CN101582838A - 基于阈值控制的ip电信网路由/交换设备资源管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法。该方法使用数据平面ID作为唯一的标识来标识、管理和控制一个特定的数据平面资源，包括如下步骤：(1)路由/交换设备为每一个端口的每一个数据平面的虚链路配置所要求的资源，同时配置资源的阈值上界和阈值下界；(2)路由/交换设备对虚链路上传送的数据包的数量进行判断，根据其是否超出阈值上界或阈值下界，分情况发出告警报文或者撤销告警的报文，数据包直接进行转发；(3)路由/交换设备当判断出虚链路上传送的数据包的数量超过为该虚链路配置的资源值时，将超出的数据包无条件丢弃。本方法为IP电信网技术的产业化应用奠定了技术基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于IP电信网系统的资源管理方法，尤其涉及一种利用IP电信网系统的路由/交换设备实施，基于阈值控制机制的网络资源管理控制方法，属于电信技术领域。
背景技术
IP电信网系统是本发明人在专利号为ZL 200410037641.0的发明专利中提出的新概念。它采用独特的内外双层结构和双地址寻址方式，由位于内层的至少一个复址无连接数据网(简称为PTDN网)和位于外层的多个IP网组成，还包括多个边缘关口设备。IP网通过边缘关口设备与该复址无连接数据网相连接。每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备；边缘关口设备通过地址映射设备完成双地址间的映射。复址无连接数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有一个复址无连接数据网地址，IP网中的所有设备和上述边缘关口设备都分配有IP地址，IP地址和复址无连接数据网地址之间的映射关系保存在地址映射设备内的地址映射表之中，边缘关口设备经认证后与地址映射设备之间建立连接。在复址无连接数据网内部还具有网络管理设备，该网络管理设备同时管理复址无连接数据网内的接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。
在IP电信网系统中，从源端发向目的端的IP包通过如下方式进行传送：首先，位于源端的边缘关口设备(简称为ED设备)接收来自IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备(简称为ADT设备)；地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端边缘关口设备的数据网地址回送给源端边缘关口设备；源端边缘关口设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备；目的端边缘关口设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文，从而使IP分组最终到达目的端。
在本发明人就IP电信网技术提出的一系列专利申请中，已经就如何在IP电信网系统内进行资源管理的方法进行了详细的说明(具体请参见在先申请“IP电信网系统中基于链路告警机制的资源管理方法”，公开号：CN1829175和“IP电信网系统中基于信令机制的资源管理方法”，公开号：CN1829176)。但是，就IP电信网系统中用于转发和处理数据包的核心设备-路由/交换设备而言，现有技术并没有公开与之相适应的网络资源管理和控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于阈值控制机制的IP电信网设备资源管理方法。该资源管理方法通过IP电信网系统中的路由/交换设备实施。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，使用数据平面ID作为唯一的标识来标识、管理和控制一个特定的数据平面资源，其特征在于：
(1)所述路由/交换设备为每一个端口的每一个数据平面的虚链路配置所要求的资源，同时配置资源的阈值上界和阈值下界；
(2)所述路由/交换设备对所述虚链路上传送的数据包的数量进行判断，根据其是否超出所述阈值上界或阈值下界，分情况发出告警报文或者撤销告警的报文，所述数据包直接进行转发；
(3)所述路由/交换设备当判断出所述虚链路上传送的数据包的数量超过为该虚链路配置的资源值时，将超出的数据包无条件丢弃。
其中，在所述步骤(1)中，在所述路由/交换设备的出端口存储队列池中，为每一个数据平面的虚链路设一个队列和两个计数指示器，其中一个计数指示器的值等于资源的阈值上界，另一个计数指示器的值等于资源的阈值下界。
所述步骤(2)中，当所述路由/交换设备中的虚链路上传送的数据包的数量不超过所述阈值上界且不低于所述阈值下界时，直接转发所述数据包。
所述步骤(2)中，当所述虚链路上传送的数据包超过所述阈值上界时，所述路由/交换设备查找数据库模块中为该虚链路设置的条目，如果查找出从该源地址发出的数据包还没有一个超过阈值上界，则发出第一个超过阈值上界的告警报文，并开始对所述告警报文进行计数。
以后每收到一个来自同一源地址和同一个数据平面ID的超过阈值上界的数据包，则所述路由/交换设备相应发一个超过阈值上界的告警报文；如果涉及该源地址的告警报文超出预定数量之后，再收到超过阈值上界的数据包，不再发送所述告警报文。
所述步骤(2)中，当所述虚链路上传送的数据包低于所述阈值下界时，所述路由/交换设备查找数据库模块中为该虚链路设置的条目，如果查找出从该源地址发出的数据包还没有一个低于阈值下界，则发出第一个撤销告警的报文，并开始对所述撤销告警的报文进行计数。
以后每收到一个来自同一源地址和同一个数据平面ID的低于阈值下界的数据包，则所述路由/交换设备相应发一个撤销告警的报文；如果涉及该源地址的撤销告警的报文超出预定数量之后，再收到低于阈值下界的数据包，不再发送所述撤销告警的报文。
在不面向连接的工作方式下，所述路由/交换设备通过数据平面ID和组播ID来管理所有端口上的虚链路资源；在面向连接的工作方式下，所述路由/交换设备通过数据平面ID、虚链路和虚电路来管理所有端口的资源。
在面向连接的工作方式下，在所述虚电路的接入端进行阈值控制。对于路由/交换设备而言，则是通过虚链路来进行资源的阈值控制，并向源端传送相应信令。
本发明所提供的IP电信网路由/交换设备资源管理方法可以有效满足组建大规模网络的要求，为IP电信网技术的产业化应用奠定技术基础。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
图1为用于实施本发明的路由/交换设备的内部组成结构示意图。
具体实施方式
下面，首先介绍用于实施本发明所述资源管理方法的路由/交换设备。参见图1所示，该路由/交换设备包括下列的功能模块：数据包接收/发送模块、数据包交换模块、通信资源配置模块、通信资源管理和控制模块、网管接口模块、数据库模块、电源模块、中央处理模块等。其中，中央处理模块为核心的功能模块，用于实现整体设备的管理和控制。该中央处理模块分别与上述的数据包交换模块、网管接口模块、数据库模块、通信资源配置模块、通信资源管理和控制模块相连接。另外，电源模块也连接中央处理模块，以便为整个路由/交换设备的正常运行提供电力支持。数据包接收/发送模块作为与外部电信网的接口，负责接收和发送数据包。数据包交换模块与该数据包接收/发送模块相连接，用于实现对数据包的处理。通信资源管理和控制模块是用于实施资源管理和控制的功能模块。该模块与数据包接收/发送模块相连接，以通过对数据包接收/发送的控制实现对通信资源的管理。通信资源配置模块与通信资源管理和控制模块相连接，以便实现对网络通信资源的预先配置。
在基于IP电信网系统实现的IP承载网中，使用数据平面ID作为唯一的标识来标识、管理和控制一个特定的数据平面资源。路由/交换设备利用通信资源管理和控制模块实现对本设备网络资源的管理和控制。该功能是路由/交换设备的核心功能之一。路由/交换设备掌握本设备的全部资源及其配置，对本身的资源有完备的控制和管理能力。
路由/交换设备可以在面向连接的工作方式下工作，也可以在不面向连接的工作方式下工作。面向连接的工作方式和不面向连接的工作方式各有其用途。对于面向连接的工作方式而言，数据包的前转依靠的是数据帧中的逻辑信道号，不需要完整的目的地址、源地址和一系列相关参数，所有这一切均在虚电路建立时已经协商好了，因此数据包的报头开销小，传输效率高。但它的缺点在于网络中的每一个节点都要维护一个数据库，网络越大数据库越复杂，导致网络的可扩展性差，很难用于建设大规模的网络。对于不面向连接的工作方式而言，数据包的前转依靠的是数据包中的目的地址。数据包中需要完整的目的地址、源地址和一系列相关的参数，因此报头的开销大，但其优点在于网络的可扩展性好。
路由/交换设备的资源配置、管理和控制均是对数据平面的虚链路进行的。当采用不面向连接的工作方式时，路由/交换设备通过数据平面ID(VPN-ID)和组播ID来管理和控制本设备所有端口上的虚链路资源；当采用面向连接的工作方式时，路由/交换设备通过数据平面ID(VPN-ID)和虚电路(VC)来管理和控制本设备所有端口的资源。
需要说明的是，虚链路和虚电路是不同的概念。对于采用不面向连接的工作方式时，不存在虚电路的概念，虚链路为两点之间由数据平面ID确定的链路；对于采用面向连接的工作方式时，虚链路为两点之间由数据平面ID确定的链路，虚链路是该链路上同一个数据平面ID下的虚电路的集合。虚链路资源与虚电路资源的关系与业务类别直接相关。在最高级的业务类别中，虚链路资源为该链路上同一个数据平面ID下的全部虚电路资源之和。在非最高级的业务类别中，虚链路资源为该链路上同一个数据平面ID下的全部虚电路资源之和乘以一个小于或等于1的系数所得的值。
下面对路由/交换设备基于阈值控制机制的资源管理方法展开详细的说明。当进入路由/交换设备的该数据平面数据流量超过其虚链路的阈值上界时，路由/交换设备即向源端发送数据流量超阈值告警报文，所传送的数据报文正常转发。相同源端的超阈值告警报文发送N次(N为自然数)。当数据平面链路的进入报文超过该虚链路的配置资源值时，该报文将丢弃。这种资源管理方法将适用于传送实时业务的数据平面链路。
当采用阈值控制机制时，首先要确定一个解除阈值告警的值(即阈值下界)。该值是一个小于阈值的一个整数，其差值将保证不产生阈值告警震荡。在路由/交换设备的数据库模块中，维护一个虚链路资源告警事件数据库。数据库中的虚链路数据项至少包括：数据平面ID、节点端口号、PTDN源地址、PTDN目的地址、业务类别。当该数据平面的链路接收到的数据报文量低于解除阈值告警值，即向曾经因该链路数据报文超过阈值发过阈值告警的所有源端发送解除阈值告警信息。
在路由/交换设备的数据库模块中，为每一个源地址节点数据平面的虚链路设置一个条目。该条目纪录资源的状态，包括资源的配置值、阈值上界、阈值下界和告警次数等。可以通过网络管理设备来对路由/交换设备的每一个端口的每一个数据平面的虚链路配置所要求的资源，同时配置阈值上界和阈值下界，也可以对控制平面的信令来对路由/交换设备的每一个端口的每一个数据平面的虚链路配置所要求的资源。
需要说明的是，在资源管理的过程中，管理平面的资源管理命令的优先级高于控制平面的资源管理命令。因此，已经用控制平面完成的资源管理和控制，可以通过管理平面来改动。资源管理的最后决定权取决于来自网络管理设备的人工干预。
在不面向连接的工作方式下，基于阈值控制的资源管理方法包括如下的步骤：路由/交换设备首先对出端口的每一个数据平面的虚链路配置所要求的资源，同时配置资源的阈值上界和阈值下界。在路由/交换设备的相应出端口存储队列池中，为每一个数据平面的虚链路设一个队列和两个计数指示器，一个计数指示器的值等于资源的阈值上界，另一个计数指示器的值等于资源的阈值下界。当在路由/交换设备中的一个数据平面的虚链路上传送的数据包量不超过资源的阈值上界时，数据包直接转发；当在一个数据平面的虚链路上传送的数据包超过为该设备出端口的虚链路配置资源阈值上界时，路由/交换设备去查找本路由/交换设备的数据库模块中为该虚链路设置的条目，如果从数据库的查找中获得从该源地址发出的数据包还没有一个超过阈值上界，数据包直接转发，并记录这是收到的第一个超过阈值上界的数据包，该路由/交换设备向发该包的源地址节点发送带有本路由/交换设备地址的超过阈值上界的告警报文，该数据包正常向前转发。以后，每收到一个来自同一源地址和同一个数据平面ID的超过阈值上界的数据包，向源地址端设备发一个带有本路由/交换设备地址的超过阈值上界的告警报文，并在本路由/交换设备的数据库模块的相应条目中加1，收到的数据包正常进行向前转发。如果该源地址已发出过N个(N为预先设定的自然数)涉及该地址的超过阈值上界的告警报文，再收到超过阈值上界的数据包，将不再发送超过阈值上界的告警报文，收到的数据包仍正常进行向前转发。一旦接收到的数据包超过为该虚链路配置的资源值时，收到的数据包将不再向前转发，而是无条件将超过资源配置值的数据包丢弃。当一个数据平面的虚链路传送的数据包低于为该虚链路配置的资源阈值下界时，路由/交换设备去查找本路由/交换设备的数据库模块。如果这是该源地址节点发送第一个低于阈值下界的数据包，该节点向发该包的源地址节点发送带有本路由/交换设备地址的撤销超阈值上界的告警的数据报文，以后每收到一个来自同一源地址和同一个数据平面ID的低于阈值下界的数据包，发一个带有本节点地址的撤销超阈值上界的告警的数据报文，并在本路由/交换设备的数据库模块的相应条目中减1。如果该源地址已发出过N个(N为预先设定的自然数)带有本节点地址的撤销超过阈值上界的告警的数据报文，再收到低于阈值下界的数据报文，将不再发送撤销超过阈值上界的告警的数据报文，而数据包仍然予以正常转发。
在面向连接的工作方式下，基于虚链路的阈值控制机制的资源管理方法与上述不面向连接工作方式下的资源管理方法基本相同。需要说明的是，在面向连接的工作方式下，通常是按照虚电路来管理资源，由于在面向连接的工作方式下，在连接建立的过程中就建立起一条虚电路。在这条虚电路中，所有虚链路的资源是相同的，因此只要在接入端即可实施阈值控制。但是在特定的场合，也可通过虚链路来管理和控制资源。对于路由/交换设备而言，通过虚链路来进行资源的阈值控制，并向源端传送相应信令。当相同数据平面ID的虚电路汇聚成虚链路时，此时采用阈值控制的方法十分有效。但需要注意的是，这样做要按照数据平面ID来管理资源而不是按虚电路来管理资源。
路由/交换设备接受网络管理设备对它的资源审计。审计的内容可以包含：为每一个端口的每一个数据平面的虚链路配置的资源、配置的资源阈值上界、配置的资源阈值下界和配置的资源阈值上界告警次数，还可以审计每一个端口的每一个数据平面的虚链路的实时的数据流量等。当路由/交换设备接收到网管发出的带有设备地址、端口序号、数据平面ID(VPN-ID)的资源静态审计命令之后，路由/交换设备查找数据库模块，向网管发送带有将被审计的数据的资源静态审计响应。如果路由/交换设备接收到网管发出的带有设备地址、端口序号、数据平面ID(VPN-ID)的资源动态审计命令，则路由/交换设备向该设备中的相关计数器中读取数据，并向网管发送带有将被审计的数据的资源动态审计响应，提供每一个端口的每一个数据平面的虚链路的实时数据流量的审计能力。
上面对本发明所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (10)
1.一种基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，使用数据平面ID作为唯一的标识来标识、管理和控制一个特定的数据平面资源，其特征在于：
(1)IP电信网中的路由/交换设备为每个端口的每一个数据平面的虚链路配置所要求的资源，同时配置资源的阈值上界和阈值下界；
(2)所述路由/交换设备对所述虚链路上传送的数据包的数量进行判断，根据其是否超出所述阈值上界或阈值下界，分情况发出告警报文或者撤销告警的报文，所述数据包直接进行转发；
(3)所述路由/交换设备当判断出所述虚链路上传送的数据包的数量超过为该虚链路配置的资源值时，将超出的数据包无条件丢弃。
2.如权利要求1所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，在所述路由/交换设备的出端口存储队列池中，为每一个数据平面的虚链路设一个队列和两个计数指示器，其中一个计数指示器的值等于资源的阈值上界，另一个计数指示器的值等于资源的阈值下界。
3.如权利要求1所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，当所述路由/交换设备中的虚链路上传送的数据包的数量不超过所述阈值上界且不低于所述阈值下界时，直接转发所述数据包。
4.如权利要求1所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，当所述虚链路上传送的数据包超过所述阈值上界时，所述路由/交换设备查找数据库模块中为该虚链路设置的条目，如果查找出从该源地址发出的数据包还没有一个超过阈值上界，则发出第一个超过阈值上界的告警报文，并开始对所述告警报文进行计数。
5.如权利要求4所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
以后每收到一个来自同一源地址和同一个数据平面ID的超过阈值上界的数据包，则所述路由/交换设备相应发一个超过阈值上界的告警报文；如果涉及该源地址的告警报文超出预定数量之后，再收到超过阈值上界的数据包，不再发送所述告警报文。
6.如权利要求1所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，当所述虚链路上传送的数据包低于所述阈值下界时，所述路由/交换设备查找数据库模块中为该虚链路设置的条目，如果查找出从该源地址发出的数据包还没有一个低于阈值下界，则发出第一个撤销告警的报文，并开始对所述撤销告警的报文进行计数。
7.如权利要求6所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
以后每收到一个来自同一源地址和同一个数据平面ID的低于阈值下界的数据包，则所述路由/交换设备相应发一个撤销告警的报文；如果涉及该源地址的撤销告警的报文超出预定数量之后，再收到低于阈值下界的数据包，不再发送所述撤销告警的报文。
8.如权利要求1所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
在不面向连接的工作方式下，所述路由/交换设备通过数据平面ID和组播ID来管理和控制本设备所有端口上的虚链路资源。
9.如权利要求1所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
在面向连接的工作方式下，所述路由/交换设备通过数据平面ID、虚链路和虚电路来管理所有端口的资源。
10.如权利要求9所述的基于阈值控制的IP电信网路由/交换设备资源管理方法，其特征在于：
在所述虚电路的接入端实施阈值控制。
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