CN100403730C - 在分组环上实现资源预留的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在分组环上实现资源预留的方法，所述分组环包括多个节点及连接相邻节点的物理链路，其中，每个节点都可以作为上环业务的源节点或者下环业务的目的节点，所述方法包括：将分组环划分为多个从源节点到目的节点的虚通道，将其作为预留资源报文的传输通道；当预留资源报文需要经过所述分组环传输时，将其承载到对应的虚通道中；将各虚通道承载预留资源报文后的剩余带宽作为动态的共享虚通道，承载除所述预留资源报文之外的其他需要经过所述分组环传输的分组报文。利用本发明，可以在分组环上保证预留资源的带宽，并使其余带宽实现统计复用，提高分组环带宽的利用率。

Description

在分组环上实现资源预留的方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种在分组环上实现资源预留的方法。

背景技术

目前，为了实现电信业务的可靠传输和节约光纤资源，通常采用环网结构提供主备用链路来实现，大部分环网都是基于SDH/MSTP(同步数字体系/多业务传输平台)的，其特点在于采用双环结构，一个工作环和一个备用环，当一个环的光纤段发生故障时，保证在50ms内切换到备用环路上。这种环网广泛用于对可靠性要求很高的通信网络中，以保证通信业务不会中断。

这种环网基于时分复用的方式，可以实现基于时隙的资源预留功能。为了保证业务传送所需带宽，一般是通过在SDH/MSTP(同步数字体系/多业务传输平台)上分配一个或多个时隙来实现，比如在SDH的两个节点间分配一个或多个E1(一次群速率为2.048kbit/s的接口)时隙，两节点间的一个或多个E1的带宽通过这种固定时隙得到保证。

虽然SDH/MSTP可以实现基于时隙的环路节点到节点间分配固定带宽，从而保证业务的带宽需求，但这种环网不能实现统计复用功能。所谓统计复用是时分复用技术的一种，其特点是动态地分配信道时隙，将公共信道的时隙实行“按需分配”，即只对那些需要传送信息或正在工作的终端才分配给时隙，这样就使所有的时隙都能饱满地得到使用，可以使服务的终端数大于时隙的个数，提高了媒质的利用率，从而起到了“复用”的作用。

随着人们对信息需求的不断增长，Internet(因特网)迅速发展成为全球性的数据传输网络。一方面，用户容量增长迅速、网络覆盖范围不断扩大、网络渗透的密度与深度不断加大、网络业务不断繁荣发展；另一方面，网络本身传输容量不断扩大、网络技术不断得到创新与发展。基于Internet自身的诸多优势，当前Internet的应用也日益广泛，特别是目前骨干网速率在高速增长，接入网的速率也在不断增长，使得Internet上的业务正在从窄带走向带宽，非实时走向实时，比如VoIP(Voice over IP，网络电话)、视频业务等。

同样，对一些可靠性要求较高的业务，也采用环网结构来传输，如以太网环。但基于包交换的IP网络是非连接、不可靠、尽力传输的网络技术，在现有分组环中，没有资源预留功能，无法保障实时性要求较高的业务。

但是，如果在分组环中采用类似于上述基于时隙的资源预留方式，因为数据报文的流量具有突发性，如果总流量小于所分配的一个或多个固定带宽，那么其空闲的带宽资源也不能被其他节点所利用。也就是说，对于能统计复用的数据报文来说，存在一定的带宽浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种在分组环上实现资源预留的方法，以克服现有技术中分组环不支持资源预留功能的缺点，为实时性要求较高的分组业务提供资源预留功能，并保证网络带宽的利用率。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种在分组环上实现资源预留的方法，所述分组环包括多个节点及连接相邻节点的物理链路，其中，每个节点都可以作为上环业务的源节点或者下环业务的目的节点，所述方法包括：

A、将所述分组环划分为多个从源节点到目的节点的虚通道，将其作为预留资源报文的传输通道；

B、当预留资源报文需要经过所述分组环传输时，将其承载到对应的虚通道中；

C、将各虚通道承载预留资源报文后的剩余带宽作为动态的共享虚通道，承载除所述预留资源之外的其他需要经过所述分组环传输的分组报文。

所述步骤B包括：

B1、建立专用虚通道发送队列；

B2、将所述预留资源报文按照其优先级顺序存入所述专用虚通道发送队列中；

B3、将所述专用虚通道发送队列中的数据承载到对应的虚通道中。

所述步骤B2具体为：

B21、将所有上节点的预留资源报文按照其目的地址添加对应的虚通道标签；

B22、将所有上节点与经过该节点的预留资源报文按照优先级顺序存入所述专用虚通道发送队列中。

所述步骤B2还包括：

将所述上节点的预留资源报文带宽限定到其对应的虚通道带宽之内。

所述步骤C包括：

C1、建立共享虚通道发送队列；

C2、将所述除预留资源之外的分组报文按照其优先级顺序存入所述共享虚通道发送队列中；

C3、将所述共享虚通道发送队列中的数据承载到所述共享虚通道中。

所述步骤C2包括：

C21、将所有上节点的预留资源之外的分组报文添加共享虚通道标签；

C22、将所有上节点与经过该节点的预留资源之外的分组报文按照优先级顺序存入所述共享虚通道发送队列中。

所述预留资源报文传输通道的优先级大于所述共享虚通道的优先级。

优选地，所述方法还包括：

分别按照预定的调度算法调度所述专用虚通道发送队列和所述共享虚通道发送队列。

所述预定的调度算法具体为：按照严格优先级调度算法或者加权优先级调度算法调度所述专用虚通道发送队列。

所述预定的调度算法具体为：当所述共享虚通道发送队列发生拥塞时，对各节点进行流控，减少发送到共享虚通道的流量，或者随机丢弃所述共享虚通道发送队列尾部的分组报文。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过将分组环划分为多个从源节点到目的节点的虚通道，将其作为预留资源报文的传输通道，每个虚通道可以承载多个不同优先级的分组报文，所有分组报文按照优先级顺序进入对应的虚通道，同时，在除去预留资源虚通道实际使用的带宽后，将剩余带宽作为共享虚通道，使全部节点共享，也就是说动态分配共享虚通道的带宽。并且设定专用虚通道比共享虚通道具有较高的优先级，在划分虚通道时保证预留资源的总带宽在任意一个节点的最大带宽之内。

这样，不仅保证了专用通道中的报文无阻塞地通过环路上的任意一个节点，从而实现了预留资源功能；而且使分组环在提供资源预留功能的同时，实现了统计复用，提高了分组环的带宽利用率。

附图说明

图1是分组环结构示意图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是分组环的单个节点上虚通道的划分示意图；

图4是分组环上不同节点间虚通道的划分示意图；

图5是本发明方法中分组环数据流的传输流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于将分组环划分为多个从源节点到目的节点的虚通道，将其作为预留资源报文的传输通道，同时，在除去预留资源虚通道实际使用的带宽后，将剩余带宽作为共享虚通道，使全部节点共享，也就是说在分组环中使用虚通道来实现预留带宽资源，对剩余带宽统计复用。

本技术领域人员知道，在很多的应用中需要在环网的节点间建立一条固定带宽的通道，用于传输实时性要求较高的业务，如VoIP，TDM(时分复用)仿真，专线带宽及视频业务等，此类业务实时性要求很高，为了保证其传输质量，减少对这类业务的传输时延，需要在分组环上单独为此类业务开辟类似于TDM网络中的N×E1通道，使分组环具有类似于时隙链路的功能。同时，为了避免类似于现有技术中基于时隙的资源预留方式中对带宽资源的浪费，本发明对预留资源业务实际占用带宽后的剩余带宽进行统计复用，以使分组环网路带宽得到充分利用。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，图1是分组环的结构示意图：

通常，分组环为环状结构，具有由物理链路连接的多个节点。在该图所示的分组环中，具有五个节点，分别为：节点A、节点B、节点C、节点D和节点E。这五个节点都可以作为上环业务的源节点或者下环业务的目的节点，每个节点同时还可能作为环路业务的中继节点。相邻节点之间通过物理链路相连。

在实际应用中，分组环均采用双向单环结构。所有数据流可以通过环路的东向或西向发送到达目的节点，通常采用离目的节点最近的环路方向路径发送。由于故障原因造成节点间的链路中断(如采用光纤链接时，光纤意外断裂等)时，分组环认为这两节点间的路径为无穷大，从而将环路的另外一个方向计算为通过该路径的分组报文到达目的节点的最短路径。因此，即使环路中断，环路上的业务(即数据转发)也不会中断，从而提高了环路的可靠性。

参照图2，图2是本发明方法的流程图：

首先，在步骤201：将分组环划分为多个从源节点到目的节点的虚通道，将其作为预留资源报文的传输通道。

如图3所示，在图1所示的分组环上的节点A处将分组环划分为三个虚通道：VP_A-B、VP_A-E、VP_ALL，其中，VP_A-B为从节点A到节点B的虚通道，用于承载节点A至节点B之间需要带宽保证的业务；VP_A-E为从节点A到节点E的虚通道，用于承载节点A至节点E之间需要带宽保证的业务；VP_ALL为共享虚通道，用于承载预留资源之外的分组业务，使各节点共享使用。

为了更清楚地描述不同节点之间的虚通道，仍以图1所示分组环为例，A、B、C、D、E五个节点组成10GE(万兆以太网)的环，虚通道的划分情况如图4所示：

其中，VP_A-B、VP_B-D、VP_A-C、VP_A-E、VP_E-A为配置的预留资源虚通道，配置的带宽均为3Gbps，其余分配给VP_ALL供各节点共享使用。共享虚通道的带宽是根据分组流量动态分配的，也就是说，在除去预留资源虚通道实际使用的带宽后，将剩余带宽全部分配给共享虚通道。同时，设定专用虚通道比共享虚通道具有高的优先级。

当预留资源报文需要经过该环网传输时，进到步骤202：将需要经过环网传输的预留资源报文承载到其对应的虚通道中。

每个虚通道可以承载多个不同优先级的分组报文，所有分组报文按照优先级先后顺序进入对应的虚通道。

对于分组环上的某个节点来说，所有的发送分组报文均来自于分组环和上该节点的报文，为了实现资源预留的虚通道承载的数据报文透明通过该节点，在每个节点上建立两个优先级队列组，一个优先级队列组用于专用虚通道，另一个优先级队列组用于共享虚通道。

本发明方案中节点发送队列所支持的优先级是环路支持优先级的两倍，分别为：所有除共享虚通道外的虚通道共用一个优先级队列组，共享虚通道共用一个优先级队列组。例如，环路要求支持8个优先级发送队列，则节点需要支持16个优先级发送队列。其中，一个优先级队列组中的8个队列用于除共享虚通道外的虚通道报文，另一个优先级队列组中的8个队列用于共享虚通道报文。这样，在由专用虚通道或共享虚通道承载分组报文时，就可将对应的分组报文按优先级顺序到对应的优先级发送队列中排队，保证高优先级的报文优先发送。

当节点接收到上环的分组数据流时，根据数据流的业务类型，区分出是专用虚通道数据流还是共享虚通道数据流。对于专用虚通道数据流，在入节点处将带宽限制到对应的预先配置的预留带宽范围内，将超出部分丢弃。

然后按配置到各节点的预留资源参数，包括：预留资源带宽、预留资源类型、源节点、目的节点等，将其贴上对应的虚通道标签，包括：通道号，通道类型等参数。

对于上节点的分组数据流，经过上述处理后，就可以按照其优先级顺序存入专用虚通道发送队列中，也就是前面提到的用于专用虚通道的优先级发送队列组中。

对于经过分组环上某节点的数据流，除了上该节点的数据报文外，还包括环路过来的报文。在专用虚通道中，所有上节点的报文与环路过来的报文需要根据其优先级重新排队，组成新的专用虚通道优先级队列。

这样，在发送时就可将专用虚通道发送队列中的数据承载到对应的虚通道中，保证这些业务的带宽需求。

当非预留资源报文需要经过该环网传输时，进到步骤203：将各虚通道承载预留资源报文后的剩余带宽作为共享通道，承载除预留资源之外的其他需要经过该环网传输的分组报文。

同上述专用虚通道对预留资源报文的承载过程类似，在本发明方法中，除去预留资源虚通道实际使用的带宽后，将剩余带宽全部分配给共享虚通道。该共享虚通道也可以承载多个不同优先级的分组报文，所有分组报文按照优先级先后顺序进入该共享虚通道。对于上节点的非预留资源报文，将其贴上共享虚通道标签，然后按照其优先级顺序存入共享虚通道发送队列中，也就是前面提到的用于共享虚通道的优先级发送队列组中。

同样，对于经过分组环上某节点的非预留资源数据流，除了上该节点的数据报文外，还包括环路过来的报文，因此，在共享虚通道中，所有上节点的非预留资源报文与环路过来的非预留资源报文需要根据其优先级重新排队，组成新的共享虚通道优先级队列。

这样，在发送时就可将共享虚通道发送队列中的数据承载到共享虚通道中。

由于专用虚通道比共享虚通道具有高的优先级，加上预留资源的总带宽在配置的时候不允许超过分组环上任意一个节点的最大带宽，这样就可以保证专用虚通道中的报文无阻塞通过环路的任意一个节点，从而保证了预留资源的带宽。

对于专用虚通道及共享虚通道中的多个发送队列，可以分别按照一定的调度算法进行调度。

比如，对于专用虚通道的多个发送队列，可以按照严格优先级调度算法，即高优先级先发送，低优先级后发送的方式，也可以按照加权优先级调度算法，即按照一定的比例轮流发送各队列的报文的方式，对这些发送队列进行调度。

共享虚通道具有较低的优先级，要等专用虚通道没有报文发送时，才能发送共享虚通道的多个发送队列中的报文，因此，其带宽为环路的带宽减去专用虚通道报文实际使用的带宽后的剩余带宽。共享虚通道中的多个发送队列，可以按照一定的调度算法进行调度。由于共享虚通道的带宽是动态变化的，很有可能会使某节点上的共享虚通道的发送队列发生拥塞。如果出现此情况，可以向各节点发送节点拥塞信息，使各节点进行流控，减少发送到共享通道的流量；也可以采用队列尾部随机丢弃法，减少发送到共享通道的流量。

为了更好地理解本发明，下面参照图5详细说明本发明方法中分组环数据流的传输过程。

上分组环的数据流S0首先在步骤501，根据数据流的业务类型，区分其为专用虚通道数据流还是共享虚通道数据流，也就是说，区分其是否为需要带宽保障的业务，对于专用虚通道数据流，按配置到各目的节点的预留资源参数，贴上对应的虚通道标签，并限制实际流量在对应的预留资源范围内，然后将区分出的专用虚通道数据流502与来自环路上的需透传的专用虚通道数据流S2在步骤504进行排队，即将这两个数据流统一按照优先级顺序分别入专用虚通道数据流的各自优先级队列中；同样，将区分出的共享虚通道数据流503与来自环路上的需透传的共享虚通道数据流S1在步骤505进行排队，即将这两个数据流统一按照优先级顺序进入共享虚通道数据流的优先级队列中。

然后，在步骤506：发送这些数据流时。由于专用虚通道的优先级高于共享虚通道，因此，按专用虚通道数据流优先发送，共享虚通道数据流后发送的原则对这些队列中的数据流进行调度，将这些数据流发送到分组环上。

当某节点发现接收数据报文(包括共享虚通道和专用虚通道)的目的节点号为本节点时，将数据报文从该节点分离。

这样，通过本发明在分组环中提供的虚通道，实现了从源节点到目的节点的带宽预留，而且其余带宽实现了统计复用。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1.一种在分组环上实现资源预留的方法，所述分组环包括多个节点及连接相邻节点的物理链路，其中，每个节点都可以作为上环业务的源节点或者下环业务的目的节点，其特征在于，所述方法包括：

A、将所述分组环划分为多个从源节点到目的节点的虚通道，将其作为预留资源报文的传输通道；

B、当预留资源报文需要经过所述分组环传输时，将其承载到对应的虚通道中；

C、将各虚通道承载预留资源报文后的剩余带宽作为动态的共享虚通道，承载除所述预留资源之外的其他需要经过所述分组环传输的分组报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1、建立专用虚通道发送队列；

B2、将所述预留资源报文按照其优先级顺序存入所述专用虚通道发送队列中；

B3、将所述专用虚通道发送队列中的数据承载到对应的虚通道中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B2具体为：

B21、将所有上节点的预留资源报文按照其目的地址添加对应的虚通道标签；

B22、将所有上节点与经过该节点的预留资源报文按照优先级顺序存入所述专用虚通道发送队列中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B2还包括：

将所述上节点的预留资源报文带宽限定到其对应的虚通道带宽之内。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、建立共享虚通道发送队列；

C2、将所述除预留资源之外的分组报文按照其优先级顺序存入所述共享虚通道发送队列中；

C3、将所述共享虚通道发送队列中的数据承载到所述共享虚通道中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C2包括：

C21、将所有上节点的预留资源之外的分组报文添加共享虚通道标签；

C22、将所有上节点与经过该节点的预留资源之外的分组报文按照优先级顺序存入所述共享虚通道发送队列中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预留资源报文传输通道的优先级大于所述共享虚通道的优先级。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别按照预定的调度算法调度所述专用虚通道发送队列和所述共享虚通道发送队列。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预定的调度算法具体为：按照严格优先级调度算法或者加权优先级调度算法调度所述专用虚通道发送队列。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预定的调度算法具体为：当所述共享虚通道发送队列发生拥塞时，对各节点进行流控，减少发送到共享虚通道的流量，或者随机丢弃所述共享虚通道发送队列尾部的分组报文。

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