CN103609064B - 具备服务质量支持的协议无关组播 - Google Patents

Abstract

一种设备，所述设备包括一个网络节点，该网络节点用于使用协议无关组播（PIM）经由一条或多条逻辑链路与多个其他网络节点通信，其中所述网络节点进一步用于向至少一个所述其他网络节点传输包括服务质量（QoS）数据的PIM消息。本发明还揭示了一种方法，所述方法包括：由第一网络节点从第二网络节点处接收包括QoS数据的第一PIM加入消息，其中所述第二网络节点位于所述第一网络节点的下游。本发明还揭示一种方法，所述方法包括：由第一网络节点向第二网络节点发送包括QoS数据的第一PIM加入消息，其中所述第二网络节点位于所述第一网络节点的上游。

Description

具备服务质量支持的协议无关组播

相关申请案的交叉参考

本发明要求2011年6月22日由韩琳和黎仁蔚递交的发明名称为“扩展协议无关组播以得到服务质量支持的方法（Method to Extend Protocol Independent Multicastfor Quality of Service Support）”的第61/499,992号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。

背景技术

协议无关组播（PIM）是在互联网协议（IP）网络上提供数据的一对多和多对多分配的一族网络路由协议。之所以认为PIM是与协议无关的，是因为PIM并不包括拓扑发现机制。PIM可以根据其他协议获得路由信息，例如，路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先（OSPF）、边界网关协议（BGP）和组播源发现协议（MSDP）。PIM可以允许数据通过由（S，G）和/或（*，G）定义的信道来进行传输和接收，其中S表示传输源的IP地址，G表示一组接收器的IP地址，以及*表示该组接收器所对应的所有传输源的IP地址。PIM目前并不提供组播流的服务质量（QoS）。

发明内容

在一项实施例中，本发明包括一种设备，所述设备包括一个网络节点，该网络节点用于使用PIM经由一条或多条逻辑链路与多个其他网络节点通信，其中所述网络节点进一步用于向至少一个所述其他网络节点传输PIM消息，所述PIM消息包括QoS数据。

在另一项实施例中，本发明包括一种方法，所述方法包括：由第一网络节点从第二网络节点处接收包括QoS数据的第一PIM加入消息，其中所述第二网络节点位于所述第一网络节点的下游。

在又一项实施例中，本发明包括一种方法，所述方法包括：通过第一网络节点向第二网络节点发送包括QoS数据的第一PIM加入消息，其中所述第二网络节点位于所述第一网络节点的上游。

从结合附图和权利要求书进行的以下详细描述将更清楚地理解这些和其它特征。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和具体实施方式进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。

图1是特定网络的一项实施例的示意图，该网络的NE能够使用PIM。

图2是特定网络的一项实施例的示意图，该网络的NE能够使用PIM来传输QoS数据。

图3是特定网络的一项实施例的示意图，该网络的NE能够传输PIM问候消息。

图4是特定网络的一项实施例的示意图，该网络的NE能够传输PIMQoS失败消息。

图5是特定网络的一项实施例的示意图，该网络的NE能够在多条信道上传输PIMQoS失败消息。

图6为PIM QoS预留方法的一项实施例的流程图。

图7示出了用于对PIM QoS加入消息进行编码的一项实施例。

图8示出了用于对PIM QoS失败消息进行编码的一项实施例。

图9示出了对PIM QoS问候消息进行编码的一项实施例。

图10是网络元件的一项实施例的示意图。

图11是通用计算机系统的一项实施例的示意图。

具体实施方式

首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所揭示的系统和/或方法可以使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知的还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包含本文本所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可以在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。

PIM网络可以包括多个互联的网络元件（NE）。连接到源或者PIM集合点（RP）的NE可以称为第一跳路由器（FHR），连接到客户端装置的NE可以称为最后一跳路由器（LHR），位于FHR与LHR之间路径上的NE可以称为中间节点/路由器。源可以经由PIM网络向下游客户端装置传输通信，而客户端装置可以经由所述PIM网络向上游朝向源发送请求。

本文本揭示了使用PIM执行服务质量（QoS）预留的设备、系统和方法。LHR可以使用互联网组管理协议（IGMP）和/或组播监听者发现协议（MLD）从客户端处接收QoS数据。LHR可以通过任何介于其中的中间节点朝向FHR发送包含QoS数据的加入消息。每个网络元件，包括LHR和FHR，均可以使用该QoS数据来进行QoS预留以用于源/RP与客户端装置之间随后发生的通信。如果网络元件无法进行QoS预留，例如，由于本地资源有限等原因，那么该网络元件可以向网络管理装置发送PIM QoS失败消息，并且可以丢弃或继续转发PIM QoS加入消息。该网络元件还可以向已加入的LHR或所有下游的LHR发送PIM QoS失败消息。网络元件也可以向邻近的网络元件传输PIM QoS问候消息以确定这些相邻的网络元件是否支持PIMQoS。如果网络元件决定向不支持PIM QoS的另一个网络元件发送加入消息，那么转发网络元件可以发送PIM QoS失败消息并且可以转发PIM QoS加入消息。

图1是网络100的一项实施例的示意图，该网络的NE能够使用PIM。网络100包括源装置131，所述源装置能够向客户端装置111、112、113和114发送数据以及从所述客户端装置处接收数据。源装置131可以通过多个NE101-106以及PIM网络130而连接到客户端装置111-114。具体而言，源装置131可以连接到NE106，NE106可以连接到PIM网络130。NE105可以将NE101-104连接到PIM网络130。客户端装置111-114可以分别连接到NE101-104。应理解，NE101-106可以是PIM网络130的一部分，并且为清晰起见，示出了这些NE。两个NE之间的每个连接和/或接口可以是PIM启用型连接/接口。NE与客户端装置之间的每个连接和/或接口可以是IGMP/MLD启用型连接/接口。源装置131与NE106之间的连接/接口可以为IGMP、MLD、PIM或任何其他合适的传输协议而启用。

源装置131可以是能够通过IP网络，例如，互联网内容供应商将数据传输到客户端装置并且从客户端装置接收数据的机器。每个NE可以是组播路由器或类似的装置，它用于使用PIM信道来接收、传输和/或处理信息，这些PIM信道表示为（S,G）和/或（*,G），其中S表示单个源装置，例如源装置131的IP地址，G表示已经从源请求数据的装置组中所有NE/客户端装置的IP地址，*表示向G传输的所有源装置的IP地址，其中源装置包括任何源装置131以及可以位于PIM网络130中的任何源装置。具体而言，NE可以从一个源、多个源或上游NE接收通信，根据需要来复制该通信，并且将该通信传输到下游NE或想要接收该通信的客户端装置。每个客户端装置111-114可能从源装置131请求和接收数据。每个客户端装置111-114可以是单个计算机和/或服务器、由一个或多个交换机和/或路由器连接的多个计算机/服务器、移动装置，或者常用于主机网络、局域网（LAN）、广域网（WAN）或类似网络中的任何其他装置或装置组。根据特定客户端装置是否需要访问从源装置131传输的数据，客户端装置111到114可以进入和/或离开信道（S,G）和/或（*,G），如下文所述。

所请求的数据可以经由NE101-106和PIM网络130而从源装置131传输到客户端装置111-114中的一者或多者。从源装置到给定客户端装置的多个数据传输可以称为数据流。数据从源装置行进到客户端装置可以称为沿下游方向移动或向下游移动，而数据从客户端装置行进到源装置可以称为沿上游方向移动或向上游移动。例如，从源装置131移动到任何客户端装置111-114的数据向下游行进，而从任何客户端装置111-114移动到源装置131的数据向上游行进。NE106可以称为FHR，因为NE106是消息从源装置131传输出时遇到的第一个路由器。NE101-104可以称为LHR，因为这些NE中的每一者可以是消息从源装置131分别传输到客户端装置111-114时遇到的最后一个路由器。PIM网络130可以包括以任何拓扑结构连接的任何数目个NE。NE101-106以及PIM网络130一起构成PIM网络。出于说明性目的，示出了NE101-106。

如上所论述，源131或多个源可以将数据传输到客户端装置111-114中的一个或多个装置。这种传输可以通过在源131、FHR106、LHR101-104以及客户端装置111-114之间采用各种路由方法、方案或协议来实现。客户端装置111-114可以通过第一版到第三版IGMP以及第一版和第二版组播监听者发现协议（MLD）来与LHR101-104通信。FHR106与LHR101-104之间的传输可以通过PIM等组播方案来实现。可以使用PIM的多个变体，包括PIM密集模式（PIM-DM）、PIM稀疏模式（PIM-SM）、PIM源特定模式（PIM-SSM），以及PIM双向模式（PIM-BIDIR），这些模式分别在互联网工程任务组（IETF）文件请求注解（RFC）3973、RFC4601、RFC3569以及RFC5015中描述，其以引入的方式并入本文本中。

PIM-DM可以假定所有下游节点均想要接收由源131传输的内容。在PIM-DM中，从源131传输的所有数据最初可以泛洪到整个网络100。NE可以从该NE的上游邻居接收剪枝消息（prune message）并且可以将该剪枝消息发送到该NE的下游邻居。如果指示出下游邻居节点想要成为信道（*,G）和/或（S,G）的成员的响应未被接收到，那么NE及NE的下游邻居将会从信道中移除。NE下游邻居中的一个或多个邻居可以用加入消息作出响应，所述加入消息可以转发到NE的上游邻居，以防止NE以及NE的下游邻居从信道中移除。如果有NE先前已从信道中移除并且有下游邻居想要进入该信道，那么所述下游邻居可以向所述NE发送嫁接消息（graft message），所述嫁接消息可以转发给NE的上游邻居并且可以使NE以及NE的下游邻居进入信道。剪枝后的状态,例如信道中没有成员，可能会超时，从而导致NE以及NE的下游邻居重新进入信道。剪枝消息可以定期发送，从而让NE保留在信道之外。这种剪枝消息可以触发更多的加入消息。

在PIM-SM中，LHR可以通过任何中间NE来将PIM加入消息发往指定为信道（S,G）和/或（*,G）的RP的NE。NE可以被静态或动态指定为RP，这取决于具体实施例。所有的NE必须通过RP而加入，所述RP从源接收数据，并且代表源向下游传输数据。当加入消息从LHR发往RP时，该加入消息可以到达该RP或者到达已经是信道成员的NE，此时，所述LHR和任何中间NE都可以成为该信道的成员。借助于RP，来自源的PIM消息可以通过反向路径路由而行进回到LHR。这个过程可以创建RP组播树，所述组播树可能以RP为根。RP树达到预定大小之后，该RP树便可转换成源路径树（SPT），从而可以让包直接从源的FHR路由到LHR。加入消息可以由信道成员定期更新，并且如果没有加入消息从给定的NE发出，那么信道中的成员可能会超时。PIM-BIDIR可以采用基本上类似于PIM-SM的方式运作。然而，PIM-BIDR可以在源与LHR之间创建双向树，所述双向树会穿过RP。所述双向树不会转换成SPT。

在PIM-SSM中，信道可能限于单个源（S,G）。想要加入该信道的LHR可以将加入消息向上游发送到FHR。接收到加入消息的每个NE都可以成为信道（S,G）的一部分。加入消息可以由信道成员定期更新，并且如果上游NE没有接收到加入消息，那么信道中的成员可能会超时。

不管使用的是哪个版本的PIM，NE101-104都可以加入PIM信道或者留在该信道中，方法是将加入消息向上游传输到连接到源装置131的FHR或用作RP的FHR。FHR可以是NE106，如果一个或多个源位于PIM130中，那么FHR也可以是PIM130中的NE。例如，源装置131可以包括两个源S1和S2。或者，源装置131可以包括S1，而S2可以位于PIM网络130中。客户端装置111和112可能想要从S1接收数据，而113和114可能想要从S2接收数据。客户端装置111-114可以各自请求加入相应的信道，方法是联系每个客户端装置使用IGMP、MLD或类似协议而附接到的NE101-104。NE101和102可以各自向NE105发送加入（S1,G1）消息。NE103和104可以各自向NE105发送加入（S2,G2）消息。NE105可以通过PIM网络130将加入（S1,G1）消息和加入（S2,G2）消息发往FHR，例如，NE106，和/或PIM网络130中的FHR。随后，NE101、102、105和106可以成为或仍为（S1,G1）的成员，而NE103、104、105和106可以成为或仍为（S2,G2）的成员，其中S1为源1的IP地址，S2为源2的IP地址，G1为从S1接收数据的网络元件组，G2为从S2接收数据的网络元件组。

各NE101-106均可以包括组播转发信息库（MFIB），所述MFIB可以通过制作与所有传入和传出PIM加入消息相关的数据表项来存储NEPIM组状态。每个NE MFIB也可以指示出该NE是否应从上游节点接收数据包并且将这些数据包复制以发送到多个下游节点或将接收到的数据包转发而不复制。

图2是网络200的一项实施例的示意图，该网络的NE能够使用PIM来传输QoS数据。网络200可以包括大体上与网络100相同的部件，但采用不同的配置并且具有一个额外的源装置。如图2所示，客户端211-214可以分别连接到NE201-204，NE201和202可以连接到NE205，NE203和204可以连接到NE206，NE205可以连接到NE206和第一源装置231，NE206还可以连接到第二源装置232。NE201-204可以被视作LHR，而NE205和206可以被视作FHR。此处所述的网络200的特性适用于具有任何数目的源装置、NE以及客户端装置的网络。

网络200可以实现QoS供应。当NE接收通过信道传输的下游数据包时，该NE可以通过传入接口接收此包；根据MFIB处理此包，包括执行任何包复制；以及通过传出接口传输此包和/或所复制的包。这些包可以放置在多种缓冲器中，并排成队列以待处理和传输。如果NE接收的包数超出了该NE能够处理和传输的能力，那么NE的缓冲器空间可能会用完，从而可能阻止新包存储并且可能致使包被丢弃。QoS供应可以允许NE为特定信道分配缓冲空间或其他资源。QoS供应还可以允许NE为特定信道确保更大的队列优先级或带宽。QoS数据可以是网络200用来执行QoS供应的任何数据，而且所述QoS数据可以包含，但不限于：最大带宽、最小带宽、最大包大小、最大时延以及用户定义参数，例如用于下游包转发和/或复制的调度优先级和出口队列深度。NE201-206可以考虑在执行QoS供应过程中接收到的任何QoS数据。在一项实施例中，NE201-206可以考虑在多个跳上累积的时延，和/或结合最大和最小带宽请求使用漏桶算法来执行组播流量整形。

客户端211和213可能希望从信道（S1，G1）接收数据，客户端212和214可能希望从信道（S2，G2）接收数据，其中S1为源装置131，S2为源装置132。客户端211-214可以均希望请求QoS供应以用于通过相关信道传输到它们的数据。每个客户端211-214可以使用IGMP和/或MLD分别向NE201-204发送数据。LHR201-204可以从客户端211-214接受QoS数据、处理该QoS数据，以及向上游传输作为PIM加入消息241-244一部分的QoS数据。处理QoS数据可能涉及：确定在给定当前本地资源后本地QoS供应是否可能存在；以及执行本地QoS供应。PIM加入消息241和243可以指示出附接到NE201和203的客户端想要加入信道（S1，G1），并且所述消息分别包括客户端211和213的QoS要求。类似地，PIM加入消息242和244可以指示出附接到NE202和204的客户端想要加入信道（S2，G2），并且所述消息分别包括客户端212和214的QoS要求。

NE205可以接收加入消息241和242，NE206可以接收加入消息243和244。由于NE205和NE206均可以附接到想要加入信道（S1，G1）和（S2，G2）的下游客户端，因此，NE205和206均可以发送请求以加入这两个信道。针对信道（S2,G2），NE205可以向NE206发送加入消息245，这是因为相对于源装置232而言，NE206位于NE205的上游。同样，针对信道（S1,G1），NE206可以向NE205发送加入消息246，这是因为相对于源装置231而言，NE205位于NE206的上游。加入消息246可以携载来自NE203的QoS数据，而加入消息245可以携载来自NE202的QoS数据。此时，NE205可能已经从NE203/206接收到加入消息246，并且从NE201接收到加入消息241。为了执行QoS供应，NE205会以最严格的要求来选择QoS，以便确保QoS供应足以用于所有的请求节点。例如，如果加入消息241包含最严格的QoS要求，那么NE205可以基于241中接收到的QoS信息来进行供应，并且基于241中接收到的QoS信息，向源装置231发送具有QoS信息的加入消息247。类似地，NE206可能已经分别从NE202/205和204接收到加入消息244和245。如果加入消息245包括最严格的QoS要求，那么NE206可以基于245中接收到的QoS信息，向源装置232发送具有QoS信息的加入消息248。该过程可能产生（S1,G1）和（S2,G2）的组播树，其中G1等于NE201、203以及205-206，其中G2等于NE202以及204-206，S1等于源装置131，S2等于源装置132。该过程还可能针对所有的客户端装置211到214进行QoS供应。如果要求QoS的客户端装置想要离开信道，那么所供应的QoS资源稍后可以被释放掉。

PIM QoS供应可以在各个版本的PIM（例如，PIM-SM、PIM-DM、PIM-SSM和PIM-BIDIR）中实施。由于PIM-SSM可以包括单个源，因此，QoS供应的实施方式可以为在组播树创建期间将QoS数据放在PIM加入消息中，并且通过所述组播树将PIM加入消息发往源地址。PIM-SM可以具有两项通用实施例，这是因为PIM-SM创建出RP树和SPT，而它们可以包括不同的根位置。在第一项实施例中，只要在使用RP树，便可将RP视作源地址。RP树转换成SPT之后，源就可以被视作源地址，而这可能要求针对SPT来更新QoS信息。在第二项实施例中，只有在源树被创建出来之后，网络才可以执行QoS供应。PIM-BIDIR可以要求PIM加入消息经过RP而被转发给连接到源的FHR。响应于剪枝消息，PIM-DM可以要求具有QoS数据的加入消息被转发到FHR。此外，在PIM-SM、PIM-BIDIR以及PIM-DM中，在使用一个以上源的情况下，例如，在（*,G）所表示的情形中，可能会要求对多个FHR进行QoS供应。

图3是网络300的一项实施例的示意图，该网络的NE能够传输PIM问候消息。网络300包括已连接的NE301和302，这两个NE大体类似于网络100和200中的NE，并且可以作为网络100和/或200的一部分被包括在内。可以将具备QoS支持的PIM部署在特定网络中，所述网络包括并不支持PIM QoS的遗留设备。为考虑这种可能性，NE可以确定NE的邻居节点是否具有PIM QoS能力，以及在执行QoS供应时考虑该邻居节点能力。NE301可以向NE302发送PIM问候消息342。PIM问候消息342可以包括PIM QoS选项以指示出NE301具有PIM QoS能力。如果NE302具有QoS能力，那么NE302可以接收问候消息342，可以存储指示出NE301具有QoS能力的数据，以及向NE301发送指示出NE302也具有QoS能力的响应PIM问候消息341。如果NE302不具有QoS能力，那么NE302可以丢弃此问候消息342，或者可以以遗留格式发送响应PIM问候消息（例如，在无PIM QoS选项的情况下）。NE301可以基于是否有响应来确定NE302的PIMQoS能力，以及存储指示出NE302的PIM QoS能力的数据。如果NE接收遗留格式的未经请求的PIM问候消息，那么该NE可以假定发送者并不具有QoS能力或者可以发送响应PIM QoS问候消息以验证其邻居的PIM QoS能力。

图4是网络400的一项实施例的示意图，所述网络的NE能够传输PIM QoS失败消息。网络400可以包括大体上与网络100、200和/或300相同的部件，但采用不同的配置，而且所述网络还可以包括网络管理装置404。NE401可以经由PIM网络430和NE402连接到NE403。NE401-403还可以经由PIM网络430连接到网络管理装置404。网络管理装置404可以是以管理总体网络流量或向网络管理员报告网络流量状态为任务的任何网络节点或所连接的装置。

QoS预留可能会因为资源不足以满足QoS供应要求，或者因为上游节点不具有QoS能力，从而在节点处失败。网络400可以包括能够处理QoS预留失败的部件。NE401可以通过PIM网络430将具有QoS数据的加入消息441传输到NE402。加入消息441可以通过PIM网络430中的一个或多个NE，并且可以离开PIM网络430而成为加入消息442，加入消息442可以包含来自想要加入信道的另一NE的更严格的QoS数据。NE402可能无法供应QoS资源，原因是资源不足，或者NE402意识到上游NE403不具PIM QoS能力。NE402可以将PIM QoS失败消息443发送回到NE401，从而指示出失败和失败原因。或者，NE402可以将PIM QoS失败消息443发送给所有下游LHR或给定信道上的所有下游LHR。作为补充或替代，NE402可以将PIM QoS失败消息443发送给网络管理装置404。如果QoS失败发生原因是上游路由器无PIM QoS能力，那么NE403可以向NE403发送具有或不具有QoS数据的PIM加入消息。如果QoS失败是因本地资源不足而造成的，那么根据网络400的具体实施例，NE402可以丢弃PIM加入消息442或者向NE403发送PIM加入消息以指示出QoS失败。接收到QoS失败消息之后，NE401-403便可以释放与未成功的QoS请求相关的任何QoS资源。

图5是网络500的一项实施例的示意图，该网络的NE能够在多条信道上传输PIMQoS失败消息。网络500可以包括大体上与网络100和/或200相同的部件，但是采用不同的配置。网络500可以包括源装置531、NE501-510和客户端装置521-526，它们如图5所示进行连接。网络500可以包括信道（S1，G1）和（S2，G2），其中源装置531用作S1和S2。NE之间的虚线可以指示出（S2，G2）的组播树，而NE之间的实线可以指示出（S1，G1）的组播树。NE510可以为两个信道的FHR。NE501-503以及507可以为信道（S1，G1）的LHR，而NE502-505可以为信道（S2，G2）的LHR。

如果链路发生故障，那么位于故障链路下游的NE可以将PIM QoS失败消息发送到使用或者试图使用作为组播树一部分的故障链路的所有NE下游LHR。例如，如果NE507与NE509之间的链路发生故障，那么NE507可以将PIM QoS失败消息发送到信道（S2，G2）上的所有的NE507下游节点，这些节点可以包括NE503和NE504。如果NE508处信道（S1，G1）上发生QoS失败，那么NE508可以将PIM QoS失败消息发送到信道（S1，G1）上的所有下游LHR，所述LHR包括NE501-503和507。如果NE506处信道（S1，G1）上发生QoS失败，那么NE506可以将PIMQoS失败消息发送到信道（S1，G1）上的所有下游LHR，所述LHR可以包括NE503。如果NE506处信道（S2，G2）上发生QoS失败，那么NE506可以将PIM QoS失败消息发送到信道（S2，G2）上的所有下游LHR，所述LHR可以包括NE502和505。

图6为PIM QoS预留方法600的一项实施例的流程图，该方法可以与应用了具备QoS的PIM的网络结合使用，例如网络100-500。在步骤601中，NE可以通过向各邻居发送具有PIMQoS选项的问候消息而确定该NE邻居的PIM QoS能力。在步骤602中，NE可以接收响应问候消息。基于这些响应问候消息，NE可以确定该NE邻居的PIM QoS能力并存储指示出这些能力的数据以待将来使用。在步骤603中，NE随后可以从一个或多个下游邻居处接收PIM QoS加入消息。在决策块604中，NE可以处理QoS信息以确定本地QoS供应是否可能进行，并且如果本地QoS供应不可能进行，则NE可以前进到步骤605；或者如果本地QoS供应可能进行，则NE可以前进到决策块607。如果本地QoS配置不可能进行，那么在步骤605中，NE可以发送上述失败消息。在步骤606中，根据具体实施例，NE随后可以将PIM加入消息转发到上游节点或者丢弃该PIM加入消息。如果本地QoS供应可能进行，那么在决策块607中，NE可以基于步骤602处收集到的数据来确定上游节点是否具有PIM QoS能力。如果上游节点具有PIM QoS能力，那么在步骤610中NE可以基于PIM加入消息中的QoS数据且通过预留充足资源的方式来执行QoS供应，并将该PIM加入消息转发到上游节点。如果上游节点不具有PIM QoS能力，那么在步骤608中，NE可以发送上述的PIM QoS失败消息。在步骤609中，NE随后可以将加入消息转发609到上游NE。

图7示出了用于对PIM QoS加入消息700进行编码的一项实施例。加入消息700可以包括布置成连续的三十二位区段的多个字段，其中各区段从位位置零编号至位位置三十一。加入消息700可以包括PIM加入报头701，所述PIM加入报头大体上可以如IETF文档RFC5384和RFC4601所阐述那样进行编码，所述文档以引入的方式并入本文本中，而且所述PIM加入报头可以指示出消息700是PIM加入消息。

加入消息700可以包括QoS属性702，所述QoS属性可以指示出所述加入消息携载PIM QoS数据。QoS属性702可以包括位于位位置零处的F位和位于位位置一处的E位，如RFC5384中所揭示。QoS属性702可以包括Attr_Type字段，所述字段可以是六位长，可以从位位置二扩展到位位置七，而且可以包括指示出属性702是QoS属性的数据。Attr_Type字段可以设置为值二。QoS属性702可以包括QoS数据长度字段，所述QoS数据长度字段可以为八位长，可以从位位置八扩展到位位置十六，而且可以包括指示出QoS属性702以及相关QoS数据703的长度的数据。QoS属性702可以包括预留字段，所述预留字段可以是十四位长，可以从位位置十六扩展到位位置二十九。QoS属性702可以包括Ｎ标志和Ｆ标志，这些标志可以分别位于位位置三十和三十一。N标志可以设置成指示出在PIM QoS失败的情况下，PIM QoS失败消息应被发送。F标志可以被清除以指示出当QoS供应在本地发生失败时，加入消息700不会被转发到上游节点。QoS属性702可以包括网络管理服务器的单播地址字段，所述单播地址字段可以为三十二位长，可以从位位置零扩展到位位置三十一，而且可以包括以下数据，该数据指示出可以在PIM QoS失败时得到通知的实体（例如，网络管理服务器或LHR）的地址。

加入消息700可以进一步包括QoS数据703，所述QoS数据可以指示出传输加入消息700的实体所请求的QoS约束。QoS数据703可以包括一个或多个QoS参数。每个QoS参数可以包括QoS选项类型字段、QoS选项长度字段以及QoS选项值字段。QoS选项类型字段可以为八位长，可以从位位置零扩展到位位置七，而且可以包括指示出参数所包括的QoS选项的类型的数据。QoS选项类型字段可以指示出多个QoS选项中的一个选项，包括最小带宽、最大带宽、最大包大小、最大时延以及用户定义的参数。例如，QoS选项类型字段可以设置为一来指示出最小带宽参数，设置为二来指示出最大带宽参数，设置为三来指示出最大包大小参数，设置为四来指示出最大时延参数，设置为五来指示出用户定义的参数，例如，队列类型或调度优先级。QoS选项长度字段可以为八位长，可以从位位置八扩展到位位置十五，而且可以包括指示出QoS参数的长度的数据。QoS选项值字段的长度可变，所述QoS选项值字段可以从位位置十六扩展到位位置三十一，而且可以根据需要扩展到额外的三十二位段。QoS选项值字段可以包括指示出QoS参数的值的数据。加入消息700可以进一步包括额外的PIM属性704，如IETF RFC5384所阐述。

图8示出了对PIM QoS失败消息800进行编码的一项实施例。失败消息800可以包括布置成连续的三十二位区段的多个字段，其中各区段从位位置零编号至位位置三十一。失败消息800可以包括PIM版本字段801，所述PIM版本字段可以为四位长，可以从位位置零扩展到位位置三，而且可以指示出网络所用PIM的版本。PIM版本字段801可以设置为值二。失败消息800可以包括类型字段802，所述类型字段可以为四位长，可以从位位置四扩展到位位置七，而且可以指示出消息800为失败消息。类型字段802可以设置为值九。失败消息800可以包括分别位于位置八和位置九处的U位803和F位804。U位803可以经设置以指示出上行链路上发生的故障，并且所述U位可以被清除以指示出下行链路上发生的故障。F位804可以经设置以指示出消息800是响应于失败而发送的，并且所述F位可以被清除以指示出响应于现在已经纠正的先前失败，消息800正被发送。失败消息800可以包括错误代码字段805，所述错误代码字段可以为六位长，可以从位位置十扩展到位位置十五，而且可以指示出已发生的QoS失败的类型。错误代码字段805可以设置为值一来指示出最小带宽预留失败，设置为值二来指示出最大带宽预留失败，设置为值三来指示出最大包大小预留无法得到满足，设置为值四来指示出所请求的时延无法得到满足，设置为值五来指示出用户定义的QoS参数失败。失败消息800可以包括校验和字段806，所述校验和字段可以为十六位长，可以从位位置十五扩展到位位置三十一，而且可以用于传输误差校验。失败消息800可以包括QoS失败的组地址字段807，该字段可以为三十二位长并且可以从位位置零扩展到位位置三十一。失败消息800可以包括QoS失败的源地址字段808，该字段可以为三十二位长并且可以从位位置零扩展到位位置三十一。QoS失败的组地址字段807和QoS失败的源地址地段808可以用于指示出与失败相关联的PIM信道和/或（*,G）。PIM信道的组号可以编码在QoS失败的组地址字段807中，而且PIM信道的源可以编码在QoS失败的源地址地段808中。失败消息800可以进一步包括QoS失败的PIM链路地址字段809，该字段可以为三十二位长，可以从位位置零扩展到位位置三十一，而且可以指示出QoS失败的链路地址。如果失败是由本地资源不足引起的，那么失败的PIM链路地址字段809可以指示出节点下游链路的地址。如果失败是由上游节点不具有PIM QoS能力引起的，那么失败的PIM链路地址字段809可以指示出节点上游链路的地址。

图9是对PIM QoS问候消息选项900进行编码的一项实施例。问候消息选项900可以包括选项类型字段901，该字段可以为十六位长，可以从位位置零扩展到位位置十五，而且可以指示出消息900是PIM QoS问候消息。选项类型字段901可以设置为值三十二。问候消息选项900可以包括选项长度字段902，该字段可以为十六位长，可以从位位置十六扩展到位位置三十一，而且可以指示出PIM QoS问候消息选项900的长度。选项长度字段902可以设置为值零。

图10示出了网络元件1000的一项实施例，所述网络元件可以包括上述处理器或收发器，例如，网络或系统内的处理器或收发器。网络元件1000可以包括：多个输入端口1020和/或接收器单元1010，用于接收数据；逻辑单元或处理器1030，用来处理信号以及确定将数据发往哪里；以及多个输出端口1050和/或发射器单元1040，用于将数据传输到其他系统。逻辑单元1030可以包括多个输入缓冲器和多个输出缓冲器，用于先存储接收到的通信消息，然后再进行处理以及传输到其他系统。逻辑单元或处理器1030可以用于实施本文本所述的任一方案，例如PIM QoS预留方法600，而且可以使用硬件、软件或这两者来实施。例如，网络元件1000可以为某网络中的任一NE，该网络实施本文本所述的具备QoS的PIM，例如图示网络100-500。

上文所述的方案可以在任何通用网络部件上实施，例如，具有足够的处理能力、内存资源以及网络吞吐能力以处理所承受的必要工作量的计算机或网络部件。图11所示为典型的通用网络部件或计算机系统1100，其适用于实施本文本所揭示的方法的一项或多项实施例，例如，PIM QoS预留方法600。通用网络部件或计算机系统1100包括处理器1102（可以称为中央处理器单元或CPU），所述处理器与包括以下项的存储装置通信：辅助存储器1104、只读存储器（ROM）1106、随机存取存储器（RAM）1108、输入/输出（I/O）装置1110，以及网络连接装置1112。处理器1102可以作为一个或多个CPU芯片、一个或多个核（例如，多核处理器）来实施，或者可以是一个或多个专用集成电路（ASIC）和/或数字信号处理器（DSP）的一部分。处理器1102可以用于实施本文本所述的任一方案，包括PIM QoS预留方法600，并且可以使用硬件、软件或这两者来实施这些方案。例如，处理器1102可以包括或耦接到计算机可读媒体，所述计算机可读媒体可以经编程以对网络100-500中任一NE、节点、部件或装置的功能加以控制。

辅助存储器1104通常由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器组成，它用于数据的非易失性存储，并且，如果RAM1108的大小不足以保存所有工作数据，该辅助存储器则用作溢流数据存储装置。辅助存储器1104可以用于存储程序，当选择执行这些程序时，所述程序将会加载到RAM1108中。ROM1106用于存储在程序执行期间读取的指令以及可能的数据。ROM1106是非易失性存储装置，其存储容量相对于辅助存储器1104的较大存储容量而言通常较小。RAM1108用于存储易失性数据，并且还可能用于存储指令。对ROM1106和RAM1108两者的存取通常比对辅助存储器1104的存取快。

本发明揭示至少一项实施例，且所属领域的技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改在本发明的范围内。因组合、整合和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，应将此类表达范围或限制理解成包含属于明确陈述的范围或限制内的类似量值的迭代范围或限制（例如，从约为1到约为10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等）。例如，只要揭示具有下限R_l和上限R_u的数值范围，则也特别揭示属于此范围内的任何数字。具体而言，特别揭示所述范围内的以下数字：R=R_l+k*（R_u-R_l），其中k为从1%到100%范围内以1%递增的变量，即，k为1%、2%、3%、4%、7%、……、70%、71%、72%、……、97%、96%、97%、98%、99%或100%。此外，还特别揭示由如上文所定义的两个R数字定义的任何数值范围。除非另有说明，否则术语“约”是指随后数字的±10%。相对于权利要求的任一元件使用术语“任选地”意味着需要所述元件，或者不需要所述元件，这两种替代方案均在所述权利要求的范围内。应将使用“包括”、“包含”和“具有”等范围较大的术语理解成支持“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成”等范围较小的术语。因此，保护范围不受上文所陈述的描述限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且权利要求书是本发明的实施例。揭示内容中对参考的论述并非承认其为现有技术，尤其是公开日期在本申请案的在先申请优先权日期之后的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容以引入的方式并入本文本中，以提供补充本发明的示例性、程序性或其他细节。

虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所揭示的系统和方法能够以很多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文所给出的细节。例如，各种元件或组件可以在另一系统中组合或整合，或者某些特征可以省略或不实施。

另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法相组合或整合。展示或论述为彼此耦接或直接耦接或通信的其他项也可以采用电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、装置或中间组件间接地耦接或通信。其他变化、替代和改变实例可以由所属领域的一般技术人员确定，且可以在不脱离本文本所揭示的范围和精神的情况下作出。

Claims (15)

1.一种使用协议无关组播PIM执行服务质量QoS预留的设备，其特征在于，所述设备具体用于：

接收第一网络元件NE发送的第一PIM消息，所述第一PIM消息包括QoS数据；

接收第二NE发送的第二PIM消息，所述第二PIM消息包括QoS数据，所述第一NE和所述第二NE为所述设备的下游NE；

根据所述第一PIM消息包括的QoS数据和所述第二PIM消息包括的QoS数据，确定最大QoS数据，所述最大QoS用于满足所述第一NE和所述第二NE的QoS要求；

向第三NE发送第三PIM消息，所述第三PIM消息包括所述最大QoS数据，所述第三NE为所述设备的上游NE。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一PIM消息的QoS数据包括从以下项组成的群组中取出的至少一个数据类型：带宽可用性、最大时延、队列深度、优先级和平台依赖参数；

所述第二PIM消息的QoS数据包括从以下项组成的群组中取出的至少一个数据类型：带宽可用性、最大时延、队列深度、优先级和平台依赖参数。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一PIM消息、所述第二PIM消息和所述第三PIM消息均包括在互联网工程任务组(IETF)文件请求注解(RFC)5384中的加入消息。

4.一种使用协议无关组播PIM执行服务质量QoS预留的方法，其特征在于，所述方法包括：

第一网络元件NE从第二NE处接收第一PIM加入消息，所述第一PIM加入消息包括QoS数据，所述第二NE位于所述第一NE的下游；

所述第一NE从第四NE处接收第二PIM加入消息，所述第四NE位于所述第一NE的下游，所述第二PIM加入消息包括QoS数据；

所述第一NE向第三NE转发第三PIM加入消息，所述第三NE位于所述第一NE的上游，所述第三PIM加入消息包括QoS数据，所述第三PIM加入消息包括的QoS数据为基于从所述第一PIM加入消息的QoS数据和所述第二PIM加入消息中的QoS数据选出的最大QoS数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

由所述第一NE基于所述第一PIM加入消息中的所述QoS数据进行QoS预留。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一NE包括输出缓冲器，所述QoS预留包括所述输出缓冲器的分配。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述第一NE来尝试进行QoS预留；以及

如果所述QoS预留未成功，则丢弃所述第一PIM加入消息。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

由所述第一NE来尝试进行QoS预留，以及

如果所述QoS预留不成功，则向所述第二NE或网络管理服务器发送PIMQoS失败消息。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

基于所述QoS数据执行流量整形。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一PIM加入消息用于PIM源特定组播(PIM-SSM)网络、PIM密集模式(PIM-DM)网络、PIM稀疏模式(PIM-SM)网络或者PIM双向(PIM-BIDIR)网络中。

11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三PIM加入消息进一步包括：

QoS选项值字段，该字段包括从以下项组成的群组中取出的至少一个值：最小带宽、最大带宽、最大包大小、最大时延和队列类型；

QoS选项类型字段，该字段指示出所述QoS选项值字段所含的值的类型；以及

QoS选项长度字段，该字段指示出所述QoS选项的长度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第三PIM加入消息进一步包括：

属性类型字段，该字段指示出所述第三PIM加入消息包括QoS选项；

网络管理服务器的单播地址字段，该字段指示出QoS失败的情况下所要通知的实体的单播地址；

N标志，其指示出QoS预留是否失败或者上游路由器是否不支持PIM QoS；以及

F标志，其指示出在QoS预留失败的情况下是否转发所述第三PIM加入消息。

13.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述第一NE向所述第三NE发送第一PIM问候消息，所述第一PIM问候消息包括问候消息，所述第一PIM问候消息中的所述问候消息包括指示出所述第一NE支持PIM QoS的选项；以及

所述第一NE从所述第三NE接收第二PIM问候消息，所述第二PIM问候消息包括问候消息，所述第二PIM问候消息中的所述问候消息包括指示出所述第三NE支持PIM QoS的选项。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述问候消息中的所述选项包括选项类型字段，该字段指示出所述消息为PIM QoS问候消息，并且其中所述问候消息包括选项长度字段，所述选项长度字段指示出所述选项的长度为零，所述选项类型字段和所述选项长度字段除外。

15.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述第一NE接收包括QoS失败消息的PIM消息；

所述QoS失败消息包括：

PIM版本字段，该字段指示出正为其他部件所用的PIM版本；

类型字段，该字段指示出所述消息为QoS失败消息；

错误代码字段，该字段指示出相关QoS失败的原因；

U位，其指示出所述QoS失败是上行链路故障还是下行链路故障；

F位，其指示出所述QoS失败当前是否发生；

失败的组地址字段和失败的源地址字段，这两个字段指示出所述QoS失败所处信道；以及

QoS失败的PIM链路地址字段，该字段指示出所述QoS失败的网络地址，以及

其中所述QoS失败的原因包括从以下项组成的群组中选出的至少一个原因：最小带宽预留失败、最大带宽预留失败、最大包大小无法被满足、时延无法被满足，以及队列编程失败。