以及经由所述网络向所述出口网关发送标记有所述第二拥塞标记(RT)的数据分组， 其中，所述方法还包括以下步骤在比较所述第一接收速率与所述第一阈值时，所述核心节点忽略包含所述第一拥塞标记(TT)或所述第二拥塞标记(RT)的任何数据分组；以及如果所述入口网关接收到指示网络拥塞已经降低的网络拥塞消息，则所述入口网关解除对所述多个流的所述第二子集中的流的选择。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤 所述出口网关将包含所述第一拥塞标记(TT)或所述第二拥塞标记(RT)的分组的第二接收速率与第二阈值比较；如果所述第二接收速率大于所述第二阈值，则确定无标记的数据分组的第三接收速率，将所述第三接收速率发送给所述入口网关； 所述入口网关计算所接收的第三接收速率与被引入到所述网络上的无标记的流的发送速率之间的差值； 其中被终止的所述多个流的所述第一子集中的流的数量是所计算出的差的第一预定比例的一部分；而被选定的所述多个流的所述第二子集中的流的数量是所计算出的差的第二预定比例的一部分，并且根据所述第一比例和所述第二比例的被终止的流和被标记的流的和小于所计算出的差。
3.根据权利要求所述的方法，所述方法还包括以下步骤所述出口网关计算所接收的无标记的分组的数量与所接收的、承载所述第一或第二拥塞标记(TT、RT)的数据分组的数量的比率，将所述比率发送给所述入口网关；以及所述入口网关以预定标记速率利用所述第二拥塞标记(RT)标记流；并且以预定终止速率终止所述多个流的所述第一子集中的流，所述预定终止速率为所述预定标记速率的一定比例。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述入口网关通过下面的步骤选择可能终止的流的集合接入流处理策略并且按流优先级的次序选择流。
5.一种网络边缘节点，所述网络边缘节点用于执行在由多个边缘节点和多个核心节点所构成的网络内的流控制，所述网络用于沿穿过所述网络的预定路径传输多个流，所述多个流中各个流均由数据分组形成，所述网络边缘节点包括网络接口，所述网络接口用于与至少一个核心网络节点和至少一个数据外部网络实体通信；数据分组接收器，所述数据分组接收器用于从所述至少一个核心节点和从所述至少一个外部网络实体接收数据分组；数据分组处理器，所述数据分组处理器确定为进行前向传输向哪里发送所接收的数据分组；以及数据分组发送器，所述数据分组发送器用于向所述至少一个核心节点以及向所述至少一个外部网络实体发送数据分组，其中，所述边缘节点具有作为网络入口网关操作的第一模式和作为网络出口网关操作的第二模式；其中，在作为出口网关的所述第二模式中所述数据分组处理器能够操作来监测所接收的数据分组的数量，并在无标记的数据分组、具有第一拥塞标记(TT)的数据分组以及具有第二拥塞标记(RT)的数据分组之间进行区别；并且生成发往所述网络中的操作为入口网关的另一边缘节点的作为网络拥塞的指示的、包含所监测出的数据的网络拥塞消息；其中，在作为入口网关的所述第一模式中 所述数据分组处理器能够操作以 确定是否已经接收到了网络拥塞消息； 终止所述多个流的第一子集； 选择所述多个流的可能终止的第二子集；以及利用所述第二拥塞标记(RT)标记所接收的、属于所述多个流的第二子集的数据分组； 其中，在所述第一模式中，如果接收到了指示网络拥塞已经降低的网络拥塞消息，则所述入口网关能够操作以解除对所述多个流的所述第二子集中的流的选择。
6.根据权利要求5所述的边缘节点，其中，在作为出口节点的所述第二模式中，所述数据分组处理器还能够操作以 将包含所述第一拥塞标记(TT)或所述第二拥塞标记(RT)的分组的第二接收速率与第二阈值比较；并且如果所述第二接收速率大于所述第二阈值，则确定无标记的数据分组的第三接收速率，并将所述第三接收速率发送给所述入口网关；并且其中，在作为入口网关的所述第一模式中，所述数据分组处理器能够操作以 计算所接收到的第三接收速率与被引入到所述网络上的无标记的流的发送速率之间的差值；并且其中被终止的所述多个流的所述第一子集中的流的数量是所计算出的差的第一预定比例的一部分；而被选定的所述多个流的所述第二子集中的流的数量是所计算出的差的第二预定比例的一部分，并且根据所述第一比例和所述第二比例的被终止的流和被标记的流的和小于所计算出的差。
7.根据权利要求5所述的网络边缘节点，其中，在作为出口网关的所述第二模式中，所述数据分组处理器能够操作以 计算所接收的无标记的分组的数量与所接收的、承载所述第一或第二拥塞标记(TT、 RT)的数据分组的数量的比率，将所述比率发送到所述入口网关；并且 在作为入口网关的所述第一模式中，所述数据分组处理器能够操作以 以预定标记速率利用所述第二拥塞标记(RT)标记流；并且以预定终止速率终止所述多个流的所述第一子集中的流，所述预定终止速率为所述预定标记速率的一定比例。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的网络边缘节点，其中，在所述第一模式中，所述数据分组处理器能够操作以按流优先级的次序选择要终止的流以及要被标记有所述第二拥塞标记的流。
9.一种用于传输数据分组的流的数据网络，所述数据网络包括被配置为如权利要求5至8中的任一项所要求保护的入口网关的多个边缘网络节点； 被配置为如权利要求5至8中的任一项所要求保护的出口网关的多个边缘网络节点；以及用于对从所述入口网关至所述出口网关穿过所述网络的流进行路由的多个核心节点。
全文摘要
网络具有多个边缘节点(7a、7b、7c、7d)和核心节点(3a、3b、3c)，该网络用于沿核心节点的路径从入口网关(7a、7b、7c、7d)向出口网关(7a、7b、7c、7d)运送数据流。针对该网络中的、从入口节点至出口节点的任何指定路径，控制流的数量。当出现网络拥塞时，出口网关(7a、7b、7c、7d)提供网络拥塞程度的指示。终止流是破坏性的，入口网关(7a、7b、7c、7d)因此利用拥塞标记标记其它流，并将它们发送至出口网关(7a、7b、7c、7d)。这些被标记的流被核心节点和出口网关(7a、7b、7c、7d)路由，但用于计算网络拥塞时被忽略。当网络拥塞减轻时，被标记的流可以被解标记并且处理为正常流，由此，该网络避免了不必要的流终止。
文档编号H04L12/56GK102415060SQ201080019188
公开日2012年4月11日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月31日
发明者B·斯图洛, 马克·温尼克 申请人:英国电讯有限公司