传输网络上的优化的分组传送的制作方法
【专利摘要】一种确定分组通过传输网络进行传送的优先级的方法，该传输网络将移动网络的节点互连，其中，针对移动网络指定所述传输网络上的保证最小信息速率。该方法包括：针对要从所述移动网络注入所述传输网络的每个承载，指定承载信息速率，并将高达该速率的分组标记为符合所述承载信息速率，以及将超过该速率的分组标记为不符合所述承载信息速率。聚合来自所述移动网络的多个业务类型流，每个业务类型流包括多个承载。查看所聚合的业务类型流的分组，以识别被标记为符合和不符合的分组，并且如果符合的分组的聚合速率低于所述最小信息速率，则将不符合的分组或不符合的分组的至少一部分重新标记为符合。传输网络使被标记为符合的分组的传送优先于被标记为不符合的那些分组。
【专利说明】传输网络上的优化的分组传送
【技术领域】
[0001]本发明涉及分组在传输网络上的优化传送。具体而言，本发明可应用于传输网络是用于在移动(蜂窝)网络运营商的节点之间传送分组的网络。
【背景技术】
[0002]传输网络(TN)用于在无线电基站(RBS)(例如3G长期演进(LTE)网络中的NodeB或eNodeB)与服务网关(S-GW)或分组数据网络网关(PDN-GW)之间传送数据信号。伴随着在引入3G和4G技术之后数字数据通信的快速发展，TN(或更具体地，TN内的节点)可能变为整个数据传输过程中的瓶颈。这呈现了针对运营商的问题:两个运营商(TN运营商和移动网络运营商)之间的服务等级协议(SLA)将很可能规定针对TN的保证最小服务质量。因此，已经提出了各种系统和方法，以对在TN上传送数据分组的方式进行改进或进行优先级处理。
[0003]针对TN架构的偏好候选是所谓的城域以太网(由于其可靠性和网络组件和接口的容易获得性)。在城域以太网论坛(MEF)中，在MEF23中定义了着色概念，运营商以太网服务类别 _ 阶段 I 中:(http://metroethernetforum.0rg/PDF_Documents/Bandwidth-Profiles-for-Ethernet-Services.pdf)。在此方案中，根据用于在TN上传送的分组是否符合两个运营商之间建立的服务等级协议(SLA)中所规定的带宽，给该分组分配颜色(绿色、黄色或红色)。在城域以太网的情况下，可以按照约定信息速率(CIR或绿色速率)和超额信息速率(EIR或黄色速率，这是最大可接受速率)指定最小带宽。
[0004]根据带宽配置文件，颜色的指示可以用于指示哪些服务分组被认为是在合同之内或合同之外。当完全符合时，符合的等级是绿色；当足够符合传输但不具有性能目标时，符合的等级是黄色；或当不符合传输或性能目标中任意一个时，符合的等级是红色或被丢弃。为了考虑分组的着色，在TN内的瓶颈点处，颜色认知有效队列管理过程优先于绿色分组而抛弃黄色分组。
[0005]针对到达TN的注入点(注入点能够访问并且实施SLA)的分组(并且这些分组还不具有分配给它们的颜色)，注入点将根据可用带宽和SLA向它们分配颜色(绿色或黄色)。以绿色速率(CIR)向“绿色桶”补充绿色令牌。类似地，以黄色速率(EIR)向“黄色桶”补充黄色令牌。将在绿色桶中存在足够的令牌时到达注入点的分组着色为绿色，并通过TN发送该分组(伴随着从绿色桶中取出适当数量的令牌)。另一方面，在绿色桶中不存在足够的令牌但黄色桶中存在足够的令牌的时间点时，将分组着色为黄色，并通过TN发送该分组(伴随着从黄色桶中取出适当数量的令牌)。在绿色桶和黄色桶中都不存在足够的令牌时，将分组着色为红色并丢弃。
[0006]在一些情况下，移动网络运营商可以将分组预着色为绿色或黄色。在TN的注入点处，颜色认知分析器(通过在适当时查看绿色桶或黄色桶)检查针对所接收的绿色分组和黄色分组是否存在足够的容量。如果存在足够的容量，则不改变这些分组的颜色，并通过TN发送这些分组。如果不存在足够的容量，则可以将绿色分组重着色为黄色或红色，并且可以将黄色分组重着色为红色。分析器丢弃被重着色为红色的分组(通常利用合适的重传机制来使得重新传送被丢掉的分组)。
[0007]应当注意的是，IEEE802.1ad标准在VLAN标记的以太网帧中引入丢弃资格比特(虚拟桥接局域网修订4:提供商桥接技术，IEEE802.lad)。DEI比特在服务VLAN标记帧中是强制性的，而对于客户VLAN标记帧是可选的。DEI比特提供用于将分组标记为绿色或黄色的可能选项。
[0008]移动网络运营商对分组的预着色使得该运营商能够容易地验证TN运营商符合SLA。着色概念还可以用于提高每个服务的公平性。使用移动网络服务的客户端(UE)通常将为它们参与的每个会话建立到一些网关节点(例如在3G情况下的RNC和在LTE情况下的S-GW)的承载。将在TN上传送这些承载。移动网络运营商可能希望向不同会话类型应用不同TN速率和质量。例如，移动网络运营商可能希望与语音呼叫相关联的承载以相对较高速率和质量通过TN来发送，同时移动网络运营商可能希望以相对较低速率和质量传输与P2P服务(例如文件共享)相关联的承载。这可以通过允许移动网络运营商为单个承载定义绿色速率来实现。直到该绿色速率，将该承载上的分组着色为绿色。在该绿色速率之上，将分组着色为黄色。因此，例如，相对于针对P2P承载所设置的绿色速率，语音呼叫承载上的绿色速率被设置为较低。在TN注入点处的颜色认知分析器将倾向于在TN上优先于黄色分组而发送绿色分组。当然，所有承载的绿色速率的总和不应当超过SLA所规定的绿色速率(例如CIR)。
[0009]在一些情况下，TN注入点可以实现所谓的颜色屏蔽分析器。这种分析器不考虑分组的任何预着色，而仅根据SLA对分组进行着色。在预着色旨在改进不同承载之间的“公平性”的情况下，颜色屏蔽分析器不实现这个。在分析器是颜色认知分析器的情况下，通常不可能使黄色分组变为绿色。在此情况下，当存在针对绿色分组的容量(根据SLA)时，可以将黄色分组注入到TN内。允许TN网络丢掉黄色分组。因此，旨在改进承载之间的公平性的方法具有不必要地降低TN上的承载传输速率和质量的结果。
【发明内容】
[0010]根据本发明的第一方面，提供了一种确定分组通过传输网络进行传送的优先级的方法，所述传输网络将移动网络的节点互连，其中，针对移动网络指定所述传输网络上的保证最小信息速率。所述方法包括:针对要从所述移动网络注入所述传输网络的每个承载，指定承载信息速率，并将高达该速率的分组标记为符合所述承载信息速率，以及将超过该速率的分组标记为不符合所述承载信息速率。聚合来自所述移动网络的多个业务类型流，每个业务类型流包括多个承载。查看所聚合的业务类型流的分组，以识别被标记为符合和不符合的分组，并且如果符合的分组的聚合速率低于所述最小信息速率，则将不符合的分组或不符合的分组的至少一部分重新标记为符合。所述传输网络使被标记为符合的分组的传送优先于被标记为不符合的那些分组。
[0011]本发明的实施例可以允许所述传输网络确定发起业务的移动网络的传送的优先级，从而降低传输网络上的带宽浪费。
[0012]所述传输网络可以是城域以太网，并且将分组标记为符合或不符合与针对城域以太网所指定的以太网服务类别一致，以将符合的分组着色为“绿色”而将不符合的分组着色为黄色。
[0013]所述方法可以包括:将令牌“桶”保持在存储设备中，以及以所述最小信息速率用令牌填充所述桶，在通过所述传输网络发送被标记或重新标记为符合的分组时，从所述桶中扣除令牌。所述方法还包括:针对每个业务类型流定义桶填充阈值，并且针对被标记为不符合的给定流的给定分组，如果桶填充等级超过针对相关联的业务类型流所定义的桶填充等级，则将该分组重新标记为符合。
[0014]该方法可以包括:将第一令牌“桶”保持在存储设备中，并以所述最小信息速率用令牌填充所述桶；以及针对所述业务类型流中的每一个业务类型流，将第二令牌桶保持在存储设备中，并且用从所述第一令牌桶溢出的令牌填充所述第二令牌桶。对于被标记为符合的聚合的业务流类型的分组，如果在第一和第二桶中存在足够的令牌，则保持该标记，并且从桶中扣除适当数量的令牌；对于被标记为不符合的每个分组，只有在与分组所属的业务类型流相关联的第二桶中存在足够令牌时，将所述分组重新标记为符合。
[0015]根据本发明的第二方面，提供了一种用于将移动网络的节点与传输网络互连的装置，其中，针对所述移动网络指定所述传输网络上的最小信息速率。所述装置包括:多个第一接口，与所述移动网络耦合，用于从所述移动网络接收相应的业务类型流；第二接口，与所述传输网络耦合，用于向所述传输网络发送所聚合的业务流；以及分组处理器，用于查看入站业务类型流的分组，以识别被标记为符合和不符合的分组，并且如果符合的分组的聚合速率低于所述最小信息速率，则将不符合的分组或不符合的分组的至少一部分重新标记为符合。所述传输网络使被标记为符合的分组的传送优先于被标记为符合的那些分组。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示意性地示出了用于确定分组通过传输网络进行发送的优先级的过程，该过程允许对从移动网络到达传输网络的注入点的分组进行重着色；
[0017]图2示意性地示出了与图1的过程相比的改进过程；
[0018]图3是示出了与图1和图2的过程相一致的一般过程的流程图；以及
[0019]图4示意性地示出了用于将分组注入传输网络的装置，该装置允许对预着色的分组进行重着色。
【具体实施方式】
[0020]如上所述，在移动网络运营商基于每个承载分配绿色速率以提高通过传输网络(TN)发送的承载的公平性的情况下，在TN注入点处实现的颜色认知分析器将能够以在TN运营商与移动网络运营商之间实现的服务等级协议(SLA)所保证的最小速率以下的速率注入分组(注意:这里的“承载”可以定义为移动设备和诸如RNC和SGW/PGW等的移动节点之间的关联)。
[0021 ] 为了解决这些问题，在这里提出了，当根据SLA存在足够容量时，在向TN的注入点处，可以将预着色的黄色分组改变为绿色。这将会增加针对移动网络运营商的CIR的利用。当然，此概念可以用在网络中的其他点，而不仅是实施SLA的点。
[0022]图1示意性地示出了所提出的解决方案的基本概念。在本示例中，TN注入点接收到与相同移动网络相关联(并因此与相同SLA相关联)的两种不同业务类型，分别是来自RNC的HSDPA业务和来自S-GW的LTE业务。每个业务流将由多个单个承载组成，通常在给定客户端或UE处将每个承载分配给给定会话。如上所述，移动网络运营商将向每个承载分配绿色速率，并将取决于当前转移速率和所分配的绿色速率，对该承载中的分组预着色为绿色或黄色。在LTE流的情况下，可以在S-GW(或TON-GW)处执行预着色，而在HSDPA流的情况下，可以在RNC处执行预着色。
[0023]给每个入站业务类型分配桶填充阈值。对于两种业务类型，如果绿色桶中存在足够令牌，则发出绿色分组作为绿色。对于每个业务类型的每个黄色分组，如果绿色桶中的令牌填充等级在相关联的阈值之上(并且针对该分组存在足够令牌)，则将来自该业务类型的入站黄色分组重着色为绿色。否则，该分组保持黄色。通过适当地设置不同阈值，能够实现未使用的绿色令牌在不同业务类型之间(在此示例中为LTE与HSDPA之间)的期望分布。例如，如果针对LTE的阈值被设置为比针对HSDPA的阈值低的等级，则在TN中优选LTE业务而不是HSPDA业务。
[0024]图1的方案当然假定在黄色桶中存在无限供应的令牌。事实上，假定在不具有在业务类型之间进行区分的任何阈值的情况下使用单个黄色桶，如果在黄色桶中存在足够令牌，则已经被预着色为黄色的分组将仅保持为黄色并被发送。否则，将该分组着色为红色并将其丢弃。可以针对不同业务类型定义不同的黄色桶阈值，以便于当处理黄色分组时，在业务类型之间进行区分。还可以在注入点处不实现黄色桶。
[0025]图2示意性地示出了用于在TN注入点的颜色认知分析器处实现的更复杂算法，再次假定从移动网络接收两个业务流，分别是HSDPA业务流和LTE业务流。考虑对被预着色为绿色和黄色(由移动运营商)的入站分组的处理，采用三个不同桶，分别是:
[0026]1.专用于被预着色为绿色的分组的桶“X”。仅将该桶中的令牌分配给被预着色为绿色的分组(即，这些令牌不用于对黄色分组进行重着色)。
[0027]2.用于LTE分组的重着色的桶“Y”。该桶中的令牌可以用于将黄色LTE分组重着色(为绿色)，并还可以将这些令牌分配给已被预着色为绿色的分组。
[0028]3.用于HSDPA分组的重着色的桶“Z”。该桶中的令牌可以用于将黄色HSDPA分组重着色(为绿色)，并还可以将这些令牌分配给已被预着色为绿色的分组。
[0029]现在考虑该处理的实现，以绿色(SLA所定义的)速率(即CIR)用绿色令牌重新填充专用绿色桶X。当该桶溢出(根据一些预定义的溢出限制)时，则以加权方式在两个其他桶Y和Z之间分发溢出令牌。例如，将溢出令牌的wl/(wl+w2)部分放在桶Y(LTE)中，将剩余的令牌放在桶Z (HSDPA)中。如果桶Y进而溢出，则将溢出令牌放入桶Z中，反之亦然。
[0030]现在考虑被预着色为绿色的入站分组。如果所有三个桶的绿色令牌的总数足够容纳分组大小，则分组颜色保持为绿色。取决于规则是如何建立的，从不同桶中取令牌。一个选项是先从桶Y和Z中取令牌。如果这不能提供足够的令牌，则从桶X中取附加令牌。如果所有桶中都不存在足够令牌，则将该分组重着色为黄色。该方案倾向于使被预着色为绿色的分组比针对黄色分组的重着色处理(黄色变为绿色)优先。
[0031]仅当在相关联的重着色桶中存在足够令牌时，将入站的被预着色为黄色的分组(即，原始为黄色的分组)重着色为绿色。因此，如果分组在LTE业务流内，并且如果在桶Y内有足够令牌可用，则从该桶中取分组并将该分组重着色为绿色。如果桶Y中不存在足够的令牌，则该分组保持为黄色。不使用来自其他桶(X和Z)的令牌。[0032]这里所描述的方案提供了一种用于在不同业务流之间共享符合SLA的CIR的简单但高效的机制。它避免在(瓶颈)TN节点处查看分组以在不同业务流的分组之间进行区分的需要。相反，当在不存在足够带宽(拥塞)的情况下选择丢掉哪些分组时，在TN瓶颈节点处的有效队列管理处理可以使用在数据分组中标记的颜色信息。首先要丢掉的分组将是黄色分组。
[0033]还考虑由移动网络运营商执行的每承载等级预着色，在LTE的情况下，这可以在PDN-Gff中(而不是在S-GW中)完成。分组从I3DN-GW到S-GW，并且从S-GW经由TN注入节点到TN。如果I3DN-GW和S-GW通过以太网连接进行连接，则TON-GW可以使用以太网帧(分组)的DEI比特来表示分配给分组的颜色。S-GW读出入站分组的DEI比特，并且当这些分组离开S-GW去往TN时，相应地设置出站分组的DEI比特。备选地，如果在TON-GW处使用IP分组的DSCP字段来表示分配给分组的颜色，则S-GW读出DSCP字段中的值，并使用它来填充发送给TN的流出以太网帧的DEI比特。
[0034]在HSDPA或公共TN(在LTE与HSDPA之间公共)的情况下，它还可以应用于利用分担相同TN瓶颈的多个RBS (例如NodeB和eNodeB)进行操作的TN。针对该公共传输，不需要节点之间的任意直接通信。每个节点可以具有单独的“绿色”速率表(见下文)，或者在不同技术和节点上，绿色速率可以是一致的。例如，对给定服务进行服务的承载始终可以获得(例如)IMbps的‘绿色速率’，而不论其使用LTE还是HSDPA。
[0035]图3通过流程图的方式示出了用于确定分组通过传输网络进行传送的优先级的过程。在步骤SI，根据每承载着色算法，在移动网络内对分组进行着色。在步骤S2，在传输网络注入点处合并多个流。在步骤S3，在注入点处查看分组，以确定它们是被标记为符合还是不符合。然后，在步骤S4，如果确定在传输网络有可用容量，则可以将从移动网络到达的不符合的分组(黄色)标记为符合(绿色)。在步骤S5，通过传输网络发送被标记或重标记为符合或不符合的分组。
[0036]现在参考图4，图4示出了用于将分组直接地或经由一些中间节点和/或网络注入到传输网络内的节点。节点包括多个第一接口 la、lb、lc，第一接口 la、lb、Ic与移动网络耦合，以从移动网络接收相应的业务类型流。提供第二接口 2，第二接口与传输网络耦合，以向传输网络发送聚合的业务流。分组处理器3查看入站业务类型流的分组，以识别被标记为符合和不符合的分组，并且如果符合的分组的聚合速率低于所述最小信息速率，则将不符合的分组或不符合的分组的至少一部分重新标记为符合。传输网络使被标记为符合的分组的传送优先于被标记为不符合的那些分组。
[0037]本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范围的前提下，可以对上述实施例作出各种修改。
【权利要求】
1.一种确定分组通过传输网络进行传送的优先级的方法，所述传输网络将移动网络的节点互连，其中，针对移动网络指定所述传输网络上的保证最小信息速率，所述方法包括: 针对要从所述移动网络注入所述传输网络的每个承载，指定承载信息速率，并将高达该速率的分组标记为符合所述承载信息速率，以及将超过该速率的分组标记为不符合所述承载信息速率； 聚合来自所述移动网络的多个业务类型流，每个业务类型流包括多个承载；以及 查看所聚合的业务类型流的分组，以识别被标记为符合和不符合的分组，并且如果符合的分组的聚合速率低于所述最小信息速率，则将不符合的分组或不符合的分组的至少一部分重新标记为符合， 其中，所述传输网络使被标记为符合的分组的传送优先于被标记为不符合的那些分组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输网络是城域以太网，并且将分组标记为符合或不符合与针对城域以太网所指定的以太网服务类别一致，以将符合的分组着色为“绿色”而将不符合的分组着色为黄色。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，聚合多个业务类型流并查看所聚合的业务类型流的分组的步骤在将所述移动网络与所述传输网络互连的以太网用户网络接口 UNI处执行。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，将高达所述最小信息速率的分组标记为符合所述承载信息速率并将超过该速率的分组标记为不符合所述承载信息速率的步骤在处理相应的业务类型流的移动网络内的节点处执行。·
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述业务类型流中的至少一个业务类型流是LTE业务流，并且所述标记分组的步骤在S-GW和TON-GW之一处执行。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述业务类型流中的至少一个业务类型流是HSDPA业务流，并且所述标记分组的步骤在RNC处执行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括:将令牌“桶”保持在存储设备中，以及以所述最小信息速率用令牌填充所述桶，在通过所述传输网络发送被标记或重新标记为符合的分组时，从所述桶中扣除令牌，所述方法还包括:针对每个业务类型流定义桶填充阈值，并且针对被标记为不符合的给定流的给定分组，如果桶填充等级超过针对相关联的业务类型流所定义的桶填充等级，则将该分组重新标记为符合。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，包括: 将第一令牌“桶”保持在存储设备中，并以所述最小信息速率用令牌填充所述桶； 针对所述业务类型流中的每一个业务类型流，将第二令牌桶保持在存储设备中，并且用从所述第一令牌桶溢出的令牌填充所述第二令牌桶；以及 对于被标记为符合的聚合的业务流类型的分组，如果在第一和第二桶中存在足够的令牌，则保持该标记，并且从桶中扣除适当数量的令牌；对于被标记为不符合的每个分组，只有在与分组所属的业务类型流相关联的第二桶中存在足够令牌时，将所述分组重新标记为符合。
9.根据权利要求10所述的方法，包括:向所述业务类型流分配相关的优先级，并且根据相关联的优先级，用从第一桶中溢出的令牌来填充第二桶。
10.一种用于将移动网络的节点与传输网络互连的装置，其中，针对所述移动网络指定所述传输网络上的最小信息速率，所述装置包括: 多个第一接口，与所述移动网络耦合，用于从所述移动网络接收相应的业务类型流； 第二接口，与所述传输网络耦合，用于向所述传输网络发送所聚合的业务流； 分组处理器，用于查看入站业务类型流的分组，以识别被标记为符合和不符合的分组，并且如果符合的分组的聚合速率低于所述最小信息速率，则将不符合的分组或不符合的分组的至少一部分重新标记为符合， 其中，所述传输网络使被标记为符合的分组的传送优先于被标记为符合的那些分组。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述传输网络是城域以太网，并且所述第二接口是以太网用户-网络接口 UNI。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述分组处理器被配置为:对与针对城域以太网所指定的以太网服务类别相一致的分组进行重新标记，以将符合的分组着色为“绿色”而将不符合的分组着色 为黄色。
【文档编号】H04W28/10GK103858470SQ201180074132
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2011年10月14日 优先权日:2011年10月14日
【发明者】桑德尔·拉茨, 鲍拉日·彼得·盖罗, 亚诺什·汉玛托斯, 吉尔维斯特·纳达斯 申请人:瑞典爱立信有限公司