保障数据分组业务服务等级的方法及速率限制方法

专利名称：保障数据分组业务服务等级的方法及速率限制方法
技术领域：
本发明涉及到面向数据分组业务的数据传送技术，特别涉及到在弹性分组环(RPR，Resilient Packet Ring)上保证数据分组业务服务等级的方法以及一种基于令牌桶的速率限制方法。
背景技术：
RPR环网是一种面向数据分组业务的传送技术，它将特有的电信级服务特性与以太网的面向数据业务的高带宽分发、灵活性及可扩展性有效结合，为运营商提供数据优化的带宽管理以及高性价比的多优先级业务传送解决方案。
图1显示了现有RPR环网的结构以及RPR环网上的节点结构。如图1所示，RPR环网为互为逆向的双环结构，即分为内环(又称为ringlet1)和外环(又称为ringlet0)，最多可以支持255个节点互连，如图1中S0～S254所示，RPR环网上的内、外环都可以完成数据帧的发送和接收。RPR环网上的节点由用户侧实体媒体接入控制客户端(MAC client)、物理层实体以及媒体接入控制(MAC)实体组成，其中，MAC实体进一步包含一个MAC控制实体和两个分别同内、外环相关联的内环数据通道实体和外环数据通道实体，物理层实体可进一步划分成西向物理层实体和东向物理层实体。外环从西向物理层实体接收数据，通过东向物理层实体发送数据，内环从东向物理层实体接收数据，通过西向物理层实体发送数据，MAC client可以通过内、外两个环的数据通道收发数据。
对RPR环网而言，对客户侧实体提供不同服务优先级、并确保协议要求的服务质量是必须实现的关键技术之一。按照RPR协议标准要求，RPRMAC实体需要为用户侧实体提供3种服务等级的数据业务class A、class B、class C，这3种服务等级业务的特征如下class A业务是带宽、抖动都有保障的业务。class A业务在RPR MAC实体内部还可以再细分为class A0和class A1业务，其中，class A0业务的带宽是预先分配的、并且不允许被其他优先级和其他节点的业务侵占，该类型业务主要用于承载对时延、抖动有苛刻要求的实时业务；class A1业务的特点是其带宽、抖动都要有保障，但是其带宽不是预留的，在该业务没有传送需求的情况下，可以被其他优先级、其他节点的业务回收，从而提高环网带宽利用率，但是其接入延迟要大于class A0。
class B业务可在RPR MAC实体内部进一步细分为class B0和class B1业务，其中，class B0业务为带宽有保障、抖动和延迟有限度保障的业务，即在接入承诺速率之内的class B_CIR业务，在没有传送需求情况下，可以被低优先级的业务回收；class B1业务是速率超过承诺速率的class B业务，为尽力转发的业务，又称为class B_EIR业务，其带宽、抖动及延迟均无保障。
class C业务是一种尽力转发的业务，其带宽、抖动及延迟均无保障。
为了保证在RPR环网上传送的各个服务等级业务的传送带宽，RPR环网需要对所有上环的、不同服务等级的业务进行速率限制，这种速率限制是实现环网中各种服务等级按照预期分配带宽共享网络资源的必要前提。所述速率限制的具体方法为通过精确地获得物理层的链路带宽，将物理层带宽按照预先的规划，分配到不同的节点及相应的优先级，保证所有需要带宽保证的服务等级业务的带宽配置之和不大于物理链路带宽，这样，相应的各种业务的带宽都会得到保证。在各种业务的带宽得到保证的前提下，抖动、延迟可以由RPR MAC实体的调度机制自动得到保证。
但是，由于RPR是一种数据链路层技术，协议标准要求其物理层实现可以承载到不同的物理层实体上，目前，可以选择的有数字同步系列(SDH/Sonet)物理层技术和千兆以太网/万兆以太网(GE/10GE)物理层技术等等。在通过上述物理层技术实现数据传输之前，RPR报文需要通过特殊的封装或增加一定的开销之后，才能真正的实现数据传送。例如，对于SDH技术而言，它将首先对待传送的数据包(例如RPR报文)包封一层长度一定的开销，之后再映射到SDH/Sonet的传送时隙上；而对于GE/10GE技术而言，待传送的数据包(例如RPR报文)需要进一步添加前导码(Preamble)和帧起始定界符(SFD，Start Frame Delimiter)之后才能进行传输。由于在上述封装过程中增加了物理层的开销，会导致RPR MAC实体得到的实际带宽小于其标称带宽。这种带宽损耗很可能导致服务等级较低的转发业务，在链路发生拥塞时，抢占本节点上环的服务等级较高业务的带宽，例如，在实际的应用中，由一个节点转发的class B_CIR业务有可能抢占在该节点上环的class A0业务，或者由一个节点转发的class C业务也有可能抢占在该节点上环的class A0业务，从而不能实现真正的、预期的服务等级保障。

发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种保障数据分组业务服务等级的方法，有效避免在链路发生拥塞的情况下，低服务等级的转发业务抢占本地高服务等级的上环业务的情况，实现真正、预期的业务服务等级。
本发明的另一个目的在于提供一种速率限制方法，可以将数据分组业务的统计速率精确控制在标称带宽之内。
在本发明所述保障数据分组业务服务等级的方法中，弹性分组环上的每个节点分别执行以下步骤A、对在本节点上环的不同服务等级的业务，分别根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制；B、实时根据所述各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控，一旦所有非class A0业务的统计速率超过了弹性分组环的非预留带宽，则上报拥塞信息，通过公平算法调解机制调整在拥塞区域内节点上环的非class A0业务的速率。
本发明所述弹性分组环物理包长为弹性分组环报文长度与物理层封装开销长度之和。
本发明所述根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制为在采用令牌桶进行速率限制的过程中，每发送完一个弹性分组环报文，就将当前令牌桶中的令牌数减去该弹性分组环报文物理层封装开销长度。
本发明所述根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制为在采用令牌桶进行速率限制的过程中，在每发送一个弹性分组环报文之前，将当前令牌桶中的令牌数减去该弹性分组环报文物理层封装开销长度。
本发明所述采用令牌桶进行速率限制包括当到达令牌桶的令牌更新周期，往令牌桶添加预定个数的令牌，同时限制令牌桶中令牌的个数小于或等于预先设定的令牌高门限；在发送弹性分组环报文的过程中，每发送当前报文的n个字节，n小于或等于256，将当前令牌桶中的令牌数减去n；当当前令牌桶中的令牌数小于或等于预先设定的令牌低门限时，停止发送当前的弹性分组环报文。
本发明所述对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控为根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率统计，得到所有非class A0业务的统计速率；在所述速率统计过程中，每转发完一个非class A0业务报文，将所有非class A0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度；每发送完一个由本节点上环的非class A0业务报文，将所有非class A0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度。
本发明所述对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控为根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率统计，得到所有非class A0业务的统计速率；
在所述速率统计过程中，在每转发一个非class A0业务报文之前，将所有非class A0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度；在每发送一个由本节点上环的非class A0业务报文之前，将所有非classA0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度。
本发明所述速率统计包括在当前转发的弹性分组环报文为非class A0业务报文时，每发送n个有效字节，n小于或等于256，将所有非class A0业务的统计速率加n；在当前从本节点上环的弹性分组环报文为非class A0业务报文时，每发送n个有效字节，将所有非class A0业务的统计速率加n。
步骤B所述调整在拥塞区域内节点上环的非class A0业务速率包括调整在拥塞区域内节点上环的class C和class B_EIR业务速率。
本发明所述方法在步骤A之后进一步包括根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对在本节点的上环以及由本节点转发的所有非class A0业务进行进一步的速率限制，将所有非class A0业务的物理链路带宽之和限制在弹性分组环网的非预留带宽之内。
本发明所述根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制具体包括在采用令牌桶进行速率限制的过程中，每发送或转发完一个非class A0业务报文，或者在发送或转发一个非class A0业务报文之前，将当前令牌桶中的令牌数减去该非class A0业务报文物理层封装开销长度。
在本发明所述的速率限制方法中，令牌桶根据所发送报文经过下一逻辑层封装处理后的物理包长进行速率限制，在所述速率限制过程中，在当前待发送的报文发送完毕或发送之前，将当前令牌桶中的令牌数减去下一逻辑层用于封装该报文的开销长度。
本发明所述物理包长为当前待发送报文长度与该报文在下一逻辑层的封装开销长度之和。
本发明所述速率限制过程包括当到达令牌桶的令牌更新周期时，往令牌桶添加预定个数的令牌，同时限制所述令牌桶中令牌的个数小于或等于预先设定的令牌高门限；在发送报文时，将当前令牌桶中的令牌数减去所发送报文的字节数；当当前令牌桶中的令牌数小于或等于预先设定的令牌低门限时，停止发送当前的报文。
由此可以看出，本发明所述的方法通过根据RPR报文的RPR物理包长对在每个节点上环的业务进行速率限制以及根据RPR报文的RPR物理包长对在每个节点上环或由每个节点转发的所有非class A0业务进行速率监控，可以有效地解决RPR环网中由于物理层封装开销所导致的转发业务抢占下游节点上环业务带宽，从而无法保证预留带宽的缺陷。
另外，本发明所提的技术方案适用随机报文长度，无须考虑不同的报文长度所导致的带宽损耗，按照物理链路带宽分配即可，保证各个节点可以得到预期分配物理链路带宽。


图1显示了现有RPR环网的结构以及RPR环网上的节点结构；图2显示了本发明所述RPR环网上每个节点在一个环向上的MAC实体结构；图3为采用GE接口的RPR环网示意图；图4为将速率等级为622Mbps的SDH作为物理层的RPR环网示意图。
具体实施例方式
为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
由于无论RPR报文在物理层是由GE技术承载还是由SDH/Sonet技术承载，其物理层的封装开销总是存在的，并且这种封装开销会导致RPR MAC实体可以得到的实际带宽要小于经速度限制后的标称带宽，同时由于RPR报文长度的随机性，这种带宽损耗又无法精确计算出来，因此没有办法按照RPR MAC实体可以得到的实际带宽进行RPR全网带宽分配。
为此，本发明提供了一种保障RPR环网服务等级的方法，其核心思想在于精确控制在RPR环网上每个节点上环的各种业务实际占用的物理链路带宽不超过为其分配的标称带宽，从而保证所有节点均可获得预先分配的物理链路带宽。
为了实现本发明所述的方法，首先提出一种RPR物理包长的概念，其含义在于在RPR MAC实体内，对于每个需要上环的报文或需要转发的报文，当进行速率限制以及速率监控的时候，都将其报文长度按照增加了物理层封装开销之后的RPR物理包长进行处理，即设定RPR物理包长＝RPR报文长度+物理层封装开销。
使用上述RPR物理包长进行速率限制及速率监控的结果相当于将物理层的开销转移到RPR MAC实体内部，将每个RPR报文的长度增加一个物理封装开销，而物理层则等效于没有任何开销，因此在RPR MAC实体内部，只要按照RPR报文的RPR物理包长进行速率限制，即可达到各种业务所占用的实际物理链路带宽同所分配的标称带宽精确匹配的效果，从而使所有的上环业务物理速率精确限制在分配的带宽之内，有效地解决转发业务非预期抢占下游节点上环业务带宽问题。
图2显示了本发明所述RPR环网上每个节点在一个环向上的MAC实体结构。RPR环网上的每个节点包括如图2所示的两个环向的MAC实体。如图2所示，从本节点MAC Client上环数据包括class A、class B和class C三种服务等级的业务，这三种服务等级的业务经过图2虚线框所示速率限制整形器(Shaper)进行速率限制后输出到用于对转发以及上环业务进行调度的策略转发调度模块(SFD)；从RPR环网上本MAC实体对应的环向上接收到的接收数据首先输入到检测模块，从中分离出本节点应当接收的数据以及待转发的数据，并将本节点接收的数据输入到接收队列中，准备输出给MAC Client，将待转发的数据中的class A服务等级的业务数据输出到主转发队列(PTQ)，而将待转发的class B和class C服务等级的业务数据输出到第二转发队列(STQ)，PTQ以及STQ将待转发的数据分别输出到用于对转发以及上环业务进行调度的SFD；SFD将对经过Shaper限制速率后的上环业务以及来自PTQ和STQ的转发业务进行调度，并将调度后的得到的各种服务等级的业务流通过本节点另一个环向的MAC实体发送到RPR环网上。
图2所示的RPR环网节点所包含的一个环向的MAC实体还将进一步包括公平算法带宽调解模块，接收来自下游节点的公平速率信息，根据本节点拥塞状态，产生新的公平速率信息或转发接收的公平速率信息，继续向上游节点通告。所述公平算法带宽调解模块对拥塞的判断调解之一是实时监测本节点转发以及上环的所有非class A0业务的统计速率，一旦所述非classA0业务的统计速率超过了系统设定的非预留的带宽，则上报拥塞信息，公平、动态的调整拥塞区域的上环class C和class B_EIR业务的速率。上述公平算法带宽调解也即速率监控的目的是，正确判断节点是否拥塞，进而启动公平算法调节上游节点C和B1业务流量，达到非classA0业务不超过非预留带宽的目的。
图2中的SFD主要用于对经过Shaper限制速率后的上环业务以及来自PTQ和STQ的转发业务进行调度，在本发明的优选实施例中所述调度采用的策略包括1.上环的class A、class B以及class C3种业务合路后，将形成一个逻辑上的数据队列STAGE，该STAGE队列同转发的数据竞争物理链路带宽。
2.转发队列PTQ、STQ和STAGE队列对物理链路带宽的占用优先级顺序为PTQ具有绝对优先级，即只要有转发的class A业务，要优先保证转发class A业务；STQ和STAGE具有相对优先级关系，当STQ的队列门限小于一预先设定的溢出门限时，优先调度STAGE数据，而一旦STQ队列门限大于溢出门限，则优先调度STQ数据。也就是说，当物理链路带宽足够，未发生拥塞时，转发数据和上环数据都能得到调度，一旦转发数据和上环数据由于流量太大造成物理层拥塞时，则要优先保证转发的PTQ和STQ数据，即优先满足转发数据，上环数据需要暂时停止服务。
3.对于上环的业务，class A业务的优先级高于class B业务，class B业务的优先级高于class C业务。
在本发明的优选实施例中，图2所示的Shaper是通过令牌桶(TokenBucket)来实现速率限制的。Token Bucket的工作原理为一方面周期性地往令牌桶中增加令牌，另一方面每发送一个报文，都要根据所发送报文的长度相应地减少令牌桶中的令牌个数，在发送报文的过程中，若令牌桶中令牌数小于一个预定的低门限，则产生一个流控指示信号给客户侧MAC实体，停止发送当前报文，待令牌桶中累积的令牌数目超过所述低门限时，撤消所述流控指示信号，再次允许客户侧MAC实体继续发送当前报文，从而实现速率控制的目的。
按照RPR标准建议，一个Token Bucket主要包括以下6个要素令牌桶中的令牌个数credit、每个令牌周期内增加的令牌个数incSize、令牌更新周期interval、令牌高门限high limit、令牌低门限low limit以及流控指示信号sendX。不难推断，通过使用Token Bucket进行速率限制，实际得到的平均限制速率为incSize/interval，最大突发速率为(high limit-low limit)/interval。由此可以看出，通过简单改变Token Bucket在每个令牌周期内增加的令牌个数incSize或令牌更新周期interval，就可以实现不同的速率控制。
如图2所示，对于上环的不同服务等级的业务将使用不同的Shaper进行速率限制，其中，不同的Shaper将具有不同的标称带宽，从而使得不同的业务经过速率限制后得到不同的业务带宽。例如，对于class A0和class A1业务分别使用Shaper ShA0和ShA1进行速率限制，对于class B0和class B1业务分别使用Shaper ShB和ShF进行速率限制，对于class C业务将使用Shaper ShF进行速率限制。通过使用不同的Shaper，不同服务等级的业务将得到不同速率的带宽。除此之外，上环的非class A0业务和转发的非class A0业务还要受到Shaper ShD的速率限制，在本发明的优选实施例中，配置Shaper ShD限制的速率为物理链路带宽-(预留的转发class A0业务带宽+预留的上环class A0业务带宽)，即RPR环网的非预留带宽。这样可以确保在链路发生拥塞时，预留的class A0业务的带宽也能够得到保障。
在本发明的优选实施例中，上述不同的Shaper均是根据RPR物理包长进行速率限制的，所述Shaper在速率限制过程中执行以下步骤A1、判断是否到达令牌更新周期，如果是，则往令牌桶添加incSize个令牌，但是保证令牌桶中令牌的个数不得超过预先设定的令牌高门限，即令credit＝Min(high limit，(credit+incSize))；其中，函数Min()表示取最小值运算；A2、判断是否有报文发送，如果是，则每发送n个字节(n≤256)，将减去所发送的字节数个令牌，即令credit＝credit-n；A3、判断当前报文是否发送完毕，如果报文已经发送完毕，则将令牌数减去物理层封装开销长度link_oh，即令credit＝credit-link_oh；该步骤所述的物理层封装开销长度link_oh与所采用的封装技术有关，例如在采用SDH技术传输RPR报文时，若采用通用成帧过程(GFP)封装技术，则物理层封装开销长度link_oh为12字节，若采用链路接入协议(LAPS)或高级数据链路控制(HDLC)封装技术，则物理层封装开销长度link_oh为9字节；在采用GE技术传输RPR报文时，物理层封装开销长度link_oh为20字节。
在该步骤中，也可以在即将开始发送当前的报文时，而非在报文发送完毕时，将令牌桶中的令牌数减去物理层开销长度link_oh；A4、判断当前credit是否小于或等于低门限，如果是，则发送流控指示信号sendX给客户侧MAC实体，停止发送当前报文。
根据本发明的优选实施例，可以设置sendX等于1表示允许报文继续发送，等于0表示停止发送当前报文，当然，反过来设置也是可以的。
对于根据各种非class A0业务的RPR物理包长，对上环的非class A0业务和转发的非class A0业务进行速率限制的Shaper ShD来讲，在执行上述步骤A1～A4的过程中，它还将在每转发n个字节(n≤256)时，将令牌桶中的令牌数减去所转发的字节数；在每转发完一个RPR报文或在转发RPR报文之前将令牌桶中的令牌数减去该RPR报文的物理层封装开销长度；并且在监测到令牌桶中的令牌数小于或等于所述令牌低门限时，仅仅停止发送由本节点上环的RPR报文，而不停止转发在本节点转发的RPR报文。
从上面的速率限制流程来看，在相应的Shaper进行速率限制的过程中，对于每个上环的RPR报文均将多用去一个相当于物理层封装开销长度link_oh的令牌数，则经过该Shaper限制速率的RPR报文达到物理层时，该RPR报文加上每个报文的物理封装开销后所占用的实际物理链路带宽将刚好等于该Shaper所配置的标称带宽，从而避免了每个RPR环网节点非预期过多占用物理链路带宽情况的发生，精确控制RPR环网上每个节点的上环速率不超过其分配的物理链路带宽，从而保证所有节点获得预先分配的物理链路带宽。
下面将结合图3，通过一个具体示例详细说明本发明优选实施例所述的速率限制方法。
如图3所示，RPR环网中有4个节点，RPR环网的物理层采用GE接口，物理链路带宽为1吉比特/秒(Gbps)，最小的帧间隔为96比特，可以等效为物理层开销长度为20字节。其中，节点2期望发送500兆比特/秒(Mbps)的class B_CIR业务到节点4，如图中的flow(2，4)所述，假定待发送的每个RPR报文长度为64字节。另外，节点3也期望发送500Mbps的class A0业务到节点4，如图3中的flow(3，4)所示，也假定待发送的每个报文长度为64字节。
按照上述带宽要求，根据RPR协议，将配置节点2用于限制class B_CIR业务速率的Shaper ShB的标称带宽为500Mbps；用于限制上环非class A0业务速率的Shaper ShD的标称带宽为500Mbps；将配置节点3用于限制classA0业务速率的Shaper ShA0的标称速率为500Mbps，用于限制转发非classA0业务速率的Shaper ShD的标称带宽为500Mbps。其中，flow(3，4)为预留的class A0业务带宽，需要绝对保障。
若上述节点2和节点3的Shaper是按照各个待发送RPR报文的实际包长，而不是按照其RPR物理包长进行速率限制，则由于在物理信道上发送地数据包存在帧间隔、前导码以及SFD，flow(2，4)从节点2发送到物理信道上之后，由于每个报文都将增加20字节的开销，这样，在节点2和节点4之间对物理链路实际的占用带宽变为500×(64+20)/64＝656Mbps。而flow(2，4)是需要节点3的转发才能到达节点4的，即flow(2，4)对节点3来讲为转发业务。从前面描述的调度策略可以知道，转发业务在链路发生拥塞时，优先级是要高于上环业务的，即RPR环网节点首先要优先保证转发业务的带宽，这样，节点3发送到节点4的上环业务，即flow(3，4)可以得到的物理链路带宽只剩1000-656＝344Mbps，远小于分配预期，因而导致预留给节点3上环的class A0业务flow(3，4)的带宽无法得到保障。
然而，根据本发明优选实施例所述的方法，节点2和节点3的Shaper是按照各个待发送RPR报文的RPR物理包长进行速率限制的，那么由于各个Shaper在速率限制过程中已经将物理层开销考虑在内，则节点2发送的节点4的flow(2，4)无论RPR报文长度如何随机变化，其实际占用的物理链路带宽将精确的限制在500Mbps以内，不会造成对节点3发送到节点4的flow(3，4)业务流带宽的抢占，两条业务流均可以按照预期的分配合理地占用物理链路带宽。
为了满足RPR环网上各种业务带宽需求，实现不同等级的服务质量，RPR环网上的每个节点除了要对上环的各种业务进行速率限制之外，还要通过图2所示的公平算法带宽调解模块公平、动态地将RPR环网中非预留的带宽资源分配给竞争物理链路带宽资源的各个节点，保证RPR环网上的非class A0业务的统计速率不超过非预留的带宽ureservedRate，否则，为RPR环网上class A0业务预留的带宽就无法得到保障了。在这里所述非预留带宽为RPR环网的物理链路带宽与为class A0业务预留的带宽之差。
在本发明的优选实施例中，图2所示的公平算法带宽调解模块将主要用于实时监测本节点转发的以及上环的所有非class A0业务的统计速率nrXmitRate，一旦所述非class A0业务的统计速率nrXmitRate超过了所述非预留的带宽ureservedRate，则上报拥塞信息，公平、动态的调整拥塞区域的上环class C和classB_EIR业务的速率，实现非class A0业务不能超过非预留带宽的目的。
为了精确统计出所有非class A0业务实际占用的物理链路带宽，本发明优选实施例所述的公平算法带宽调解模块也将根据所有非class A0业务的RPR物理包长统计所述所有非class A0业务的统计速率nrXmitRate，具体方法包括以下步骤B1、判断当前从本节点上环的RPR报文是否为class A0业务报文，若不是class A0业务报文，则每发送n个有效字节，则令所有非class A0业务的统计速率nrXmitRate加n，即令nrXmitRate＝nrXmitRate+n，然后执行B2；否则，直接返回本步骤B1；B2、在当前发送的非class A0业务报文发送完毕后(或发送之前)，令所有非class A0业务的统速率nrXmitRate加上物理层封装开销长度link_oh，即令nrXmitRate＝nrXmitRate+link_oh；否则，返回步骤B1；C1、判断当前转发的RPR报文是否为class A0业务报文，若不是classA0业务报文，则每发送n个有效字节，则令所有非class A0业务的统计速率nrXmitRate加n，即令nrXmitRate＝nrXmitRate+n，然后执行C2；否则，直接返回本步骤C1；C2、在当前转发的非class A0业务报文转发完毕后(或发送之前)，令所有非class A0业务的统计速率nrXmitRate加上物理层封装开销长度link_oh，即令nrXmitRate＝nrXmitRate+link_oh；否则，返回步骤C1。
下面将结合图4，通过另一具体示例详细说明本发明优选实施例所述的公平算法带宽调解方法。
图4为一个将速率等级为622Mbps的SDH作为物理层的RPR环网示意图。在这种速率等级之下，将段开销和通道开销去除后，实际的数据带宽约为600Mbps，封装技采用携带帧校验序列(FCS)的GFP封装，物理层封装开销长度为12字节。其中，节点1和节点2分别期望发送带宽为200Mbps的class C业务到节点4，如图4的flow(1，4)和flow(2，4)所示；节点3期望发送带宽为200Mbps的classA0业务到节点4，如图4的flow(3，4)所示。
按照上述速率要求，根据RPR协议，应当配置节点1和2ShD标称速率为400Mbps，即非预留带宽为400Mbps。在实际的应用中，flow(1，4)和flow(2，4)将通过节点2的公平算法带宽调解模块的调节共享这400Mbps非预留带宽。为了便于描述假定每个节点传送的每个RPR报文长度均为64字节。
若RPR环网上节点的公平算法带宽调解模块是根据RPR报文的实际长度，而非其RPR物理包长进行调解的，此时，虽然节点2通过实时监控可以将flow(1，4)和flow(2，4)的上环业务带宽之和控制在400Mbps之内，但是，这两条数据流实际占用的物理链路带宽将为400×(64+12)/64＝475Mbps。由于flow(1，4)和flow(2，4)需要经过节点3的转发才能到达节点4，因此节点3可以获得的物理链路带宽就仅剩下600-475＝125Mbps，远小于预期分配给节点3上环的class A0业务flow(3，4)的预留带宽，导致预留带宽无法得到保障。
然而，根据本发明优选实施例所述的方法，RPR环网上节点的公平算法带宽调解模块是根据RPR报文的RPR物理包长进行调解的，因而当节点2对非class A0业务进行速率统计时，将每个报文的物理层封装开销考虑在内，使得无论RPR报文长度如何随机变化，flow(1，4)和flow(2，4)到达物理层时的物理链路带宽之和均不会超过400Mbps，因此可以有效的保证节点3到节点4之间200Mbps预留带宽。
通过上述本发明的优选实施例可以看出，通过根据RPR报文的RPR物理包长进行速率限制以及公平算法带宽调解可以有效地解决RPR环网中由于物理层封装开销所导致的转发业务抢占下游节点上环业务带宽，从而无法保证预留带宽的缺陷。
另外，熟悉本领域的技术人员可以理解，本发明所述的速率限制方法不仅仅适用于RPR网络，在其它利用令牌桶进行带宽控制的技术中都可以使用。例如，对于网络层次处于RPR之上的数据业务处理层，若客户配置某B类业务的承诺接入速率(CAR)为20Mbps，而B_CIR带宽仅为20Mbps，此时，如要保证该B类业务所占有的带宽在20Mbps之内，则需要应用本发明所述的速率限制方法对该B类业务进行速率限制。
为此，将物理包长的概念进行扩展，令物理包长表示为待发送报文的长度与该报文在下一逻辑层进行封装后的封装开销长度之和。这样，就可以根据某种业务的物理包长来对该业务进行速率限制了，主要包括以下步骤当到达令牌桶的令牌更新周期时，往令牌桶添加预定个数的令牌，同时限制所述令牌桶中令牌的个数小于或等于预先设定的令牌高门限；在发送报文时，将当前令牌桶中的令牌数减去所发送报文的字节数；在当前待发送的报文发送完毕或发送之前，将当前令牌桶中的令牌数减去下一逻辑层用于封装该报文的开销长度；当当前令牌桶中的令牌数小于或等于预先设定的令牌低门限时，停止发送当前的报文。
通过上述方法可以看出，在上述速率限制过程中，对于每个所发送的报文均将多用去个数相当于其下一逻辑层的封装开销长度的令牌数，这样，经过上述限制速率的报文到达下一逻辑层时，该报文加上下一逻辑层的封装开销后所占用的带宽将刚好等于该令牌桶的标称带宽，从而避免了各种业务之间带宽抢占情况的发生。
权利要求
1.一种保障数据分组业务服务等级的方法，其特征在于，弹性分组环上的每个节点分别执行以下步骤A、对在本节点上环的不同服务等级的业务，分别根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制；B、实时根据所述各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控，当所有非class A0业务的统计速率超过弹性分组环的非预留带宽时，上报拥塞信息，调整在拥塞区域内节点上环的非class A0业务速率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性分组环物理包长为弹性分组环报文长度与物理层封装开销长度之和。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制为在采用令牌桶进行速率限制的过程中，每发送完一个弹性分组环报文，就将当前令牌桶中的令牌数减去该弹性分组环报文物理层封装开销长度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制为在采用令牌桶进行速率限制的过程中，在每发送一个弹性分组环报文之前，将当前令牌桶中的令牌数减去该弹性分组环报文物理层封装开销长度。
5.如权利要求3或4所述的方法，所述采用令牌桶进行速率限制过程包括当到达令牌桶的令牌更新周期，往令牌桶添加预定个数的令牌，同时限制令牌桶中令牌的个数小于或等于预先设定的令牌高门限；在发送弹性分组环报文的过程中，每发送当前报文的n个字节，n小于或等于256，将当前令牌桶中的令牌数减去n；当当前令牌桶中的令牌数小于或等于预先设定的令牌低门限时，停止发送当前的弹性分组环报文。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控为根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非classA0业务进行速率统计，得到所有非class A0业务的统计速率；在所述速率统计过程中，每转发完一个非class A0业务报文，将所有非class A0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度；每发送完一个由本节点上环的非class A0业务报文，将所有非class A0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控为根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非classA0业务进行速率统计，得到所有非class A0业务的统计速率；在所述速率统计过程中，在每转发一个非class A0业务报文之前，将所有非class A0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度；在每发送一个由本节点上环的非class A0业务报文之前，将所有非classA0业务的统计速率加上所发送报文的物理层封装开销长度。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述速率统计包括在当前转发的弹性分组环报文为非class A0业务报文时，每发送n个有效字节，n小于或等于256，将所有非class A0业务的统计速率加n；在当前从本节点上环的弹性分组环报文为非class A0业务报文时，每发送n个有效字节，将所有非class A0业务的统计速率加n。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述调整在拥塞区域内节点上环的非class A0业务速率包括调整在拥塞区域内节点上环的class C和class B_EIR业务速率。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤A之后进一步包括根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对在本节点的上环以及由本节点转发的所有非class A0业务进行进一步的速率限制，将所有非class A0业务的物理链路带宽之和限制在弹性分组环网的非预留带宽之内。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制具体包括在采用令牌桶进行速率限制的过程中，每发送或转发完一个非class A0业务报文，或者在每发送或转发一个非class A0业务报文之前，将当前令牌桶中的令牌数减去该非classA0业务报文物理层封装开销长度。
12.一种速率限制方法，其特征在于，令牌桶根据所发送报文经过下一逻辑层封装处理后的物理包长进行速率限制，在所述速率限制过程中，在当前待发送的报文发送完毕或发送之前，将当前令牌桶中的令牌数减去下一逻辑层用于封装该报文的开销长度。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述物理包长为当前待发送报文长度与该报文在下一逻辑层的封装开销长度之和。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述速率限制过程包括当到达令牌桶的令牌更新周期时，往令牌桶添加预定个数的令牌，同时限制所述令牌桶中令牌的个数小于或等于预先设定的令牌高门限；在发送报文时，将当前令牌桶中的令牌数减去所发送报文的字节数；当当前令牌桶中的令牌数小于或等于预先设定的令牌低门限时，停止发送当前的报文。
全文摘要
本发明公开了一种保障数据分组业务服务等级的方法，弹性分组环上的每个节点分别执行以下步骤对在本节点上环的不同服务等级的业务，分别根据各种服务等级业务的弹性分组环物理包长进行速率限制；实时根据所述各种服务等级业务的弹性分组环物理包长，对由本节点转发以及在本节点上环的所有非class A0业务进行速率监控。本发明还公开了一种基于令牌桶根据所发送报文经过封装后的报文总长度进行速率限制方法。所述的方法通过根据弹性分组环报文的物理包长对在每个节点上环的业务进行速率限制及速率监控可以有效地解决弹性分组环网中由于物理层封装开销所导致的转发业务抢占下游节点上环业务带宽，从而无法保证预留带宽的缺陷。
文档编号H04L12/42GK1852242SQ20051011707
公开日2006年10月25日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者张帆, 刘锋 申请人:华为技术有限公司