专利名称：通信业务管理监控系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及通信业务管理，具体涉及监控通信业务管理机制的作用。
背景技术：
在能够进行复杂的第3层通信业务管理的通信交换机或路由器上提供异步传输模式(ATM)接入时，正如经常发生在通信系统中的情况，通常期望允许输出的用户通信业务在典型的是因特网协议(IP)第3层和第2层(ATM)上受到通信业务管理。换句话说，业务提供商可以希望对不同等级的IP业务进行分别定制或进行速率限制，然后根据ATM业务描述符定制总流量。
但是，典型地通过专门硬件来提供ATM业务管理，所述专门硬件还负责信元分割和重装，同时IP业务管理可以使用与用于交换机或路由器上的其它接入技术相同的硬件。因此，支持诸如IP的各种技术的相对普通和昂贵的硬件也可以提供在交换机或路由器的多级电路卡槽中。诸如线卡的任何各种类型的较便宜的特定介质或特定协议接入技术模块连接到普通硬件上来为每个电路卡槽提供较低层协议的接口。因此同一个路由硬件(routing hardware)可以与不同的接入技术模块一起使用。
在高级通信交换机或路由器中，在第3层(L3)和第2层(L2)的通信业务管理可以通过使用专门硬件来完成，所述专门硬件在单个通信装置或设计为一起工作的少量装置中组合L3和L2的通信业务管理，其中L3，例如针对不同的区别业务码点(DSCP)码点实现不同的通信业务处理，L2，例如根据ATM业务描述符进行定制。
在预算、上市时间或其它约束妨碍创建专门硬件时，有必要将并非设计为一起工作的L3和L2通信装置结合起来。在这种类型的实现中，当队列超过配置的阈值时或如果发生表明总队列占用高的缓冲池耗尽时，每个业务管理装置通常丢弃通信业务。在L3和ATM业务管理的上述实例中，当ATM业务管理装置的每VC队列装满时，该装置将丢弃通信业务。这些丢弃是不分L3等级的，任何特定L3等级的通信业务，都可能作为其它任何L3等级的通信业务被丢弃，因此实际上使得L3业务管理失效。
因此，可以期望提供这样的通信业务管理机制，其允许使用不同的业务管理装置来完成复杂的业务管理而无需使用专门的硬件。即使在提供了这样一种机制的情况下，仍然存在对于监控业务管理机制的作用的需要。这允许作出关于业务管理实际上是否完成期望行为的判定。
发明内容
本发明的实施例提供了监控业务管理机制的作用的系统和方法。在监控第3层和第2层业务管理装置的过程中收集的信息例如可以用于确定是否应该采取行动来适应反馈或控制环，该反馈或控制环用于控制从第3层业务管理装置到第2层业务管理装置的通信业务的传输速率。
根据本发明的一个方面，提供了一种监控通信业务传输速率控制机制的系统，根据该机制，将传输速率控制应用到第一通信业务管理装置，来控制从第一通信业务管理装置到第二通信业务管理装置的通信业务的传输速率。该系统包括监控器，其配置为在多个监控时期中的每一个，通过确定存储在至少一个通信业务管理装置的至少一个通信业务队列中的相应通信业务量来编辑通信业务存储历史，该系统还包括输出端，所述输出端配置为提供所确定的通信业务量的指示。
在传输速率控制机制周期地执行传输速率控制操作的情况下，监控时间可以跨越多个传输速率控制操作。
在一些实施例中，第一和第二通信业务管理装置使用相应的通信业务管理方案，第一通信业务管理装置能够根据第一通信业务管理方案传输通信业务到第二通信业务管理装置以根据第二通信业务管理方案进行处理。例如，第一通信业务管理装置可以是因特网协议(IP)通信业务管理装置，第二通信业务管理装置可以是异步传输模式(ATM)通信业务管理装置。
监控器还可以配置为在多个监控时期的每一个确定传输速率控制机制的控制参数，在该情况下输出端可以提供对所确定的控制参数的指示。该控制参数可以包括一个或多个阈值，基于所述阈值传输速率控制机制控制通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；传输速率控制的类型，该类型当前由传输速率控制机制应用；第一通信业务管理装置的元件，当前由传输速率控制机制将传输速率控制应用到该元件；第二通信业务管理装置的元件，当前由传输速率控制机制将传输速率控制应用到该元件；通信业务，当前由传输速率控制机制将传输速率控制应用到该业务；由传输速率控制机制已经执行的业务传输控制操作的次数；应用传输速率控制的时间；以及从先前的业务传输控制操作完成开始经过的时间量。
代表控制参数的一个实例，阈值可以包括与一个通信业务队列相关的阈值，和/或与多个通信业务队列相关的阈值。
存储的通信业务量可以被确定为例如队列深度或队列的阈值状态，阈值状态指示存储在该队列中的业务量是否超出了与该队列相关的阈值。
还可以提供一种控制参数调整系统，用于基于监控的信息调整传输速率控制机制的控制参数。控制参数的调整可以是例如通过操作员执行的手动操作，或自动操作。可以调整如下控制参数阈值，基于所述阈值传输速率控制机制控制通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；用于调整阈值的阈值乘法器，基于所述阈值传输速率控制机制控制通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；传输速率控制机制将通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率减少或增加的程度；以及频率，传输速率控制机制以该频率执行传输速率控制周期来确定传输速率控制是否应用到第一通信业务管理装置。
根据一些实施例，使用队列阈值状态检测器和传输速率控制模块来实现传输速率控制机制，将所述检测器配置为确定当前存储在第二通信业务管理装置的通信业务队列中的通信业务量是否超出了阈值，所述传输速率控制模块可操作地耦合到所述队列阈值状态检测器，并配置为基于通信业务量是否超出了该阈值将传输速率控制应用到第一通信业务管理装置。然后该监控器可操作地耦合到该队列阈值状态检测器并配置为在多个监控时期中的每一个轮询该队列阈值状态检测器从而将存储在一个或多个队列中的通信业务量确定为该队列的阈值状态。
本发明的另一方面提供一种监控通信业务传输速率控制机制的方法，根据所述机制将传输速率控制应用到第一通信业务管理装置以控制从第一通信业务管理装置到第二通信业务管理装置的通信业务的传输速率。该方法包括在多个监控时期中的每一个确定存储在至少一个通信业务管理装置的至少一个通信业务队列中的相应通信业务量，从而编辑通信业务存储历史，并提供所确定的通信业务量的指示。
根据本发明的特定实施例，这些操作可以用诸如上面简单描述的那些方式的各种方式来完成。监控方法还可以包括附加的操作，所述附加操作的实例已经在上面进行了简单描述。
本发明的另一个方面提供一种监控通信业务传输速率控制机制的方法，该机制根据第一通信业务管理方案周期地执行传输速率控制操作以控制通信业务的传输速率，用于根据第二通信业务管理方案进行处理。该方法包括根据所存储的用于根据第二通信业务管理方案进行处理的通信业务量，确定在多个传输速率控制操作中传输速率控制操作的作用是否完成目标通信业务存储行为，并且在传输速率控制机制的作用没有完成目标通信业务存储行为的情况下，调整传输速率控制机制的控制参数。
根据下面对特定的说明性实施例的说明，本发明的其它方面和特点对本领域的技术人员来说是显而易见的。
现在参考附图对本发明的示范性实施例的进行更详细的描述，其中图1是实现本发明实施例的通信系统的框图；
图2是结合本发明实施例的说明性通信网络单元范例的框图；以及图3是根据本发明的实施例的方法流程图。
具体实施例方式
图1是实现本发明实施例的通信系统的框图。图1中的通信系统10包括终端用户通信设备12、18，网络单元13、16，和通信网络14。尽管终端用户通信设备12、18和网络单元13、16的许多装置可以连接到通信网络14，但是在图1中仅标注了这些元件中每一种的两个实例以避免拥挤。因此应当理解，图1中的系统以及其它附图的内容仅是出于说明性的目的，本发明决不受限于附图明确示出的和这里描述的特定范例的实施例。
终端用户通信设备12、18代表配置为产生和传送和/或接收以及终止通信业务的通信设备。虽然显示出终端用户通信设备12、18直接连接到网络单元13、16，但是很清楚，终端用户设备可以通过其它中间元件(未示出)与网络单元13、16进行通信。
交换机和路由器说明了由网络单元13、16代表的通信设备类型。网络单元13、16提供到通信网络14的接入并且出于说明性的目的在图1中对其进行单独显示。
除了边界或边缘网络单元13、16之外，通信网络14还可以包括通过通信网络14发送通信业务的中间网络单元。
多种不同类型的终端用户、中间单元和网络通信设备及其操作，对本领域的技术人员来说是显而易见的。通常，由终端用户通信设备12、18和其它可能的通信业务源发起的用于通过通信网络14传输到远程目的地的通信业务，由网络单元13、16接收，如有必要的话在不同的协议或格式之间转换，并且通过通信网络14进行发送。在特定的示范性实施例中，网络单元13、16使用例如SONET上的分组机制通过ATM或同步光网络(SONET)上与终端用户通信设备12、18交换业务，这里的通信网络14是IP网络。然而，由下面的描述可以清楚得知，本发明的实施例并不限于任何特定类型的通信设备、传输机制或协议。
诸如网络单元13、16的通信网络单元的一种普通类型的装置包括具有多个槽的设备机架。如上所述，每个槽包括用于支持与通信网络14的通信的一般硬件。于是在每个槽中使用线卡来提供特定媒介或特定协议接口。使用这种结构，有助于在设备故障的情况下更容易地维护特定媒介模块的备份，并且实质上同一硬件核心可以结合各种特定媒介模块一起使用。
如上所述，用于组合的多层通信业务管理的已知技术包括不同技术的综合或为了配合而专门设计的常规硬件的使用。关于置换网络单元13、16中现有的普通硬件以支持组合的通信业务管理的成本通常是不合理的。即使是新设备安装、成本、时间和其它约束都可以妨碍普通硬件设计。
一些多层通信业务管理技术意图通过提供传输速率控制机制来控制从第一通信业务管理装置到第二通信业务管理装置的通信业务的传输从而避免这些缺点。虽然这样的机制能够使用不同的通信业务管理方案来实现相对复杂的组合通信业务管理，还期望对该传输速率控制机制进行监控，并有可能地适应或调整该传输速率控制机制，从而确保所述传输速率控制机制确实在起作用以产生预期的结果。
图2是结合本发明实施例的说明性通信网络单元范例的框图。通信网络单元20包括连接到L2TM装置50的L3业务管理(TM)装置30、连接到TM装置30和50的控制器70、连接到控制器70的监控器75以及连接到控制器70和监控器75的控制参数调整系统77。
TM装置30、50中每个都包括多个队列32-35、42-45和52、54、62、64以及调度表(scheduler)36、46和56、66。L3TM装置30包括每通信业务源的两个队列，在图2所示实例中具体地是四个用户中的每个的快速转发(EF)和尽力传输(BE)队列，和用于两个物理端口中的每一个的一个调度表36、46，通信业务通过所述物理端口发送到L2TM装置50。L2TM装置50包括每个虚电路(VC)的一个队列52、54、62、64，通信业务通过所述虚电路用两个物理端口的每一个的一个调度表56、66发送。上述队列的数量、VC和物理端口仅作为说明性的实例。本发明决不仅限于此。
在图2中，控制器70包括队列阈值状态检测器72和通信业务传输速率控制模块74。监控器75和控制参数调整系统77已经在图2中作为单独的相应元件示出，但是同样可以包括多个功能模块。
本领域的技术人员将会理解到网络单元可以包括比图2中示出的更多的执行除业务管理之外的其它功能的元件。例如，预TM处理可以通过其中结合了L3和L2的TM装置30、50的L2和L3通信装置来实现。在一个实施例中，网络单元包括结合了L3TM装置30的IP通信装置和结合了L2TM装置50的ATM通信装置。这种情况下，由ATM通信装置进行的预TM处理可以包括重新格式化由L3TM装置30输出到ATM信元以存储到队列52、54、62、64的通信业务。然而，由于本发明涉及业务管理监控，为了避免拥挤，所述其它元件在图2中未明确显示。本领域的技术人员将能很好地理解这些和其它类型的预处理以及实现预处理的元件的操作。
如上所简单描述的，在通信设备机架中，L3TM装置30可以在安装于多个槽内的普通硬件中实现，L2TM装置50可以在安装于一个或多个槽内的线卡上实现。
根据本发明的一个实施例，监控器75还与L2TM装置50以及可能地与控制器70一起在线卡上实现。控制参数调整模块77或者在网络单元上本地实现，或者在诸如通信网络的网络管理系统(NMS)上远程实现。
这里更详细地公开了监控器75的操作，监控器75可以在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现，其中软件由L2TM装置50中的或实现L2TM装置50的L2通信装置中的处理器来执行。执行监控器软件的处理器可以是专用的处理器或实现除了监控功能之外的更多功能的通用处理器。监控器75的其它可能实现方式，例如使用专用集成电路(ASIC)和其它类型的处理器也是很显然的。
还可以考虑将监控器75的功能分布在结合了TM装置30、50的通信装置之间的实施例。但是，应当理解，不需要特别区分监控器功能。事实上，实现本发明实施例的元件的实际任何物理分布都是可能的。
控制器70的功能同样可以由结合了L3TM装置30或L2TM装置50或分布在两者之间的通信装置来实现。例如，实现队列阈值状态检测器72的硬件元件可以提供在具有L2TM装置50的线卡上，同时实现传输速率控制模块74的软件运行在位于与L3TM装置30相一块卡上的处理器上。
可以使用现场可编程门阵列(FPGA)来实现控制器70中的队列阈值状态检测器72，所述现场可编程门阵列收集将由软件处理的信息，下面进行更详细的描述。代替或除FPGA之外，也可以考虑使用微处理器、ASIC和其它类型的处理器来实现控制器70。基于FPGA的队列阈值状态检测器72比基本上或完全以软件实现的控制器70略微具有速度优势，尽管如此，本领域的技术人员将意识到基于软件的控制器70实施例当然也是可能的。
图2中用于出站通信业务的主要排队点是L3TM装置30。这里，用户业务在每VC的两个队列32/33、34/35、42/43、44/45中的一个排队，允许每等级的排队和整形。这些队列连接到根据L3TM方案服务队列的每物理端口调度表36、46。例如，调度表36、46可以采用循环方式服务那些未超过其相应的配置传输速率的队列。
例如采用分组形式的通信业务由调度表36、46从L3TM装置30发送并由L2TM装置50接收。接收的通信业务可以重新格式化为ATM信元并受到进一步的预TM处理，接着在每VC队列52、54、62、64中进行排队。对这些队列的服务由ATM服务等级和业务描述符参数来确定，这对本领域的技术人员来说是公知的。当来自L3TM装置30的通信业务速率超过从L2TM装置50发往连接到通信介质的物理层装置的输出速率时，每VC队列52、54、62、64都是满的。
在没有图2中的控制器70提供的通信业务传输速率控制的情况下，一旦L2TM装置50的队列到达配置的每队列和/或总队列深度限制，L2TM装置50将丢弃通信业务。2005年1月24日提交的、与本申请同属一个发明人的、题为“Communication Traffic Management System and Method”的美国专利申请序列号11/041,586，公开了根据这里公开的本发明实施例可以进行监控的通信业务传输速率控制机制。但是，应当意识到，尽管在上述共同未决的申请中公开的机制在这里作了简短描述，但是可以实现本发明的实施例以监控其它通信业务管理和传输速率控制机制。
在继续详细描述本发明实施例之前，下面先描述通信业务管理的各种方面。只要描述了说明性的业务管理和传输速率控制机制实例，就更容易理解根据本发明实施例的业务管理监控。
控制器70中的队列阈值状态检测器72配置为确定与相应队列阈值相关的L2TM装置50中的每VC队列52、54、62、64的深度。队列深度的确定可以包括例如查询L2TM装置50。一些市场上买得到的、结合了L2TM装置的ATM通信装置在专用总线(proprietary bus)上输出每VC队列52、54、62、64的深度。例如，L2TM装置50可以为每个队列输出绝对队列深度或与配置的最大值相关的队列深度。例如每次L2TM装置50接收或发送通信业务时可以提供这个队列深度输出。
用于实现队列阈值状态检测器72的FPGA也可以与一个或多个队列52、54、62、64中的每一个的相应每VC阈值一起被编程。每个队列可以具有不同的对应阈值，或者相同的阈值可以用于多个队列。FPGA优选地记录和维护每VC队列的每一个的阈值状态并使得该状态能够用于控制软件。可以使用各种格式中的任何一种维护队列阈值状态信息。例如，FPGA可以只维护那些已经越过其阈值的队列的列表，或为所有的每VC队列的列表中的每个队列更新深度或阈值状态指示符。
例如，通过向队列阈值状态检测器轮询队列阈值状态信息，控制器70的传输速率控制模块74周期地确定每VC队列的阈值状态。如果传输速率控制模块74确定给出的每VC队列已经超过其阈值，则速率控制应用到L3TM装置30以禁止对应的L3队列。通过产生指定L3队列中的哪一个将被禁止的单独控制信号或控制L3队列中每一个的相应控制信号，实现对从L3TM装置30到L2TM装置50的通信业务的传输速率控制。例如，当以软件实现传输速率控制模块74时，可以通过写入L3TM装置30上的寄存器来代替对L3队列的控制。如果这样，传输速率控制模块74控制L3队列而无需输出控制信号到L3TM装置30。
虽然被禁止的队列可以继续接收和存储通信业务，但是它不再向其调度表36、46发送通信业务。这种功能可以替代地在调度表36、46中得到支持，该情况下，调度表36、46负责来自控制器70的速率控制以停止从队列32-35、42-45中读取通信业务和向L2TM装置50发送所述业务。在一些实施例中，响应于由控制器70施加的速率控制来减少或抑制队列或调度表的输出速率。这允许减少TM装置30、50之间的通信业务传输的速率而不是完全停止通信业务流量。
队列的禁止或通信业务输出速率的抑制允许L2TM装置50中的每VC队列消耗，并且可以导致通信业务在L3TM装置30中的聚集。当L2TM装置50中的队列深度返回到低于其阈值时，L3TM装置30上的任何对应的禁止队列被重新启用。通过这种方法，在给定VC上的通信业务输出由在L2TM装置50中被编程的业务参数来确定，所述参数例如ATM业务参数，而L2队列中和在ATM装置中实现L2TM装置的VC上的通信业务的特定混合，由L3TM装置30中的L3通信业务管理参数来确定。控制器70允许L2TM装置50与L3TM装置30一起使用，而不考虑L2TM装置50是否使用背压机制，或更一般地输入通信业务传输速率控制机制，其与L3TM装置30的通信业务管理策略不兼容。
以上描述的控制器70的操作还有效地使L2TM装置50实际上无损耗。由于队列聚集引起的业务损耗主要发生在L3TM装置30上，而不是在L2TM装置50上，因此实现了基于等级的业务丢弃和丢弃统计。
本领域的技术人员将意识到硬件易于比软件更快速地操作。因此关于L3和L2TM装置30、50之间的通信业务的传输速率，轮询队列阈值状态的软件可能相对缓慢，因此，每VC队列阈值优选地保持相对较高。但是，为了防止队列头阻塞问题，可以在L2TM装置50上为每个VC提供多个队列，其中，在发生所述队列头阻塞的情况下，高优先级业务被调度出L3TM装置30但是接着在L2TM装置50中加入低优先级业务后面的较长每VC队列。
在图2中，例如，输入的IP业务有两个在L3TM装置30中分别排队的等级或优先级，BE和EF。每VC的两个队列因此也可以在L2TM装置50上提供，来自L3TM装置30的通信业务在L3TM装置30上以其优先级进行标记并且在L2TM装置50的正确队列中进行排队。于是可以根据严格的优先级调度或另一个基于优先级的调度方案，对L2TM装置50上的每个VC的多个队列进行控制。
可以在L2TM装置50上为每VC队列的任何或所有的队列提供各种队列阈值。如上所述，控制器70监控L2TM装置50中的队列深度来确定是否已经超过对应的队列阈值。在一些情况下，可以期望改变与L2TM装置50的一个或多个队列相关的阈值。例如，一般优选地将通信业务存储在队列52、54、62、64中，以便L2TM装置50总是具有通信业务要发送。于是，如果所有队列深度的总数低于阈值，或等效地，如果剩余的总队列容量高于阈值，则可以增加队列阈值，从而潜在地增加来自L3TM装置30的通信业务传输的速率来避免L2TM装置50流出通信业务。例如，较高的阈值可以导致禁止的或受限的L3队列恢复正常的通信业务传输速率。
与单个的队列深度类似，总队列深度或剩余容量可以用各种方式进行确定。当所有的每VC队列从公用缓冲池中获得存储器资源时，控制器70的队列阈值状态检测器72可以向L2TM装置50查询缓冲深度或剩余容量，或L2TM装置50可以输出缓冲深度或剩余容量的指示。总队列深度或剩余容量可以替代地通过将所有的队列深度或剩余容量相加进行计算。基于总队列深度或剩余容量，可以改变每VC队列的一个或多个队列的阈值。
支持控制器70功能的控制软件可以维护这样的表，该表将总队列深度或剩余容量，例如作为总队列容量的百分比，映射到对应的阈值调整因子，将所述因子与队列的对应阈值相乘以计算调整的队列阈值。
接着，调整的阈值与队列深度进行比较以确定是否应该停止或抑制，或可选地恢复来自L3TM装置30的通信业务流。在较高的总队列深度，阈值调整因子1可以用于维护预定的队列阈值，而在较低的总队列深度，比1更大的阈值调整因子可以用于增加阈值以防止队列欠载运行。可选地，当总队列深度或缓冲器占用增加时，使用小于1的调整因子，最大的期望队列阈值可以针对低的总占用条件而设置并向下调整。基于预期的或期望的通信业务特点或参数，例如，相关的输入和输出通信业务速率，来建立总队列深度或剩余容量级和用于队列阈值调整的乘法器。
各种阈值可以应用到L2TM装置50中的每VC队列52、54、62、64中的任意或所有队列。根据一个可能的方案，各种阈值被应用到每物理端口基(prot basis)。在图2中，为一个物理端口业务进行排队的队列52、54的阈值可以取决于那些队列的总占用级来进行增加或减少。
另一种可选的特征涉及背压队列的优先处理，该特征在L3TM装置30中的对应队列已经被禁止或抑制时，被提供用于减少L2TM装置50中队列耗尽的可能性。一般地，当对应的L2队列超过其阈值时，确保L3队列在对应的L2队列耗尽之前被返回，比确保L3队列被关闭更重要。
为此，控制器70以及优选的传输速率控制模块74，可以维护对应的L3队列已被禁止或抑制的任何队列52、54、62、64的记录，并首先执行所述队列的传输速率控制操作。这可以通过下面的方法来实现例如，通过维护背压已应用到对应的L3队列的L2队列或VC的列表，并首先执行该列表中的队列的传输速率控制操作，然后是其它队列。也可以维护已经应用和尚未应用背压的L2队列或VC的两个相应列表。可替代地，背压的记录可以指示出已经应用和/或尚未应用背压的L3队列，传输速率控制模块74接着确定将要给出优先级的对应的L2队列。
也可以进行最佳化以减少传输速率控制处理对TM装置资源的影响。因此，传输速率控制模块74可以记录给出的L2队列、VC或L3队列的最后状态。如果队列或VC的状态还未改变，例如，如果在先前的传输速率控制的反复操作中，L2队列低于其阈值并且目前仍然低于其阈值，则传输控制速率模块74不必与L3TM装置30通信。这样，除了队列的阈值状态之外传输速率控制还取决于队列状态的变化。
如上所述，响应于超过阈值的下行TM装置中的对应队列的深度，上行TM装置中的队列可以被禁止或抑制。多种阈值实现方式都是可能的。例如，抑制的不同等级可以应用于不同的队列深度。当对应的L2队列达到连续的阈值时，L3队列的传输速率可以被抑制到不同程度，并且当L2队列达到预定的最大深度时，L3队列的传输速率可以在某点被禁止。
多个阈值的另一个可能的应用是建立两个阈值，每L2队列一个高阈值和一个低阈值。如果队列深度高于该队列的高阈值，则应用背压以减小通信业务至该队列的的传输速率。于是在增加或恢复传输速率之前，允许该队列消耗到低于其低阈值。只要队列深度保持在这些阈值之间，则优选地不改变通信传输速率。该方案尤其在这样的系统中能很好地发挥作用，在该系统中不是禁止L3队列，而是更缓和地抑制或下调和上调该L3队列。如果来自L3TM装置的传输速率与来自L2TM装置的传输速率相匹配，则每个L2队列保持在由高和低阈值定义的优选队列深度范围内而无需应用传输速率控制。
上述操作的进一步可能的改变包括选择性的背压，其由控制器70通过有效地启用或禁止L3TM装置上的队列或调度表的控制来完成。例如可以在每物理端口或每VC基上启用或禁止背压。
传输速率控制也可以或替代地是诸如特定端口或特定等级的特定组。例如，包括动态地分配给需要存储输入的通信业务的L2队列的缓冲器的虚拟缓冲池，可以被维护并用于对L3队列进行背压。对于包括每端口通信业务隔离的一些应用，期望限制来自通信业务特定组使用的可用缓冲器总数的缓冲器的数量。例如可以基于端口或业务等级，或端口和业务等级的组合来定义该组。
接着可以监控L2虚拟缓冲池中使用的缓冲器数量，并且当组已经超过了其允许的缓冲器使用量时，将背压例如作为基于硬件的背压信号应用到上行L3业务管理装置。L3业务管理装置于是根据特定组的L3业务管理策略丢弃业务。
在一种实现方法中，虚拟缓冲池的维护由图2的系统20中的控制器70，可能地由用于实现队列阈值状态检测器的FPGA进行处理。上述用于确定队列深度的任何技术同样可以用于确定虚拟缓冲池的大小。例如，L2TM装置50无论何时接收和排队或解队和发送与特定组相关的业务，它都可以输出信息到控制器70来指示当前L2队列使用多少个缓冲器来存储特定组的业务。L2TM装置50还可以将例如与该业务相关的物理端口的组通知给控制器70。可选地，控制器70可以基于单独的队列深度或其它信息执行计算来维护虚拟缓冲池。
控制器70因此维护每个组使用的缓冲器数量的计数，或更普遍地维护每个组存储的通信业务量。控制器70，或可能的队列阈值状态检测器72，也使用每个组的虚拟缓冲池阈值进行编程。当组使用的缓冲器的数量超过配置的阈值时，控制器70将传输速率控制应用到L3TM装置30。这导致L3TM装置30中的一个或多个队列或调度表停止发送。当L3TM装置30中的队列堵塞时，队列开始丢弃。但是，这些丢弃现在可以基于L3TM判定进行。如上所述，在L3TM装置的丢弃和丢弃统计可以是分等级的，而在L2TM装置的丢弃和丢弃统计不是分等级的。通常，当超过用于虚拟缓冲池的缓冲器的数量时，支持虚拟缓冲池的L2TM装置将丢弃通信业务。丢弃机制包括早期分组丢弃(EPD)/部分分组丢弃(PPD)和/或加权随机早期检测(WRED)。
基于队列和基于虚拟缓冲池的传输速率控制可以由控制器70进行不同处理。在传输速率控制模块74以软件实现并且基于队列深度应用传输速率控制的情况下，例如通过写入L3TM装置30中的寄存器，可以使用检测器72中的FPGA以硬件实现特定组的背压，所述检测器72例如还检测队列阈值。其它特定实施方式对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
通过记录由例如每物理端口的每组使用的缓冲器的数量，提供端口隔离。来自一个物理端口的业务不能消耗L2TM装置50中所有可用的缓冲器。同样地，能够有效地为物理端口保证一定数量的缓冲器。
虽然以上描述涉及维护用于物理端口的缓冲器数量的计数，但是普通情况适用于对一组或多组虚拟缓冲池记录L2TM装置中使用的缓冲器数量。这些虚拟缓冲池可以对应于物理端口、特定等级、或任何其它编组。因此背压可以应用于对应的组/池的L3TM装置。
上面已经描述了说明性的通信业务管理和传输速率控制机制。根据本发明的实施例，监控这些机制以确保真正完成对通信业务的预期作用以例如维护预定范围内的队列深度。如有必要，由这些机制使用的一个或多个控制参数也可以适合于下面的更详细的描述。
在图2所示的这种复杂系统中，监控系统允许作出关于应用到L3队列的传输速率控制是否产生L2每VC队列上的预期行为的判定。而典型的监控系统可以把要转发的通信业务的外视图提供送给一个或多个VC或端口，监控器75优选地提供在L2TM装置50排队的外视图。这依次提供了传输速率控制作用的更详细的指示，所述指示诸如将背压应用到每个L3队列的速率是否导致公平对待每个L2队列、哪些L2队列或端口出现拥塞、哪些L2队列欠载运行，或队列头阻塞的增加或减少。
监控器75因此优选地配置为监控通信业务传输速率控制的作用。根据本发明的一个实施例，监控器75确定L2TM装置50的一个或多个队列的队列深度以及可能由控制器70在将传输速率控制应用到L3TM装置30时使用的控制参数。
如上所述，控制器70中的队列阈值状态检测器72确定与相应队列阈值相关的L2TM装置50中的各个每VC队列52、54、62、64的深度。监控器75因此可以周期地向队列阈值状态检测器72轮询任意或所有的队列深度、队列阈值和队列阈值状态信息。在这种情况下，监控器75可以根据队列的实际深度或者其阈值状态来确定存储在L2队列中的业务量，并且队列阈值说明了由监控器75监控的控制参数。
其它信息和参数可以由监控器75从控制器70或直接从TM装置30、50确定。在一个实施例中，监控器75不仅周期地向队列阈值状态检测器72轮询队列阈值和阈值状态信息，还周期地轮询传输速率控制模块74。传输速率控制模块74向监控器75提供附加信息以允许确定通信业务传输速率控制的更完全的整个当前状态或“瞬态图(snapshot)”。
例如，瞬态图包括一个或多个队列的任何或所有阈值，或对每个L2端口支持每组传输速率控制的组、业务等级或其它类型的组、在L2TM装置50提供优先级排队的一个或多个VC的每个优先级队列的阈值、一个或多个L2队列/VC的阈值状态、一个或多个组的阈值状态、一个或多个VC的L3背压状态和在对应的L3总线上的一个或多个端口的背压状态。
为了提高可能的监控水平，控制器70可以结合诸如计数器的附加元件，所述计数器对由传输速率控制模块74已经执行的业务传输控制周期的次数进行计数。该传输速率控制模块74例如可以用软件实现，所述软件周期地轮询队列阈值状态检测器72以确定将要应用于L3TM装置30的合适的传输速率控制。从完成上一个周期开始经过的时间量和传输速率控制应用于L3TM装置30的时间在监控传输速率控制中也是有用的。控制器70因此可以结合时钟或计时器，监控器75可以根据该时钟或计时器确定与时间相关的控制参数。
监控器75在输出端提供所监控的信息的指示。在图2中，该输出端连接到用于调整控制参数的控制参数调整系统77，如下所述。在其它实施例中，监控器75的输出端可以连接到本地或远程数据存储装置，从而为以后的分析存储所监控的信息。例如，在交换机的本地存储器中的文件中存储的监控信息，可以由维护人员通过本地用户接口进行访问或传输到远程操作器系统或NMS。
监控器75的各种工作特性可以是例如通过操作员预先配置或指定的。监控器75的工作特性可以包括将要获取的瞬态图的总数量、瞬态图之间的时间间隔、被监控的特定VC或端口以及是否连续的获取瞬态图，以有效地实现环形缓冲器，其中在该环形缓冲器中，监控信息由监控器75存储到存储器中，或一旦已经存储了预定数量的监控信息，例如存储表已经填满时，停止监控信息。
为了完成预期的诸如目标L2队列深度或队列行为的通信业务控制特性，可以对监控器75收集的信息进行分析以确定控制参数是否应合适。由通信设备的操作员或可能地由与通信设备工作目标一起配置的元件或软件来执行分析。
基于监控信息和工作目标，作出关于是否应当改变一个或多个控制参数的判定，所述控制参数诸如对L3队列进行背压的速率(例如以主动地对L3队列进行背压而不是仅减少来自L3队列的业务传输的速率)、不实施背压的L3队列的速率、任何或所有L2队列的背压或不背压阈值，和/或轮询速率或控制器70执行传输速率控制周期的频率。
例如，可以关于背压和不背压速率确定闭环周期时间。背压周期时间可以指示从检测到L2队列超过其阈值的时间到对相应的L3队列进行背压的时间和/或L2队列开始消耗的时间。队列深度改变的时间可以由监控器75例如通过跟踪其轮询控制器70或其它元件的时间跟踪到，并与监控信息一起输出。
不背压周期时间可以或可替代地以实质上相同的方式来确定，通过跟踪检测到L2队列低于其阈值的时间、对相应的L3队列不进行背压的时间和L2队列再次开始填满的时间。
控制参数调整系统77通常表示接口，所述接口例如是在NMS上的命令行接口(CLI)或在故障排除或故障诊断时使用的本地操作员终端，通过所述接口可以调整由控制器70使用的控制参数。控制参数的调整通过以下方式进行写入用于存储队列阈值或用于控制在L3队列之外的通信业务传输的寄存器，发送命令到控制器70的元件72、74，或在下载新配置信息到实现队列阈值状态检测器72的FPGA或下载新控制软件到控制器70之后重启通信设备。其它可能的控制参数调整机制对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
在一个实施例中，控制器75、控制参数调整系统77或另一个中间处理系统作出关于控制参数是否要调整的判定并将调整应用于控制参数。其它实施例包括由操作员或其他人员分析监控信息以确定是否应当改变控制参数。然后，操作员使用控制参数调整系统77调整控制参数。
无论控制参数调整是由系统77自动地进行还是使用系统77手动地进行，都可以对监控信息进行进一步处理，例如产生图表或其它表示，以有利于监控信息的分析。
根据特定传输速率控制机制的监控器75的变化和监控操作从前面的描述来看是显而易见的。例如，结合在L2TM装置50上的优先级排队，监控器75可以监控每个VC的高和低优先级队列，所述VC提供正从L3TM装置30转发到L2TM装置50的业务的优先级的确定，以及是否需要对L3TM装置30上的合适优先级的队列进行更积极或更不积极的背压。
例如，也可以使用虚拟缓冲池来监控端口级缓冲器。这允许监控发往端口的L3队列是否在进行适当的背压或不背压。也可以例如基于业务等级或端口和等级的组合来监控与其它组相关的行为。
如上所述，控制器70可以根据乘法器调整队列阈值。与将要运用乘法器的总队列深度或缓冲占用等级相关的一系列乘法器在阈值乘法器表中指定。可以调整或置换所述阈值乘法器表以适应传输速率控制机制。
上面已经详细描述了本发明的各种实施例，本发明提供了用于监控通信业务管理装置之间的通信业务传输的系统。本发明还提供了监控方法。图3是根据本发明的另一实施例的方法流程图。
图3的方法80开始于操作82，该操作确定存储在至少一个通信业务管理装置的至少一个通信业务队列中的通信业务量，其中通信业务在通信业务管理装置之间传输。存储的通信业务量进行多次确定，以便在例如图2的L2TM装置50和/或L3TM装置30中，编辑业务传输速率控制对于队列占用作用的历史。在一个实施例中，在82的操作在多个传输速率控制周期内执行。传输速率控制周期可以包括一个或多个传输速率控制操作，所述操作诸如确定队列深度和基于所确定的队列深度应用传输速率控制。
在84提供在82确定的通信业务量指示。如上所述，监控信息，在这种情况下即为在82确定的存储的通信业务量的指示，可以存储在存储器中。在84提供的指示因此可以是输出到存储器以用于存储的队列深度或阈值状态。如图所示，每次在82确定所存储的通信业务量时，在84提供指示。在一些实施例中，例如通过轮询控制器或通信业务管理装置，实际上同时确定存储在多个通信业务队列中的通信业务量，并在84提供指示。
随后，可以在86对监控信息进行分析。图3的虚线清楚地指示出可以在82收集和在84输出监控信息以例如存储在存储器之后的一段时间，对监控信息进行分析。上面描述了在86执行的可能的分析操作的几个实例。
基于86的分析，可以作出关于是否应当调整传输速率控制机制的一个或多个控制参数以完成目标通信业务行为的确定。如果是，则在88相应地调整控制参数。
应当理解，图3所示的方法80是本发明的一个实施例的代表，并且根据其它实施例的方法可以包含更少或更多的操作，所述操作可以采用与明确示出的实施例不同顺序来执行。
例如，虽然在82/82和86/88上的操作在图3中显示为连续操作，但在86和88执行确定和调整操作的同时，监控器可以在82和84继续执行操作。
根据本发明实施例的方法还包括结合传输速率控制特征的附加操作和特征，所述传输速率控制特征诸如上面已经作了详细描述的可变的队列阈值、背压队列的优先处理、基于状态改变的控制、多个阈值和优先权排队。
例如，根据前面的描述，范例方法80的其它变化对于本领域的技术人员来说也是显而易见的。例如，当确定是否应该进行对控制参数的调整时，也可以在82进行以及在86进行。
因此，这里公开的本发明实施例提供了对于通信业务传输速率控制机制的监控。通信业务传输允许复杂的L3通信业务管理，例如与服从通信业务定制的ATM TM4.1一起使用可用的装置而不是专门硬件。传输速率控制机制基于当前的条件应用传输速率控制。但是，根据本发明实施例，当前和过去的条件都被监控。在一些实施例中，监控通信业务存储历史以便确定传输速率控制机制在一段时间内是否真正地完成了期望的传输速率模式或行为，其中所述一段时间优选地包括多个传输速率控制周期。
已经描述的内容仅示意了本发明的原理应用。其它的装置和方法可以在不脱离本发明的范围的情况下，由本领域的技术人员实现。
例如，超过或越过阈值不应当解释为严格地指示“大于”阈值确定。当相关的参数，例如队列深度或缓冲器占用达到或者超过阈值时，才可以认为超过阈值。因此，等于其阈值的参数可不可以被认为已经超过了该阈值，取决于设计首选项。
应当理解，在通信装置中结合本发明实施例的通信装置的实现并不一定妨碍相同通信设备中的其它类型的通信装置的实现。例如，如上所述，可以在通信设备机架的多个槽中提供实质上相同的硬件。可以考虑，安装在一些槽中的线卡能结合本发明实施例，而安装在其它槽中的线卡不可以。
本发明实施例还可以应用于除了IP和ATM或第三层和第二层之外的业务管理装置。以上提到的IP/ATM和第三层/第二层仅意图作为说明的目的。
特定实施细节可以与图中和以上描述的示例性实施例不同。例如，图2显示了监控器75连接到控制器70的元件上。但是，也可以或代替地从TM装置30、50或其它元件直接收集信息。
此外，虽然主要在方法和系统的范围内进行了描述在，但是也可以设想本发明的其它实施方式，例如存储在机器可读介质上的指令。
也可以在业务管理装置从多于一个的其它业务管理装置接收通信业务的情况下实现本发明的实施例。这里公开的反馈机制可以应用于监控在接收通信业务的任何或所有其它业务管理装置之间使用的传输速率控制。
还可以设想，这里公开的本发明实施例可以扩展到具有三个或多个业务管理装置的系统。例如防火墙类型的通信装置，可以通过使用三个业务管理装置和在它们之间实现一个或多个软件反馈环来执行每应用/每等级/每VC业务管理。可以监控软件环的任何或每个环的作用，如这里所公开的。
本发明实施例的又一个可能的实施方式是结合单个装置，在所述单个装置中，将不同的业务管理方案应用到通信业务。这种情况下，可以对应用于控制第一业务管理方案的传输速率控制以及用于根据第二业务管理方案来处理的通信业务的传输速率进行监控。因此，尽管上述本发明实施例使用了两个单独的业务管理装置来实现，但是这里公开的技术不限于以下情形已经在单独的物理装置之间以任何特定方式划分了业务管理功能。本发明实施例可用于监控不同业务管理方案的交互操作，其中不同业务管理方案不一定在单独的业务管理装置中实现。这里提到的业务管理装置因此应当相应地解释为包含在不同的物理装置或可能地单个装置中不同业务管理方案的实现。
还应当以非限定方式解释周期地执行操作这一提法。周期的操作可以但是不必在常规的、固定的时间间隔执行。
权利要求
1.一种监控通信业务传输速率控制机制的系统，根据所述机制，将传输速率控制应用到第一通信业务管理装置以控制从所述第一通信业务管理装置到第二通信业务管理装置的通信业务的传输速率，该系统包括监控器，配置为在多个监控时期的每一个，通过确定存储在至少一个所述通信业务管理装置的至少一个通信业务队列中的相应通信业务量，来编辑通信业务存储历史；以及输出端，配置为提供所确定的通信业务量的指示。
2.根据权利要求1的系统，其中所述传输速率控制机制周期地执行传输速率控制操作；并且所述多个监控时期跨越多个传输速率控制操作。
3.根据权利要求1或2的系统，其中所述第一和第二通信业务管理装置采用相应的通信业务管理方案，所述第一通信业务管理装置能够根据第一通信业务管理方案传输通信业务至所述第二通信业务管理装置，以根据第二通信业务管理方案进行处理。
4.根据权利要求3的系统，其中所述第一通信业务管理装置包括因特网协议IP通信业务管理装置，并且其中所述第二通信业务管理装置包括异步传输模式ATM通信业务管理装置。
5.根据权利要求1或2的系统，其中所述监控器还配置为在所述多个监控时期的每一个确定所述传输速率控制机制的控制参数；并且所述输出端还配置为提供所确定的控制参数的指示。
6.根据权利要求5的系统，其中所述控制参数包含下列中的至少一个阈值，基于所述阈值传输速率控制机制控制所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；当前由所述传输速率控制机制应用的传输速率控制的类型；所述第一通信业务管理装置的元件，当前由所述传输速率控制机制将传输速率控制应用到所述元件；所述第二通信业务管理装置的元件，当前由所述传输速率控制机制对其应用传输速率控制；通信业务，当前由所述传输速率控制机制对其应用传输速率控制；由所述传输速率控制机制已经执行的业务传输控制操作的次数；应用传输速率控制的时间；以及从完成先前的业务传输控制操作开始经过的时间量。
7.根据权利要求6的系统，其中所述阈值包含下列中的至少一个与通信业务队列相关的阈值，以及与多个通信业务队列相关的阈值。
8.根据权利要求1或2的系统，其中所述监控器配置为将通信业务量确定为至少一个通信业务队列的深度或至少一个队列的阈值状态，其中所述队列的阈值状态指示存储在所述队列中的业务量是否超过与所述队列相关的阈值。
9.根据权利要求1或2的系统还包括用于调整所述传输速率控制机制的控制参数的控制参数调整系统。
10.根据权利要求9的系统，其中所述控制参数包含下列中的至少一个阈值，基于所述阈值所述传输速率控制机制控制所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；用于调整阈值的阈值乘法器，基于所述阈值所述传输速率控制机制控制所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；所述传输速率控制机制将所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率减少或增加的程度；以及频率，所述传输速率控制机制以该频率执行传输速率控制操作以确定是否要将传输速率控制应用到所述第一通信业务管理装置。
11.根据权利要求10的系统，其中使用队列阈值状态检测器来实现所述传输速率控制机制，所述队列阈值状态检测器配置为确定当前存储在所述第二通信业务管理装置的通信业务队列中的通信业务量是否超过阈值，传输速率控制模块可操作地耦合到所述队列阈值状态检测器并配置为基于所述通信业务量是否超过所述阈值将传输速率控制应用到所述第一通信业务管理装置；并且监控器可操作地耦合到所述队列阈值状态检测器，并配置为在所述多个监控时期的每一个轮询所述队列阈值状态检测器，从而将存储在所述至少一个队列中的相应通信业务量确定为所述至少一个队列的阈值状态。
12.根据权利要求1或2的系统，其中所述监控器在由处理器执行的软件中实现。
13.一种监控通信业务传输速率控制机制的方法，根据所述机制将传输速率控制应用到第一通信业务管理装置以控制从所述第一通信业务管理装置到第二通信业务管理装置的通信业务的传输速率，所述方法包括在多个监控时期的每一个，确定存储在至少一个通信业务管理装置的至少一个通信业务队列中的相应通信业务量，从而编辑通信业务存储历史；并且提供所确定的通信业务量的指示。
14.根据权利要求13的方法，其中所述传输速率控制机制周期地执行传输速率控制操作；并且所述多个监控时期跨越多个传输速率控制操作。
15.根据权利要求13或14的方法，还包括在所述多个监控时期的每一个确定所述传输速率控制机制的控制参数；并且提供所确定的控制参数的指示。
16.根据权利要求15的方法，其中所述控制参数至少包含下列中的至少一个阈值，基于所述阈值所述传输速率控制机制控制所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；当前由所述传输速率控制机制应用的传输速率控制类型；所述第一通信业务管理装置的元件，当前由所述传输速率控制机制将传输速率控制应用到该元件；所述第二通信业务管理装置的元件，当前由所述传输速率控制机制对其应用传输速率控制；通信业务，当前由所述传输速率控制机制对其应用传输速率控制；由所述传输速率控制机制已经执行的业务传输控制操作的次数；应用传输速率控制的时间；以及从完成先前的业务传输控制操作开始经过的时间量。
17.根据权利要求13或14的方法，其中的确定包含将所述通信业务量确定为至少一个通信业务队列的深度或所述至少一个队列的阈值状态，所述队列的阈值状态指示存储在所述队列中的业务量是否超过与所述队列相关的阈值。
18.根据权利要求13或14的方法，还包括基于所述通信业务量确定所述传输速率控制机制是否完成目标通信业务行为；以及在所述传输速率控制机制没有完成目标通信业务行为的情况下，调整所述传输速率控制机制的控制参数。
19.根据权利要求18的方法，其中所述控制参数至少包含下列中的至少一个阈值，基于所述阈值所述传输速率控制机制控制所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；用于调整阈值的阈值乘法器，基于所述阈值所述传输速率控制机制控制所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率；所述传输速率控制机制将所述通信业务管理装置之间的通信业务的传输速率减少或增加的程度；以及频率，所述传输速率控制机制以该频率执行传输速率控制操作以确定是否要将传输速率控制应用到所述第一通信业务管理装置。
20.一种存储有指令的机器可读媒介，在实现权利要求13或14的方法时执行所述指令。
21.一种监控通信业务传输速率控制机制的方法，所述机制根据第一通信业务管理方案周期地执行传输速率控制操作来控制通信业务的传输速率，以用于根据第二通信业务管理方案进行处理，所述方法包含确定在多个传输速率控制操作中所述传输速率控制机制对于存储用于根据第二通信业务管理方案进行处理的通信业务量的作用是否完成目标通信业务存储行为；以及在所述传输速率控制机制的作用没有完成所述目标通信业务存储行为时，调整所述传输速率控制机制的控制参数。
全文摘要
本发明提供了监控通信业务传输速率控制机制的系统和方法。所述业务传输速率控制机制可以控制例如从第一通信业务管理装置到第二通信业务管理装置的通信业务的传输速率。在许多监控时期的每一个，通过确定存储在至少一个通信业务管理装置的至少一个通信业务队列的通信业务量来编辑通信业务存储历史，所述存储历史指示出所述传输速率控制机制的作用。提供所确定的通信业务量的指示，并可以对其进行分析以确定所述传输速率控制机制实际上是否完成期望的作用。如果当前没有完成期望的作用，则调整所述传输速率控制机制或其控制参数。
文档编号H04L29/02GK1822588SQ20061007110
公开日2006年8月23日 申请日期2006年1月24日 优先权日2005年1月24日
发明者S·皮尔巴伊, N·D·哈特, S·麦卡利斯特 申请人:阿尔卡特公司