CN102971996B - 带有分组突发的负载平衡的交换节点 - Google Patents

Abstract

分组交换节点通过链路耦合到网络的其它节点，并且接收属于指定分组流的分组和将其组装(74)到带有指示流中突发的序列的突发控制分组的分组突发中。所述节点确定(78)是否跨几个链路分发流。如果是，则随后转发(80)突发以便交换到选择的链路的输出端口(160)。通过多个链路分发流能够使得能实现业务增大时在链路上分配的带宽的更灵活和高效填充。为降低失去分组的次序的风险，指示了突发的序列以用于在通过网络的传送期间在中间节点的重新排序中使用。

Description

带有分组突发的负载平衡的交换节点

技术领域

本发明涉及操作分组交换节点的方法、控制交换的方法、对应计算机程序、业务控制器及分组交换节点。

背景技术

实现诸如IPTV（因特网协议电视）等新的渴望带宽的服务的低成本输送的需要已经要求重新设计网络以实现高效和灵活的分组传输。历史上与SDH（同步数字高速通道）有关的传输技术正在向具有更高连网责任的以太网演进。

然而，以太网络的部署要求与光层集成，因为城域带宽要求已导致采用了依赖面向电路的架构的DWDM光传送系统。旨在集成分组和电路层的同时降低资本和运营成本的不同解决方案已出现。例如，存在基于带有多层交换结构的单平台节点架构的系统。它们组合WDM/OTN光层和诸如PBB-TE（提供商骨干桥业务工程）和MPLS-TP（多协议标签交换传输配置文件）等新的面向连接的以太网传输技术。此类技术能够重复SDH载体类性能并提供隧道交换，允许传输与服务之间耦合的去除及通过WDM波长的流的聚合。

另一方面，存在诸如Matisse“分组WDM”等基于消除对光电路的需要和旨在确保以太网的“任意互通(any-to-any)”灵活性的光突发交换范例的解决方案。

与之并行的是，带有完全分布式架构的高速以太网交换器正在继续演进以适应连网应用中的更改和为100Gbps的下一代以太网铺平道路。

基于MPLS-TP/PBB-TE载体以太网技术的解决方案存在有限的可伸缩性（scalability）和灵活性，并且要求复杂的控制平面以协调不同的交换层以便优化带宽利用。基于OBS的备选解决方案要求复杂的资源管理（媒体接入控制(MAC)方案）以利用其在容量效率方面的潜能，并同时受技术约束的限制。由于没有可行的全光波长转换器，当前技术现状例如不允许高效的争用解决机制。

通过解决诸如可伸缩转发性能和稳固控制功能等关键问题，连接性与带宽之间的最佳折衷可通过下一代以太网交换器来实现。预期第2层以太网交换在接下来的五年将主导下一代网络。但以太网和分组交换通常由于处理每个分组所需的时间量而具有可伸缩性问题。诸如以太网LAG协议等当前分发机制在流粒度跨多个链路分割业务，但在动态环境中可浪费高达60%的资源。这种情况的发生是因为流级别粒度不能够实现链路的容量的高效填充。

发明内容

本发明的目的是提供改进的设备或方法。根据第一方面，本发明提供一种通过以下步骤将通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点作为入口节点来操作的方法：接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组，将该流的接收分组组装成带有指示流中突发的序列以使得在传送后能够保持该序列的突发控制分组的分组突发。所述节点确定是否分发流，并且如果流要被分发，则选择链路的至少两个链路以便向目的地节点转送此流的突发。随后，通过转发突发中的第一突发以用于交换到第一输出端口，以便通过选择的链路的第一链路进行传送，以及通过转发该流的突发中的另一突发以用于交换到另一输出端口，以便通过选择的链路的另一链路进行传送，从而在选择的链路之间分发流的突发。

通过多个链路分发流能够使得能实现在业务增大时在链路上分配的带宽的更灵活和高效填充。具体而言，它能够解决以下问题：必须在单个链路上分配大带宽，大到足以用于预期的业务增大，同时这能够留下许多带宽未使用。通过不同链路分发业务的一个障碍是丢失分组的次序的风险。突发控制分组能够通过指示突发的序列，以便序列能够在传送后得以保持而解决此问题。任何另外的特征能够添加到上述那些部分，并且一些部分在下面更详细描述。

本发明的另一方面能够涉及一种控制分组交换节点中交换的对应方法，所述分组交换节点具有：本地输入端口，用于接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组；突发组装器，用于将该流的接收分组组装成带有指示流中突发的序列以使得在传送后能够保持序列的突发控制分组的分组突发。所述节点也具有耦合到本地输入端口和输出端口的交换器。所述节点确定是否分发流，并且如果流要被分发，则选择链路的至少两个链路以用于向目的地节点转送此流的突发。通过转发突发中的第一突发以用于交换到第一输出端口，以便通过选择的链路的第一链路进行传送，以及根据用于流的指示序列，转发该流的突发中的另一突发以用于交换到另一输出端口，以便通过选择的链路的另一链路进行传送，从而在选择的链路之间分发流的突发。

另一方面提供一种将通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点作为出口节点来操作的对应方法。这涉及在线路输入端口接收属于指定分组流的从另一节点通过不同链路发送的分组突发，每个突发具有突发控制分组，突发控制分组指示流中突发的序列。本地输出端口被选择以用于此流的分组，并且不同的突发交换到选择的本地输出端口，以及相同流的不同突发的分组根据指示的序列来排序。

另一方面提供一种将通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点作为中间节点来操作的对应方法，涉及在线路输入端口接收属于指定分组流的从另一节点发送的分组的突发，每个突发具有突发控制分组，突发控制分组指示流中突发的序列。随后，确定接收的流是否被分发，并且如果未被分发，则确定是否通过不同链路将它分发到不同相邻节点。如果被分发，则确定是否要重新组合它。如果被分发并且不要被重新组合，则选择链路的至少两个链路以便向目的地节点转送此流的突发。通过转发突发中的第一突发以用于交换到第一输出端口，以便通过选择的链路的第一链路进行传送，以及根据用于流的指示序列，转发该流的突发中的另一突发以用于交换到另一输出端口，以便按次序通过选择的链路的另一链路进行传送，从而在选择的链路之间分发流。

另一方面提供一种用于操作节点或控制交换的计算机程序。

另一方面提供一种用于控制分组交换节点的业务控制器，所述节点通过链路耦合到其它节点，并且具有：本地输入端口，用于接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组；和突发组装器，用于将该流的接收分组组装成分组突发，每个突发具有突发控制分组，突发控制分组指示流中突发的序列以使得在传送后能够保持所述序列。该节点也具有耦合到本地输入端口和输出端口的交换器。所述业务控制器能够选择链路的至少两个链路以用于向目的地节点转送此流的突发。所述业务控制器耦合到突发组装器，以便通过将突发中的第一突发从突发组装器队列转发到交换器以用于交换到第一输出端口，以便通过选择的链路的第一链路进行传送，以及通过将该流的突发中的另一突发从另一突发组装器队列转发到交换器以用于交换到另一输出端口，以便通过选择的链路的另一链路进行传送，从而在选择的链路之间分发流。

另一方面提供一种具有此类业务控制器的分组交换节点。

任何另外的特征能够组合在一起以及与任何方面组合，或者从这些方面被放弃。本领域技术人员将明白其它优点，特别是与其它现有技术相比的优点。在不背离本发明的权利要求的情况下，能够进行许多变化和修改。因此，应明确理解，本发明的形式只是说明性的，并且无意限制本发明的范围。

附图说明

现在将参照附图，通过示例描述本发明可如何生效，其中：

图1示出根据第一实施例的节点的示意图，

图2示出根据一实施例的节点的操作步骤，

图3示出网络视图，

图4示出根据一实施例的节点的示意图，

图5示出作为入口节点操作的一实施例的操作步骤，

图6示出作为出口节点操作的一实施例的操作步骤，

图7示出作为中间节点操作的一实施例的操作步骤，

图8示出根据一实施例的节点的示意图，

图9示出分组突发的结构，

图10示出输入环卡，

图11示出环卡的输出部分的示意图，

图12示出通过流分割功能性和每输出卡VoQ的输入本地卡分级排队，

图13示出入口环卡和出口环卡排队结构，

图14示出根据一实施例的包括业务管理器的逻辑操作的节点的示意图，以及

图15示出根据一实施例的用于突发的排序和调度的请求-确认准许（grant）机制的流程图。

具体实施方式

本发明将相对于特定实施例并参照某些图形进行描述，但本发明并不限于此而只受权利要求限制。所述图形仅为示意性并且为非限制性。图形中，为了说明的目的，一些要素的大小可能被夸大并且未按比例画出。

定义

在本说明书和权利要求中使用术语“包括”之处，它不排除其它要素或步骤。在涉及单数名词时使用例如“一（a或an）”、“该”等不定冠词或定冠词之处，这包括该名词的复数，除非明确地陈述另外的内容。

权利要求中使用的术语“包括”不应解释为限于之后所列的部件；它不排除其它要素或步骤。

所述节点或网络的要素或部分可包括编码在媒体中以便执行任何种类的信息处理的逻辑。逻辑可包括编码在盘或其它计算机可读媒体中的软件和/或编码在专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它处理器或硬件中的指令。

对交换节点的引用能够包含任何种类的交换节点，而不限于所述类型，不限于任何集成级别或大小或带宽或比特率等等。

对软件的引用能够包含处理硬件上直接或间接可运行的任何语言的任何类型的程序。

对硬件、处理硬件或电路的引用能够包含集成到任何程度的任何种类的逻辑或模拟电路，并且不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、离散组件或逻辑等等。

对实施例的介绍

通过实施例的介绍，将解释一些问题。现在描述用于诸如以太网传输节点等分组交换节点，在以突发构建传送的情况中使用的动态负载平衡和调度机制。突发是前面带有携带用于突发分组分类和转发所必需的信息的突发控制分组的属于相同流的连续分组的组（例如，带有相同的CoS和相同源和目的地城域传输节点）。

如图8所示，每个以太网传输节点的特征在于带有连接到节点的本地网络的输入/输出端口的线路卡（我们将它们称为“本地卡”）和带有连接到环上其它节点的输入/输出端口的线路卡（我们称它们为“环卡”）。

假设每个节点知道可用于其本地业务的网络带宽，并且更具体地说，分配到其的输出信道/波长及其百分比。此类信息（我们称它为“信道分配矩阵”）通过管理平面来提供，或者在不同节点需要支持的流服务级别协定的基础上通过分布式控制协议来确定。

本发明的一些实施例能够为旨在跨多个链路支持不同的服务类和负载平衡以改进带宽利用的以太网交换器等分组交换器提供业务支持。动态分发机制使得节点能够跨属于相同或不同环卡的不同输出端口分割分组的流，同时确保突发传送次序。

在一些示例中，在每个本地卡中，链路聚合分发算法基于信道分配矩阵，动态为第个流确定分割向量(P_1-Flowi,....P_M-Flowi，其中，M是环卡的数量），其指示跨不同环卡要分割的流的百分比P。该分发算法确定分割向量，以便将分割流所跨过的卡的数量降到最低。

图1，根据第一实施例的节点

在图1的实施例中，示意示出了节点的多个特征。能够存在未示出的许多其它特征。本地输入端口110经耦合以将进入的分组从本地源馈送到突发组装器120。业务控制器140控制交换器150将分组突发从突发组装器交换到输出端口160。分组能够从这些输出端口通过链路传递到网络的其它节点。业务控制器接收有关进入分组的信息，如流序列和服务类信息。业务控制器随后能够选择输出端口并向突发组装器指示此端口。突发组装器将分组馈送到交换器的定时能够由业务控制器来控制。输出端口也能够由业务控制器来控制。

图2，根据一实施例的节点的操作步骤

在图2中，根据诸如图1的实施例的一实施例或其它实施例，示出了节点的一些要注意的操作步骤。许多其它步骤能够选择性地被添加。在步骤72，接收指定流的分组。在步骤74，将分组组装成分组的突发。在步骤76，为每个突发生成突发控制分组，以指示突发中分组的序列。在步骤78，确定是否要分割流以通过几个链路分发。如果是，则选择链路。在步骤80，通过转发突发以用于交换到用于选择的链路的第一链路的输出端口，以及转发另一突发以用于交换到用于选择的链路的另一链路的另一输出端口，在选择的链路之间分发突发。

一些实施例的另外特征：

根据一些实施例，不同“添加”和“中转”流的突发的传送由分布式调度策略基于其QoS要求进行仲裁。在所述一些示例中，提供简单的请求-准许机制以通过确保相同流的突发的排序来处理聚合链路上的传送。如果相关流的累积令牌是足够的并且如果入口卡已接收以前的突发已传送的确认，则入口卡发出对突发传送的请求。

输出卡调度器基于突发的CoS和可用带宽发出准许。准许发送到流在其之间已被分割的所有卡。突发具有准许消息中指定的序号和flowID的卡将传送突发，其它卡将更新流的当前序号变量。

通过指派当前服务突发到最小大小的输出端口，调度器也在相同卡或卡的组的输出端口之间分发突发。这样，缓冲和重新排序进程延迟被降到最低。

业务管理器能够显得对流中的更改反应更机敏，并且通过具有相对简单的排队架构和控制信令而变得更具伸缩性。这使得以太网交换器中的负载平衡问题能够得以解决而不会过度增大业务管理器的复杂性。常规交换器的业务管理器通常的特征在于带有分级结构的输出调度器分配信用到其传送随后由另外的输入调度器进行仲裁的输入队列/流。

如果分组是以太网分组，并且突发控制分组是以太网分组，则这特别有用，因为以太网在商业上广泛使用，并且不容易允许序列的指示。它能够使得能实现更高效的突发传送而不修改基本以太网功能性。

节点能够具有用于在交换前将突发排队的至少两个缓冲器200，每个缓冲器与输出端口至少之一相关联，方法具有将所述缓冲器中对应于其选择的输出端口的任何一个缓冲器中的突发排队的步骤。这意味着如果在例如输出端口有拥塞，则交换能够延迟，而不阻延进一步接收的分组的处理。此外，通过控制队列的输出，它能够使得能实现不同突发的交换的次序更容易受到控制。

节点能够具有信道分配表130，指示在每个链路上用于流的允许带宽（基于流的服务级别协定），并且分发步骤能够包括基于信道分配表，确定需要用于流的总带宽的什么比例要被分发到每个选择的链路。这能够使得能实现不同链路上分配的更均匀填充。如果流容量/带宽低于单链路容量，则这特别有用，因为否则链路的过多容量被浪费，并且不能由另一流使用。而且如果能够避免拥塞的链路，则它能够使得能实现更高效的传送。又一优点在于无需拒绝超过单链路的容量的流，因为它们能够被分割以使它们能够得到服务。

通过发送对给定突发的交换请求到用于其选择的输出端口的输出控制器180，并且在输出控制器发送允许交换的确认时转发突发以便交换，方法能够具有控制何时转发突发的步骤。这能够使得输出控制器能管理使用该输出端口的业务以改进链路使用的效率。

确认的发送能够取决于已确认序列中的先前突发。如果对于某个期间没有可用输出带宽，这能够至少暂时保持次序。

方法能够具有根据给定流的突发的序列的指示，控制何时转发突发的步骤。如果允许突发变得失序，则这能够帮助避免冗长的排队下游。此类突发转发控制能够帮助确保按次序服务于相同流的连续突发；在连续分组失序到达的情况下，这能够降低在接收器的排队延迟。这可能发生是因为突发的不同大小和/或不同输出队列拥塞状态。因此，传送效率能够得以改进。

方法能够具有根据用于链路的流的速率限制，控制何时转发突发的步骤。这能够帮助降低交换器中或输出端口中的拥塞，并因此有助于改进传送效率。（这能够有助于提供流服务级别协定将得以遵守的更大保证，并且因此降低影响其它流的性能的风险）。

流能够具有指定的服务类，并且控制何时转发突发的步骤能够根据流的服务类进行。

流能够具有指定的服务类，并且分发步骤能够根据流的服务类进行。这能够使得能实现例如具有更高服务类的流的优先处理。

下面描述了提议用于以太网传输节点的业务管理器的各种示例。图7中的交换器架构用作参考。

在一些实施例中，示出了用于跨输出环端口分发“添加”业务（来自本地卡）的基于突发的机制和在保证QoS要求的同时仲裁突发传送的调度策略。

图3，网络视图

实施例能够应用到具有环形物理拓扑的城域网的示例，在该拓扑上通过多个信道/以太网链路连接以太网交换器。多个以太网链路可以是一个或多个光纤上复用的WDM。由支持诸如HD-IPTV等新的高容量服务的需要所决定的下一代传输网络的高容量要求证明了使用WDM的必要。

图3示出根据本发明的一实施例的具有节点20的通信网络10的示例。网络10具有环形拓扑，但网络10能够具有其它拓扑，如网状拓扑或互连环。网络10具有基于分组的传输层，并且节点20基于在每个分组的报头中携带的地址，在节点的输入与输出端口之间转发（交换）分组。在图3中，网络10是城域网，节点20连接25到接入网络41、42。接入网络41包括至少一个组件40。城域网10也连接到其它城域网/核心网络30。网络10中的物理层连接节点20是光节点，并且一般网络节点20之间的链路22是波分复用(WDM)或密集波分复用(DWDM)光链路，带有通过一个或多个光纤所携带的一组波长信道。

图4，节点的示意图

图4示出类似于图1的节点的带有一些另外特征的节点的另一实施例。突发组装器具有两个级别的缓冲，第一级缓冲器190带有用于不同目的地节点的分开队列，并且可选用于不同级别的服务类。第二级缓冲由VOQ（虚拟输出队列）缓冲器200示出。此类缓冲器的进一步细节在下面至少参照图10和12进行解释。

在图4中，业务控制器具有输入侧控制器170和输出侧控制器180。这些部分使用请求和确认信号进行协作，以便仅在相关输出端口准备就绪并且未过载时突发才被输入交换器。在图4中，示出了由业务控制器使用的信道分配表130。这能够用于存储信息以使得节点能够决定是分割还是重新组合流。此类信息例如能够包括哪些链路能够引导到相同目的地、此类链路的当前占用情况、如服务级别协定设置的用于给定流的可允许带宽。

图5，作为入口节点操作的一实施例的操作步骤

在图5的实施例中，在步骤50接收指定流的分组。在步骤454，将它们组装成根据服务类CoS缓冲的分组突发。在步骤56，为每个突发生成突发控制分组，指示序号。在步骤58，选择要用于此流的外出链路。在步骤460，按照根据信道分配表中的信息所确定的比例，在这些选择的链路之间分发流。在步骤470，在要交换的突发被转发以便交换之前，将其在与选择的输出端口相关联的虚拟输出队列中排队。在步骤480，到交换器的转发根据一个或多个因素来控制，如用于链路的速率限制、为突发指示的序号、CoS或输出侧控制器是否已确认来自输入侧的发送请求以指示输出侧准备就绪。在步骤490，交换器将突发交换到选择的输出端口，突发在通过选择的链路被转送到其它节点前在其中缓冲。为正在被发送到其它输出端口的其它突发执行相同的进程。

图6，作为出口节点操作的一实施例的操作步骤

图6示出与图2的实施例的那些步骤类似的一些步骤，但在此情况下，节点作为出口节点操作。在步骤90，在线路输入端口，接收通过不同链路发送的指定流的分组突发。在步骤92，根据指示的序列将这些突发重新排序。随后，能够为流选择一个或多个本地输出端口。在步骤94，按次序将流的不同突发交换到选择的本地输出端口。在步骤98，从本地端口输出重新组合的突发的分组。

图7，作为中间节点操作的一实施例的操作步骤

图7示出与图2的实施例的那些步骤类似的一些步骤，但在此情况下，节点作为中间节点操作。在通常情况下，中间节点能够决定是否再次分割流，或例如重新组合并在单个输出链路上传送接收的分割流。分割决定是每个节点动态决定将突发的每个进入的集合转发到何处的本地决定。在步骤90，在线路输入端口，接收通过不同链路发送的指定流的分组突发。在步骤93，如果流跨几个链路到达，则节点确定是否要重新组合流。如果不重新组合，则节点选择用于此流的分组的线路输出端口。在步骤80，通过按次序转发突发到用于每个选择的链路的输出端口，在选择的链路之间分发流。

在一些情况下，是分割还是重新组合的决定能够根据本地保留的信息做出，例如，信道分配表能够存储就使得能够分割流并且到达相同目的地（通过遵守次序和令牌桶策略）的意义而言哪些链路是聚合的链路。

在每个节点上，在路径上捆绑的信道数量能够不同，并且通常输入和输出链路操作的比特率也能够不同。考虑到那些种类的信息，在每个节点上计算分割向量，因此允许用于流的分割比率在每个节点上不同。

图8，节点的示意图

图8示出在传输节点20之一设备的概观。参照图3的城域网情形，每个传输节点20具有一组线路卡，每个线路卡具有输入部分210、230、250和输出部分220、240、260。控制单元270耦合272到输入部分210。一个或多个线路卡连接到本地网络41、42。线路卡的输入和输出部分210、220中的端口与到节点20服务的本地网络41的链路相连接。节点20能够连接到多个本地网络41、42。连接到本地网络41、42的线路卡将称为本地卡。每个传输节点20也具有各自具有输入部分230、250和输出部分240、260（带有连接到环上的其它节点20的端口）的线路卡。这些线路卡将称为环卡。网络10中的节点20也能够连接到其它城域网/核心网络，并且节点能够具有用于连接到其它城域网/核心网络的线路卡（未示出）。

图9，分组突发的结构

在更详细解释线路卡之前，图9示出分组突发的格式。突发50包括至少两个分组或帧51。每个分组51的格式是常规格式，如以太网帧。突发50中分组的数量能够是具有大于二的值的任意数量，但有利地是大数量。突发的大小将取决于诸如指定业务流的延迟和抖动要求等因素。有利的是，每个突发中分组的数量是可变的，即，在网络中创建的每个突发不必由相同数量的分组组成。分组突发50前面是突发控制分组(BCP)60。突发控制分组60与分组51沿相同光信道传播。图9中示出突发控制分组60的示例格式。在此示例中，突发控制分组60具有以太网帧格式，并且包括前同步码（preamble）61起始帧分界符(SFD)和允许MAC以太网解帧器处理分组的检查序列70。突发控制分组60包括源地址63、目的地地址64和指示突发分组数量的字段69。可选的是，在每个分组之间的间隙能够包括以独特方式编码的分组间间隙53。分组间间隙53通过信号向节点20通知分组间间隙53前面的分组和分组间间隙53后的分组形成相同分组突发的一部分。有利的是，突发50具有突发控制分组60和每个分组51之间的分组间间隙53。源地址63和目的地地址64涉及传输网络10上的节点，即，在网络10上创建突发的源节点20和在网络10上突发应输送到的目的地节点20。突发控制分组60内的其它字段包括：前同步码61、起始帧分界符(SFD)62、长度字段65及控制类型字段66。对于标准以太网帧，长度字段能够用于指示协议控制类型，即，识别突发控制分组，并且因此随后的控制类型字段不是必需的。如果使用专有控制分组（即，不是以太网），则长度字段65和控制类型字段66均在控制分组60的报头中存在。控制类型字段66表明分组60是突发控制分组。流ID字段67识别通常由以下三元组（triple）定义的流内的业务流：源传输节点、目的地传输节点及服务类(CoS)68。在要求区分相同传输节点SA与传输节点DA之间及带有相同CoS的多个业务流的情况中，则这是有用的。突发控制分组60也包括用于突发控制分组的内容的检查序列(CS)70，并且允许接收节点检查BCP是否在传送期间已损坏。

网络10中具有多个等待分组要发送到传输网络10上相同目的地节点20的任何节点20能够形成突发并且跨网络10发送突发。通过创建突发控制分组60并且紧接在分组突发之前发送突发控制分组60，形成了突发。在时间上连续发送分组突发。有利的是，突发的每个分组之间的分组间间隙使用闲置比特的模式以独特方式来编码。以太网标准IEEE802.3定义以太网帧必须通过最小大小为96比特时间的帧间间隙分隔。分组间间隙能够使用发送和接收节点已知的任何适合比特模式来编码。

在沿分组突发的路径的后一节点20，节点20能够检查突发控制分组60以确定分组突发需要被转发到何处而不检查各个分组的报头。

图10，输入环卡

图10示出输入环卡或环卡的输入部分230。线路卡具有一组输入端口，每个端口接收来自波长去复用器的输入。每个输入端口对应于在光链路上使用的光波长信道。每个输入端口具有物理层线路(PHY)接口单元231。线路接口231将进入的光信号从通信链路上使用的格式转换成能够由下一级使用的基带电数字信号。单元231将接收的光信号解调，并且也将解码的信号解码以去除传送期间使用的任何线路编码。解调和解码的信号被转发到MAC单元232。MAC单元232执行解帧操作，识别物理层接口单元231生成的信号中的分组或帧。通常，MAC单元232确定分组的检查序列字段（70，图9）中的值是否匹配分组的解码的内容。不匹配的分组被丢弃。PHY单元231检查分组/帧之间的间隔，并且识别包含独特信令的任何分组间间隙，所述独特信令指示形成分组突发的一部分的两个相邻分组。在识别到独特信令时，它通过信号向MAC单元232通知此类网络状态，并且MAC单元232增大突发模式(BM)寄存器233。如果BM寄存器233具有等于0的值，则它指示当前接收的分组不与以前接收的分组形成突发的一部分。如果BM寄存器233具有非零值，则该值指示突发中分组的数量。

分组/帧输出到分组/突发处理器234。对于单独的分组，单元234通过在转发信息库(FIB)235中查找在分组报头52中携带的目的地地址和服务类(CoS)字段来处理分组。例如，在环卡从环上另一节点接收的分组可以是目的地为接入网络41上连接到节点20的本地线路卡220的节点，或者可以是目的地为环形网络10上的另一节点20。与常规分组转发节点不同，节点20不处理到达节点20的线路卡的每个分组。处理器234在某些条件下不同地操作。首先，如果处理器234检测到分组突发，则处理器不处理突发中分组的所有单独报头。有利的是，如果突发控制分组60未损坏，则处理器不处理突发中分组的任何单独报头。其次，如果特定波长信道正在用作通过节点的中转信道，则单元234不处理该信道上的各个分组报头。业务管理器238存储确定如何分配业务到波长信道的信道分配表(CAT)。从FIB235检索的信息确定单独的分组或分组突发应被转发到何处。信息将指示节点20的特定输出端口。分组被发送到排队单元236的缓冲器237。有利的是，排队单元236是带有对应于输出端口的缓冲器的虚拟输出排队单元。根据从业务管理器238、242接收的指示，从单元236的缓冲器237跨交换构造（switchingfabric）280转发239分组。处理器234也检查分组或突发控制分组的其它字段，包括流ID（67，图3）和服务类(CoS)字段。这些字段的值也将影响在节点的转发行为，并且将确定赋予业务的优先级。

为将从接入网络接收的业务组装成突发，在输入本地卡中，先根据其目的地传输节点和CoS，然后按端口VOQ将业务排队。在输入环卡中，能够根据可用带宽和整形机制将突发分段或级联。环卡的输入部分将目的地为连接到该节点的接入网络的突发拆解。它也支持后面所述的中转信道。

节点20的本地线路卡的输入部分210具有与环线路卡的输入部分230类似的形式。另外，本地卡的输入部分将从接入网络接收的业务突发组装，并因此它具有二级排队方案，第一级处理分组，并且第二级处理突发。

图11，环卡的输入部分的示意图

分组由单元241从交换构造接收，并根据目的地端口被缓冲。MAC单元244执行成帧操作，即，在每个分组中插入前同步码和检查序列字段。MAC单元245控制突发模式传送。突发模式控制器(BMCtrl)245指示在突发模式传送的开始和结束时的物理层模块PHY246，并且控制PHY单元246何时在分组间间隙期间添加独特的比特模式以识别分组形成突发的一部分。PHY模块246将基带电信号转换成外出通信链路上使用的格式（例如，光的）。一般情况下，这包括外出光链路上使用的波长信道上的线路编码和调制。MAC单元245由分组处理器243指示哪些分组形成组的一部分。

节点20的本地线路卡220的输出部分以以太网线路卡的常规方式操作，因为它不需要支持突发的管理和传送。

在每个线路卡的分组传送由业务管理器238、242管理。业务管理器238、242使用信道分配表(CAT)、接收的突发控制分组60中的信息及有关在每个线路卡队列的状态的信息，其包括队列大小和队列中等待的业务的类型(CoS)。控制分组中指定的分组数量允许业务管理器估计在其它节点的队列的短期负载。业务管理器238、242适当地分配网络资源到本地卡和环卡。控制单元270允许线路卡和环卡共享用于转发决定的信息。在节点20接收的分组的处理能够如下所述由图10所示分组/突发处理器234控制。在节点的线路卡接收分组，并且检查分组是否为突发控制分组(BCP)。如果突发控制分组已被接收，则处理器检查BCP内的信息字段。BCP指示突发中分组的数量(N)，并且也指示网络10中传输节点的目的地地址。转发表用于查找BCP报头中携带的目的地地址，并且确定用于该目的地地址的输出线路卡。输出线路卡能够是用于正在发送到接入网络41的业务的本地线路卡，或者是用于正在转发到网络中另一节点的“通过”业务的环线路卡。随后的N个分组被转发到确定的输出线路卡。分组基于目的地地址和CoS被排队，并且在业务管理器238许可时转发到输出线路卡。此进程避免了需要处理突发内每个单独分组的报头。只有BCP报头被检查和处理，并且这为处理器234提供了有关用于分组突发的转发处理的决定所需的所有信息。在一些情况下，突发能够在交换前被拆解成分组。这对于使得能够使用处理分组而不是突发的常规输出本地线路卡是有用的。

图12-通过流分割功能性和每输出卡VoQ的输入本地卡分级排队

根据本发明的一个可能实施例，到达本地输入卡的分组经历如图12所示提供的二级分级排队布置。此图示出基于目的地的排队330、链路聚合算法320和虚拟输出队列610。它们先在用于N个目的地的每个目的地的突发组装器300、310中根据其目的地环节点和CoS被排队。随后，它们在突发（来自相同第一级队列的连续分组的组）中被组装，并且在链路聚合分发算法确定的M个二级队列(VOQ)之一中被缓冲。每个二级队列与M个输出卡之一或相同输出卡的输出端口组相关联。为了简明的缘故，在此特定实施例的以下描述中，考虑了存在仅每输出卡VoQ的图12所示情况。示出了M个VOQ340和350中的两个。

允许在不同输出链路（如果必需的话，甚至可属于不同的环卡）之间分割相同流（带有相同CoS和相同源环节点和目的地环节点）的突发。图12中经历跨两个不同环卡分割的Flow0具有两个相关联的二级队列，每个输出环卡一个队列。链路聚合算法能够在输出环卡之间根据基于其输出端口的负载确定的分割向量分发突发，以便优化多个聚合链路的利用。

令牌桶控制机制可选择性地用作确保与每个流/子流（二级队列）关联的协定速率的一种方式。令牌在流/子流服务属性（如承诺的带宽）的基础上生成，并且在分组发送到输出卡时从桶去除。突发的大小能够基于相关流/子流的令牌桶平衡来确定。

每个突发由前面带有帮助区分队列中突发的以太网突发控制分组的数据分组的组来组成。如上所述，突发控制分组在报头中携带源环节点和目的地环节点的MAC地址和CoS及诸如突发中分组的数量和有效负载中突发序号等另外的字段。

在队列头部的突发的控制分组由发出“发送请求”消息到对应输出调度器的入口转发引擎来处理。如果给定突发相关联令牌桶已累积足够的令牌，并且如果其前一突发已接收传送许可，则发出用于给定突发的“发送请求”消息。

图13，入口环卡和出口环卡排队结构

图13示出节点的一些部分以示出一些排队结构的示例，而其它部分为清晰起见被省略。它示出输入环卡605之一、输出环卡700之一及交换器150。在环卡中，输入分组根据在其对应突发控制分组中包含的目的地节点地址在中转队列645或称为本地VOQ的丢弃缓冲器中被排队。每环卡支持带有突发重新排序功能的DxP丢弃虚拟输出队列(VoQ)，其中，D是本地输出端口的数量，以及P是CoS的数量。在环形网络的情况中，假设中转流经历本地交换（即，在相同卡的输出端口上被转发）。因此，按输入环卡支持用于每个流/子流的中转队列。另外，假设每输出端口有单个队列。

入口业务引擎处理到达控制分组，并且将对应“发送请求”消息到输出环卡以便确保突发排序和协定负载。“发送请求”消息指定突发流标识符、序号和优先级。

在每个输出卡上，调度器机制在其相关联流之间分发输出端口带宽，将传送许可赋予它已接收其发送请求的突发（基于它们的QoS要求）。

图14，包括业务管理器的逻辑操作的节点的示意图

图14示出节点的一些部分以示出在业务控制中涉及的一些部分和信号的示例，而其它部分为清晰起见而被省略。该图示出本地入口卡600之一、入口环卡605及两个输出环卡700。入口本地卡具有业务控制器610的输入部分，该控制器包括处理器620和用于令牌桶630的储存器（store）。VOQ640如上所述地被示出，在业务控制器控制之下向用于转发分组的分组处理机650馈送。

在输出环卡中，业务控制器的输出部分710具有处理器720和调度器部分710。这两个组件控制包括输出缓冲器740的分组处理器部分730。输入部分的处理器能够转发分组以便仅在适当的输出环卡由调度器已确认发送请求消息后进行交换。

为了确保分组排序，每次输出调度器准许突发传送许可时，包含流ID和突发序号的确认消息发送到流已在其上被分割的所有输出环卡（如图14所示）。这样做是因为用于具有下一序号的突发的请求和确认将等待许可的此准许。如果它等待超出超时，则请求和确认能够被失序发送，并且突发能够在下一节点被重新排序。

发出该突发（带有在确认消息中指定的流ID和序号的突发）请求的环卡开始将它发送到对应输出卡。所有涉及的环卡增大指定流ID的“当前突发序号”变量。已接收连续突发的控制分组的卡在其令牌平衡允许它时，将“发送请求”消息发送到目的地卡。

如果在突发到达启动的超时在接收与前一突发有关的确认消息前到期，并且令牌平衡超过突发长度，则请求被转发。设置用于每个流的超时，以便确保无突发的无序。

图15，用于突发的排序和调度的请求-准许机制的流程图

图15示出根据本发明的一实施例的在接收每个突发控制“CTRL”帧时由输入业务管理器所执行的操作。

在步骤500，进行有关突发控制分组CTR是否已被接收的检查。如果是，则在步骤510，初始化变量，包括将变量“准许”设成0，初始化超时计数器，将序号SN设成接收的突发的序号。随后，在步骤520到550，在发送请求到相关输出控制器前进行检查。第一检查是在步骤520检查用于发送请求的条件是否被满足。这些条件能够概括如下。如果在桶中有足够的令牌（令牌-突发的长度<阈值），并且已请求并确认前一序号，或者超时已到期，则能够发送当前请求。在步骤530，如果超时未到期，则执行步骤540，否则重复步骤520。在步骤540，如果先前确认已被接收，则执行步骤550，否则重复步骤520。在步骤550，指针PTR设成在要确认的最后突发的序号后的序号。随后，步骤520使用此指针检查前一序号是否已被确认，以尝试保持突发的正确次序。

随后，如果条件被满足，则在步骤560，将请求发送到相关输出端口控制器，其指示流ID、序号和突发长度。在步骤570，测试准许变量以了解是否能够发送突发。如果准许=0，则在步骤580，如果已接收确认，则在步骤590将准许变量设成1。重复步骤570，并且如果准许不等于1，则在步骤600将突发发送到交换器，并且通过从桶去除等于突发长度的多个令牌来更新令牌变量，以及增大指针PTR。

结束语

基于采用控制分组界定以太网分组的可变数量的提议的解决方案能够使得能实现更高效的分组传送而不修改基本以太网功能性。

它利用突发控制分组携带的序号支持流在不同输出链路之间的分割。因此，它优化带宽利用，其优于通过确保给定流的所有分组以它们生成的次序在单个链路上被传送来满足以太网链路聚合标准（IEEE802.1AX2008LinkAggregation-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks）所指定的保持分组排序的要求的解决方案。

另外，类似于此类解决方案，它不涉及添加（或修改）任何信息到数据分组，因为序号只由控制分组携带；也没有为将分组重新排序而在接收器的缓冲或处理延迟，因为业务管理器确保在每个节点中，至多同时传送在不同链路上分割的流的连续突发。

提议的业务管理机制能够基于简单的请求-确认准许机制。如果给定突发相关联令牌桶足以确保其负载，并且如果其前一突发已从输出调度器接收许可，则发出用于给定突发的“发送请求”消息。它不要求在输入卡有另外的调度机制。

调度复杂性及因此计算延迟的进一步降低是由于以下事实引起的：要管理的队列数量小于在环卡中采用每输出端口虚拟输出排队的情况。

另外，作为在每突发基础上发出的许可，同时接收来自不同输出卡的许可的概率是低的。这允许降低延迟。同时，通过提议的业务管理机制获得的带宽效率的改进允许在用于保证型和尽力而为型业务两者的延迟和带宽方面遵守协定的性能。

如示例所述的实施例能够帮助简化带宽配备和准入（admission）控制，因为多个环信道被作为单个聚合信道及保护机制而被处理。

通过定义本地卡中第一级队列集合相关联的多播地址集合，能够轻松地处理多播业务。多播地址将允许节点确定是否丢弃和/或转发分组。

其它变化和实施例能够设想为在权利要求内。

Claims (17)

1.一种将通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点作为入口节点来操作的方法，所述方法具有以下步骤：

接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组，

将该流的接收的连续分组组装成分组的突发，每个突发具有突发控制分组，所述突发控制分组指示所述流中该突发的序列以使得在传送后能够保持该序列，

确定是否分发所述流，

如果所述流要被分发，则选择所述链路的至少两个链路以用于向所述目的地节点转送此流的突发，以及

通过以下步骤在所选择的链路之间分发所述流的突发：

转发所述突发中的第一突发以用于交换到第一输出端口，以便通过所选择的链路的第一链路进行传送，以及

转发该流的突发中的另一突发以用于交换到另一输出端口，以便通过所选择的链路的另一链路进行传送。

2.如权利要求1所述的方法，所述接收的连续分组是以太网分组，并且所述突发控制分组是以太网分组。

3.如权利要求1或2所述的方法，所述分组交换节点具有用于在交换前将突发排队的至少两个缓冲器，所述缓冲器的每个与所述输出端口至少之一相关联，所述方法具有将所述缓冲器中对应于其选择的输出端口的任何一个缓冲器中的突发排队的步骤。

4.如权利要求1或2所述的方法，所述分组交换节点具有指示在每个链路上可用于每个节点的带宽的信道分配表，并且所述分发步骤包括：基于用于每个链路的占用级别，确定需要用于所述流的总带宽的什么比例要被分发到所选择的链路中的每个链路。

5.如权利要求1或2所述的方法，具有以下步骤：通过发送对给定突发的交换请求到用于其选择的输出端口的输出控制器，并且在所述输出控制器发送允许所述交换的确认时转发该突发以便交换，从而控制何时转发突发。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述确认的所述发送取决于所述序列中的先前突发已被确认。

7.如权利要求1或2所述的方法，具有根据给定流的突发的序列的指示来控制何时转发突发的步骤。

8.如权利要求1或2所述的方法，具有根据对于链路的所述流的速率限制来控制何时转发突发的步骤。

9.如权利要求1或2所述的方法，所述流具有指定的服务类，并且控制何时转发突发的步骤根据所述流的服务类来进行。

10.一种控制分组交换节点中的交换的方法，所述节点具有：本地输入端口，用于接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组；突发组装器，用于将该流的接收的连续分组组装成分组的突发，每个突发具有突发控制分组，所述突发控制分组指示所述流中该突发的序列以使得在传送后能够保持该序列；以及交换器，耦合到所述本地输入端口和输出端口，所述方法具有以下步骤：

确定是否分发所述流，

如果所述流要被分发，则选择至少两个链路以用于向所述目的地节点转送此流的突发，以及

通过以下步骤在所选择的链路之间分发所述流的突发：

转发所述突发中的第一突发以用于交换到第一输出端口，以便通过所选择的链路的第一链路进行传送，以及

根据用于所述流的指示的序列，转发该流的突发中的另一突发以用于交换到另一输出端口，以便通过所选择的链路的另一链路进行传送。

11.一种将通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点作为出口节点来操作的方法，所述方法具有以下步骤：

在线路输入端口接收属于指定分组流的、从另一节点通过不同链路发送的连续分组的突发，每个突发具有突发控制分组，所述突发控制分组指示所述流中该突发的序列，

选择用于所述流的分组的本地输出端口，

将不同突发交换到所选择的本地输出端口，并且根据所指示的序列将所述流的所述不同突发的分组排序。

12.一种将通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点作为中间节点来操作的方法，所述方法具有以下步骤：

在线路输入端口接收属于指定分组流的、从另一节点发送的连续分组的突发，每个突发具有突发控制分组，所述突发控制分组指示所述流中该突发的序列，

确定所述流是否被发分，

如果未被分发，则确定是否要通过不同链路将它分发到不同相邻节点，

如果被分发，则确定是否重新组合它，

如果被分发并且不要被重新组合，则选择所述链路的至少两个链路以用于向目的地节点转送此流的突发，以及

通过以下操作在所述选择的链路之间分发所述流：

转发所述突发中的第一突发以用于交换到第一输出端口，以便通过所选择的链路的第一链路进行传送，以及

根据用于所述流的指示的序列，转发该流的突发中的另一突发以用于交换到另一输出端口，以便按次序通过所选择的链路的另一链路进行传送。

13.一种用于控制通过链路而耦合到其它节点的分组交换节点的业务控制器，所述分组交换节点具有：本地输入端口，用于接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组；突发组装器，用于将该流的接收的连续分组组装成分组的突发，每个突发具有突发控制分组，所述突发控制分组指示所述流中该突发的序列以使得在传送后能够保持该序列；以及交换器，耦合到所述本地输入端口和输出端口，所述业务控制器布置成选择所述链路的至少两个链路以用于向所述目的地节点转送此流的突发，以及耦合到所述突发组装器以便通过以下步骤在所选择的链路之间分发所述流：将所述突发中的第一突发从突发组装器队列转发到所述交换器以用于交换到第一输出端口，以便通过所选择的链路的第一链路进行传送，以及将该流的突发中的另一突发从另一突发组装器队列转发到所述交换器以用于交换到另一输出端口，以便通过所选择的链路的另一链路进行传送。

14.如权利要求13所述的业务控制器，所述分组交换节点具有用于在交换前将突发排队的至少两个缓冲器，所述缓冲器的每个与所述输出端口至少之一相关联，所述业务控制器经耦合以控制所述缓冲器以将所述缓冲器中对应于其选择的输出端口的任何一个缓冲器中的突发排队。

15.如权利要求13或14所述的业务控制器，具有与输出端口的组相关联的输出控制器，并且具有耦合到所述输出控制器以便通过将对突发之一的交换请求发送到与为相应突发所选择的输出端口的组相关联的输出控制器来控制何时转发突发的转发控制器，并且所述转发控制器布置成在它从所述输出控制器接收所述请求的确认以允许交换时转发相应突发以用于所述交换。

16.如权利要求13或14所述的业务控制器，所述流具有指定的服务类，并且所述突发组装器具有用于根据所述流的服务类将突发排队的缓冲器。

17.一种通过链路耦合到其它节点的分组交换节点，所述分组交换节点具有：本地输入端口，用于接收属于指定分组流的要转送到目的地节点的分组；突发组装器，用于将该流的接收的连续分组组装成分组的突发，每个突发具有突发控制分组，所述突发控制分组指示所述流中突发的序列以使得能够在传送后保持所述序列；以及交换器，耦合到所述本地输入端口和输出端口，所述分组交换节点还具有：

根据权利要求13到16中的任一项的业务控制器。