CN101217495A

CN101217495A - 用于t-mpls网络环境下的流量监控方法和装置

Info

Publication number: CN101217495A
Application number: CNA2008100560737A
Authority: CN
Inventors: 李彬; 梁伟; 尧昱; 张永军; 黄善国; 顾畹仪
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2008-07-09

Abstract

本发明涉及通信领域，本发明实施例公开了一种用于T－MPLS高突发网络环境下的流量监控方法和装置。本发明实施例方法包括：接入设备对到达的数据存储于缓冲队列进行排队；如果需要流量整形，则所述接入设备对缓冲区的数据进行处理；根据所述接入设备的输入队列的队列长度控制开启级联令牌桶；针对不同的令牌设定不同的丢弃优先级，发送到出口优先级缓冲队列或者直接发送到数据销毁单元。根据本发明的方法，可以根据网络的负荷情况，自适应地调整网络的接入流量允许的突发度，同时处理分组尺寸的突发和分组速率的突发。对于超额流量做多等级区分处理，提高网络资源利用率，方便实现业务流量的超额计费。

Description

用于T-MPLS网络环境下的流量监控方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及用于T-MPLS高突发网络环境下的流量监控方法和装置。

背景技术

为了适应城域网络的发展对于传送网的需求，ITU-T将MPLS(Multiprotocol Label Switching，简称多协议标记交换)的概念扩展到更低的传送层面，于2006年2月份在日内瓦会议上首先提出了T-MPLS(Transport-MPLS，简称传送MPLS)的概念。T-MPLS是一种基于MPLS的面向连接的分组传送技术，它为下一代传送网提供了一种统一的全套业务解决方案。T-MPLS是一种基于MPLS改进的面向连接的分组传送技术，省去了不必要的面向IP的处理，可以是运营商成本大幅度降低。同时还具有多种业务扩展能力，支持不同技术信号的传送(分组/信元/时分)，符合网络转型的趋势。和传统的分组传送网络相比，其面向连接的特性和强大的OAM功能可以保证运营级的质量要求。

对于T-MPLS网络承载的多种类型的业务，通常采用合同订购的方法，为每个业务分配介于峰值速率和平均速率之间的网络带宽。在实际的传输时，对其真实的网络数据进行检查。不允许在业务发起端超过订购带宽的分组进入网络。因为一旦这部分超过业务订购合同的分组进入网络，会占用大量的带宽资源，必将影响其它业务的服务质量。但是，如果网络存在允许的空闲资源，则可以接纳这部分流量，满足用户的QoS(Quality of Service，简称服务质量)要求，针对超额的流量可以额外计费。

令牌桶是目前研究较多的一种业务流量监管的方法，其基本原理是：任何数据要发送必须要能够取得令牌，否则只能在缓冲区内等待，令牌是以一定的速率填充令牌桶的。也就是说发送端将发送的数据首先发送到缓冲区进行缓冲，通过发送令牌控制缓冲区的输出，来限制业务的峰值速率、突发长度等特性。令牌的发送速率是根据用户和网络的业务合约而定，通过业务的带宽速率来定制令牌池中令牌的产生速率。而令牌桶有一定的容量，如果令牌桶中的令牌已满，则会发生令牌丢失，否则继续填充令牌。如果缓冲区有数据，并且令牌桶中存在令牌，则允许数据的发送，在发送单位数据的同时取走一个令牌。当令牌的产生速率小于峰值速率时，缓冲区的数据会因为取走数据的速率较慢而在缓冲区发生溢出，此时如果不重新修改流量协定，就会发生数据丢失。如果令牌产生的速率过快，则会发生令牌丢弃，造成资源浪费。因此，令牌桶的容量和产生令牌的速率必须根据用户流量和网络资源来制定。由于令牌桶有一定的深度，因此可以容忍一定程度的数据突发性。

令牌桶算法在IP网络中已经得到广泛的应用，用于流量的测量、整型和访问服务速率的控制。在IETF RFC建议规范中，已经定义了srTCM(Single Rate Three Color Marker，简称单速率三色标记)和trTCM(Two Rate Three Color Marker，简称双速率三色标记)两种令牌桶算法。srTCM通过CIR(Committed Information Rate，简称承诺访问速率)，CBS(Committed Burst Size，简称承诺突发尺寸)和EBS(Excess Burst Size，简称超额突发尺寸)三个参数进行评估。定义C桶和E桶分别具有CBS和EBS的容量，并且每个桶中的令牌以恒定CIR速率发送。trTCM通过CIR，CBS，PIR(Peak Information Rate，简称峰值信息速率)和PBS(Peak Burst Size，简称峰值突发尺寸)四个参数进行控制。定义C桶和P桶分别具有填充速率为CIR和PIR的令牌，容量分别为CBS和PBS。在srTCM和trTCM中的色盲模式和非色盲模式中，通过红、黄、绿三种颜色简单的标记取得令牌的状态。

根据已有令牌桶的机制可以看出，srTCM重点在于区分报文尺寸的突发，而trTCM重点在于速率的突发，但是其共有的特点就是当网络存在较大速率的突发流量时会大量丢包，在大小分组混合传输的环境中对于数据转发平缓程度等性能不足。而且在高突发环境下，采用借债机制改进的令牌桶算法不能够完全保证网络的分组可靠的传输。同时在具有多源混合流量环境下的高速突发，会引发网络的处理有失公平性准则。

综上所述，目前已有的基于令牌桶的流量监控方法可以在一定程度上允许网络的突发，但是，其允许的最大突发度在设定令牌桶时已经确定，不能够自适应的调整来适应网络的变化。在基于分组传送技术的T-MPLS网络可以同时承载FR，Ethernet，ATM，SDH，PDH等多种类型的业务，网络的业务流量具有高度的突发性，而且通常其业务速率远远小于峰值速率，不可能按照峰值速率为每个突发业务分配带宽，否则将失去分组传送网络的意义。而原有的基于令牌桶的控制机制对于网络中存在大量违反流量协议情况但是网络仍然具有大量空闲资源情况下，基于传统的令牌桶的处理方法将束手无策。

考虑到前述情况，存在克服相关技术中不足的需要。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种可以根据网络的流量大小进行自适应调整的级联令牌桶流量监管机制，从而更好的适应多源大批量突发数据流环境下的服务质量和公平性。

本发明实施例要解决的技术问题是还提供一种装置，实现在高突发网络环境下动态容量的调整，使得能够更好的接纳网络中超额的负载，更加有效的利用网络的资源。

本发明实施例提供的可动态调整的级联令牌桶的方法来接纳网络中高度突发流量的方法，其特征在于包含以下步骤：

对到达的数据分组标记时间戳，存储于缓冲队列进行排队，确定是否需要进行流量整形；

如果上述流量不具有预定标准的可操作流量，则所述接入设备对缓冲区的数据进行处理；

根据所述接入设备的输入队列的队列长度确定是否需要开启后续级联令牌桶；

如果需要开启，则所述级联令牌桶计算开启的级数，并开始启动注入对应的令牌，同时设定令牌对应的优先级；

所述数据流量经过每个令牌桶时需要进行数据合法性判断，检查对应于该控制器处的控制令牌桶中是否具有可用的令牌；

所述数据流量在进入所述出口缓冲队列后，根据所述取得令牌的不同优先级，根据优先级队列调度机制接入网络。

本发明实施例提供的用于T-MPLS高突发网络环境下的流量控制装置，该装置包括：

接入设备，用于根据业务流量的实际情况对接收进来的数据进行缓冲，可以防止大量数据涌入造成不必要的溢出；

业务成型器，用于对输入分组进行调整，在保证数据流先后顺序的前提下改变数据流的流量特征，减小数据流量的峰值速率、限制分组的突发时间长度或是减少分组的延迟抖动时间；

发送缓冲器，用于控制进入网络的流量速度；

级联令牌桶开关组控制单元，用于控制令牌桶的动态开启，以实现可接纳突发流量的动态调整。其控制算法依据输入缓冲队列的长度；

令牌桶开关，用于根据控制单元的指令控制每一个令牌桶的开启和关闭；

令牌桶阵列，用于动态调整网络突发流量接纳度，其中每一个令牌桶用两个参数描述：令牌产生平均速率和令牌桶深度，分别用于控制数据的速率和突发量的大小；

令牌授权单元，用于分配对应令牌桶的令牌，并根据所属令牌桶设定不同的数据丢弃优先级；

输出缓冲队列，用于根据业务的服务等级进入具有不同优先级的队列。

实时调度器，用于根据调度算法将数据分组输出至网络；

违约数据销毁单元，用于处理没有取得授权的令牌的数据单元，所述数据但与被转移至违约数据销毁单元进行丢弃。

以上技术方案可以看出，由于本发明实施例在控制网络流量时对于不规则流量进行整形，同时根据网络的负荷情况，动态地开启令牌桶，并且针对不同的流量特征采用不同的标记方式，可以自适应地调整网络最大允许突发量，对于违反流量约定的流量具有不同的丢弃优先级，并且该优先级会根据违约程度进行动态调整。在多源高速网络突发环境下，本发明实施例可以保证不同用户之间的公平性，支持不规则分组流量混传，同时处理分组尺寸的突发和分组速率的突发。由于流量控制通过自适应策略进行动态调整，可以提高网络资源利用率，针对不同级别的令牌方便地实现业务流量的超额计费。在具体实施过程中，通过网络的控制平面的支持，易于实现，对于现有设备改动小，可以实现平滑升级。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解，本发明的目的和其它优点可通过在缩写的说明书、权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

结合描述了本发明的各种实施例的附图，根据以下对本发明的各发明的详细描述，将更易于理解本发明的这些和其它特征，其中：

图1描述了根据本发明实施方式的用于为网络控制流量的系统；

图2示出图1中业务整形时采用的控制流程图；

图3示出图1中级联令牌桶开关控制单元的实现方法；

图4示意性示出一种本发明实施方式应用于网络中的系统流程

图，图1到图3中所示的各种方法可在该系统中实现；

图5示出图1中输出队列数量少于级联令牌桶阵列中令牌桶个数时的队列控制方法；

图6示出本发明实施方式在具有智能连接管理功能的网络中的实现方法；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图1描述了根据本发明的用于为网络控制流量的系统。101表示输入缓冲队列，102表示业务成型器，103表示流量整形后的缓存，104表示级联令牌桶的动态开关组控制单元，105为控制每个令牌桶的开关，106为传统的令牌桶级联阵列，107表示令牌授权过程，108为节点的多优先级输出缓冲队列，109为违约数据销毁单元，110为实时调度器。

图1中左侧所示的分组数据流是在中间路由器的接收端口处执行的，输入缓冲队列101对接收进来的数据进行缓冲，并根据业务流量的实际情况，右侧所示的处理。在输入缓冲队列101中对到达的数据分组进行缓存，防止大量数据涌入造成不必要的溢出。业务成型器102对输入分组进行调整，在保证数据流先后顺序的前提下改变数据流的流量特征，减小数据流量的峰值速率、限制分组的突发时间长度或是减少分组的延迟抖动时间。发送缓冲器103用于控制进入网络的流量速度。级联令牌桶开关组控制单元104用于控制令牌桶的动态开启，以实现可接纳突发流量的动态调整。其控制算法依据输入缓冲队列的长度。令牌桶开关105，根据控制单元104的指令控制每一个令牌桶的开启和关闭。令牌桶阵列106中的每一个令牌桶采用传统的令牌桶的基本功能，具有两个描述参数：令牌产生平均速率r_i和令牌桶深度b_i，分别用于控制数据的速率和突发量的大小。令牌授权单元107负责取得对应令牌桶的令牌，并根据所属令牌桶设定不同的数据丢弃优先级。输出缓冲队列108具有多个优先级，根据业务的服务等级进入不同的队列，通过实时调度器110输出至网络。如果在最后一个令牌桶处，仍没有取得授权的令牌，数据被转移至违约数据销毁单元进行丢弃。

实时调度器110的调度算法可以采用各种队列调度算法，如FIFO(First In First Out，简称先入先出)，CQ(Custom Queuing，简称自定制队列)，PQ(Priority Queuing，简称优先级队列)，WFQ(WeightedFair Queuing，简称加权公平队列)，WRR(Weighted Round Robin，加权罗宾队列)，LLQ(Low Latency Queuing，低延迟队列)CBWFQ(Class Based Weighted Fair Queuing，基于分类的加权公平队列)，SCFQ(Self Clocked Fair Queuing，自时钟公平队列)等，也可以采用人工配置的调度方式，不同的调度算法不构成对本发明的限制。

输出缓冲队列108的每个队列执行队列长度控制，达到拥塞避免的目的，这里的队列长度控制方法可以采用各种方法，如ERD，PPD等，也可以不采用任何控制措施，直到队列的缓存区溢出，不同的队列长度控制方法不构成对本发明的限制。

图2示出图1中业务成型器102进行流量整形时采用的控制流程图。该流程开始于步骤S201。然后，在步骤S202，识别接收的分组，确定所述接收分组是否为业务连接建立后的第一个分组；

如果步骤S202的结果为“是”，则流程进入步骤S203；否则进入步骤S206；

在步骤S203，接收的分组为业务流量的第一个分组。设定前一分组到达时间T_P为当前时间，当前分组为数据流的第一个分组，此时输出缓存区空闲。

在步骤S204，判断当前分组长度L是否大于最大突发长度MBS；

如果步骤S204的结果为“是”，则流程进入步骤S205；否则进入步骤S214。

在步骤S205，对于长分组进行拆分，以减少由于在交换机输出排队引发的处理的时延。返回步骤S202。拆分的原则可以按照均匀的原则，或者固定最长分组大小的原则。不同的拆分原则不构成对本发明的限制。

在步骤S206，同步骤S204，判断当前分组长度L是否大于最大突发长度MBS；

如果步骤S206的结果为“是”，则流程进入步骤S207；否则进入步骤S208。

在步骤S207，同步骤S205，对于长分组进行拆分，以减少由于在交换机输出排队引发的处理的时延。返回步骤S202。拆分的原则可以按照均匀的原则，或者固定最长分组大小的原则。不同的拆分原则不构成对本发明的限制。

在步骤S208，对数据分组标记时间戳记录，并假定当前分组到达时间T_C；

在步骤S209，判断分组是否按照预定的规则到达，判断的规则如下所述：

d = T_{P} + \frac{L}{V_{S}} - T_{C},

其中V_S为流量协议中的平均速率，T_P和T_C

分别为前一个分组到达时间和当前的时间。

如果步骤S209的结果为“是”，则流程进入步骤S210；否则进入步骤S211。

在步骤S210，设定T_P＝T_C

在步骤S211，检查到达的分组是否满足最小可接收范围，其中V_P为流量协议中的平均速率。

如果步骤S211的结果为“是”，则流程进入步骤S212；否则进入步骤S213。

在步骤S212，更新T_C，更新采用定时更新的方式，T_C←T_C+Δt，其中Δt为更新时间量。返回步骤S211。

在步骤S213，更新TP，更新的方式为

T_{P} &LeftArrow; T_{P} + \frac{L}{V_{P}} .

在步骤S214，发送，流程结束。

图3示出图1中级联令牌桶开关控制单元106的实现方法。控制单元106对于图1中的输入缓冲队列101进行实时监控。横轴表示缓冲队列101的队列长度，纵轴表示级联令牌桶阵列106中开启的令牌桶数目。根据缓冲队列101的队列长度，动态的开启级联令牌桶控制开关105。不同的下面说明具体的控制方法。

定义以下数据集合和符号：

b_i表示级联令牌桶中的第i个令牌桶的容量大小，i＝1，2，...N；

V_i表示级联令牌桶中的第i个令牌桶的速率，i＝1，2，...N；

ξ_i表示级联令牌桶中的第i个令牌桶的令牌具有的丢弃优先级，i＝1，2，...N；

χ_i表示数据流量丢弃优先级不超过ξ_i的保证概率，i＝1，2，...N；

δ_i指示级联令牌桶中的第i个令牌桶是否开启，δ_i＝1表示第i个令牌桶开启，δ_i＝0表示第i个令牌桶尚未开启；

f_i表示丢弃优先级为ξ_i的数据流量大小；

ρ表示级联令牌桶的总输入流量大小；

B表示单个突发分组的大小；

q_c表示当前输入缓冲队列的长度；

通过上述参数的构成，可以看出该级联令牌桶阵列106实际上构成的是

形式的等效令牌桶。开启的令牌桶个数为

n = Σ_{i = 1}^{N} δ_{i},

丢弃优先级不超过ξ_i的保证概率

χ_{i} = \frac{Σ_{i = 1}^{N} f_{i}}{ρ} .

本发明实施方式采用阶梯函数控制令牌桶的开启，具体过程如下：当

0 < q < q_{2}^{(1)}

时，第一个令牌桶开启，其余令牌桶处于关闭状态，服务速率为V₁；

当

q_{2}^{(i - 1)} < q < q_{2}^{(i)},

第一个和第二个令牌桶同时开启，其余令牌桶处于关闭状态，服务速率为V₁+V₂+…+V_i；

当

q > q_{2}^{(N)}

时，所有的级联令牌桶阵列106的所有令牌桶都已经开启，此时超额的数据进入违约数据销毁单元109。如果网络需要提供BE(Best Effort，简称尽力而为)服务则将q₂ ^(N)设为大于缓冲队列的最大缓存区大小即可。

本发明实施方式采用双门限控制方法对与每个令牌桶的开启/关闭进行控制，其中HBT(High Burst Threshold，简称高突发门限)为q₂ ⁽ⁱ⁾，LBT(High Burst Threshold，简称低突发门限)为q₁ ⁽ⁱ⁾，具体过程如下：

第i级的令牌桶通过<q₁ ^(i-1)，q₂ ^(i-1)>进行控制，在q₁ ^(i-1)和q₂ ^(i-1)>之间构成了一个控制闭环。当q_c超过q₂ ^(i-1)时，开启第i级令牌桶；当随着等待服务数据的减少，缓冲队列长度逐渐减小，当

q_{c} < q_{2}^{(i - 1)}

时，第i级令牌桶并不立即关闭，当

q_{c} < q_{1}^{(i - 1)}

时，开始关闭第i个令牌桶。称从LBT到HBT的过程为正向控制，从HBT到LBT的过程为反向控制。

应当满足对于i∈[1，N]，i∈Z，有

\{\begin{matrix} q_{1}^{(i)} < q_{2}^{(i)} \\ q_{2}^{(i - 1)} < q_{1}^{(i)} \\ q_{1}^{(i)}, q_{2}^{(i)} > 0 \end{matrix}

通过级联令牌桶阵列的构建过程，可以得出：如果

\frac{f_{1} + f_{2} + \cdot \cdot \cdot + f_{k}}{ρ} = 1,

其中1≤k≤N，则对于j∈[1，N-k]的整数，有δ_k+j＝0，此时可以保证数据流量的丢弃优先级小于ξ_k。

如果

\frac{f_{1} + f_{2} + \cdot \cdot \cdot + f_{N}}{ρ} < 1,

则会发生丢弃，最终接收端收到的业务流量丢弃概率满足

p_{d} > 1 - Σ_{i = 1}^{N} f_{i} / ρ .

对于BE类型的服务，此种情况将不会发生。

下面给出该级联令牌桶阵列时延设计的原则：对于每一级令牌桶TB_i级联令牌桶的门限设定需要考虑三种情况，分别是：

1)队列长度在HBT和LBT之间，反向控制模式；

此时队列长度正在随着等待服务数据的减少而缩短，已经少于HBT，但是还没有到达LBT，尚不符合关闭第i+1个令牌桶的条件。

队列长度满足：

q_{1}^{(k)} < q < q_{2}^{(k + 1)},

Σ_{i = 1}^{N} δ_{i} = k + 1,

其中k∈[1，N-2]，k∈Z；

处理的延时为：

t_{d}^{(k)} = \frac{q - q_{1}^{(k)}}{V_{1} + V_{2} + \cdot \cdot \cdot V_{K + 1}} + \frac{q_{1}^{(k)} - q_{1}^{(k - 1)}}{V_{1} + V_{2} + \cdot \cdot \cdot V_{k}} + \cdot \cdot \cdot + \frac{q_{1}^{(2)} - q_{1}^{(1)}}{V_{1} + V_{2}} + \frac{q_{1}^{(1)}}{V_{1}}

化简可得，

t_{d}^{(k)} = \frac{q}{Σ_{i = 1}^{k + 1} V_{i}} + Σ_{i = 1}^{k} \frac{V_{i + 1} q_{1}^{(i)}}{Σ_{j = 1}^{i} V_{j} \cdot Σ_{j = 1}^{i + 1} V_{j}}

2)队列长度在HBT和LBT之间，正向控制模式；

此时队列的长度正在随着等待服务数据的增多而加长，但是尚未达到HBT，因此不能够开启第i+1个令牌桶。

队列长度满足：

q_{1}^{(k)} < q < q_{2}^{(k + 1)},

Σ_{i = 1}^{N} δ_{i} = k,

其中k∈[1，N-2]，k∈Z；

处理的延时为：

t_{d}^{(k)} = \frac{q - q_{1}^{(k - 1)}}{V_{1} + V_{2} + \cdot \cdot \cdot V_{k}} + \frac{q_{1}^{(k - 1)} - q_{1}^{(k - 2)}}{V_{1} + V_{2} + \cdot \cdot \cdot V_{k - 1}} + \cdot \cdot \cdot + \frac{q_{1}^{(2)} - q_{1}^{(1)}}{V_{1} + V_{2}} + \frac{q_{1}^{(1)}}{V_{1}}

化简可得，

t_{d}^{(k)} = \frac{q}{Σ_{i = 1}^{k} V_{i}} + Σ_{i = 2}^{k} \frac{V_{i} q_{1}^{(i - 1)}}{Σ_{j = 1}^{i} V_{j} \cdot Σ_{j = 1}^{i - 1} V_{j}}

3)队列长度大于HBT；

此时队列长度满足：

q_{2}^{(k - 1)} < q < q_{1}^{(k)},

队列的长度超过HBT，新的令牌桶TB_i被开启，此时处理时间的计算方法和情况1)相同。

图4示意性示出一种本发明实施方式应用于网络中的系统流程图，图1到图3中所示的各种方法可在该系统中实现。

在步骤401，接收业务的呼叫请求，解析业务参数向网络进行申请；

在步骤402，通过网络的连接控制器完成对连接控制，根据步骤401提交的业务参数，进行步骤403，404操作；

在步骤403，网络连接控制器查询TED(Traffic Engineer Database，简称基于流量工程扩展的数据库)，确定网络是否能够提供路由；

在步骤404，网络连接控制器对该用户信息进行鉴权，确定是否为合法的用户；

在步骤405，进行接纳许可的判断，如果步骤403，404同时确定可以接受该连接，也即S405的结果为“是”，则流程进入步骤407；否则进入步骤406；

在步骤406，设定连接请求无法满足的原因，并且返回步骤401，重新进行业务申请；

在步骤407，根据获得的用户业务参数，定制该条连接的流量协议，也即是图1到图3所述的方法；

在步骤408，根据流量协议设定速率监管的内容，检查实际的输入是否违约，也即使图1到图3所述的方法。

在步骤409，对于网络的数据平面输入的分组数据流进行参数的协商，同时通知速率监管实际的流量合同有无变化；

在步骤410，确定输入的分组是否被允许进入网络，如果步骤410的结果为“是”，则进入步骤S411；否则进入步骤S412；

在步骤411，分组成功接入网络；

在步骤412，根据网络的状况确定是否需要重试，判断的准则可以是当前网络的实时统计量参数，也可以是实际的输出缓冲队列的使用情况，不同的判断方法不构成对本发明的限制。如果步骤412的结果为“是”，则进入步骤413；否则进入步骤S414；

在步骤413，此时系统的状况不允许该分组接入，丢弃分组，流程结束；

在步骤414，此时系统的状况尚能够允许该分组存在于队列中，于是缓存分组，再下一个尝试周期到达时进入步骤410；

图5示出图1中输出队列数量少于级联令牌桶阵列中令牌桶个数时的队列控制方法。由于缓冲队列的数目少，因此，可能会出现具有多个优先级的数据共用一个队列。为了减小系统的复杂度，对于这些不同优先级的数据在排队时不做区分处理。在缓冲区慢时，接纳新的数据时候需要做出调整，图5给出了本发明实施方式的调整方法。

在步骤S501，丢弃优先级为ξ_k的数据到达，此时设定i＝N，i为控制选择丢弃优先级的临时参数；

在步骤S502，确定缓存区是否已满。

如果步骤S502的结果为“是”，则进入步骤S503，否则进入步骤S504；

在步骤S503，判断i的值是否大于k，也即是否还有必要继续进行查找和判断；

在步骤S504，缓冲队列具有可以接收的缓存空间，接收的数据分组放置与缓冲队列尾部，流程结束；

如果步骤S503的结果为“是”，则进入步骤S505，否则进入步骤S506；

在步骤S505，确定缓存区域是否有优先级为ξ_i的数据存在；

在步骤S506，缓存区域已满，并且存储的数据的优先级全部高于新输入数据，于是丢弃该数据分组；

如果步骤S505的结果为“是”，则进入步骤S507，否则进入步骤S508；

在步骤S507，找到丢弃优先级为ξ_i的数据，于是释放该数据占用的缓存空间，接收的数据分组放置与缓冲队列尾部，流程结束；

在步骤S508，对i进行自减操作，并且返回步骤S503；

图6示出本发明实施方式在具有智能连接管理功能的网络中的实现方式；

为了更进一步的理解对于级联令牌桶的控制方法，下面以网络的连接控制协议RSVP(Resource ReSer Vation Protocol，简称资源预留协议)作为一个具体应用的实例给出，通过控制协议的分布式、动态化特性，各个网元存储本地的令牌桶参数信息，协同完成整条连接的流量控制。通过扩展TBT(Token Bucket TSpec，简称令牌桶定制规范)实现对于级联令牌桶的描述。扩展格式如表1所示；

表1 RSVP消息Token Bucket TSpec字段扩展

传统RSVP	实施方式一	实施方式二
传统RSVP	实施方式一	实施方式二	空	Token Bucket Number	Token Bucket Number
Token Bucket Rate	Token Bucket Rate[r0]Token Bucket Rate[r1]......Token Bucket Rate[rn]	Token Bucket Rate[r]	空	Token Bucket Number	Token Bucket Number
Token Bucket Rate		Token Bucket Rate[r]	Token Bucket Size	Token Bucket Size[b1]Token Bucket Size[b2]......Token Bucket Size[bn]	Token Bucket Size[b]

在传统的RSVP中定义了TBR(Token Bucket Rate，简称令牌桶速率)和TBS(Token Bucket Size，简称令牌桶大小)。对于本发明实施方式需要定义TBN(Token Bucket Number，简称令牌桶的数目)属性，用于描述级联令牌桶阵列的规模。具体实施方式有两种：实施方式一是可以针对每个令牌桶，做单独的处理，也即本发明实施方式的完整实现。实施方式二是本发明实施方式简化实现的技术方案，设定每个令牌桶的TBS和TBR为相同，在原有的控制消息上做最小的改动来实现。具体的采用根据流量监控的精度而定。

图6中的节点601与节点605作为网络的边界节点。节点602，603，604为T-MPLS网络交换节点。在节点601，根据请求的业务参数，并且根据本地的资源信息，建立通过图2中所述方法进行业务的接入，以图3中所述方法进行级联令牌桶的参数选择，定制本地的控制策略。所有参数信息放置于连接建立消息中的TBT项中进行描述。完成后，向下游节点602发送连接请求，也即Path(ST，TBT，Adspec)消息，其中ST(Sender Template，简称发送者模板)描述了发送者的IP地址和可选的UDP/TCP发送端口，TBT为相应的级联令牌桶定制规范，Adspec用于OPWA(One Pass With Advertising，简称单路通告)通告承载的信息，用于一条路径上的流量控制的更新。节点602收到来自节点601的Path消息，在本地内部创建PSB(Path StateBlock，简称路径状态组)，设定TBT中描述的各级令牌桶信息，更新本地的Adspec。继续向下游节点603进行转发Path消息，直到在边界节点605收到来自上游节点604的Path消息，本地创建PSB和Adspec，销毁Path消息。向上游节点604返回预留确认消息，也即Resv(TBT，RSpec)消息，RSpec为预留业务描述信息，TBT为节点605可以接收的TBT信息。发送Resv后，节点605在本地创建一个RSB(Resv State Block，简称预留状态组)负责维护本地预留的信息。节点604收到下游节点605的Resv消息后，本地创建RSB后，根据TBT信息修改本地的级联令牌桶参数，之后继续向上游节点603发送。直到在边界节点601收到Resv消息后，这条连接的请求被确认，相应的资源也已经预留完成，开始数据发送过程。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims

1.一种可用于T-MPLS高突发网络环境下的流量控制方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的流量控制方法，其特征在于所述确定是否所述数据分组需要进行流量整形的步骤包括以下步骤：

记录所述分组前一个分组的时间戳和分组的长度；

确定所述分组的时间戳和长度是否满足最大长度和最小到达时间的限制；

确定所述到达分组和上一个分组之间的时间差；

根据当前缓冲队列的长度，前一分组、所述分组的时间戳和长度，确定是否需要进行流量整形。

3.根据权利要求2所述的流量控制方法，其特征在于所述数据分组的流量整形的步骤包括以下步骤：

对于超过最大长度限定的分组进行拆分、重新封装；

对于超过最小到达时间限度的分组进行缓存，使得数据分组按照约定发出。

4.根据权利要求1所述的流量控制方法，其特征在于所述确定是否需要开启后续级联令牌桶是根据接入设备的输入队列的队列长度来、当前的数据服务速率依赖于级联令牌桶阵列所处的状态。

5.根据权利要求4所述的流量控制方法，其特征在于数据经过每个令牌桶时需要进行令牌的获取的步骤包括以下步骤：

检查对应的令牌桶中的令牌；

如果所述数据流量在所述某一级令牌桶处，取得所述令牌的所有权，进入所述级别的出口缓冲队列；

如果所述数据流量在所述某一级令牌桶处，没有得到所述令牌的所有权，进入下一级令牌桶；

如果所述数据流量到达所述最后一级令牌桶处，仍然没有得到所述令牌的所有权，丢弃该数据。

6.根据权利要求1所述的流量控制方法，其特征在于数据流量进入所述出口缓冲队列后的优先级队列调度机制包括以下步骤：

根据数据选择的不同令牌种类，进入具有不同优先级队列；

在出口通过调度器，根据一定的调度算法控制各个优先级队列的输出至网络；

每个优先级队列独立地执行队列长度控制方法；

数据分组根据调度规则进入网络。

7.根据权利要求6所述的流量控制方法，其特征在于数据流量在缓冲队列数目较少时，多个优先级数据混合在单个输出队列中的处理方法包括以下步骤：

确定多个优先级的数据共用的子队列集合；

在每个共用子队列中的排队数据不做区分处理；

在每个共用子队列的缓存区域满时，确定当前所述到达分组的丢弃优先级；

遍历所述共用子队列缓存队列，确定优先级低于所述当前接收分组的数据分组进行丢弃，接纳当前数据分组；

如果所述到达数据分组具有的丢弃优先级无法确定优先级更低的数据分组，则丢弃所述到达数据分组。

8.一种可用于T-MPLS高突发网络环境下的装置，其特征在于所述装置包括以下组成：

发送缓冲器，用于控制进入网络的流量速度；

级联令牌桶开关组控制单元，用于控制令牌桶的动态开启，以实现可接纳突发流量的动态调整。其控制算法依赖于输入缓冲队列的长度；

实时调度器，用于根据调度算法将数据分组输出至网络；