CN104335526A - 用于数据传送路径的可用路径容量的改进的估计的方法和节点 - Google Patents

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Abstract

公开一种估计在数据通信系统(10)的发送数据通信节点(12)与接收(14)数据通信节点之间传送数据的数据传送路径(16)的可用容量的方法。该方法包括：发送一个或者多个设置分组(15)，其中该一个或者多个设置分组用来用来将布置在所述数据传送路径中的流量成形节点设置在稳态中；以该流量成形节点的平均速率，从该流量成形节点将从发送节点(12)接收的探测分组朝着接收节点(14)传输；响应于探测分组遍历数据传送路径(16)并且在数据传送路径(16)的实时操作期间，提供测量数据用于在估计数据传送路径(16)时使用；以及使用来自探测分组的测量数据来估计数据传送路径(16)的可用容量。

Description

用于数据传送路径的可用路径容量的改进的估计的方法和节点
技术领域
本公开内容主要地涉及数据通信系统，并且更具体地涉及实现数据通信系统的数据传送路径的可用路径容量的改进的估计。
背景技术
估计通过包括数据网络的数据通信系统的数据传送路径的端到端可用容量的这一能力在包括网络监视和服务器选择的若干情境中是有用。被动估计数据传送路径的可用容量、比如估计端到端数据传送路径的带宽在原理上是可能的，假如可以访问在数据传送路径中的所有网络节点。然而这通常是不可能的，并且估计数据传送路径的可用端到端容量通常通过主动探测数据传送路径来完成。可以通过向数据传送路径中插入数据探测分组、然后分析观测的交叉流量对探测分组的影响来估计可用容量。这种主动测量仅需访问发送器和接收器主机、通常为数据网络节点，而无需访问在发送节点与接收节点之间的数据传送路径中的任何中间节点。用于主动探测的常规方式需要以短暂到足以使用所有可用容量的速率向感兴趣的数据传送路径中插入数据探测分组流量，并且促使估计诱发的数据传送路径的短暂拥塞。如果仅使用少量探测分组，则诱发的短暂拥塞可以被节点中的缓冲队列吸收。因而，未引起数据分组丢失，而实际上仅有少数数据分组的少量数据路径延迟增加。基于路径分组间延迟增加来确定可用容量的期望的测量。可以以各种探测速率、成对地或者以串列发送探测分组。数据路径延迟开始增加时的探测速率对应于拥塞点、因此指示可用容量。也可以发送探测分组，使得在给定的探测分组串列内的探测分组之间的时间间距变化，因此每个探测分组串列可以覆盖一个探测速率范围。
使用主动探测的方法是基于如下模型，其中在数据通信系统中从发送节点向接收节点发送探测分组。通常，探测分组在发送器节点和接收节点的时间戳然后被算法用来产生数据传送路径的容量的估计。
如今使用的用于估计数据传送路径的容量的已知方法的示例包括所谓分组对串列(TOPP)和实时可用带宽(BART)方法。BART方法可以视为TOPP方法的改进。对于TOPP的描述，参见文献BobMelander于2003年在Uppsala University的博士论文“Probing-BasedApproaches to Bandwidth Measurements and Network Path Emulation”，并且，和对于BART方法的进一步描述，参见欧洲专利1952579。
另外，IETF IP性能度量(IPPM)工作组已经定义两个IP主动测量协议：单向主动测量协议(OWAMP)RFC 4656和双向主动测量协议(TWAMP)RFC5357。OWAMP被设计用于测量在两个主机之间的单向分组延迟和单向分组丢失。TWAMP基于OWAMP。TWAMP被设计用于测量在两个主机之间的单向和双向(往返)分组延迟和分组丢失。
在许多网络中，包括服务质量QoS机制。新近研究已经表明可用容量测量方法在其中部署了QoS机制的网络中可能产生错误估计，例如参见Mark Bechtel和Paraskevi Thanoglou于2010年在KTH的硕士论文“Available Bandwidth Measurements in QoSEnvironments”。
这样的QoS机制的一个示例是经常实施为令牌桶的流量成形器。令牌桶是在分组交换计算机网络和电信网络中用来校验数据传输符合对带宽和突发性(流量流的不均匀性或者变化的测量)的定义的限制的算法。令牌桶算法基于以下类推，其中通常代表字节单位或预定义的大小的单个分组的令牌以固定速率被添加到固定容量的桶。在分组将被校验符合定义的限制时，检查桶以查看它是否当时包含充分的令牌。如果是，则去除(“兑现(cash in)”)例如与分组以字节为单位的长度等效的适当数目的令牌，并且传递分组例如用于传输。如果在桶中的令牌不足，则分组不符合，且桶的内容不变。可以用各种方式处理不符合的分组：
–可以丢弃它们。
–它们可以被排队用于当已经在桶中积累充分的令牌时进行后续传输。
–它们可以被传输、但是被标记为不符合，如果网络超负荷则可能后续被丢弃。
符合的流因此可以包含具有以下平均速率的流量并且具有由桶的深度确定的突发性，该平均速率上至令牌被添加到桶的速率。可以从抖动容差、或者突发容差或者最大突发大小方面来表达这一突发性，抖动容差即分组可能比将根据对平均速率的限制而预计的符合更快多少地符合(例如到达或者被传输)，最大突发大小即在某个有限时段中比平均水平多出多少的流量可能符合。
因此，简言之，如果在数据通信系统中提供流量成形器(也称为流量成形节点)、例如令牌桶，则这可能对可用路径容量测量具有严重影响从而造成可用路径容量的过高估计。
发明内容
目的是提供一种解决方案，该解决方案使得能够可靠估计在部署流量成形节点的数据通信系统中的数据传送路径的可用路径容量。
这一目的在第一方面中通过提供一种估计数据传送路径的可用容量的方法来达到，该数据传送路径在数据通信系统的发送节点与接收节点之间传送数据。该方法包括发送一个或者多个设置分组。发送的设置分组中的一个或者多个设置分组被用来将布置在数据传送路径中的流量成形节点设置在稳态中。当在稳态中时，流量成形节点以用于流量成形节点的平均速率朝着接收节点传输从发送节点接收的探测分组。响应于探测分组遍历数据传送路径并且在数据传送路径的实时操作期间，提供测量数据用于在估计数据传送路径的可用路径容量时使用。来自探测分组的测量数据然后被用来估计数据传送路径的可用路径容量。
以上提到的描述的第一方面的优点是它使用主动探测来实时提供部署流量成形节点的数据传送路径的可用路径容量的可靠估计。
以上提到的目的在第二方面中通过提供一种实现数据传送路径的可用路径容量的可靠估计的方法来达到，所述数据传送路径在数据通信系统的发送节点与接收节点之间传送数据。该方法包括从发送节点发送在数据传送路径的实时操作期间遍历该数据传送路径的多个探测分组。探测分组的发送在一个或者多个设置分组的发送之后发生，该一个或者多个设置分组促使布置在数据传送路径中的流量成形节点被设置在稳态中。
以上提到的目的在第三方面中通过提供一种用于实现数据传送路径的可用路径容量的可靠估计的发送节点来达到，该数据传送路径在数据通信系统的发送节点与接收节点之间传送数据。该发送节点包括被配置为经由数据通信系统进行通信的通信接口。该发送节点还包括处理器，该处理器耦合到通信接口并且被配置为发送多个探测分组用于在数据传送路径的实时操作期间遍历该数据传送路径。探测分组的发送将在一个或者多个设置分组的发送之后发生，该一个或者多个设置分组旨在于促使将布置在数据传送路径中的流量成形节点设置在稳态中。
以上提到的描述的第二方面和第三方面的优点是它们使用主动探测来实现对部署流量成形节点的数据传送路径的可用路径容量的实时的可靠估计。
以上提到的目的在第四方面中通过提供一种在被布置在数据传送路径中的流量成形节点中的方法来达到，该数据传送路径在数据通信系统的发送节点与接收节点之间传送数据。该方法包括接收一个或者多个设置分组。在接收到一个或者多个设置分组后，将流量成形节点设置在稳态中。然后将以用于流量成形节点的平均速率朝着接收节点传输随后从发送节点接收的探测分组。
以上提到的目的在第五方面中通过提供一种用于在数据传送路径中使用的流量成形节点来达到，该数据传送路径在数据通信系统的发送节点与接收节点中传送数据。该流量成形节点包括被配置为接收一个或者多个设置分组的接收单元。该流量成形节点还包括被配置为在接收到一个或者多个设置分组后将流量成形节点设置在稳态中的逻辑单元。该流量成形节点还包括被配置为从发送节点接收多个探测分组的接收单元。该流量成形节点还包括被配置为以用于流量成形节点的平均速率朝着接收节点传输探测分组的传输单元。
以上提到的描述的第四和第五方面的优点是它们使得能够使用主动探测来实时提供数据传送路径的可用数据容量的准确估计。
以上提到的目的在第六方面中通过一种存储计算机程序指令的计算机可读存储介质来达到，在由处理器执行时，促使处理器执行以上提到的方法。
本公开内容的实施例的更多优点和特征将在结合附图阅读以下具体描述时变得清楚。
附图说明
图1a是其中实施本公开内容的实施例的数据通信系统的数据传送路径的示意框图；
图1b示意地图示本公开内容的示例实施例所利用的逐段线性模型；
图1c是示意地图示在相邻接收分组之间的时间差如何变化的图；
图2a是图示数据通信系统中的方法的一个实施例的流程图；
图2b是图示数据通信系统中的方法的一个实施例的流程图；
图3是图示流量成形节点中的方法的一个实施例的流程图；
图4a和4b图示探测和设置分组的不同串列；
图5是图示流量成形节点的一个实施例的框图；以及
图6是图示发送节点的一个实施例的框图。
具体实施方式
在本公开内容全文中，为了更好的理解而已经尽可能使用已经被视为对本领域技术人员所熟知的常规术语及其缩写词。由于它们被视为对本领域技术人员所熟知，所以可以使用它们而进行详的尽定义。因此，只有被视为需要更穷尽说明的术语被进行了更详细的解释，经常借助具体示例以辅助理解。
这里，术语“容量”包括“可用路径容量”(APC)以及“紧密链路容量”(TLC)。以下将更具体说明并且也在ITU-T推荐Y.1540中描述的这些术语本身。术语“带宽”在本公开内容中还与“容量”可互换地使用。
用于使用主动探测来测量在数据通信系统的数据传送路径之上的容量度量、比如APC和TLC的所有方法是基于如下模型，在该模型中，从数据通信系统的发送节点向接收节点发送探测分组。探测分组在发送器和接收节点处的时间戳然后被算法用来产生APC和TLC估计。
现在参照图示其中可以实施本公开内容的实施例的数据通信系统10的示意框图的图1a。数据通信系统10包括在数据通信节点、例如发送节点12和接收节点14之间传送数据的数据传送路径16。发送节点12向接收节点14传输在数据传送路径16的实时操作期间遍历数据传送路径16的具有特定时间间隔Δsend的探测分组15的串列，该接收节点接收探测分组15，该探测分组15由于拥塞而在接收节点14被接收时具有另一特定时间间隔的Δrecv。探测分组15的每个串列通常用不同探测速率u来发送，该探测速率u依赖于分组大小、每串列的数据分组的数目和在数据分组之间的时间间隔。定义探测速率u为：u＝(在Δsend期间所传送的比特的总数)/Δsend。如果探测速率u大于APC，则在接收节点14处的时间间隔Δrecv将比在发送节点处的Δsend更长。相对时间差称为以下定义的应变ε。发送节点12和接收节点14可以是终端、计算机、服务器等。在数据传送路径16中的例如包括流量成形器的中间节点可以包括路由器、网关等。数据通信系统10的示例可以包括无线数据网络和比如因特网的网络。
在更具体描述本公开内容的不同实施例之前，为了更好地理解本公开内容的实施例的基本原理而将描述对使用的前述两种已知方法、即TOPP和BART方法的说明。然而应当注意本公开内容的实施例不限于TOPP和BART方法，而是也适用于其它主动测量方法。
TOPP方法定义应变ε为：
ϵ = Δ recv Δ send      (等式1)
而BART方法定义应变ε为：
ϵ = Δ recv - Δ send Δ send      (等式2)
在本公开内容中，将如下使用来自BART方法的应变定义，但是绝不限于这一具体定义。当然可以代之以使用其它应变定义、比如来自TOPP方法的应变定义。
在利用基于先入先出服务策略的转发节点的数据通信系统中，在探测速率大于APC时应变将随着探测速率线性地增加。
现在也参照图1b，该图用图形图示本公开内容的示例实施例，以及已知的TOPP和BART方法利用的一种模型。在数据通信系统10，比如利用图1a中图示和描述的基于先入先出服务策略的转发节点、例如发送节点和接收节点12、14的网络中，在探测速率u大于图1b中的箭头指示的APC时，应变ε将在倾斜部分ε＝α+β*u中随探测速率u线性地增加。使用BART，TLC和APC被计算为APC＝-α/β和TLC＝1/β，其中α和β是估计。
图1a中所示装置20能够执行以上描述的、并且在提供TLC和APC的估计时所执行的操作。
如以上描述和在再次参照的图1a中图示的那样，提供探测分组15，其通常在数据通信系统10中从发送节点12向服务节点14发送。通常，探测分组15在发送节点12和接收节点14处的时间戳被算法用来产生APC和TLC估计以及数据传送路径16的测量数据。
数据通信系统10还包括用于估计数据传送路径16的APC和TLC的装置20。数据通信系统10可以构成分组交换数据通信系统或者形成该分组交换数据通信系统的部分，该分组交换数据通信系统包括数据通信系统或者网络、比如因特网、专用内部网等。通常，装置20被布置为与接收节点14通信或者被包含在相同接收节点14中。另外，在例如TWAMP的情况下，接收节点14和发送节点12相同。装置20包括数据产生单元17，其被布置为接收在数据传送路径16的实时操作期间已经遍历数据传送路径16的探测分组15。数据产生单元17响应于探测分组15遍历数据传送路径16，用于在数据传送路径16的所述实时操作期间提供、通常产生测量数据u和ε用于在估计数据传送路径16的APC和TLC时使用。未显式地示出前述在发送和接收节点12、14处的加时间戳。数据产生单元17被配置为从探测分组15提取时间戳信息和探测分组速率u。也可以与探测分组15分离地向从数据产生单元17提供时间戳信息。可以包括应变ε计算器的数据产生单元17计算在探测分组15的接收序列中的每对探测分组15的分组间应变值ε并且也计算分组间应变值ε的平均值和方差。
装置20还包括被布置为与数据产生单元17通信，用于在数据传送路径16的实时操作期间产生APC和TLC的估计的估计单元19。估计单元19连接到或者包括过滤布置18并且被布置为估计数据传送路径的APC和TLC。
根据实施例，数据产生单元17作为示例可以视为包括探测分组提取器和应变计算器，其最终地产生测量数据u和ε用于在借助估计单元19估计数据传送路径的APC和TLC时使用。
通过跨越数据传送路径16以特定模式传输探测分组15而对数据传送路径16的APC和TLC进行采样。在发送时和在接收时记录它们的时间戳，从而提供与网络模型变量有关的数量的测量。只要希望估计数据传送路径16的APC和TLC就不断重复这一操作。
通常，发送节点12用探测速率u发送N个探测分组对的串列。N个探测分组对被装置20用于分组间应变ε测量。一些实施例发送被用来形成N对探测分组的N+1个探测分组的序列。也就是说，第一对的第二探测分组也被用作第二对的第一探测分组，以此类推。在一些实施例中，未在探测分组对之中共享探测分组，因此2N个探测分组的序列用来形成N个相异的探测分组对。
现有技术的APC估计方法产生用于从发送器向接收器传输的每个探测分组串列的一个新估计。通常，探测分组串列是相对短的分组突发。在现有技术的方法中，每突发的分组数目传统上在2与20个探测分组之间、例如17个分组。在例如部署用于流量成形的令牌桶的QoS环境中，可以从令牌桶传输探测分组串列作为突发、即比与令牌桶关联的速率r快得多。这意味着将没有针对这些突发的分组的应变的观测。这引起如以上描述的APC估计方法问题，因为在接收器处将未观测到速率限制机制在网络中的效果，并且因此APC方法将过高估计APC。
如先前提到的那样，质量服务机制的示例是在网络节点中实施为令牌桶功能的流量成形器。将在下文中描述令牌桶算法。用速率r、即每1/r秒向桶添加令牌。在具有大小s的分组到达桶时，假设s<n，其中n是在令牌桶中的令牌数目，从桶去除s个令牌，然后转发分组。如果s>n，则没有令牌将被从桶去除，代之将分组视为非符合(non-conformant)。例如可以在有足够令牌可用时的以后阶段发送非符合分组。以上示例假设一个令牌对应于1个，然而这因实施而异，并且一个令牌可以例如对应于一个或者多个最大传输单位MTU的大小，该大小对于IP分组近似地是1500字节。
根据本公开内容的实施例，修改系统的一个或者多个节点并且让一个或者多个设置分组的集合影响网络并且将它置于如下状态中，该状态使随后发送的探测分组串列能够用于以更准确方式测量APC。在初始(init)状态中，即在令牌可用时，流量成形节点11的令牌桶可以在线速率转发分组，而在稳态中时，每个分组根据流量成形节点11的速率r被限制速率，即以流量成形器的平均速率传输分组。在稳态中遍历流量成形器的探测分组然后可以用于可靠APC和TLC测量，并且由此限制过高估计的风险。在图1c中进一步图示这一点，该图示意地图示在流量成形节点11被包括在数据传送路径16中时，在相邻接收分组之间的时间差可以如何变化。在这一情况下，用相同分组间延迟发送被确定时间差值的所有分组。如图1c中所示，时间差值组成阶跃函数f(Δt)，该阶跃函数对于第一分组集合等于Δt_burstrate，这些分组对应于设置分组；以及对于第二分组集合等于Δt_meanrate，这些分组对应于探测分组。设置分组因此具有实质上与流量成形器11的突发速率对应的时间差值Δt，而在接收节点14中接收的探测分组15具有实质上与流量成形器11的平均速率对应的时间差值Δt。假定关于第一分组集合的APC估计将导致过高估计，因为以突发速率从流量成形器11传输这些分组并且不考虑流量成形器11的速率限制函数。然而假定关于第二分组集合的APC估计将导致正确APC估计，因为在稳态中并且因此以流量成形器11的平均速率从流量成形器11传输这些分组。由此，流量成形器11的速率限制函数将在APC估计中针对这些第二分组集合而被考虑，从而造成数据传送路径16的更可靠的APC估计。
平均速率也可以称为稳态速率。在无进行中的流量的情况下，除了探测分组15之外，平均速率也可以称为约定信息速率(CIR)，而突发速率可以称为峰信息速率(PIR)。也可以将CIR定义为突发大小除以突发时间。更具体而言，根据一个实施例，如果令牌桶包含n个令牌，每个令牌具有1比特的大小，则设置分组的串列需要至少n比特的长度，为了计算APC而需要的数目的探测分组随后将遍历流量成形11。从发送节点12发送的分组串列因此将包括设置分组的子串列和探测分组的子串列；在图4a中进一步图示这一点。将转发设置分组作为突发，而其余分组、即探测分组将经历令牌桶的速率限制功能。在转发分组串列的设置分组之时，可以以速率r在令牌桶中创建新令牌。因此，从init状态移向稳态所需要的比特的数目应当是最大突发大小＝b*C/(C-r)，其中b是令牌桶的大小，r是令牌速率、即令牌桶的平均速率，并且C是来自令牌桶的最大速率、例如包括令牌桶的节点的传输接口的线速率。在其它分组(来自其它流量)影响令牌桶的情况下，将需要更少比特以便从init状态移向稳态。在接收器侧上，仅串列的后部分、即探测分组，被用于APC估计。串列的第一部分、即设置分组因此对应于令牌桶的最大突发大小，而串列的第二部分、即探测分组被用于测量APC。根据一个实施例，探测分组中的第一或者所有探测分组包括指示分组是探测分组的指示符、例如标志等。
用于令牌桶的配置参数、比如突发大小可以通过运营商设置的知识或者通过例如在共同未决欧洲专利申请号12189033中所描述的那样执行的网络测量来获得。
根据实施例，利用控制和/或管理平面功能以便配置流量成形节点11的操作。这可能需要在流量成形节点11中的附加功能。这一流量成形节点11的配置可以经由控制和/或管理平面接口来完成。分析在流量成形节点11中接收的分组。如果接收的分组是设置分组，则流量成形节点11将切换到稳态，并且接收的探测分组将以流量成形节点11的平均速率被传输。流量成形节点11可以使用过滤规则来标识设置分组。该过滤可以例如是基于协议类型、端口号或者分组的任何其它性质。根据实施例，设置分组包括指示应当将流量成形节点11设置在稳态中的指示符并且也可以包括指示分组是探测分组的指示符。
在令牌桶应用的情况下，利用经由控制/管理接口预配置或者设置的令牌桶参数b(桶大小)和r(速率)来对待未用于测量的普通流量。在接收设置分组之后，流量成形节点11被切换成稳态，其中探测分组可以代之以被放入分离的令牌桶中，这以流量成形节点11的平均速率对所有分组进行速率限制。也就是说，不允许突发。这可以通过设置桶大小b＝s来实现，其中s是探测流量的分组大小。
现在将参照图2a和2b中的流程图描述用于估计在包括流量成形节点11的数据传送路径中的可用路径容量的过程。也参照图4a和4b，其中图示包括设置分组15a和探测分组15b的不同串列。
在动作205中，从节点、优选为发送节点12传输设置分组。如果从发送节点传输设置分组，则设置分组在数据传送路径的实时操作期间遍历数据传送路径。在动作210中，发送的设置分组中的一个或者多个设置分组被用来将布置在数据传送路径16中的流量成形节点11设置在稳态中。设置分组因此被配置为例如如以下参照图4a和4b描述的那样将流量成形节点设置在稳态中。
在动作215中，发送节点12在数据传送路径16上传输多个探测分组，以便随后以流量成形节点11的平均速率从流量成形节点11传输探测分组。应当注意可以在动作210之前执行动作215；即可以在实际地将流量成形节点11设置在稳态中之前发送探测分组。发送设置分组和探测分组实现数据传送路径16中的APC的可靠估计，因为设置分组将流量成形节点11变换到稳态中，并且探测分组然后将经历流量成形节点11的速率限制功能。
因此，在稳态中时，在动作220中流量成形节点11以流量成形节点的平均速率朝着接收节点14传输从发送节点12接收的探测分组。响应于探测分组遍历数据传送路径、并且在数据传送路径的实时操作期间，在动作225中在接收节点14中或者在与接收节点14通信的装置/节点20中提供测量数据、比如分组间间隔或者速率u和应变ε。来自探测分组的测量数据然后被用来在动作230中估计数据传送路径16的可用路径容量(优选地如以上参照图1a描述的那样)。
根据实施例，可以从布置在数据通信系统10中的、与发送节点12分离的另一节点传输设置分组15a。然而这可能需要发送节点12和这一个另一节点同步，从而在稳态中时在流量成形节点11中接收探测分组15b、即探测分组15b的发送215应当在设置分组15a的发送205之后发生，设置分组15a的发送促使将布置在数据传送路径16中的流量成形节点11设置210在稳态中。
根据实施例，设置分组具有超过探测分组的平均速率的平均速率。通过以具有小的分组间时间值的高速率传输设置分组，令牌桶将被快速地清空，并且因此迅速地将流量成形器变换到稳态中。由此需要传输更少设置分组，因为在令牌桶中创建新分组在将流量成形节点11从初始状态变换到稳态时将具有小的影响。
根据实施例，设置分组具有足以将布置在数据传送路径16中的流量成形节点11设置在稳态中的速率和总大小。由此，可以使用在设置分组之后发送的所有探测分组以便提供路径容量测量。
根据实施例，设置分组具有超过b*C/(C-r)的总大小，其中b是流量成形节点的令牌桶的大小而r是令牌速率以及C是来自流量成形节点的最大传输速率、即突发速率。由此将相当确信设置分组将把流量成形节点11设置在稳态中。
例如假设流量成形节点11在具有以下参数的数据传送路径16中，b＝120000比特对应于10个分组并且每个分组是12000比特)，C＝1Gbps，r＝120kbps、即在稳态中可以每秒从流量成形节点发送10个分组。APC然后将具有最大值120kbps。现在假设以每秒10个分组、即等于r的速率从发送节点12发送设置分组，单独的设置分组将不能够清空桶，因为添加令牌的速率也是每秒10个分组。然而，如果以每秒100个分组的速率(1.2Mbps或者10*r)发送设置分组，则设置分组将在等于b/(设置分组速率-r)＝120000比特/(1.2Mbps–120kbps)＝0.11秒的时间之后清空桶，而如果在每秒1000个分组(12Mbps或者100*r)的速率发送设置分组，则桶将在0.01秒之后被清空。在设置分组已经将流量成形节点设置在稳态中之后，以平均速率从流量成形节点传输探测分组，该平均速率依赖于容量测量方法，例如BART方法以流量成形节点11的稳态速率附近(例如在区间0.5*r–1.5*r)的速率从发送节点12发送探测分组，以便得到APC的良好估计。
应当注意设置分组和探测分组可以具有相同大小、但是也可以具有不同大小。
现在将参照图3中的流程图描述用于在流量成形节点11中处置探测分组的过程。
在动作305中，在流量成形节点11中接收从系统的节点传输的一个或者多个设置分组。在动作308中，可以分析接收的分组，在该分析之后，流量成形节点11确定该流量成形节点11应当被设置在稳态中。这一确定优选地基于设置分组中的一个或者多个设置分组中的指示符。因此可以基于设置分组中的一个或者多个设置分组中的指示符来确定将流量成形节点11设置在稳态中。在动作310中，流量成形节点被设置在稳态中。然后随后在动作315中接收的所有探测分组在动作320中以流量成形节点11的平均速率被传输到接收节点14。参照图3描述的过程因此是在流量成形节点11中的一种方法，其提供以流量成形节点11的平均速率从流量成形节点11传输探测分组，并且因此提供一种实现数据传送路径的APC的可靠估计的方法。
图4a和4b图示设置分组15a和探测分组15b的不同串列。图4a图示多个(N个)设置分组15a的第一集合，其中以显著地超过数据传送路径16的期望APC或者期望的令牌桶平均速率的速率、例如线速率、净比特率或者总比特率发送设置分组。注意在令牌桶应用的情况下，设置分组的总大小应当足以超过令牌桶的剩余大小，即令牌桶的总大小减去由于遍历流量成形节点的其它流量而去除的令牌的大小。例如设置分组的大小可以是N*s>n，其中n＝令牌桶中的令牌的数目乘以令牌的大小，并且s＝设置分组的平均大小。在设置分组15a的第一串列之后直接地或者不久以实际容量估计方法所选择的速率发送M个探测分组15b的第二串列。根据实施例，与设置分组紧接着发送探测分组，以便让令牌桶再次用新令牌填满。对于例如BART，速率在预配置的最小与最大速率之间随机化。来自探测分组15b的第二串列的时间戳然后被用来估计APC。根据一个实施例，探测分组中的至少一个探测分组包括指示它是探测分组的指示符。这为了使提供测量数据的节点知道何时开始和/或停止提供测量数据。
图4b图示由一个设置分组15a构成的设置分组15a的第一集合。在这一示例中，设置分组15a包括指示设置流量成形节点应当被设置在稳态中的指示符等。由此，在确定探测分组遍历(或者将遍历)流量成形节点11时，流量成形节点11可以切换到稳态。
设置分组15a也可以包括指示分组是探测分组的指示符，在该情况下，设置分组15a也是探测分组15b，并且因而是探测分组串列15b的部分。因此，设置分组和探测分组二者均是探测分组，用于在估计可用路径容量时使用的测量数据是从这些探测分组提供的。这假设在流量成形节点11在稳态中时从流量成形节点11传输设置分组和探测分组二者、因此设置分组包括至少一个分组，该至少一个分组包括指示应当将流量成形节点设置在稳态中的指示符。这造成高效使用数据传送路径的带宽，因为仅一个或者至少少数分组将被用来将流量成形节点置于稳态中。
在发送节点12和接收节点14是相同节点的情况下，例如在使用TWAMP的情况下，相同节点应当了解什么分组是探测分组而什么分组是设置分组和其它分组。在发送节点12和接收节点14不是相同节点、例如OWAMP的情况下，接收节点14或者至少执行APC/TLC估计的装置20应当能够确定将在估计中使用哪些探测分组。
探测分组中的第一或者所有探测分组可以包括指示它为探测分组和/或它在探测分组串列中的位置的指示符。相似地，探测分组中的最后探测分组可以指示它是探测分组串列的最后分组。另外，发送节点12可以例如通过在控制协议中的额外字段中添加这一信息来向接收节点通知设置分组的串列的长度/大小。
图5中的框图图示流量成形节点1可以如何被配置为实现以上描述的解决方案的具体的但是非限制的示例。流量成形节点11被配置为支持根据以上分别针对图2-4描述的过程对探测分组的处置。现在将按照运用该解决方案的可能示例描述流量成形节点11。
流量成形节点11包括配置为接收在数据传送路径16的实时操作期间从发送节点12发出的一个或者多个设置分组15a的接收单元11a。接收单元11a还被配置为接收从发送节点12发出的多个探测分组。
流量成形节点11也包括被配置为在接收一个或者多个设置分组15a时将流量成形节点11设置在稳态中的逻辑单元11b。逻辑单元11b也可以被配置为使用过滤规则11c来识别设置分组。过滤规则可以例如基于协议类型、端口编号或者设置分组的任何其它性质。
流量成形节点11也可以包括桶11d。流量成形节点11也可以包括两个令牌桶、一个用于测量流量、即探测分组而一个用于普通流量。逻辑单元11b使用过滤规则11c将每个分组指引到正确令牌桶。
流量成形节点11也包括被配置为以流量成形节点11的平均速率朝着接收节点14传输探测分组15b的传输单元11e。
可以借助相应计算机程序的程序模块在流量成形节点11中实施以上描述的功能单元11a-e，该计算机程序包括在被处理器“P”运行时使流量成形节点11执行以上描述的动作和过程的代码装置。处理器P可以包括单个中央处理单元(CPU)或者可以包括两个或者更多处理单元。例如处理器P可以包括通用处理器、指令集处理器和/或有关芯片组和/或专用微处理器、比如专用集成电路(ASIC)。处理器P也可以包括用于高速缓存目的的存储装置。
每个计算机程序可以由在流量成形节点11中的以存储器“M”这一形式的计算机程序产品，该存储器具有计算机可读介质并且连接到处理器P。计算机程序产品或者存储器M因此包括在其上以计算机程序模块“m”的形式存储计算机程序的计算机可读介质。例如存储器M可以是闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或者电可擦除可编程ROM(EEPROM)，并且程序模块可以在备选实施例中以流量成形节点11内的存储器的形式分布于不同计算机程序产品上。
因此也可以描述流量成形节点11为用于在数据通信系统10的发送数据通信节点12与接收数据通信节点14之间传送数据的数据传送路径中使用的设备11。其中该设备包括：通信接口，配置为经由数据通信系统通信；以及处理器，耦合到通信接口并且配置为执行参照图3描述的步骤、即配置为：接收在数据传送路径的实时操作期间遍历数据传送路径的一个或者多个设置分组；在接收一个或者多个设置分组时将该设备设置在稳态中；从发送节点接收多个探测分组；以及以流量成形节点的平均速率朝着接收节点传输探测分组。
本公开内容的方法和节点可以针对系统的每个新采样、即针对探测分组的每个新串列产生APC和TLC的更新的估计。可以任意经常(即可以任意地减少用于采样测量的时标)地发送串列，因此可以实时跟踪数据传送路径的可用容量、比如带宽。
可以相对容易地满足用于执行以上描述的估计的数据处理和存储器要求。例如在一些实施例中，图1a的接收节点14是装置20的实施例可以被提供到其中的微处理器平台。备选地，装置20也可以由处理电路装置配置，该处理电路装置例如包含配置为执行根据描述的各种实施例的方法的处理器和对应存储器。
数据通信系统10还包括图6中所示发送节点12，该发送节点用于实现在数据通信系统10的也称为数据通信节点的发送节点12与接收节点14之间传送数据的数据传送路径16的可用路径容量的可靠估计。发送节点12包括配置为经由数据通信系统10通信的通信接口12a。发送节点12还包括处理器12b，该处理器耦合到通信接口12a并且被配置为在动作205中从系统节点发送的设置分组15a之后、例如响应于此，来执行至少动作215，这些设置分组促使在动作210中将布置在数据传送路径16中的流量成形节点11设置在稳态中。即发送多个探测分组15b以在数据传送路径16的实时操作期间遍历数据传送路径，其中在发送一个或者多个设置分组15a之后执行所述发送215，该一个或者多个设置分组促使布置在数据传送路径16中的流量成形节点11被设置在稳态中。多个探测分组将用于估计APC和/或TLC。
可以提供发送节点12的处理器12b作为专用电路、比如数字信号处理器(DSP)或者专用集成电路(ASIC)。作为备选，可以用具有关联程序存储器的处理器的形式提供它，该程序存储器包括用于执行功能的计算机程序代码。这一计算机程序也可以是例如以计算机可读存储介质或者数据载体如CD ROM盘或者记忆棒这一形式的计算机程序产品，该计算机可读存储介质或者数据载体承载具有计算机程序代码的这样的计算机程序，该计算机程序代码将在被加载到发送节点12中时实施以上描述的模块的功能。每个这样的计算机程序可以由在发送节点12中的以存储器12c这一形式的计算机程序产品承载，该存储器具有计算机可读介质并且被连接到处理器12b。计算机程序产品或者存储器12c因此包括计算机程序例如以计算机程序模块“m”的形式存储于其上的计算机可读介质。
例如存储器12c可以是闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或者电可擦除可编程ROM(EEPROM)，并且程序模块m在备选实施例中可以以发送节点12内的存储器这一形式分布于不同计算机程序产品上。
描述的实施例的修改和其它变化将为受益于前文描述和关联附图中呈现的教导的本领域技术人员所想到。因此将理解实施例将不限于所公开的具体示例，并且修改和其它变化旨在于被包括在本公开内容的范围内。虽然这里可以运用具体术语，但是它们仅在通用和描述的意义上而不是为了限制而被使用。

Claims (15)

1.一种估计数据传送路径(16)的可用路径容量的方法，所述数据传送路径(16)在数据通信系统(10)的发送节点(12)与接收节点(14)之间传送数据，所述方法包括：
发送(205)一个或者多个设置分组(15a)，其中所述一个或者多个设置分组(15a)被用来将布置在所述数据传送路径中的流量成形节点(11)设置(210)在稳态中；
以所述流量成形节点(11)的平均速率从所述流量成形节点(11)朝着所述接收节点(14)传输(220)从所述发送节点(12)接收的探测分组(15b)；
响应于所述探测分组(15b)遍历所述数据传送路径(16)并且在所述数据传送路径(16)的实时操作期间提供(225)测量数据用于在估计所述数据传送路径(16)的所述可用路径容量时使用；以及
使用来自所述探测分组(15b)的所述测量数据来估计(230)所述数据传送路径(16)的所述可用路径容量。
2.一种实现数据传送路径(16)的可用路径容量的可靠估计的方法，所述数据传送路径(16)在数据通信系统(10)的发送节点(12)与接收节点(14)之间传送数据，所述方法包括：
从所述发送节点(12)发送(215)在所述数据传送路径(16)的实时操作期间遍历所述数据传送路径的多个探测分组(15b)，所述发送(215)在发送(205)一个或者多个设置分组(15a)之后发生，所述一个或者多个设置分组(15a)促使将布置在所述数据传送路径(16)中的流量成形节点(11)设置(210)在稳态中。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中所述一个或者多个设置分组(15a)具有超过所述探测分组(15b)的平均速率的平均速率。
4.根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的方法，其中所述一个或者多个设置分组(15a)具有足以将布置在所述数据传送路径中的所述流量成形节点(11)设置在所述稳态中的速率和总大小。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或者多个设置分组(15a)具有超过b*C/(C-r)的总大小，其中b是所述流量成形节点(11)的令牌桶的大小而r是令牌速率并且C是来自所述流量成形节点(11)的传输单元的最大速率。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中所述探测分组(15b)中的至少一个探测分组包括指示它是探测分组(15b)的指示符。
7.根据权利要求1或者2所述的方法，其中所述一个或者多个设置分组(15a)中的至少一个设置分组包括指示所述流量成形节点(11)向所述稳态转移的指示符。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或者多个设置分组(15a)是探测分组(15b)，从所述探测分组(15b)提供用于在估计所述可用路径容量时使用的所述测量数据。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中通过控制协议的字段中的信息向所述接收节点(14)提供所述一个或者多个设置分组(15a)的信息。
10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中从所述发送节点(12)发送所述一个或者多个设置分组(15a)，所述一个或者多个设置分组(15a)在所述数据传送路径(16)的所述实时操作期间遍历所述数据传送路径(16)。
11.一种发送节点(12)，用于实现数据传送路径(16)的可用路径容量的估计，所述数据传送路径(16)在数据通信系统(10)的所述发送节点(12)与接收节点(14)之间传送数据，所述发送节点(12)包括：
通信接口(12a)，配置为经由所述数据通信系统(10)通信；以及
处理器(12b)，耦合到所述通信接口并且被配置为：
发送(215)多个探测分组(15b)用于在所述数据传送路径(16)的实时操作期间遍历所述数据传送路径，其中所述发送(215)在发送(205)一个或者多个设置分组(15a)之后发生，所述一个或者多个设置分组(15a)旨在于促使将布置在所述数据传送路径(16)中的流量成形节点(11)设置(210)在稳态中。
12.一种在被布置在数据传送路径(16)中的流量成形节点(11)中的方法，所述数据传送路径(16)在数据通信系统(10)的发送节点(12)与接收节点(14)之间传送数据，所述方法包括：
接收(305)一个或者多个设置分组(15a)；
在接收到所述一个或者多个设置分组(15a)时，将所述流量成形节点(11)设置(310)在稳态中；
从所述发送节点(12)接收(315)多个探测分组(15b)；以及
以所述流量成形节点(11)的平均速率朝着所述接收节点(14)传输(320)所述探测分组(15b)。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
分析(308)所述设置分组(15a)中的所述一个或者多个设置分组，并且基于所述设置分组(15a)中的所述一个或者多个设置分组中的指示符来确定将所述流量成形节点(11)设置在所述稳态中。
14.一种用于在数据传送路径(16)中使用的流量成形节点(11)，所述数据传送路径(16)在数据通信系统(10)的所述发送节点(12)与接收节点(14)之间传送数据，所述流量成形节点(11)包括：
接收单元(11a)，配置为接收一个或者多个设置分组(15a)；
逻辑单元(11b)，配置为在接收到所述一个或者多个设置分组(15a)后，将所述流量成形节点(11)设置在稳态中；
接收单元(11a)，配置为从所述发送节点(12)接收多个探测分组(15b)；以及
传输单元(11e)，配置为以所述流量成形节点(11)的平均速率朝着所述接收节点(14)传输所述探测分组(15b)。
15.一种存储计算机程序指令的计算机可读存储介质(m)，所述计算机程序指令在被处理器执行时，促使所述处理器执行根据权利要求1-10或者12-13中的至少一个权利要求所述的方法。
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