CN100473045C

CN100473045C - 在一帧中传输多个分组

Info

Publication number: CN100473045C
Application number: CNB2003801065183A
Authority: CN
Inventors: 曼哈里·阿萨瓦; 马尔克姆·M·史密斯
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: AU2003295711A1; WO2004062212A1; EP1573982A1; CA2507216A1; AU2003295711B2; US7283483B2; US20040120319A1; CN1726682A

Abstract

在一帧中传输多个分组包括接收分组。建立延迟约束，其中每个延迟约束与一个分组相关联。预测帧的帧离开时间，其中这些帧包括这些分组。根据包括分组的帧的帧离开时间，确定每个分组的分组离开时间。使用延迟约束和分组离开时间，确定分组的顺序。按顺序放置分组，并从排序后的分组形成帧。

Description

在一帧中传输多个分组

技术领域

本发明一般地涉及电信系统领域，更具体地说，涉及在一帧中传输多个分组。

背景技术

通常将分组封装在帧中，以从发射机传输到接收机。一个帧中的一个分组可以与延迟约束相关联，其中延迟约束表示这样一段时间，在此期间必须传输这一分组以便在接收机处可用。如果在一个帧中传输多个分组，则该帧一直等待到该帧的所有分组被封装完。然而，这种等待可能导致违背各个分组的延迟约束。因此，已知的在一个帧中传输多个分组的技术在某些情形中是不令人满意的。

发明内容

根据本发明，可以减少或消除与当前用于在一帧中传输多个分组的技术相关联的缺点和问题。

根据本发明的一个实施例，在一帧中传输多个分组包括接收这些分组。建立延迟约束，其中每个延迟约束与一个分组相关联。预测帧的帧离开时间，其中帧包括这些分组。根据包括分组的帧的帧离开时间，确定每个分组的分组离开时间。使用延迟约束和分组离开时间，确定分组的顺序。按该顺序放置分组，并从排序后的分组形成帧。

本发明的特定实施例可以提供一个或多个技术优点。一个实施例的技术优点可以是调度器根据封装分组的帧的离开时间来对这些分组进行排序。通过考虑帧离开时间，调度器可以更精确地确定该帧中分组的离开时间，这可以允许调度器对分组进行排序，从而不会违背这些分组的延迟约束。

本发明的特定实施例可以不包括上述技术优点，或者可以包括上述技术优点的部分或全部。本领域的技术人员从这里所包括的附图、描述和权利要求中，可以容易地清楚看出本发明的一个或多个其他技术优点。

附图说明

为了更彻底地理解本发明及其特征和优点，现结合附图，参考下面的描述，附图中：

图1是图示了具有一个或多个在一帧中传输多个分组的路由器的系统的一个实施例的框图；

图2是图示了图1的路由器的一个实施例的框图；

图3是图示了图2的路由器的调度器的一个实施例的框图；

图4是图示了用于在一帧中传输多个分组的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

通过参考附图中图1至图4，可以最好地理解本发明的实施例及其优点，各个附图中相同的编号用来表示相同及相应的部件。

图1是图示了具有一个或多个路由器20的系统10的一个实施例的框图，其中路由器在一帧中传输多个分组。路由器20包括调度器，其可以接收许多分组，为每个分组确定延迟约束，预测可能包括这些分组的一帧的离开时间，并且将这些分组进行排序从而满足预定数目的延迟约束。本文中所使用的“每个”是指一个集合中的每个成员或者该集合的子集中的每个成员。

根据图示的示例，系统10包括如图1所示耦合的因特网协议(IP)主机32、路由器20、广域链路22以及通信网络34。路由器20将一个或多个分组封装在一帧中。分组可以包括因特网协议(IP)分组或其他被格式化以用于传输的数据包。帧可以包括第二层帧或可以被用来传输分组的其他数据单元。对于数据流量，IP分组通常较大，所以一个第二层帧通常封装一个IP分组。例如，根据点到点协议(PPP)和以太网协议，一个帧封装一个分组。

然而，对于语音流量，IP分组较小，所以在一个第二层帧中放置一个分组不可能是高效的，这是因为第二层的成帧开销大。为了解决这种效率问题，可以在一个帧中封装多个分组。例如，根据PPP复用协议(PPPmux)，多个压缩用户数据报协议/压缩实时传输协议(cUDP/cRTP)分组被封装在一个第二层帧中。

路由器20对多个分组进行排序，从而可以满足最优数量的分组延迟约束。通常，每个分组所具有的延迟约束表示该分组在被发送之前可以在路由器20处停留的最大时间。在延迟约束截止后还停留的分组当在接收机处接收到时可能不能用。延迟约束可以考虑诸如序列化延迟之类的处理延迟以及诸如信道延迟之类的传播延迟。

分组的延迟约束可以与该分组的优先级相关联。例如，高优先级的分组可以具有比低优先级的分组的延迟约束更短的延迟约束，即，较高优先级的分组在路由器20中停留的时间不能与较低优先级的分组一样长。路由器20确定分组的延迟约束，预测传输这些分组的帧的离开时间，并且对这些分组进行排序，从而满足最优数量的延迟约束。

通信网络34可以包括公共交换电话网络(PSTN)、公共或专用数据网络、因特网、有线或无线网络、本地、区域或全球通信网络、其他合适的通信链路、或它们的任意组合。

调度分组的其他方法假设每个分组位于其自身的帧中，从而分组不必等待封装其他分组。然而，这种假设在多个分组被封装在一帧中的情形中不适用。例如，如果一帧包括四个分组，例如第一、第二、第三和第四分组，第一分组必须等到第二、第三和第四分组被封装完才能发送。即，如果多个分组被封装在一帧中，则直到所有分组都被封装完才能发送该帧。

因为第一分组必须等待最后一个分组的封装，所以如果调度器假设每个分组被封装在其自身的帧中，则可能会违背第一分组的延迟约束。因此，路由器20将一个分组的离开时间确定为包括该分组的帧的离开时间，这可以允许多个分组被准时发送。

图2是图示了图1的路由器20的一个实施例的框图。在所图示的实施例中，路由器20包括如图2所示耦合的路由器处理器40、分类器42、压缩器44、调度器46、复用器48和发射机50。

路由器处理器40确定分组的目的地，并将该分组路由至该目的地。分类器42向每个分组分配延迟约束，指示分组可以在路由器20停留的时间量。分类器42可以通过分配与延迟约束相对应的类来分配延迟约束。例如，分组可以被分配五类之一，其中每一类对应于一种延迟约束。

可以基于诸如分组分类、分组的差别服务点码(Differentiated ServicesPoint Code，DSCP)、服务类型或分组的源或目的地地址之类的分组的特性来分配延迟约束。延迟约束可以被动态分配给分组。例如，分类器42可以确定分组的大小和有效带宽，并且基于有效带宽计算适于该分组的延迟约束。

例如，可以如下计算延迟约束。假设r_i代表流i的有效带宽，a_i ^k代表流i的第k个分组的到达时间，并且L_i ^k代表流i的第k个分组的长度。流i的第k个分组的虚拟开始时间S_i ^k和结束时间F_i ^k可以如下计算：

S_{i}^{k} = \min {F_{i}^{k - 1}, a_{i}^{k}}

F_{i}^{k} = S_{i}^{k} + \frac{L_{i}^{k}}{r_{i}}

其中F_i ⁰＝0，并且结束时间F_i ^k代表流i的第k个分组的延迟约束。

压缩器44执行诸如头部压缩之类的分组压缩。可以根据压缩用户数据报协议(cUDP)或压缩实时传输协议(cRTP)来执行压缩。调度器46根据分组的延迟约束来调度分组。调度器46确定每个分组的延迟约束，预测可能包括该分组的帧的离开时间，并且对分组进行排序，从而满足最优数量的延迟约束。调度器46按照顺序向复用器48提供分组。参考图3更详细地描述了调度器46。

复用器48将从调度器46接收到的分组复用，以形成帧，并且可以根据点到点复用(PPPmux)过程来复用分组。复用器48也可以向调度器46提供这样的信息，调度器46可以使用该信息来确定帧的离开时间。例如，复用器48可以向调度器46通知帧离开复用器48的时间，或者可以告知调度器46信道的最大传输单元(MTU)。发射机50将从复用器48接收到的帧发送出去。可以根据使用八位组流传输的点到点(PPP)过程来发送帧。

图3是图示了图2的路由器20的调度器46的一个实施例的框图。虽然调度器46被图示为实现在路由器20中，但是调度器46也可以实现在涉及将一个或多个分组放置在一帧中的任何系统中。

调度器46包括如图3所示耦合的缓冲器68、处理器70、延迟约束计算机72、帧离开时间估计器74、分组顺序管理器76和选择器78。在缓冲器68处接收到来自压缩器44的分组。在图示的示例中，可以在缓冲器68处接收到分组。处理器70管理调度器46的操作。处理器70可操作来接受输入、根据预定规则来处理输入、以及产生输出。延迟约束计算器72确定每个分组的延迟约束。可以根据由分类器42分配给分组的类来确定延迟约束。

帧离开时间估计器74通过确定包括分组的帧离开复用器48的时间，以给定的分组顺序来预测分组的离开时间。帧离开时间估计器74可以使用来自复用器48的信息来预测帧离开时间。例如，复用器48可以通知帧离开时间估计器74复用器48何时向发射机50发送了前一帧。也可以根据复用器48的缓冲器75的缓冲区大小或其最大延迟来确定帧离开时间。

分组顺序管理器76对分组进行排序，从而满足最优数量的延迟约束。可以通过确定时间预算(被定义为分组的延迟约束与包括该分组的帧的帧离开时间之间的差)来对分组进行排序。正的时间预算指示延迟约束大于帧离开时间，从而帧离开时间满足延迟约束。负的时间预算指示延迟约束小于帧离开时间，从而不能满足延迟约束。具有较小时间预算的分组可以放置在具有较大时间预算的分组之前，从而具有较小时间预算的分组更有可能被放置于在封装具有较大时间预算的分组的帧之前离开的帧中。

然而，可以使用任何合适的过程对分组进行排序。例如，如果不满足分组的延迟约束，则分组可以被移动到另一分组之前，只要该移动没有违背其他分组的延迟约束。选择器78以分组顺序管理器76给出的顺序从缓冲器68中选择分组，并且将分组发送到复用器48的缓冲器75。

图4是图示了一种用于在一帧中传输一个或多个分组的方法的一个实施例的流程图。该方法开始于步骤100，其中路由器20接收到许多分组。最初，这些分组可能是以从压缩器44接收到的顺序放置的。在步骤102，分类器42对这些分组进行分类。分组的分类可以用来指示该分组的延迟约束。例如，一个分组可以被分配五类之一，其中每类对应于一种特定的延迟约束。在步骤104，压缩器44对分组执行诸如头部压缩之类的分组压缩。

在步骤106，调度器46的延迟约束计算器72建立每个分组的延迟约束。可以根据分配给分组的类来确定该分组的延迟约束。在步骤108，帧离开时间估计器74预测帧离开时间。这些帧离开时间是将包括当前顺序的分组的帧的。包括分组的帧的帧离开时间被用作该分组的分组离开时间。可以使用从复用器48接收到的信息(例如，前一帧的离开时间)来预测帧的帧离开时间。

在步骤110，分组顺序管理器76根据延迟约束和帧离开时间来确定分组顺序。可以根据分组的时间预算来对分组进行排序。在步骤112，选择器78以分组顺序管理器76所确定的顺序来选择分组。分组被按照顺序发送到复用器48的缓冲器75。在步骤114，复用器48复用分组，以形成帧。在步骤116，帧被发送到发射机50，其发送这些帧。在发送帧之后，该方法终止。

在不脱离本发明的范围的前提下，可以修改该方法。例如，可以忽略或重新排列步骤，或者可以加入其他步骤。例如，在对分组进行分类的步骤102可以在对分组进行压缩的步骤104之前执行。

本发明的某些实施例可以提供一个或多个技术优点。一个实施例的技术优点可以是调度器根据封装分组的帧的离开时间来对这些分组进行进行排序。通过考虑帧离开时间，调度器可以更精确地确定该帧中分组的离开时间，这可以允许调度器对分组进行排序，从而不违背这些分组的延迟约束。

虽然详细描述了本发明的实施例及其优点，但是本领域的技术人员在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种替换、添加和省略。

Claims

1.一种用于在一帧中传输多个分组的方法，包括：

接收多个分组；

建立多个延迟约束，每个延迟约束与一个相应分组相关联；

预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间，所述一个或多个帧中的每一个包括所述多个分组中的多个；

根据包括所述分组的所述帧的帧离开时间，确定每个分组的分组离开时间；

根据所述延迟约束和所述分组离开时间，确定所述分组的顺序；

按所述顺序放置所述分组；和

从所述排序后的分组形成所述一个或多个帧。

2.如权利要求1所述的方法，还包括重复如下步骤直至满足预定数目的延迟约束：

预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间，所述一个或多个帧中的每一个包括所述多个分组中的一个或多个；

根据包括所述分组的所述帧的帧离开时间，确定每个分组的分组离开时间；和

根据所述延迟约束和所述分组离开时间，确定所述分组的顺序。

3.如权利要求1所述的方法，其中根据所述延迟约束和所述分组离开时间来确定所述分组的顺序的步骤包括：

计算每个分组的时间预算，所述时间预算代表与一个分组相关联的延迟约束和所述分组的分组离开时间之间的差；和

将具有较小时间预算的第一分组放置在具有较大时间预算的第二分组之前。

4.如权利要求1所述的方法，其中根据所述延迟约束和所述分组离开时间来确定所述分组的顺序的步骤包括：

标识具有第一延迟约束的第一分组，其中所述第一延迟约束被违背；和

如果满足第二延迟约束，则将所述第一分组放置在具有所述第二延迟约束的第二分组之前。

5.如权利要求1所述的方法，其中建立多个延迟约束的步骤包括：

建立分组的分组大小和信道的带宽，所述信道可操作来传输所述一个或多个帧；和

根据所述分组大小和所述带宽，计算与所述分组相关联的延迟约束。

6.如权利要求1所述的方法，其中建立多个延迟约束的步骤包括：

建立与分组相关联的特性；和

根据所述特性，计算与所述分组相关联的延迟约束。

7.如权利要求1所述的方法，其中预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间的步骤包括：

建立缓冲器的缓冲区大小，所述缓冲器可操作来接收所述一个或多个帧中的一个或多个帧；和

根据所述缓冲器的缓冲区大小，确定帧离开时间。

8.如权利要求1所述的方法，其中预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间的步骤包括：

建立缓冲器的最大延迟，所述缓冲器可操作来接收所述一个或多个帧中的一个或多个帧；和

根据所述缓冲器的最大延迟，确定帧离开时间。

9.一种用于在一帧中传输多个分组的调度器，包括：

处理器，可操作来：

建立多个延迟约束，每个延迟约束与多个分组中的一个相应分组相关联；

根据所述延迟约束和所述分组离开时间，确定所述分组的顺序；和

耦合到所述处理器的选择器，所述选择器可操作来按所述顺序放置所述分组，从所述排序后的分组形成所述一个或多个帧。

10.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器还可操作来重复如下步骤直至满足预定数目的延迟约束：

11.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器可操作来通过如下步骤来根据所述延迟约束和所述分组离开时间确定所述分组的顺序：

12.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器可操作来通过如下步骤来根据所述延迟约束和所述分组离开时间确定所述分组的顺序：

13.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器可操作来通过如下步骤来建立多个延迟约束：

14.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器可操作来通过如下步骤来建立多个延迟约束：

建立与分组相关联的特性；和

根据所述特性，计算与所述分组相关联的延迟约束。

15.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器可操作来通过如下步骤来预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间：

根据所述缓冲器的缓冲区大小，确定帧离开时间。

16.如权利要求9所述的调度器，其中所述处理器可操作来通过如下步骤来预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间：

根据所述缓冲器的最大延迟，确定帧离开时间。

17.一种用于在一帧中传输多个分组的系统，包括：

用于接收多个分组的装置；

用于建立多个延迟约束的装置，每个延迟约束与一个相应分组相关联；

用于预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间的装置，所述一个或多个帧中的每一个包括所述多个分组中的多个；

用于根据包括所述分组的所述帧的帧离开时间来确定每个分组的分组离开时间的装置；

用于根据所述延迟约束和所述分组离开时间来确定所述分组的顺序的装置；

用于按所述顺序放置所述分组的装置；和

用于从所述排序后的分组形成所述一个或多个帧的装置。

18.如权利要求17所述的系统，还包括用于重复如下步骤直至满足预定数目的延迟约束的装置：

19.如权利要求17所述的系统，还包括用于通过如下步骤来根据所述延迟约束和所述分组离开时间确定所述分组的顺序的装置：

20.如权利要求17所述的系统，还包括用于通过如下步骤来根据所述延迟约束和所述分组离开时间确定所述分组的顺序的装置：

21.如权利要求17所述的系统，还包括用于通过如下步骤来建立多个延迟约束的装置：

22.如权利要求17所述的系统，还包括用于通过如下步骤来建立多个延迟约束的装置：

建立与分组相关联的特性；和

根据所述特性，计算与所述分组相关联的延迟约束。

23.如权利要求17所述的系统，还包括用于通过如下步骤来预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间的装置：

建立缓冲器的缓冲区大小，所述缓冲区可操作来接收所述一个或多个帧中的一个或多个帧；和

根据所述缓冲器的缓冲区大小，确定帧离开时间。

24.如权利要求17所述的系统，还包括用于通过如下步骤来预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间的装置：

根据所述缓冲器的最大延迟，确定帧离开时间。

25.一种用于在一帧中传输多个分组的方法，包括：

接收多个分组；

通过建立分组的分组大小和信道的带宽，并根据所述分组大小和所述带宽来计算与所述分组相关联的延迟约束，来建立多个延迟约束，其中每个延迟约束与一个相应分组相关联；

重复下述步骤直至满足预定数目的延迟约束：

通过建立可操作来接收一个或多个帧的缓冲器的缓冲区大小并根据所述缓冲器的缓冲区大小来确定帧离开时间，从而预测一个或多个帧中的每一个的帧离开时间，其中所述一个或多个帧中的每一个包括所述多个分组中的多个；

通过计算每个分组的时间预算并将具有较小时间预算的第一分组放置在具有较大时间预算的第二分组之前来根据所述延迟约束和所述分组离开时间，从而确定所述分组的顺序，其中所述时间预算代表与一个分组相关联的延迟约束和所述分组的分组离开时间之间的差；

按所述顺序放置所述分组；和

从所述排序后的分组形成所述一个或多个帧。