专利名称:基于公平算法的ip电信网路由/交换设备资源管理方法
技术领域：
本发明涉及一种用于IP电信网系统的资源管理方法，尤其涉及一 种利用IP电信网系统的路由/交换设备实施、基于公平算法的网络资 源管理控制方法，属于电信技术领域：
。
技术背景
IP电信网系统是本发明人在专利号为ZL 10037641. 0的发明
专利中提出的新概念。它采用独特的内外双层结构和双地址寻址方式， 由位于内层的至少一个复址无连接数据网(简称为PTDN网)和位于外 层的多个IP网组成，还包括多个边缘关口设备。IP网通过边缘关口 设备与该复址无连接数据网相连接。每个复址无连接数据网中还包括 至少一个地址映射设备；边缘关口设备通过地址映射设备完成双地址 间的映射。复址无连接数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有 一个复址无连接数据网地址，IP网中的所有设备和上述边缘关口设备 都分配有IP地址，IP地址和复址无连接数据网地址之间的映射关系 保存在地址映射设备内的地址映射表之中，边缘关口设备经认证后与 地址映射设备之间建立连接。在复址无连接数据网内部还具有网络管 理设备，该网络管理设备同时管理复址无连接数据网内的接入层设备、 汇聚层设备和核心层设备。
在IP电信网系统中，从源端发向目的端的IP包通过如下方式进 行传送首先，位于源端的边缘关口设备(简称为ED设备)接收来自 IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备(简 称为ADT设备)；地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接 数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端边缘关口设备的 数据网地址回送给源端边缘关口设备；源端边缘关口设备根据复址无 连接数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备；目的端边缘关口设 备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文，从而使IP分组最 终到达目的端。
在本发明人就IP电信网技术提出的一系列专利申请中，已经就如何在IP电信网系统.内进行资源管理的方法进行了详细的说明(具体请 参见在先申请"IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法"， 公开号CN1829175和"IP电信网系统中基于信令机制的资源管理方 法"，公开号CN1829176)。但是，就IP电信网系统中用于转发和处 理数据包的核心设备一路由/交换设备而言，现有技术并没有公开与之 相适应的网络资源管理和控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于公平算法的IP电信网设备资源管 理方法。该资源管理方法通过IP电信网系统中的路由/交换设备予以 实施。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案
一种基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特
征在于
(1) 路由/交换设备开启对虚链路的优先级处理功能；
(2) 在接收到一个数据平面的虚链路的数据包之后，
当数据包没有超过为该虚链路配置的资源值时，将数据包直接放入 虚链路出端口队列中，由路由/交换设备根据数据包的优先级进行传送；
当数据包超过为该虚链路配置的资源值时，釆用存储器对数据流进 行整形，并基于公平算法确定要丢弃的数据包。
其中，在所述步骤(l)中，开启对虚链路的优先级处理功能之前，先 关闭该虚链路资源阈值计数指示器。
在所述步骤(2)中，所述公平算法为公平排队算法或者加权公平算法。
在不面向连接的工作方式下，路由/交换设备直接对虚链路实施所述
基于公平算法的资源管理方法；在面向连接的工作方式下，路由/交换设
备根据网络的工作状态在基于虚电路的方式，基于虚链路的方式和虚电 路+虚链路方式中进行选择。
在基于虚电路的方式下，在虚电路的接入端进行接入控制以实现资 源管理。
在基于虛链路的方式下，在汇聚资源的虚链路处实施上述的基于公 平算法的资源管理方法。
在虚电路+虚链路方式下，在汇聚资源的虚链路处实施上述的基于 公平算法的资源管理方法，并且在虚电路的接入端进行接入控制以实现资源管理。
一种在IP电信网系统中选择资源管理方式的方法，由IP电信网系 统中的路由/交换设备实施，其特征在于
对于实时业务，所述路由/交换设备控制虚链路进行基于阈值控制的 资源管理方法；对于非实时业务，所述路由/交换设备控制虚链路进行上 述的基于公平算法的资源管理方法。
本发明所提供的IP电信网设备资源管理方法可以有效满足组建大规 模网络的要求，为IP电信网技术的产业化应用奠定技术基础。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进T步的说明。
图1为用于实施本资源管理方法的路由/交换设备的内部组成结
构示意图。
具体实施方式
下面，首先介绍用于实施本发明所述资源管理方法的路由/交换设 备。参见图1所示，该路由/交换设备包括下列的功能模块数据包接收 /发送模块、数据包交换模块、通信资源配置模块、通信资源管理和控制 模块、网管接口模块、数据库模块、电源模块、中央处理模块等。其中， 中央处理模块为核心的功能模块，用于实现整体设备的管理和控制。该 中央处理模块分别与上述的数据包交换模块、网管接口模块、数据库模 块、通信资源配置模块、通信资源管理和控制模块相连接。另外，电源 模块也连接中央处理模块，以便为整个路由/交换设备的正常运行提供电 力支持。数据包接收/发送模块作为路由/交换设备与外部电信网的接口， 负责接收和发送数据包。数据包交换模块与该数据包接收/发送模块相连 接，用于实现对数据包的处理。通信资源管理和控制模块是用于实施资 源管理和控制的功能模块。该模块与数据包接收/发送模块相连接，以通 过对数据包接收/发送的控制实现对通信资源的管理。通信资源配置模块 与通信资源管理和控制模块相连接，以便实现对网络通信资源的预先配 置。
在基于IP电信网系统实现的IP承载网中，使用数据平面ID作为唯 一的标识来标识和管理一个特定的数据平面。路由/交换设备利用通信资 源管理和控制模块实现对路由/交换设备的网络资源的管理和控制。该功 能是路由/交换设备的核心功能之一。路由/交换设备掌握本身的全部资源及其配置，对本身的资源有完备的管理和控制能力。
路由/交换设备可以在面向连接的工作方式下工作，也可以在不面向 连接的工作方式下工作。面向连接的工作方式和不面向连接的工作方式 各有其用途。对于面向连接的工作方式而言，数据包的前转依靠的是数 据帧中的逻辑信道号，不需要完整的目的地址、源地址和一系列相关参 数，所有这一切均在虚电路建立时已经协商好了，因此数据包的报头开 销小，传输效率高。但它的缺点在于网络中的每一个节点都要维护一个 数据库，网络越大数据库越复杂，导致网络的可扩展性差，很难用于建 设大规模的网络。对于不面向连接的工作方式而言，数据包的前转依靠 的是数据包中的目的地址。数据包中需要完整的目'的地址、源地址和一 系列相关的参数，因此报头的开销大，但其优点在于网络的可扩展性好。 当采用不面向连接的工作方式时，路由/交换设备通过数据平面ID (VPN—ID)和组播ID来管理其所有端口上的虚链路资源；当采用面向 连接的工作方式时，路由/交换设备通过数据平面ID (VPN—ID)、虛链路 和虚电路(VC)来管理所有端口的资源。
需要说明的是，虚链路和虚电路是不同的概念。对于不面向连接的 工作方式，不存在虚电路的概念。此时的虚链路为两点之间由数据平面 ID确定的链路。对于面向连接的工作方式，虚链路为两点之间由数据平 面ID确定的链路中，同一个数据平面ID下的虚电路的集合。虚链路资 源与虚电路资源的关系与业务类别直接相关。在最高级的业务类别中， 虚链路资源为全部虚电路资源之和。在非最高级的业务类别中，虚链路 资源为全部虚电路资源之和乘以一个小于或等于1的系数所得到的值。
在上述的路由/交换设备中，不同的虚链路可以进行不同的资源管理 方法，即，进行基于阈值控制的资源管理方法，或者进行基于公平算法 的资源管理方法。具体而言，对于实时业务，路由/交换设备中的通信资 源管理和控制模块控制虚链路进行基于阈值控制的资源管理方法；对于 非实时业务，该通信资源管理和控制模块控制虚链路进行基于公平算法 的资源管理方法。
在本申请人在先申请的"基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备 资源管理方法"(专利申请号200810106445.2)中介绍了基于阈值控制 的资源管理方法当进入路由/交换设备的该数据平面数据流量超过其虚 链路的阈值上界时，路由/交换设备即向源端发送数据流量超阈值告警报文，所传送的数据报文正常转发。相同源端的超阈值告警报文发送N次。 当数据平面链路的进入报文超过该虚链路的配置资源值时，该报文将丢 弃。这种资源管理方法将适用于传送实时业务的数据平面链路。
下面对路由/交换设备基于公平算法的资源管理方法展开详细的说 明。该资源管理方法的特点是不设置阈值，当数据报文进入数据平面的 链路后，采用公平算法来丢弃部分报文，以保证报文流量不超过所限定 的资源值，并能保证发送的报文的公平性。因此，这种资源管理方法适 用于传送非实时业务的数据平面链路。
在不面向连接的工作方式下，基于公平算法^资源管理方法包括如 下的歩骤首先，路由/交换设备对每一个端口的每一个数据平面的虚链 路配置所要求的资源，不配置阈值上界和阈值下界，关闭资源阈值上界 计数指示器和资源阈值下界计数指示器，路由/交换设备开启虚链路优先 级处理能力。当路由/交换设备接收到一个数据平面的虚链路数据包，它 将根据数据包的优先级放入虚链路的出端口存储队列池为该数据平面的 虚链路设置的队列中，当数据平面的虚链路传送的数据包没有超过为该 虚链路配置的资源值时，路由/交换设备根据数据包的优先级，进行传送， 优先级高的先传，优先级低的后传，将不发生任何丢包的动作。当一个 数据平面的虚链路传送的数据包超过为该虚链路配置的资源值时，它采 用存储器对数据流进行整形，整形所采用的存储容量取决于容许的最大 时延，同时采用公平算法来确定要丢弃的数据包，在发送队列中的数据 包，将根据数据包的优先级进行传送。优先级高的具有高的优先传送概 率，优先级低的具有低的优先传送概率。需要说明的是，公平算法的主 要目标是网络节点的传送能力对用户的公平性，即无论高优先级或低优 先级的用户数据都拥有公平传送数据包的权力，只是优先级高的具有高 的优先传送概率，优先级低的具有低的优先传送概率。具体可以采用的 公平算法有很多，有公平排队算法、加权公平算法等。关于公平算法的 进一步介绍，可以参考林闯、单志广和任丰原所著《计算机网络的服务 质量(QoS)》(ISBN 7-302-08076-3/TP. 5843，清华大学出版社2004年4 月出版)以及维格斯纳所著《IP服务质量》(人民邮电出版社2001年8 月出版)等书籍，在此不再赘述。
在面向连接的工作方式下，基于公平算法的资源管理方法可分为基 于虚电路的方式、基于虚链路的方式和虚电路+虚链路的方式。在这种情况下，路由/交换设备中的通信资源管理和控制模块可以根据整个IP 承载网当前的工作状态进行选择。在采用基于虚电路的方式时，由于面 向连接的情况下在连接建立的过程中就建立起一条虚电路。在这条虚电 路中，所有虚链路的资源是相同的，因此只要在虚电路的接入端进行控 制即可实现基于公平算法的资源管理。在采用基于虚链路的方式时，路 由/交换设备根据业务等级，对相同数据平面通过相同虚链路的资源进行 汇聚，此时即可在汇聚资源的虚链路处采用上述基于公平算法的资源管 理方法。在基于虚电路+虚链路的方式下，既可以在汇聚资源的虚链路
处启动上述基于公平算法的资源管理方法；也可以在虚电路的接入端进
行控制以实施进行基于公平算法的资源管理。
在上述的资源管理过程中，管理平面的资源管理命令的优先级高于
控制平面的资源管理命令。因此，己经用控制平面完成的资源管理和控
制，可以通过管理平面来改动。资源管理的最后决定权取决于来自网络
管理设备的人工干预。
上面对本发明所述的基于公平算法的IP电信网设备资源管理方法进
行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质
精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利
权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求
1.一种基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于
(1)路由/交换设备开启对虚链路的优先级处理功能；
(2)在接收到一个数据平面的虚链路的数据包之后，
当数据包没有超过为该虚链路配置的资源值时，将数据包直接放入虚链路出端口队列中，由路由/交换设备根据数据包的优先级进行传送；
当数据包超过为该虚链路配置的资源值时，采用存储器对数据流进行整形，并基于公平算法确定要丢弃的数据包。
2. 如权利要求
1所述的基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资 源管理方法，其特征在于-在所述步骤(l)中，开启对虚链路的优先级处理功能之前，先关闭该 虚链路资源阈值计数指示器。
3. 如权利要求
1所述的基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资 源管理方法，其特征在于 '在所述步骤(2)中，所述公平算法为公平排队算法或者加权公平算法。
4. 如权利要求
1所述的基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资 源管理方法，其特征在于在不面向连接的工作方式下，路由/交换设备直接对虚链路实施所述基于公平算法的资源管理方法；在面向连接的工作方式下，路由/交换设备根据网络的工作状态在基于虚电路的方式，基于虚链路的方式和虚电 路+虚链路方式中进行选择。
5. 如权利要求
4所述的基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于在基于虚电路的方式下，在虚电路的接入端进行接入控制以实现资 源管理。
6. 如权利要求
4所述的基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于在基于虚链路的方式下，在汇聚资源的虚链路处实施如权利要求
1 所述的基于公平算法的资源管理方法。
7. 如权利要求
4所述的基于公平算法的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于在虚电路+虚链路方式下，在汇聚资源的虚链路处实施如权利要求
1 所述的基于公平算法的资源管理方法，并且在虚电路的接入端进行接入 控制以实现资源管理。
8. —种在IP电信网系统中选择资源管理方式的方法，由IP电信网 系统中的路由/交换设备实施，其特征在于对于实时业务，所述路由/交换设备控制虚链路进行基于阈值控制的 资源管理方法；对于非实时业务，所述路由/交换设备控制虚链路进行如 权利要求
1所述的基于公平算法的资源管理方法。
专利摘要
本发明提供了一种基于公平算法的IP电信网设备资源管理方法。该方法基于IP电信网系统的路由/交换设备实施，包括如下步骤路由/交换设备首先开启对虚链路的优先级处理功能，在接收到一个数据平面的虚链路的数据包之后，当数据包没有超过为该虚链路配置的资源值时，将数据包直接放入虚链路出端口队列中，由路由/交换设备根据数据包的优先级进行传送；当数据包超过为该虚链路配置的资源值时，采用存储器对数据流进行整形，并基于公平算法确定要丢弃的数据包。本方法可以为IP电信网技术的产业化应用奠定技术基础。
文档编号H04L12/56GKCN101588292SQ200810112283
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月22日
发明者刘文红, 洁 张, 胡筑华, 蒋林涛, 赵庆琳, 马玉发 申请人:原创信通电信技术(北京)有限公司;信息产业部电信研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan