专利名称：利用pi型控制器在弹性分组环网络中分配带宽的制作方法
利用Pl型控制器在弹性分组环网络中分配带宽相关申请本申请要求于2009年6月5日递交的名为“ALLOCATIONBANDWIDTH IN A RESILIENT PACKET RING NETWORK BY PIC0NTR0LLER”的第 12/479438号美国专利申请的优先权。本申请涉及由Fahd Alharbi和Nirwan Ansari于2009年6月5日递交的名为 "ALLOCATING BANDWIDTH IN A RESILIENT PACKETRING NETWORK BY P CONTROLLER” 的第 12/479574号美国申请。
背景技术：
弹性分组环(Resilient Packet Ring, RPR)网络至少部分地因为保护和容错属性而常被用作地铁技术。然而，一些地铁网络技术呈现出多种局限。例如，在同步光纤网络 (SONET)环中，节点个体可以被赋予最小公平共享；然而，可能无法再请求未使用的带宽。 此外，可能预留一定比例的潜在可用带宽用于保护，从而可能导致利用率糟糕。另一方面， 千兆以太网类型的环可能导致满统计复用从而牺牲公平。可以使用RPR网来缓解与当前的 SONET型环技术和以太网型环技术有关的各种利用不足和不公平的问题。
发明内容
本公开广义地描述与利用比例积分(proportional-integral，PI型)控制器在弹性分组环(RPR)网络内分配带宽有关的方法。本公开的一些示例性方法可包括确定公平速率，以有助于通过与弹性分组环网络的至少一个节点相连的PI型控制器在弹性分组环网络内分配的带宽。至少部分地基于该分配的带宽，可以在通信量不平衡的情况下使一个或多个中转队列长度稳定在目标队列长度。本公开还广义地描述与利用PI型控制器在弹性分组环网络内分配带宽有关的计算机程序产品。本公开的一些示例性计算机程序产品可包括确定公平速率，以有助于通过与弹性分组环网络的至少一个节点相连的PI型控制器来在该弹性分组环网络内分配的带宽。至少部分地基于该分配的带宽，可以在通信量不平衡的情况下使一个或多个中转队列长度稳定在目标队列长度。本公开还广义地描述与利用PI型控制器在弹性分组环网络内分配带宽有关的系统。本公开的一些示例性系统可包括弹性分组环网络，该弹性分组环网络可以包括多个节点、链路的内环、链路的外环和/或PI型控制器。链路的内环可以连接在这多个节点之间。 链路的外环可以连接在这多个节点之间。PI型控制器可以与这多个节点中的至少一个节点相连。该PI控制器可被配置为确定公平速率，以有助于在弹性分组环网络内分配的带宽； 以及/或者被配置为至少部分地基于该分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或多个中转队列长度稳定在目标队列长度。本公开还广义地描述与利用PI型控制器在弹性分组环网络内分配带宽有关的设备。本公开的一些示例性设备可包括PI型控制器。该PI型控制器可以与该弹性分组环网
6络内的多个节点中的至少一个节点相连。该PI控制器可被配置为确定公平速率，以有助于在弹性分组环网络内分配的带宽；以及/或者被配置为至少部分地基于该分配带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或多个中转队列长度稳定在目标队列长度。上述发明内容仅是示例性的，并且无意于成为任何方式的限制。除了这些示例性的方面、实施例和特征，通过参照附图和下文的详细描述，其它方面、实施例和特征也将显而易见。
说明书的结束部分特别指出并且明确所要求保护的主题。结合附图，根据下面的描述和所附权利要求，本公开的上述以及其它特征将更加显而易见。应理解，这些附图仅示出根据本公开的几个实施例，因此，不能认为它们对本公开的范围构成限制。通过利用附图，将更加具体、详细地描述本公开。图1示出一种示例性RPR环的示意图；图2示出一种示例性RPR环的给定节点的框图；图3示出说明一种示例性的用于在弹性分组环网内分配带宽的处理的流程图；图4示出一种示例性的用于在弹性分组环网内分配带宽的控制处理；图5示出一种示例性通信量不平衡的情况的图；图6示出一种示例性通信量不平衡的情况的图；图7示出在一种示例性通信量不平衡的情况下吞吐量随时间的图；图8示出在一种示例性通信量不平衡的情况下吞吐量随时间的图；图9示出在一种示例性通信量不平衡的情况下中转队列缓冲器占用率随时间的图；图10示出在一种示例性通信量不平衡的情况下端到端延迟随时间的图；图11示出一种示例性计算机程序产品；以及图12是示出一种示例性的一切均根据本公开设置的计算装置的框图。
具体实施例方式为便于透彻理解所要求保护的主题，下文的说明描述了多不同示例和具体细节。 然而，本领域技术人员应明白，在不具有在此公开的一些或者更多具体细节的情况下，仍可以实现所要求保护的主题。此外，为了避免不必要地对所要求保护的主题造成喧宾夺主，在某些情况下并未详细描述众所周知的方法、过程、系统、部件和/或电路。在下文的详细描述中，参照了构成该描述的一部分的附图。在附图中，同样的附图标记通常指同样的部件， 除非上下文中另有说明。在详细描述、附图和权利要求中描述的示例性实施例绝非旨在限制。在不背离在此提出的主题的精神或范围的情况下，还可以采用其它实施例和可以进行其它修改。显而易见地可以用众多不同的配置来对如在此广义地描述并且在附图中图示的本公开的方方面面进行设置、替换、组合和设计，这些都是能够明确设想到的并且构成本公开的一部分。本公开涉及与利用比例积分(PI型)控制器在弹性分组环(RPR)网络内分配带宽有关的方法、设备、系统和/或计算机程序产品，但不限于此。
RPR网络可被用作用于城域网的高速骨干网技术。例如，可以引入RPR网络来分别缓解与SONET型环技术和以太网型环技术有关的利用不足和不公平的问题。RPR的一些性能目标可以包括在RI3R双环上实现高带宽利用率、最佳空间再利用；和/或实现公平。为了实现这样的性能目标，一个挑战可能在于设计能够对通信量实现动态反应的算法。激进模式(RPR-AM)和保留模式(RPR-CM)的RI3R公平算法可能是比较简单的处理，但是可能带来一些局限。例如，一个这样的局限可能是RPR-CM和/或RPR-AM所分配的带宽的量可能在通信量不平衡的情况下发生动荡。下面将针对图5和6所示的例子更详细描述这样的通信量不平衡的情况。这些动荡可能对实现空间再利用和/或高带宽利用率造成阻碍。此外，RPR-CM和/或RPR-AM的性能可能对算法参数设置敏感。因此，为了解决RPR-CM 和/或RPR-AM公平算法的局限，下面将描述与通过比例积分(PI型)控制器在RPR网络内分配带宽有关的方法、设备、系统和/或计算机程序产品。本公开的一些示例性方法可以包括确定公平速率，以有助于通过与弹性分组环网络上的至少一个节点相连的PI型控制器在该弹性分组环网络内分配的带宽。至少部分地基于该分配的带宽，可以在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。本公开的一些示例性计算机程序产品可以包括确定公平速率，以有助于通过与弹性分组环网络上的至少一个节点相连的PI型控制器在该弹性分组环网络内分配的带宽。至少部分地基于该分配的带宽，可以在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。本公开的一些示例性系统可以包括弹性分组环网络，该弹性分组环网络可以包括多个节点、链路内环、链路外环和/或PI型控制器。链路内环可以连接在多个节点之间。 链路外环可以连接在多个节点之间。PI型控制器可以与多个节点中的至少一个节点连接。 PI型控制器可以被配置为确定公平速率，以有助于在弹性分组环网络内分配的带宽，并且 /或者被配置为至少部分地基于该分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。本公开的一些示例性设备可以包括PI型控制器。PI型控制器可以与弹性分组环网络中的多个节点中的至少一个节点连接。PI型控制器可以被配置为确定公平速率，以有助于在弹性分组环网络内分配的带宽，并且/或者被配置为至少部分地基于该分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。在本公开的一些示例中，确定公平速率可以包括确定目标队列长度与当前中转队列长度之间的差。在一些示例中，确定公平速率可以包括确定目标队列长度与当前中转队列长度之间的差的变化率。在一些示例中，确定公平速率可以至少部分地基于弹性分组环网络的瓶颈链路与弹性分组环网络的至少一个节点之间的往返延迟。在一些示例中，与利用比例积分(PI型)控制器在弹性分组环(RPR)网络内分配带宽有关的方法可以包括至少部分地基于分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使与一个或者多个中转队列有关的端到端延迟稳定。在本公开的一些示例中，确定公平速率可以至少部分地基于如下表示的比例增益 kP [003权利要求
1.一种在弹性分组环网络内实现的方法，包括确定公平速率，以有助于通过与所述弹性分组环网络的至少一个节点相连的PI型控制器在所述弹性分组环网络内分配的带宽；以及至少部分地基于所述分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述公平速率包括确定所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述公平速率包括确定所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差的变化率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述公平速率至少部分地基于所述弹性分组环网络的瓶颈链路与所述弹性分组环网络的所述至少一个节点之间的往返延迟。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括至少部分地基于所述分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使与一个或者多个中转队列相关的端到端延迟稳定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述公平速率至少部分地基于比例增益kp， 所述比例增益&被表示为
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述公平速率至少部分地基于积分增益kI; 所述积分增益1^被表示为
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述公平速率F(η)被表示为F (n) =F (n-1) +Kp (e (η) _e (n_l)) +kje (n)其中，F(n-l)是先前公平速率，而Kp是比例增益，K1是积分增益，e(n)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差，e (n-1)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的先前差，而T是公平速率F(η)与先前公平速率F(n-l)之间的采样时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述公平速率F(η)被表示为F(n) =F(n-1) +Kp(e (η)_e (n-1)) +kje (n)其中，F(n-l)是先前公平速率，而Kp是比例增益，K1是积分增益，e(n)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差，e (n-1)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的先前差，而T是公平速率F(η)与先前公平速率F(n-l)之间的采样时间；其中，所述比例增益kp被表示为
10. 一种用于弹性分组环网络的物品，包括信号承载介质，其包括存储在其上的机器可读指令，如果所述机器可读指令被一个或者多个处理器执行，则可操作地使得计算装置能够确定公平速率，以有助于通过与所述弹性分组环网络的至少一个节点相连的PI型控制器在所述弹性分组环网络内分配的带宽；以及至少部分地基于所述分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。
11.根据权利要求10所述的物品，其中，所述确定公平速率至少部分地基于所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差的变化率。
12.根据权利要求10所述的物品，其中，所述确定公平速率至少部分地基于所述弹性分组环网络的瓶颈链路与所述弹性分组环网络的所述至少一个节点之间的往返延迟。
13.根据权利要求10所述的物品，还包括至少部分地基于所述分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使与一个或者多个中转队列相关的端到端延迟稳定。
14.根据权利要求10所述的物品，其中，所述确定公平速率至少部分地基于比例增益 kp，所述比例增益1^被表示为
15.根据权利要求10所述的物品，其中，所述确定公平速率至少部分地基于积分增益 kI;所述积分增益Ic1被表示为
16.根据权利要求10所述的物品，其中，所述公平速率F(n)被表示为
17.一种弹性分组环网络，包括 多个节点；连接在所述多个节点之间的链路的内环； 连接在所述多个节点之间的链路的外环；以及 PI型控制器，其与所述多个节点中的至少一个节点相连， 其中，所述PI型控制器被配置为确定公平速率，以有助于在所述弹性分组环网络内分配的带宽；以及至少部分地基于所述分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。
18.根据权利要求17所述的弹性分组环网络，其中，所述确定公平速率至少部分地基于比例增益kp，所述比例增益kp被表示为
19.根据权利要求17所述的弹性分组环网络，其中，所述确定公平速率至少部分地基于积分增益kI;所述积分增益Ic1被表示为τ其中，、是比例增益，而τ至少部分地基于所述弹性分组环网络的瓶颈链路与所述弹性分组环网络的所述至少一个节点之间的往返延迟。
20.根据权利要求17所述的弹性分组环网络，其中，所述公平速率F(n)被表示为 F (n) =F (n-1) +Kp (e (η) _e (n_l)) +kje (n)其中，F(n-l)是先前公平速率，而Kp是比例增益，Ic1是积分增益，e(n)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差，e (n-1)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的先前差，而T是公平速率F(η)与先前公平速率F(n-l)之间的采样时间。
21.一种用于弹性分组环网络的设备，包括PI型控制器，其与所述弹性分组环网络内的多个节点中的至少一个节点相连，其中，所述PI控制器被配置为确定公平速率，以有助于在所述弹性分组环网络内分配的带宽；以及至少部分地基于所述分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或者多个中转队列长度稳定在目标队列长度。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述PI型控制器还被配置为至少部分地基于比例增益kp来确定所述公平速率，所述比例增益kp被表示为
23.根据权利要求21所述的设备，其中，所述PI型控制器还被配置为至少部分地基于积分增益h来确定所述公平速率，所述积分增益Ic1被表示为
24.根据权利要求21所述的设备，其中，所述公平速率F(η)被表示为 F (n) =F (n-1) +Kp (e (η) _e (n_l)) +kje (n)其中，F(n-l)是先前公平速率，而Kp是比例增益，Ic1是积分增益，e(n)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的差，e (n-1)是所述目标队列长度与当前中转队列长度之间的先前差，而T是公平速率F(η)与先前公平速率F(n-l)之间的采样时间。
全文摘要
一种用于在弹性分组环网络内分配带宽的方法。确定公平速率，以有助于通过与该弹性分组环网络的至少一个节点相连的比例积分控制器在该弹性分组环网络内分配的带宽；同时，至少部分地基于该分配的带宽，在通信量不平衡的情况下使一个或多个中转队列长度稳定在目标队列长度。
文档编号H04L12/433GK102461086SQ201080024841
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年6月5日
发明者尼尔万·安萨里, 法赫德·阿尔哈尔比 申请人:新泽西理工学院