CN102246473B - 用于在电信网络中执行业务控制的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在网络中执行业务控制的方法，网络包括至少一个链路，所述方法包括：测量数据业务速率，所述数据业务包括在携带所述数据业务的至少一个链路上的至少一个数据流；定义第一和第二门限值，所述第二门限值大于所述第一门限值；确定测量的数据速率是否大于所述第一门限值；以及如果是的话，启动第一类型的拥塞信令；确定数据速率是否大于所述第二门限值；以及如果是的话，启动第二类型的拥塞信令，其中基于数据业务信息，随着时间修改所述第一和所述第二门限值中的至少一个。

Description

用于在电信网络中执行业务控制的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于为电信网络执行数据业务控制的方法的领域，所述网络包括相互安排和连接的节点，包括至少一条链路。

背景技术

因特网工程任务组IETF的PCN工作组在研究预拥塞通知机制，以实现诸如许可控制和流终止过程(参见例如IETF草案draft-ietf-pcn-architecture-08)的业务控制。体系结构的分组标记层包括一种机制，PCN内部节点通过该机制在它们的链路上监控业务速率以及根据预拥塞的类型来标记分组。需要为每条链路(L)定义可容许速率(AR)和可支持速率(SR)。

AR预拥塞机制导致许可控制功能不允许新的流，而SR预拥塞机制还附加地导致终止功能以终止一些之前许可的流(例如参见图1)。

在不降低它们的QOS的情况下，支持最大数量的流的网络填充级别明显地依赖于用于不同链路的AR和SR的具体值的设置。

必须为所有的PCN内部节点配置AR和SR的值，以及AR和SR的值对于网络的整体运行是至关重要的。必须由网络运营商来定义AR和SR的精确值并且AR和SR的精确值对于网络中的不同链路可能是不同的。

这里存在对于改进的业务管理方法和相关设备的需要。

发明内容

当使用术语“第一”、“第二”、“第三”等时，这不是必然意味着按次序的或者假设按时间的前后顺序排列的次序。

术语“包括”应当解释为其不排除其它元件或步骤。

为了本发明的目的，使用下面的术语，对应于IETF草案www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-pcn-architecture-08.txt中使用的术语；除非另有指示：

PCN域：有PCN能力的域；能够执行DiffServ调度[RFC2474]的允许PCN的节点的相邻集；PCN节点的完整集包括测量这些PCN标记的PCN出口节点，完整集的PCN标记能够基本上影响关于PCN域的流许可和终止的决定。

PCN边界节点：将一个PCN域连接到另一PCN域或非PCN域中的节点的PCN节点。

PCN内部节点：PCN域中的非PCN边界节点的节点。

PCN节点：PCN边界节点或PCN内部节点。

PCN出口节点：作用是处理离开PCN域的业务的PCN边界节点。

PCN入口节点：作用是处理进入PCN域的业务的PCN边界节点。

PCN流：PCN边界节点允许(或终止)的PCN业务的单元；所述单元可以是单个微流(如[RFC2474]所定义的)或一些可确认的微流的集合。

入口出口集：来自在PCN边界节点的具体对之间按一个方向行进的所有PCN流的PCN分组的集合。

阈值标记：具有如果PCN业务超过PCN阈值速率则标记所有PCN业务的目的的PCN标记行为。

过量业务标记：具有PCN标记的PCN业务的数量等于超过PCN过量速率的数量的目的的PCN标记行为。

预拥塞：为了在实际队列中存在任何明显的PCN分组堵塞之前提供潜在拥塞的“预警”，使得PCN节点执行PCN标记的PCN域中的链路条件。

PCN标记：响应于预拥塞，基于定义的规则在PCN分组中设置报头的过程；阈值标记或者过量业务标记。

PCN反馈信息：PCN出口节点用信号通知给PCN入口节点(或中心控制节点)的信息，其是流许可和流终止机制所需要的。

PCN可容许速率(AR)：链路上PCN业务的速率，升至所述速率时PCN许可控制应当接受新的PCN流。

PCN可支持速率(SR)：链路上PCN业务的速率，降至所述速率时PCN流终止应当(如果需要的话)终止已经许可的PCN流。

权利要求1前序部分所依据的现有技术的状态公开了一种用于在网络中执行业务控制的方法，所述网络包括至少一条链路，包括：

a.测量数据业务速率，所述数据业务包括在至少一条链路上携带数据业务的至少一个数据流；

b.定义第一和第二门限值，所述第二门限值大于所述第一门限值；

c.确定所测量的数据速率是否大于第一门限值；以及如果是，则启动第一类型的拥塞信令；

d.确定数据速率是否大于第二门限值；以及如果是，则启动第二类型的拥塞信令。

如果错误地选择这些值，那么可能出现不同的问题，例如：

如果AR值设置得过高，可能许可该流，其之后可能会导致SR值交叉(例如，由于流的可变比特速率性质，或流的特性的改变)，以及这样可能导致某些流的终止，这是尽可能要避免的，因为其降低用户的服务满意度。流终止通常应当仅在意外的环境中执行，例如网络链路或节点失效，以及备份路径上的资源缺乏；

如果AR值设置得过低，许可控制功能将很快拒绝新的流，降低活动流的数量，并因此降低所服务的用户的数量)；

如果SR值设置得过高，具有链路将经历真实拥塞以及分组将被丢弃的风险。这样导致影响流(由于不希望PCN内部节点感知各个流，其可能是许多或潜在地甚至是所有流)的质量(例如服务质量(QoS))的降低。

将SR值设置得过低可能导致终止功能发生得太快，终止一些流，而实际上可能真的不需要这样做。

本发明的一个目的是提供一种方法，其解决至少一个上述问题。

这是通过权利要求1的特性特征来实现的。

根据本发明的第一方面，公开了一种用于在网络中执行业务控制的方法，所述网络包括至少一条链路，所述方法包括：

a)测量数据业务速率，数据业务包括在携带所述数据业务的至少一条链路上的至少一个数据流；

b)定义第一和第二门限值，第二门限值大于第一门限值；

c)确定所测量的数据速率是否大于第一门限值；以及如果是，则启动第一类型的拥塞信令；

d)确定数据速率是否大于第二门限值；以及如果是，则启动第二类型的拥塞信令，其中基于数据业务信息随着时间修改第一和第二门限值中的至少一个。

可以根据PCN场景来执行信令，例如通过标记经过链路的数据业务的至少一些(或全部)数据分组，其可能在直接连接到所述链路的网络节点(内部节点)上。

第一和第二类型的信令可能分别对应于第一和第二类型的拥塞标记。

所述方法可以进一步包括一个或多个以下内容：

在网络的边界节点处接收标记的数据分组(第一类型和/或第二类型的)；

为了分析网络的拥塞状态而分析标记的分组；

将分析的结果通信(相关的信息)到网络的边界节点；

在入口边界节点处作出影响PCN流的数据业务决定。

“数据业务速率”还可以称为“数据业务的数据速率”。数据业务信息包括关于数据业务的信息或由关于数据业务的信息组成。

应当注意的是，所述方法可以应用于不同类型的网络环境中，例如网状网络或树状网络类型的网络中。网络可以包括至少两个边界节点和至少一个内部节点。此外，信令和相应的体系结构不是必须要对应于PCN特定信令和体系结构。PCN域因此不是根据本发明实施方式的方法能够应用的唯一域；其可以通用地应用到其它基于测量的控制系统。为了本说明的目的，将PCN用作系统的实例，PCN的工作可以利用根据本发明的实施方式的适应性门限方法来改进。

第一和第二门限值可以是基于时间的。为了及时(例如白天时间/晚上时间、工作日/假期、......)定义用于第一和/或第二门限值的演进的预定专利，它们由此可以例如基于数据业务测量和统计分析。

在典型的实施方式中，第二类型的拥塞标记替代第一类型的拥塞标记，这是因为后面的标记将在第二类型的拥塞标记的实例中进行暗示。

根据本发明的优选实施方式，可以随着时间修改/更改(至少是重新确定)第一门限值和第二门限值。

根据优选的实施方式，第二门限值不大于预定的第二门限极限值(或拥塞速率(CR))。拥塞速率可以例如是链路的实际限制速率，或者例如是链路的实际限制速率的99.99、99.9、99、98、97、96、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25％。

根据优选的实施方式，门限值的修改进一步基于一组约束规则。这种约束规则的实例可以是，可允许的速率应当总是大于拥塞速率的25％。约束规则的另一实例可以是预定时间段上适应的门限值计算的固定时间，例如以规律的时间间隔或者例如在预定事件发生时。限制规则的另一实例可以是具体IP地址或具体类型的流(例如，紧急呼叫、商业用户流)的业务的允许/限制。

根据优选的实施方式，数据业务信息包括与数据业务速率的在时间上的演进相关的信息(用于链路)。

根据优选的实施方式，数据业务信息包括与预定时间间隔内的最小和/或最大数据业务速率相关的信息。

根据优选的实施方式，数据业务信息包括与预定时间间隔内的数据业务速率的变化性有关的信息。

根据优选的实施方式，当发起拥塞标记(第一类型的、或第二类型的)时，预定时间间隔可以开始。

根据优选的实施方式，当超过预定门限值时，例如当超过第一或第二门限值时，预定时间间隔开始。

当拥塞标记结束(第一类型的、或第二类型的)时，预定时间间隔可以结束。当数据业务速率变得小于各自的第一或第二门限值时，拥塞标记可以结束。

根据优选的实施方式，当数据业务速率降至低于各自第一和第二门限值的值之下时，例如低于各自门限值的99、95、90、85、80、75、70％的值时，通过仅仅结束拥塞标记可能引入另外的“滞后”。

根据本发明的优选实施方式，如果在预定的时间间隔内，最大数据业务速率保持低于预定的第一门限极限值，那么第一门限可能增加。预定的第一门限极限值可以是第二门限值。

根据本发明的优选实施方式，如果在预定的时间间隔内，数据业务速率大于预定的第一门限极限值，那么降低第一门限。预定的第一门限极限值可以是第二门限值。

根据优选的实施方式，公开了一种方法，其中如果在预定时间间隔内，最大数据业务速率小于预定的第二门限极限值，则增加第二门限值。预定的第二门限极限值可以是拥塞速率，其可以例如是链路的实际限制速率。

根据本发明的另一优选实施方式，如果在预定时间间隔内，最大数据业务速率大于预定的第二门限极限值，那么降低第二门限值。

根据本发明的实施方式，依赖于系统行为，预定的时间间隔还可以基于时间(即，当时间流逝时其可以变短或变长)。例如，当系统趋向于很多振荡(增加或降低等级)时，可以将时间间隔设置得较长或增加，导致在决定降低/增加各自门限等级之前的更长时间段。

根据本发明的优选实施方式，用于第一和/或第二门限值的随着时间的修改/适应/评估根据预定模式遵循或发生。这种预定模式可以例如是基于历史数据和例如统计分析的。根据这样的实施方式，可以优选地在分析中心预先确定预定模式，分析中心优选地位于网络节点外。

根据本发明的实施方式，可以在网络自身的网络节点(例如，内部节点)中控制第一和/或第二门限值的随着时间的修改/适应/评估，网络节点与各自的链路直接相连。这些实施方式优选地与网络节点能够分析其自己的测量的场景相关。

根据优选的实施方式，随着时间的修改由管理单元所控制，其位于与直接连接到链路的(内部)节点不同的位置。管理单元可以与分析中心同位。

根据优选的实施方式，根据本发明实施方式的方法可以应用到允许PCN的网络，以及第一门限值可以对应于“可容许速率”并且第二门限值可以对应于“可支持的速率”。

根据本发明的第二方面，一种网络元件，其适用于用作网络的(例如，内部)节点，网络元件包括：

a)用于与管理系统通信的装置，以在此接收最初的(第一和第二)数据业务速率门限值并且可选地接收一组约束规则；

b)用于在至少一条链路上测量数据业务速率的装置；

c)用于根据(第一和第二)门限值和可选地一组约束规则来分析测量的业务速率的装置；

d)用于基于分析修改第一和第二门限值的装置。

通过独立权利要求来介绍本发明的其它方面。本领域的普通技术人员可以按其认为适当的方式结合来自独立权利要求的特征、任意从属权利要求的特征以及任何其它独立权利要求的特征，并且并不限于权利要求所定义的特定结合。

附图说明

附图用于说明本发明的实施方式。

图1说明根据现有技术的状态的拥塞控制的功能；

图2说明根据本发明实施方式的业务控制机制的功能；

图3说明适用于根据本发明实施方式的方法的功能的网络元件或节点的功能；

图4示出了说明本发明实施方式的流程图；

图5说明根据测量的数据业务速率的用于AR和SR门限值在时间上的演进的可能场景，其中AR值根据固定步长变化；

图6描述了说明本发明另一实施方式的流程图。

选择附图标记使得它们对于不同的图形或附图中类似或相同的元件或特征是相同的。

具体实施方式

本发明的上述和其它有利特征或目的将变得更为明了，并且当结合各自的附图进行阅读时通过下面的详细描述可以更好地理解本发明。

通过特定的实施方式并且通过参考某些附图来执行本发明的方面的说明，但是本发明并不限于此。所描述的附图仅是示意性的且不应理解为限制。

在根据本发明的某些实施方式的说明中，为了有助于理解一个或多个各种发明方面的目的，在单个实施方式、附图或说明中有时将各种特征组合到一起。这并不解释为：是否必须列出该组的所有特征以解决特定问题。发明的方面可能在于小于特定实施方式的说明中列出一组特征的所有特征。

虽然此处介绍的一些实施方式包括一些未在其它实施方式中包含的特征，不同实施方式的特征的组合意在本发明的范围之内，并且形成本领域技术人员能够了解的不同实施方式。

本发明的实施方式包括在具体时间窗(或时间段或时间间隔)上测量带宽，以及基于测量的值与一些门限的比较进行数据业务决定。这种决定的输出可以用于控制业务(例如许可和终止)。基于业务的变化性和/或基于服务用户的新请求的速率可以适应/学习门限。

在本发明的实施方式中，定义了一种机制，其中为了实现PCN网络的最佳运行，PCN节点在该机制中自己设置和调节可容许速率(AR)和可支持速率(SR)的精确值，优选地在网络运营商所指定的某些边界或约束中(参见图3；PCN元件(或网络节点)(1)可以包括PCN自适应功能或装置(2)，其适用于接收最初的AR和SR值和约束规则(3)，以及其进一步适用于测量以及如果需要的话，调整直接连接到PCN元件(或网络节点)的链路(Li)的SR和AR等级(4))。其允许PCN机制用于各种环境和数据业务混合场景，并且允许节点以最佳方式(参见图2)自动地设置它们的AR和SR值。

例如，当业务具有明显恒定的比特速率时，AR和SR值均可以设置为相对较高的值，具有较低的实际拥塞风险。

可是当业务在比特速率上高度变化时，可能推荐更为保守(即相对较低)的AR和SR设置。在时间上，网络上数据业务的混合构造可能变化，并且因此可能需要调整AR和SR的设置。

根据本发明的实施方式，具有可适应或可修改的PCN等级的能实现PCN的网络元件可以包括PCN自适应功能，其能够(优选的每条链路，优选的对于每条链路)：

从管理系统接收信息。这可以例如是最初的SR和AR值，以及可选的约束，其可以驱动自适应/修改过程；

测量业务等级以及评估约束功能的情况和最初的SR和AR值；

根据业务特性以及在网络运营商强调的约束内自适应/修改SR和/或AR值。

根据用于调节SR值的第一实例，可以使用下面的算法：

将拥塞速率(CR)定义为绝不应当超过的等级。最初，可以以SR(默认)速率SR-0启动(指定为绝对值或例如链路容量的百分比)；

每当PCN线路速率超过SR时，执行正常的SR标记(根据IETF草案draft-ietf-pcn-architecture-08)，但是另外监控是否达到CR值；

如果在SR预拥塞时间段期间没有达到CR，以及对于预定的时间量，增加SR值(例如，按照固定数量的增加步长，或按照之前值的百分比，......)。

如果到达CR值，那么降低SR值(例如，按照固定数量的降低步长，或按照之前值的百分比，......)。

可以注意的是，可以预见另外的机制，其适用于处理由意外的环境(例如网络链路或节点失效)导致的超过CR的情况。在这种情况下，将没有调整SR的实际需要，并且其因此将不适于这样做，这是因为其涉及瞬态现象。

根据第二实例，用于调整AR值：

最初以(默认)AR速率AR-0开始。

每当速率超过AR时，执行正常的AR标记(根据IETF草案draft-ietf-pcn-architecture-08)，但是另外监控是否达到AR限制(其可能合理地为SR等级，但是其可以是低于SR的任意值)。

如果在AR预拥塞时间段期间没有达到AR限制，以及对于预定的时间量，增加AR值(例如，按照固定数量的增加步长，或按照之前值的百分比，......)。

如果到达AR限制，那么降低AR值(例如，按照固定数量的降低步长，或按照之前值的百分比，......)。

在图4中，提供了流程图，其说明了根据本发明的实施方式可以使用的可能算法或过程，其中可以通过添加或减去固定步长值来适应AR值。此处预定的时间间隔表示为“t_inc”。

图5说明了根据测量的数据业务速率的第一和第二门限值(分别是AR和SR)在时间上的演进，其中根据固定步长来适应(如果合适)AR和SR值。已经将预定的第一门限极限值选择为对应于SR值，但是这不是必须的。

可以注意的是，固定步长(这些步长可能与第一和第二门限不同或相同)还可以由基于时间的可变步长来替代，基于时间的可变步长基于例如测量的数据业务速率和/或第一和/或第二门限值的当前值。

根据图6中说明的第三实例，可以由保证网络缓存、网络带宽和/或延迟小于用于网络中缓存的分组的最大延迟的保护的检测装置来定义CR值。AR和SR值可以与测量的速率R1相比较，其中可以例如是通过取在第一窗口时间间隔Tw1(用以指数方式降低的权重可选地加权均值)的滑动窗口上的占用带宽的均值来确定速率R1。在第二滑动窗口时间间隔Tw2上速率R1的最小和最大值可以定义为Rminimum和Rmaximum，其中Tw2优选地大于Tw1。当令牌桶深度降至桶门限之下时，可以触发动作1，当R1升到AR之上时可以触发动作2，如果R1在第三滑动窗口时间间隔Tw3内没有降到AR之下则可以触发动作3，以及如果R1升到SR之上可以触发动作4。

动作1可以包括降低AR和SR，这可以例如降低与潜在运行(underrun)的桶的尺寸成比例的SR以及指定AR＝(SR＊Rminimum/Rmaximum)。

动作2包括阻塞新的流到达。

动作3可以依赖于以下条件：

AR/SR＞Rminimum/Rmaximum

如果结果为真，那么SR＝(AR＊Rmaximum/Rminimum)。

如果结果为假，那么AR＝(SR＊Rminimum/Rmaximum)。

动作4可以包括现有流的终止。

虽然已经结合了具体实施方式在上面介绍了本发明的原理，应当清楚地了解的是，这个说明仅仅是通过示例的方式给出的并且不作为由附加权利要求所确定的保护范围的限制。

Claims (16)

1.一种用于在网络中执行业务控制的方法，网络包括至少一条链路，所述方法包括：

a）测量数据业务速率，所述数据业务包括在携带所述数据业务的至少一条链路上的至少一个数据流；

b）定义第一和第二门限值，所述第二门限值大于所述第一门限值；

c）确定所测量的数据速率是否大于所述第一门限值；以及如果是，则启动第一类型的拥塞信令；

d）确定数据速率是否大于所述第二门限值；以及如果是，则启动第二类型的拥塞信令，其中基于数据业务信息，随着时间修改所述第一和所述第二门限值中的至少一个；

其特征在于，所述数据业务信息包括与预定时间间隔内的最小和/或最大数据业务速率相关的信息；

并且当超过所述预定的第一门限值时，所述预定时间间隔开始；

其中当在所述预定的时间间隔内，所述最大数据业务速率保持低于第二门限值时，增加第一门限值；以及

其中当最大数据业务速率超过第二门限值时，减少第一门限值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一门限值和第二门限值都随着时间进行修改。

3.根据权利要求1或2的任意一项所述的方法，其中门限值的修改进一步基于一组约束规则。

4.根据权利要求1至2中任意一项所述的方法，其中所述数据业务信息包括与数据业务速率在时间上的演进相关的信息。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述数据业务信息包括与数据业务速率在时间上的演进相关的信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其中如果最大数据业务速率保持低于预定的第一门限值，则增加第一门限值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中如果数据业务速率大于所述预定的第一门限值，则降低第一门限值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中如果最大数据业务速率小于预定的第二门限值，则增加第二门限值。

9.根据权利要求1所述的方法，其中如果最大数据业务速率大于所述预定的第二门限值，则降低第二门限值。

10.根据权利要求1所述的方法，其中第一和/或第二门限值的随着时间的修改遵循预定的模式。

11.根据权利要求1至2中任意一项所述的方法，其中在直接连接到所述链路的节点中控制随着时间的修改。

12.根据权利要求3所述的方法，其中在直接连接到所述链路的节点中控制随着时间的修改。

13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用于控制随着时间的修改的管理单元，所述管理单元位于不同于直接连接到所述链路的节点的位置。

14.根据权利要求1至2中任意一项所述的方法，其中所述第一门限值为可容许速率，以及第二门限值为可支持速率。

15.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一门限值为可容许速率，以及第二门限值为可支持速率。

16.一种网络元件，其适用于用作网络的节点，所述网络元件包括：

a）用于与管理系统通信的装置，以在此接收最初的第一和第二数据业务速率门限值并且可选地接收一组约束规则；

b）用于在至少一条链路上测量数据业务速率的装置；

c）用于根据所述第一和第二门限值和可选地所述一组约束规则来分析测量的业务速率的装置；

d）用于基于所述分析修改第一和第二门限值的装置，

其特征在于，所述修改基于数据业务信息，所述数据业务信息包括与预定时间间隔内的最小和/或最大数据业务速率相关的信息；

当超过所述预定的第一门限值时，所述预定时间间隔开始；

其中当在所述预定的时间间隔内，所述最大数据业务速率保持低于第二门限值时，增加第一门限值；以及

其中当最大数据业务速率超过第二门限值时，减少第一门限值。