通过集中的端到端连接传输包的方法和系统的制作方法_2

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实施绑定的站点到站点VPN连接)时,可以创建MXN个虚拟隧道116。虚拟隧道116 对应于站点102的网络连接和站点104的网络连接组成的独特排列。
[0034] 集中的端到端连接103相当于MXN个虚拟隧道116,因为路由器106和108集中 MXN个虚拟隧道116以形成集中的端到端连接103。MXN个虚拟隧道116被分成组103A、 103B和 103C。
[0035] 在所图示的实施例的方块202处,为隧道确定和/或分配默认权重。为了确定默 认权重,实施例在站点102与104之间交换连接112和114的上行和下行带宽数据。使用 此带宽数据,可以根据以下来计算默认权重:假设站点102的连接1到m的下行带宽是dl、 d2、......、dm,且站点104的连接1到η的上行带宽是ul、ul、......、un;站点102的连接X 与站点104的连接Y之间的隧道的默认权重可以定义为DW(x,y),其中DW(x,y) =dx*uy。
[0036] 使用以上方法来计算默认权重,如果连接112-1到112-3是具有10M/6M、8M/4M和 6M/6M的相应上行带宽/下行带宽的多WAN路由器的WAN连接,且连接114-1到114-2是具 有7M/5M和9M/3M的相应上行带宽/下行带宽的多WAN路由器的WAN连接,那么每个隧道 的相应默认权重将是如下:
[0037]表 0001
[0038]
[0040] 应注意,可构想其它计算默认权重的方式,并且上文仅是本发明的实施例的实施 方案的实例。应注意,可以使用许多不同的加权模式来定义隧道的初始带宽。例如,可能希 望仅使用接收站点的下行容量和发送站点的上行容量对一个方向上的隧道加权。用来表征 在绑定的连接的机构处的隧道容量的任何加权模式可以用于本发明的目的。
[0041] 当根据实施例将包从站点102路由发送到站点104时,将以根据有效权重EW(x,y) 的比率将包分布到隧道。初始地,实施例的有效权重设置成等于默认权重,EW(x,y)= DW(x,y),并且如果隧道116的带宽从初始设置保持不变,那么对于包分布,所述有效权重 是对于包分布最佳的。然而,如果用户在具有存在弃丢包的一个或多个隧道的TCP会话中 正经由绑定的网络连接下载文件,那么所述会话的整体吞吐量将急剧地下降。该情况,这部 分地是因为丢弃包将持继续引起TCP重传,并且TCP的流量控制将维持较低吞吐量,即使无 丢弃包的隧道未被全部占用。
[0042] 提高吞吐量的一种有效方式可以是避免此类丢包。为了这样做,在所图示的实施 例的方块203处,本发明的实施例对隧道何时正经历丢包率的提高或降低进行辨别。在方 块204处,实施例进一步用于修改正经历或已经经历丢包率改变的隧道的有效权重。可以 连续地监控或基于特定时间周期来监控丢包率信息。一旦确定隧道正经历不可接受的丢包 率(方块204-1),在方块204-2处,所图示的实施例就降低隧道的有效权重。在一些实施例 中,不可接受的可能意味着丢包率是非零数量,而其它实施例可确定不可接受的比率是除 预定义阈值以外的任何比率。实施例以逐步的方式、以连续的方式、以与丢包率的提高成一 倍比例地降低等方式来实施这些降低。当以逐渐的方式进行降低时,实施例可以继续监控 隧道以便优化所实施的降低的量。
[0043] 可以通过经由路由器106或路由器108的每个隧道发送心跳包来建立或监控隧道 116。在一些实施例中,当接收终端在一段时间未能从隧道接收到心跳包时,其将会将所述 隧道看作下行并且所述隧道将不会用于路由流量。如果心跳包再次开始被接收,那么可以 重新建立所述隧道并连同其它隧道一起加权。由此,在所有包在隧道中被丢弃并且所述隧 道的有效权重降低为零的情况下,实施例可以利用心跳包来监控并重新建立连接。
[0044] 此外,当隧道恢复其相应带宽的全部或部分时,例如,确定丢包率降低(方块 204-3)时,所图示的实施例用于提高此类隧道的有效权重(方块204-4)以便充分或更充 分地利用所述带宽。一些实施例使用预定步长提高隧道的有效权重直到恢复准确的有效权 重。其它实施例以与最新测量的带宽成比例地提高有效权重,最新测量的带宽可对应于最 新测量的丢包率。此外,实施例可以基于预定线性或指数比例提高隧道的有效权重。
[0045] 在调节隧道的有效权重之后,或在确定无需调节之后,在所图示的实施例的方块 205处更新系统的加权模式。此更新可以包括存储任何处理后的信息、在进一步处理中使用 此类信息、使系统不操作等。例如,关于方块205进行的处理可以用来在一段时间内对加权 模式取平均值以便缓解与高瞬态异常相关联的错误。此外,可以在系统100上使用更新后 的信息以修改数据传送会话的包分布,如关于图2B所论述。系统100可以在整个数据传送 会话中连续地或周期性地继续实施步骤203到205。
[0046] 图2B示出了其中在实施加权方法200之后至少部分基于隧道的修改后的权重分 布包的实施例。具体来说,所图示的实施例的方块206用以根据通过方法200的操作确定 的加权模式跨隧道分布包。在一些实施例中,此分布将在整个数据传送会话中改变,因此图 2B的步骤会重复示出。一些实施例在每次在方块205处更新系统时改变包分布。此外,方 块205可以使得响应于某些丢弃率改变的阈值等而周期性地实施改变。应了解,通过方法 200的操作确定权重以及在方块206处将所确定的权重应用到包分布可以具有不同的周期 性。例如,方法200可用以使用相对较短的迭代循环来提供加权模式信息的更新,而包的分 布则使用较长的迭代循环来基于此类加权模式信息进行变化。
[0047] 为了监控各个隧道116的带宽,本发明的一些实施例用各种信息封装每个所传输 的IP包。图3示出了一个实例实施例,其展示意了可以封装到在所传输的IP包中封装的 信息300的类型的实例实施例。版本字段302可以含有关于所利用的协议版本的信息且协 议类型字段303可以含有净负荷的包的协议类型。一般来说,此字段的值将对应于包的以 太网协议类型。然而,另外的值可以在其它文档中定义。隧道ID字段304可以是32位字 段并且可以含有用以识别IP包的当前隧道的标识符。高级加密标准(AES)初始化向量字 段306可以是32位字段并且可以含有AES加密的初始化向量。全局序列号字段308可以是 32位字段并且可以含有序列号,所述序列号用来在当用于各个会话的包中的每个包已经从 它们的相应隧道出现时将所述每个包重新排序为适当的顺序。每隧道序列号字段310可以 是32位字段,其可以表示分配给被路由传送到具体隧道的每个包的序列号。AES加密后的 净负荷字段312可以用来传送IP包的净负荷。
[0048] 上文所论述的每隧道序列号可以用来监控隧道中的丢弃包。在一个实施例中,接 收终端上的路由器通过监控接收到的包的每隧道序列号来计算每f秒内每个隧道的丢弃 包率DR(x,y)。DR(x,y)可以表征为针对一个周期f内,错过丢失的序列号个数除以序列号 增加量。周期f的长度可以变化,并且在一个实施例中,f等于5秒。
[0049] 也可以使用其它方法来监控丢包,例如:发送器可以周期性地通知接收终端其已 经发送了多少包;发送器每隔一段固定时间周期向接收终端发送心跳包;并且接收终端可 以通过监控心跳包的丢弃率、通过从物理接口 /装置/层获取丢弃率图等来评估整体丢弃 率。
[0050] 接收终端可以向发送路由器反馈具体隧道的丢弃率、有效权重或其它带宽指标。 当发送器接收到关于丢包的信息时,一些实施例通过EW(x,y) *DR(x,y)来降低隧道的有效 权重EW(x,y)。可以使用其它度量标EW(x,y) ·?Κ(χ,7)来降低隧道的有效权重EW(x,y)。 也可使用其它度量值来修改隧道的有效权重。在一些实施例中,发送器可以接收反馈,并且 有效权重可以通过大于或小于弃包率的数值来降低。可以根据通信系统的具体需要来配置 此类变化变量。以上实例表示度量值,其尝试将隧道的有效权重降低至一个权重,以防止进 一步弃包丢失,同时最大化隧道的可用带宽量的权重的度量标准。任何可发现此平衡的度 量值都是优选的。
[0051]图6A是流程图,其示出了根据本发明的多个实施例中的一个的用来将已建立端 到端连接分成多个组中的一组的过程。为了更好地理解实施例,结合图5查看图6A。在步 骤601中,处理单元502从从存储装置505检索条件。分类是基于已建立端到端连接是否 符合所检索到的条件。
[0052]在步骤602中,处理单元502确定在通信路由器106与通信路由器108之间的已 建立端到端连接是否符合条件。
[0053] 如果在步骤602中处理单元502确定已建立端到端连接符合所有条件,那么在步 骤603中已建立端到端连接属于第一组已建立端到端连接。
[0054] 如果在步骤602中处理单元502确定已建立端到端连接符合至少一个条件但不是 所有条件,那么在步骤604中已建立端到端连接属于第二组已建立端到端连接。
[0055] 如果在步骤602中处理单元502确定已建立端到端连接符合一个或多个特定条件 但不是所有条件,那么在步骤604中已建立端到端连接属于第二组已建立端到端连接。
[0056] 在一个变型中,如果在步骤602中处理单元502确定已建立端到端连接不符合任 何条件,那么在步骤605中已建立端到端连接属于非第一 /第二组已建立端到端连接。属 于非第一/第二组的已建立端到端连接不属于第一组或第二组已建立端到端连接。
[0057] 在一个变型中,不存在第二组已建立端到端连接,省略步骤604。如果在步骤602 中处理单元502确定已建立端到端连接不符合所有条件,那么在步骤605中已建立端到端 连接属于非第一 /第二组。
[0058] 在一个变型中,在步骤601中仅从从存储装置505检索到一个条件。如果在步骤 602中处理单元502确定已建立端到端连接符合所述条件,那么在步骤603中已建立端到端 连接属于第一组已建立端到端连接。如果在步骤602中处理单元502确定已建立端到端连 接不符合所述条件,那么在步骤605中已建立端到端连接属于非第一 /第二组已建立端到 端连接。步骤604省略,因为仅存在一个条件。
[0059] 当条件与性能度量标准有关时,通过使用已建立端到端连接发送测试数据到通信 路由器108来进行步骤602中的确定。测试数据的内容可以至少部分基于数据包的内容、随 机生成的内容或一个或多个基准测试。发送测试数据的时间周期优选地小于十秒,因为在 十秒内发送的测试数据的数目足以确定大多数网络中的性能,例如往返时间、时延和丢包。
[0060] 替代地,代替使用测试数据,通过发送数据包、纠错/检错包、管理包或健康检查 包来完成步骤602中的确定。发送健康检查包用于维护已建立的端到端连接并且以便检查 已建立的端到端连接的状态。当针对步骤602中的确定经由每个已建立的端到端连接传输 数据包时,在完成分类之后,仅经由特定组已建立端到端连接传输数据包。在多个实施例中 的一个中,从通信路由器108接收性能报告,并且所述性能报告用以确定已建立的端到端 连接是否符合与性能有关的条件。可以通过多个已建立端到端连接依次、逐个、以组、同步 或几乎同步地传输测试数据。在一个变型中,步骤602中的确定至少部分基于存储于从存 储装置505中的信息或所述信息的分析内容。替代地,通过使用历史数据或历史性能数据 完成步骤602中的确定。历史数据存储于从存储装置505中。在步骤602中使用历史数 据来确定已建立端到端连接是否符合条件的情境的实例是,当所述条件基于使用度量标准 时。例如,如果已建立端到端连接的使用尚未达到某一限制,那么其符合条件,并且如果其 使用已经达到或接近某一限制,那么其不符合条件。因此需要监控使用情况并且将使用情 况的数据作为历史数据存储在从存储装置505中。
[0061] 在一个变型中,通过点对点协议(PPP)、帧中继协议、地址解析协议(ARP)或任何 其它数据链路层协议使用0SI二层包发送测试数据。替代地,通过传输控制协议(TCP)、用 户数据报协议(UDP)或因特网控制报文协议(ICMP)使用互联网协议(IP)包发送测试数 据。如果已建立端到端连接使用LTE协议,那么使用1型或2型LTE帧发送测试数据。替 代地,使用以太网帧发送测试数据。替代地,测试数据的格式部分地基于所检索到的条件以 及已建立的端到端连接的通信协议。
[0062] 在多个实施例中的一个中,基于符合条件来计算已建立端到端连接的评分。已建 立端到端连接必须符合最小数目的条件以便属于一组已建立端到端连接。最小数目可以通 过通信路由器106的用户、制造商或管理员来预定义。例如,存在五个条件,已建立端到端 连接要属于第一组已建立端到端连接所需要符合的条件的最小数目是三个。如果处理单元 502确定已建立端到端连接符合至少三个条件,那么已建立端到端连接属于第一组已建立 端到端连接。如果处理单元502确定已建立端到端连接不符合至少三个条件,那么已建立 端到端连接属于非第一组已建立端到端连接。在一个变型中,已建立端到端连接要属于第 二组已建立端到端连接所需要符合的条件的最小数目是两个。如果处理单元502确定已建 立端到端连接不符合至少三个条件,但是已建立端到端连接符合至少两个条件,那么已建 立端到端连接属于第二组已建立端到端连接。存在多种技术来应用已建立端到端连接要属 于某一组所需要符合的条件的组合。可以通过通信路由器106的用户、制造商或网络管理 员根据他们的偏好来配置组合。对用户来说有益的是能够配置条件的不同组合,因为在不 同情形中可能需要不同特征的已建立端到端连接。
[0063] 替代地,为条件分配权重以便计算已建立端到端连接的评分。根据评分完成将已 建立端到端连接分成组。例如,存在三个条件,即,第一条件、第二条件和第三条件。分配给 第一条件、第二条件和第三条件的权重分别是五十、三十和二十。如果已建立端到端连接仅 符合第一条件,那么其评分是五十。如果已建立端到端连接仅符合第二条件,那么其评分是 三十。如果已建立端到端连接仅符合第三条件,那么其评分是二十。如果已建立端到端连 接符合第一条件和第二条件,那么其评分是八十。如果已建立端到端连接符合第一条件和 第三条件,那么其评分是七十。如果已建立端到端连接符合第二条件和第三条件,那么其评 分是五十。如果已建立端到端连接符合所有三个条件,那么其评分是一百。要属于第一组 已建立端到端连接所需的最小评分是五十。因此,如果处理单元502根据权重确定已建立 端到端连接的评分是至少五十,那么已建立端到端连接属于第一组已建立端到端连接。权 重被用以强调某些条件。
[0064] 在一个变型中,针对将已建立端到端连接分成多个组配置多个最小得分,已建立 端到端连接的得分根据其所符合的条件的权重来计算。每个组分配有对应的最小评分,其 中已建立端到端连接的评分必须超过或等于分配给一组的对应的最小评分以便属于所述 组。例如,为第一组、第二组、第三组和第四组分别分配七十、六十、五十和四十作为各自对 应的最小得分。如果已建立端到端连接具有七十或高于七十的评分,那么其属于第一组。类 似地,如果已建立端到端连接具有在六十到七十之间、在五十到六十之间或在四十到五十 之间的评分,那么其分别属于第二组、第三组或第四组。
[0065]当一些特定条件的符合比其它条件的符合更重要时,用户能够为所述特定条件分 配更高权重。通过为更重要的条件分配更高权重来为所述条件提供更高优先级,同时不完 全忽略不太重要的其它条件。
[0066] 在一个变型中,当存在多个已建立端到端连接,并且针对已建立端到端连接中
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