CN105282029A - 外层标签编码方法、流量拥塞控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外层标签编码方法、流量拥塞控制方法及装置，其中，该外层标签编码方法包括：PE首节点根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，EXP字段包括用于标识报文的服务类型的第一字段和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段，使得P节点可以根据该EXP字段映射PHB，并执行每隧道每队列拥塞管理控制以及有条件地执行二级QOS调度管理，从而解决了相关技术基于E-LSP的MPLS网络中，在多VPN业务复用隧道的情况下由于P节点无法解析到VPN信息而导致的端到端QoS控制无法实现的问题。

Description

外层标签编码方法、流量拥塞控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种外层标签编码方法、流量拥塞控制方法及装置。

背景技术

在采用基于EXP的标签交换路径(EXP-LabelSwitchPath，简称为E-LSP)的多协议标签交换(Multi-ProtocolLabelSwitching，简称为MPLS)网络中，若存在多虚拟专用网络(VirtualPrivateNetwork，简称为VPN)复用隧道的情况，现有模型无法保证VPN端到端的带宽需求。

比如在图1所示的组网中，假设实际物理链路都是千兆以太网(GigabitEthernet，简称为GE)端口。在运营商边缘路由器(PE)首节点，经过服务质量(QualityofService，简称为QoS)调度处理后，lsp1实际流量为800M的虚链路(PseudoWire，简称为PW)1承载的尽力而为(Best-effort，简称为BE)业务流cir＝600M，eir＝200M(其中，约定信息速率、承诺带宽，CommittedInformationRate，简称为CIR；额外信息速率ExcessInformationRate，简称为EIR)，lsp2复用了2个VPN的业务，其中含pw2承诺带宽cir＝100M的BE业务流，含pw3承诺带宽cir＝200M，eir＝800M的确保转发(AssuredForwarding，简称为AF)1业务流。在P节点(即，除PE首节点和PE尾节点之外的中间节点，在MPLS骨干网络中，初始PE之后的P节点均只读取外层标签的信息来决定下一跳，因此骨干网络中只是简单的标签交换)，lsp1和lsp2在图1中P节点的出接口必产生拥塞。

根据QoS调度规则，隧道将优先的cir部分。这样，lsp1将优先获得cir＝600M的带宽，lsp2将优先获得cir＝300M的带宽。两条隧道的cir之和为600M+300M＝900M，链路带宽还剩下1G–900M＝100M根据调度权重分配的lsp1和lsp2。假设权重为1：1，那么lsp1、lsp2各自均分得eir＝50M的带宽。因此，lsp1实际转发流量为600M+50M＝650M，lsp2实际转发流量为300M+50M＝350M。但是，在P节点隧道调度时已经无法识别具体VPN信息，因此，lsp2将根据调度优先队列(PriorityQueuing，简称为PQ)关系把获得350M的带宽将全部分配给高优先级业务，也就是上述的确保转发AF1业务。实际也就是全部分配给了pw3所承载的VPN业务。这样一来，pw2所承载的VPN业务流量将得不到保证。由此可见，在多VPN业务复用隧道的情况下，由于VPN信息没有传递给P节点从而导致端到端的QoS无法实现。

针对相关技术基于E-LSP的MPLS网络中，在多VPN业务复用隧道的情况下，由于P节点无法解析到VPN信息而导致的端到端QoS控制无法实现的问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明提供了一种外层标签编码方法、流量拥塞控制方法及装置，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种外层标签编码方法，包括：PE首节点根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码所述报文的外层标签的EXP字段，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入所述PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段。

可选地，在所述PE首节点编码所述EXP字段之前，所述方法还包括：所述PE首节点根据入节点PHB进行流量拥塞控制，包括：所述PE首节点根据所述入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，所述端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，所述隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，所述虚链路调度用于保证隧道内多个虚链路的流量控制，所述流级调度用于保证虚链路所承载的虚链路内不同服务类型的业务索要执行的调度转发需求。

可选地，所述PE首节点根据入节点PHB进行流量拥塞控制还包括：所述PE首节点在报文的包头封装处理过程中，根据所述入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

可选地，在所述PE首节点根据所述EXP字段进行拥塞控制之后，所述方法还包括：中间节点根据接收到的报文的所述EXP字段映射PHB，其中，所述第一字段被映射为PHB的服务类型，所述第二字段被映射为报文颜色信息，所述第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，所述第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；所述中间节点根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

可选地，所述中间节点根据映射的PHB进行流量的所述第一级调度控制包括：所述中间节点将接收到的报文根据映射的报文颜色信息、并等同于一个有序聚合体(OA)，加入同一个有序调度队列；所述中间节点在对流量进行拥塞控制的情况下，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，所述中间节点根据加权随机先期检测的队列拥塞丢弃策略，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，所述中间节点根据映射的PHB进行流量的所述第二级调度控制包括：所述中间节点根据报文映射的PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，该EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文的报文颜色信息的第二字段；所述中间节点根据报文映射的服务类型，对报文进行转发优先级控制。

可选地，在所述中间节点根据映射的PHB进行流量的两级调度控制之后，所述方法还包括：PE尾节点根据接收到的报文的内层标签映射PHB；所述PE尾节点在用户侧AC接口根据映射的PHB对报文进行HQoS的流量拥塞控制。

可选地，所述PE首节点或中间节点根据下列规则进行编码/映射：

其中，所述第二字段中的“0”表示报文在进入所述PE首节点的虚链路中是承诺带宽外的虚拟专用网业务报文、或者表示报文的报文颜色信息为黄色；所述第二字段中的“1”表示报文在进入所述PE首节点的虚链路中是承诺带宽内的虚拟专用网业务报文、或者表示报文的报文颜色信息为绿色。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种外层标签编码装置，位于PE首节点中，包括：EXP编码模块，用于根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码所述报文的外层标签的EXP字段，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入所述PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段。

可选地，所述装置还包括：拥塞控制模块，用于根据入节点PHB进行流量拥塞控制；其中，所述拥塞控制模块包括：第一级调度控制单元，用于根据所述入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，所述端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，所述隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，所述虚链路调度用于保证虚链路内多个虚链路的流量控制，所述流级调度用于保证虚链路所承载的隧道内不同服务类型的业务索要执行的调度转发需求。

可选地，所述拥塞控制模块还包括：第二级调度控制单元，用于在报文的包头封装处理过程中，根据所述入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种流量拥塞控制装置，位于中间节点中，包括：PHB映射模块，用于根据中间节点接收的报文的EXP字段映射PHB，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；其中，所述第一字段被映射为PHB的服务类型，所述第二字段被映射为报文颜色信息，所述第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，所述第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；拥塞控制模块，用于根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

可选地，所述拥塞控制模块包括：第一级调度控制队列控制单元，用于将中间节点接收到的报文根据映射的报文颜色信息、并等同于一个有序聚合体(OA)，加入同一个有序调度队列；第一级调度控制报文丢弃单元，用于在对流量进行拥塞控制的情况下，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，所述第一级调度控制报文丢弃单元根据加权随机先期检测的队列拥塞丢弃策略，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，所述拥塞控制模块还包括：第二级调度控制EXP编码单元，用于根据报文映射的PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，该EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文的报文颜色信息的第二字段；第二级调度控制报文转发单元，用于根据报文映射的服务类型，对报文进行转发优先级控制。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种单板，包括：EXP编码芯片，用于根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码所述报文的外层标签的EXP字段，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；缓存器，耦合至所述EXP编码芯片，用于缓存被所述EXP编码芯片编码后的报文。

可选地，所述单板还包括：调度器，耦合至所述缓存器，用于根据所述入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，所述端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，所述隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，所述虚链路调度用于保证虚链路内多个虚链路的流量控制，所述流级调度用于保证虚链路所承载的隧道内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。

可选地，所述调度器，还用于在报文的包头封装处理过程中，根据所述入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种单板，包括：处理器，用于根据中间节点接收的报文的所述EXP字段映射PHB，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；其中，所述第一字段被映射为PHB的服务类型，所述第二字段被映射为报文颜色信息，所述第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，所述第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；调度器，耦合至所述处理器，用于根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

通过本发明，采用PE首节点根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，EXP字段包括用于标识报文的服务类型的第一字段和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；PE首节点根据入节点PHB进行流量拥塞控制的方式，解决了相关技术基于E-LSP的MPLS网络中，在多VPN业务复用隧道的情况下由于P节点无法解析到VPN信息而导致的端到端QoS控制无法实现的问题，保证了多VPN业务复用隧道的端到端QoS控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的L2VPN隧道复用P节点拥塞带宽的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的流量拥塞控制方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的流量拥塞控制装置的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的另一流量拥塞控制装置的结构示意图；

图5是根据本发明优选实施例的PE首节点HQoS调度模型示意图；

图6是根据本发明优选实施例的NP芯片EGRESS侧调度转发示意图；

图7是根据本发明优选实施例的P节点隧道HQoS调度模型示意图；

图8是根据本发明优选实施例的PE尾节点HQoS调度模型示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例提供了一种流量拥塞控制方法，该方法可以应用于基于E-LSP的MPLS网络中。图2是根据本发明实施例的流量拥塞控制方法的流程示意图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，PE首节点根据入节点PHB进行流量拥塞控制；

步骤S204，PE首节点根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，EXP字段包括用于标识报文的COS的第一字段和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为CIR内的虚拟专用网业务报文的第二字段。

通过上述步骤，将报文在进入PE首节点的虚链路中是否为CIR内的虚拟专用网业务报文信息编码在外层标签的EXP字段中，使得P节点可以根据外层标签中的EXP字段进行QoS控制，从而解决了相关技术基于E-LSP的MPLS网络中，在多VPN业务复用隧道的情况下由于外层标签中没有VPN信息导致P节点无法解析到VPN信息，进而无法保证端到端QoS的实现的问题，保证了多VPN业务复用隧道的端到端QoS控制。

可选地，在步骤S202中，PE首节点对报文流量进行HQoS控制，在第一级调度控制过程中，至少执行端口调度保证多个端口流量之间互不干扰，执行隧道调度保证端口内的多个隧道的流量控制，执行虚链路调度保证隧道内多个虚链路的流量控制，执行流级调度保证虚链路内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。通过第一级调度控制，可以保证在PE首节点的出节点侧的总流量带宽，并且尽量保证入节点侧各个虚链路的承诺带宽。

可选地，在PE首节点进行第二级调度控制过程中，PE首节点在对报文的包头进行封装处理的过程中，根据入节点PHB优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。其中，BE、AF、EF、CS业务的转发优先级依次增大，即BE业务的转发优先级最低，CS业务的转发优先级最高。通过第二级调度控制可以保证转发优先级较高的业务被优先转发而降低时延。

可选地，在根据报文转发优先级进行优选级转发的情况下，采用优先队列调度方式。

在PE首节点根据报文转发优先级进行报文转发之后，报文被发送至P节点进行处理。

可选地，在P节点对报文进行处理的过程包括：P节点根据接收到的报文的EXP字段映射PHB，其中，第一字段被映射为PHB的服务类型，第二字段被映射为报文颜色信息，其中，第二字段的映射规则为：第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；P节点根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。并且，第一字段被映射为的PHB的服务类型与报文在PE首节点的入节点侧的PHB的服务类型可能不同，由于在E-LSP中，EXP字段为3bit，第二字段至少占用1bit，则第一字段最多仅能占用2bit，共可以表示4种服务类型，因此，对于BE、AF1、AF2、AF3、AF4、EF、CS6、CS7这8种服务类型可以根据不同的转发优先级需求映射到4种服务类型上，例如，在PE首节点中将BE、AF1重新映射为BE业务，并在第一字段中标识为该报文为BE业务；在P节点的后续处理过程中，根据第一字段将该报文作为BE报文看待。

可选地，上述的第一级调度控制包括：P节点将接收到的报文根据映射的报文颜色信息、并等同于一个有序聚合体(OA)，加入同一个有序调度队列；P节点在对流量进行拥塞控制的情况下，优先丢弃有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。通过本方式，将P节点接收的报文加入同一个有序调度队列等同对待，从而在保证了绿色报文尽量传输的前提下的带宽控制。

可选地，P节点根据加权随机先期检测的队列拥塞丢弃策略，优先丢弃有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，在上述的第二级调度控制中，P节点根据报文映射的PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，该EXP字段包括：用于标识报文的服务类型的第一字段、和用于标识报文的报文颜色信息的第二字段。在P节点的EXP编码过程中，EXP字段编码的结果与PE首节点中EXP字段保持一致。通过该方式，将报文的颜色信息传递给下一个P节点或者PE尾节点。

可选地，在P节点根据映射的PHB进行流量的两级调度控制之后，报文经过P节点的转发被发送到PE尾节点，PE尾节点根据接收到的报文的内层标签映射PHB；PE尾节点在用户侧AC接口根据映射的PHB对报文进行HQoS的流量拥塞控制。

可选地，PE首节点或P节点根据下表1所示的规则进行编码/映射，其中，第二字段中的“0”表示报文在进入PE首节点的虚链路中是承诺带宽外的虚拟专用网业务报文、或者表示报文的报文颜色信息为黄色；第二字段中的“1”表示报文在进入PE首节点的虚链路中是承诺带宽内的虚拟专用网业务报文、或者表示报文的报文颜色信息为绿色。

表1

此外，还需要说明的是，在表1中示出的编码/映射规则是示例性的，例如，在一些实施例中，也可以将入节点PHB的BE、AF1和AF2业务编码为相同的第一字段，并在P节点中被映射为BE业务；在另一些实施例中，可以采用EXP字段中的2个高bit位编码第一字段，而将1个低bit位编码第二字段，或者采用EXP字段的1个高bit位编码第二字段，而将2个低bit位编码第一字段，或者采用其他的bit位分配形式编码第一字段和第二字段。

本实施例还提供了一种流量拥塞控制装置，位于PE首节点中，该装置用于实现上述流量拥塞控制方法。图3是根据本发明实施例的流量拥塞控制装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：EXP编码模块32和拥塞控制模块34，其中，EXP编码模块32，用于根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，EXP字段包括：用于标识报文的服务类型的第一字段、和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；拥塞控制模块34耦合至EXP编码模块32，用于根据入节点PHB进行流量拥塞控制。

可选地，拥塞控制模块34包括：第一级调度控制单元342，用于根据入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，虚链路调度用于保证虚链路内多个虚链路的流量控制，流级调度用于保证虚链路所承载的隧道内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。

可选地，拥塞控制模块34还包括：第二级调度控制单元344耦合至第一级调度控制单元342，用于在报文的包头封装处理过程中，根据入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

本实施例还提供了另一种流量拥塞控制装置，该装置位于P节点中，也用于实现上述流量拥塞控制方法。

图4是根据本发明实施例的另一流量拥塞控制装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：PHB映射模块42和拥塞控制模块44，其中，PHB映射模块42，用于根据P节点接收的报文的EXP字段映射PHB，其中，EXP字段包括：用于标识报文的服务类型的第一字段、和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；其中，第一字段被映射为PHB的服务类型，第二字段被映射为报文颜色信息，第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；拥塞控制模块44耦合至PHB映射模块42，用于根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

可选地，拥塞控制模块44包括：第一级调度控制队列控制单元442，用于将P节点接收到的报文根据映射的报文颜色信息、并等同于一个有序聚合体(OA)，加入同一个有序调度队列；第一级调度控制报文丢弃单元444耦合至第一级调度控制队列控制单元442，用于在对流量进行拥塞控制的情况下，优先丢弃有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，第一级调度控制报文丢弃单元444根据加权随机先期检测的队列拥塞丢弃策略，优先丢弃有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

可选地，拥塞控制模块44还包括：第二级调度控制EXP编码单元446，用于根据报文映射的PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，该EXP字段包括：用于标识报文的服务类型的第一字段、和用于标识报文的报文颜色信息的第二字段；第二级调度控制报文转发单元448耦合至第二级调度控制EXP编码单元446，用于根据报文映射的服务类型，对报文进行转发优先级控制。

需要说明的是本发明的实施例中所涉及到的模块、单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。本实施例中的所描述的模块、单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种流量拥塞控制装置包括处理器，该处理器包括PHB映射模块42和拥塞控制模块44。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，PHB映射模块42还可以被描述为“用于根据P节点接收的报文的EXP字段映射PHB的模块”。

本实施例还提供了一种单板，该单板应用于PE首节点中，用于实现上述流量拥塞控制方法。该单板包括EXP编码芯片和缓存器，其中：

EXP编码芯片，用于根据报文的入节点PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，EXP字段包括：用于标识报文的服务类型的第一字段、和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；

缓存器，耦合至EXP编码芯片，用于缓存被EXP编码芯片编码后的报文。

可选地，该单板还包括：调度器，耦合至缓存器，用于根据入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，虚链路调度用于保证虚链路内多个虚链路的流量控制，流级调度用于保证虚链路所承载的隧道内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。

可选地，上述调度器，还用于在报文的包头封装处理过程中，根据入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

本实施例还提供了另一种单板，该单板应用于中间节点(即P节点)中，用于实现上述流量拥塞控制方法。该单板包括：处理器和调度器，其中：

处理器，用于根据中间节点接收的报文的EXP字段映射PHB，其中，EXP字段包括：用于标识报文的服务类型的第一字段、和用于标识报文在进入PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；其中，第一字段被映射为PHB的服务类型，第二字段被映射为报文颜色信息，第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；

调度器，耦合至处理器，用于根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

为了使本发明的技术方案和实现方法更加清楚，下面将结合优选的实施例对其实现过程进行详细描述。

本优选实施例提供了一种MPLS网络E-LSP端到端QOS的的方法和装置，涉及多协议标签交换(Multi-ProtocolLabelSwitching，简称为MPLS)网络隧道端到端的服务质量(QualityofService，简称为QoS)技术领域，尤其涉及采用基于EXP的标签交换路径(EXP-LabelSwitchPath，简称为E-LSP)隧道模型时端到端的QoS保证技术。

为了克服现有技术中存在的无法端到端保证VPN的QoS问题和缺陷，本优选实施例提供的一种基于E-LSP模型下端到端QoS保证的方法和装置采用以下技术方案：

一种基于E-LSP模型下端到端QoS保证的方案包括：

步骤1，PE首节点和P节点对E-LSP的EXP字段编码采用定制编码；

步骤2，P节点入节点(INGRESS)侧根据步骤1中的定制编码规则识别报文丢弃等级；

步骤3，P节点隧道业务流按照一个有序聚合体(OrderedAggregate，简称为OA)对待，队列拥塞策略配置为黄色报文在拥塞时部分/全部丢弃。

其中，P节点报文颜色透传，以便P节点拥塞管理策略执行与首节点着色一致，包不乱序；

其中，PE首尾节点，P节点严格执行HQOS调度管理。有条件地执行两级调度机制。首尾节点执行第一级调度，其目的既要保证虚链路带宽需求并控制其总流量，又要保证同一个虚链路内部流的调度行为满足业务服务优级转发关系；执行第二级调度是保证优先转发高优先级业务，保证业务时延要求。P节点执行第一级调度，其目的是保证隧道带宽需求并控制其优先转发绿色报文，第二级调度与首尾节点一致。

本优选实施例的E-LSP端到端的QoS通过E-LSP的EXP字段的某个bit来表示VPN业务报文在隧道内传送的丢弃等级以确保P节点优先转发VPN业务确保带宽部分的流量。

进一步地，本优选实施例提供的一种基于E-LSP模型下端到端QoS保证的方法包括以下步骤：

第一步：指定隧道的EXP字段编码(ENCODE)和解码(DECODE)表规则，例如：

EXP的ENCODE表：任意2位bit表示服务类别，共可表示4种类别：BE、AF、快速转发(ExpeditedForwarding，简称为EF)、类选择码(ClassSelector，简称为CS)；EXP剩余一个bit位表示丢弃等级，共可表示2种丢弃等级：低丢弃等级，高丢弃等级。

EXP的DECODE表：EXP中表示服务等级的2bit映射每跳行为(PerHopBehavior，简称为PHB)的服务类型(ClassofService，简称为CoS)，EXP中表示丢弃等级的bit表示PHB的丢弃优先级。DECODE和ENCODE是可逆的。

第二步：INGRESS侧PE首节点处理规则：

PE首节点第一级调度器至少执行端口，隧道，伪线，流级4级HQoS调度。端口调度是为了确保多个端口流量之间互不干扰；隧道调度是为了确保端口内各个隧道流控；伪线调度是为了确保隧道内个伪线流控，伪线带宽为VPN业务在MPLS网络传送的带宽；流级调度是为了满足伪线所承载VPN内不同服务等级业务所要执行的调度转发需求。

PE首节点第二级调度目的之一是为了报文在ENGRESS侧完成包头封装等处理后，可以优先转发高优先级业务。

PE首节点两级调度机制确保了VPN业务对带宽，时延，抖动的要求。

PHB到EXP的映射按照上述ENCODE的编码方式映射，共可承载上述所示4种服务等级；流量在伪线(即虚链路)承诺带宽(CIR)内的VPN业务报文，映射到隧道EXP的低丢弃等级，否则，映射到隧道EXP的高丢弃等级。

第三步：P节点根据第一步所示的编码/解码表进行解码。共支持4种服务等级：BE、AF、EF、CS和2种丢弃等级。在采用分层QoS(HQoS)的情况下，一级调度控制带宽，并把隧道承载业务等同一个OA，进入一个有序队列；配置此队列拥塞丢弃策略使得黄色报文一旦拥塞立即丢弃。二级调度控制转发优先级，保证高优先级业务优先转发。通过HQoS不仅能够保证不同隧道的带宽，同时也能够实现对每个隧道中不同业务的QoS。

其中，P节点EXP编码中颜色标记bit位透传，不再重新编码，以便下一个P节点执行拥塞策略控制确保黄色报文为首节点EIR带宽内的流量报文。

第四步：PE尾节点处理规则：PHB映射不再关注隧道管道模式，统一以最内层标签中的EXP映射PHB。为了保证端到端QoS，QoS控制一直作用到下行AC(VPN接入控制接口)出口。

采用本优选实施例的方法或基于该方法的装置、系统，与现有技术相比，其适应性广泛，可以对采用E-LSP技术的MPLS网络保证每VPN的端到端的QoS能力，提高了系统适用性和实用性。

下面结合附图对上述优选实施例进一步进行说明。

在第一步和第二步中，PE首节点进行HQoS处理，包括：在PE首节点开启第一级调度的HQoS(层次化QoS)功能，设置隧道EXP编码模式为4P4D(4P表示4种优先级服务类，4D表示4种优先级服务类的丢弃类别)，如表1所示。其调度树结构如图5所示，伪线，隧道，端口执行严格CAC校验。伪线内各个服务等级的流根据流调度策略进行调度，以满足业务流特性QOS的要求。伪线的调度是为了满足伪线对带宽资源的要求。隧道的调度是为了满足隧道对带宽资源的要求。端口级调度是为了保证各个端口之间流控的公平与公正。按照上述层级模型，从本节点转发的流，伪线内的流优先按照服务等级关系按照PQ策略/WFQ策略/DWRR策略等进行转发，然后针对伪线这个管道整体的流量做一个总的控制。控制方式为优先保证其承诺带宽，然后尽力转发其超额带宽流量。当伪线承载的流到达隧道后，隧道已经对客户业务感知不到了。隧道一级调度确保隧道的承诺带宽得到保证，并尽力转发隧道的超额带宽流量。依次类推。

在SES一级调度器，开启重新着色，并把颜色携带到网络处理器(NP)。其中，伪线CIR部分报文颜色为绿色，伪线EIR部分报文颜色为黄色。NP封装MPLSE-LSP隧道标签时把颜色打到EXP低bit位，例如，低bit位的0表示报文颜色为黄色，1表示报文颜色为绿色；高2bit按照表1的第一字段编码。

第二级调度根据NP芯片调度结构树配置，确保高优先级业务无阻塞优先转发。NP芯片EGRESS侧调度转发示意图如图6所示。芯片内SMS模块只有一个，本实施例中将SMS模块区分为A、B、C三类转发方向，其中：

SMSA类模块对应TI到SMS模块转发方向。

SMSB类模块对应Pipeline到SMS模块后，SMS实现多播复制方向。

SMSC类模块对应Pipeline到SMS模块后，发送到TI(TrafficInterface)接口方向。

其中，PT0队列管理采用如下配置：

1)512个队列，分成64个队列组，每组8个队列。

2)每个队列组对应一个NodeA，共64个NodeA。

3)16个NodeB，NodeA到NodeB的映射关系可以根据需要任意配置。

4)2个tree，NodeB到tree的映射关系可以任意配置。

5)LevelANode对应TI的subport。

6)LevelANode下挂接8个队列，区分8个优先级。

其中，PT1队列管理采用如下配置：

1)128个队列，分成64个队列组，每组2个队列。

2)每个队列组对应一个nodeA，64个NodeA。

3)16个NodeB，NodeA到NodeB的映射关系可以根据需要任意配置。

4)2个tree，NodeB到tree的映射关系可以任意配置。

5)LevelBnode对应PP的subport。

6)LevelAnode除了对应TI接入，还包括逻辑多播和环回的接入。

7)每个LevelAnode挂接两个队列，分成高低优先级。

在第三步中，P节点进行HQoS处理过程包括：在P节点上行，根据EXP高2bit位表示行为聚合(BehaviorAggregate，简称为BA)，低bit位映射丢弃等级，按照表1解码。并根据隧道唯一性分配一个有序队列。队列拥塞丢弃策略为加权随机先期检测(WeightedRandomEarlyDetection，简称为WRED)。

其中，WRED的参数可以配置为：高门限＝队列最大允许长度，黄色业务的低门限＝高门限/10，黄色业务的高门限＝高门限，最大丢弃率＝100％。绿色业务的低门限＝高门限*0.75，绿色业务的高门限＝高门限，最大丢弃率＝10％。

在P节点中，一级调度由调度管理芯片(SA)完成，其调度树如图7所示。二级调度由NP完成，NP按照8个服务等级执行严格优先级(SP)调度。P节点下行封装高2bit同PE首节点，低bit复制上行EXP低bit位。

在第四步中，PE尾节点进行HQoS处理过程包括：在PE尾节点，若是层二(L2)VPN，则根据PW标签的EXP映射PHB；若是层三(L3)VPN，则根据VPN路由选择转发(VRF)标签的EXP映射PHB。为了防止多个VPN汇聚到一个端口后，由于其中不同路由方向局部VPN的流量突发可能导致其他VPN带宽得不到保证，因此需要启动用户侧(U侧)AC接口的HQoS控制，其调度树结构如图8所示。由于一个AC接口只容许绑定一个VPN，因此，控制AC接口总流量就相当于控制VPN业务终结报文总流量。图8中sub-port调度器就表示AC接口一级调度。该调度器下挂流级调度器，流级调度器目的是满足VPN业务服务等级需要执行用户调度策略，优先转发高优先级业务。sub-port调度器优先转发CIR部分流量，若端口带宽足够再转发EIR部分流量。每个AC占用一个sub-port调度器，保证每VPN业务突发不抢占其他VPN保证带宽。对于L2LINE业务，sub-port调度器CIR根据伪线带宽折算(比如若sub-port链路是以太网链路，则根据伪线带宽扣除N侧封装再加上U侧封装计算总带宽)；若是LAN/TREE业务，则需要用户配置AC接口带宽。对于L3VPN，由于上下行路由动态静态都有，因此，在AC终结流量无法准确预估，这需要用户根据组网规划，手动设置AC接口带宽，默认全速转发。

综上所述，通过本发明的上述实施例，将相应的VPN信息封装在MPLS报文的外层标签中，从而解决了相关技术中在多虚拟专用网业务复用隧道的情况下由于P节点无法解析到VPN信息从而无法保证端到端服务质量的问题，保证了多VPN业务复用隧道的端到端QoS控制。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种外层标签编码方法，其特征在于包括：

运营商边缘路由器PE首节点根据报文的入节点每跳转发行为PHB的服务类型和报文颜色信息，编码所述报文的外层标签的EXP字段，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入所述PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述PE首节点编码所述EXP字段之前，所述方法还包括：所述PE首节点根据入节点PHB进行流量拥塞控制，包括：

所述PE首节点根据所述入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，所述端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，所述隧道调度用于保证端口内多个隧道的流量控制，所述虚链路调度用于保证隧道内多个虚链路的流量控制，所述流级调度用于保证虚链路所承载的虚链路内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述PE首节点根据入节点PHB进行流量拥塞控制还包括：

所述PE首节点在报文的包头封装处理过程中，根据所述入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述PE首节点根据所述EXP字段进行拥塞控制之后，所述方法还包括：

中间节点根据接收到的报文的所述EXP字段映射PHB，其中，所述第一字段被映射为PHB的服务类型，所述第二字段被映射为报文颜色信息，所述第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，所述第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；

所述中间节点根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中间节点根据映射的PHB进行流量的所述第一级调度控制包括：

所述中间节点将接收到的报文根据映射的报文颜色信息、并等同于一个有序聚合体OA，加入同一个有序调度队列；

所述中间节点在对流量进行拥塞控制的情况下，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中间节点根据加权随机先期检测的队列拥塞丢弃策略，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中间节点根据映射的PHB进行流量的所述第二级调度控制包括：

所述中间节点根据报文映射的PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，该EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文的报文颜色信息的第二字段；

所述中间节点根据报文映射的服务类型，对报文进行转发优先级控制。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述中间节点根据映射的PHB进行流量的两级调度控制之后，所述方法还包括：

PE尾节点根据接收到的报文的内层标签映射PHB；

所述PE尾节点在用户侧AC接口根据映射的PHB对报文进行HQoS的流量拥塞控制。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，

所述PE首节点或中间节点根据下列规则进行编码/映射：

其中，所述第二字段中的“0”表示报文在进入所述PE首节点的虚链路中是承诺带宽外的虚拟专用网业务报文、或者表示报文的报文颜色信息为黄色；所述第二字段中的“1”表示报文在进入所述PE首节点的虚链路中是承诺带宽内的虚拟专用网业务报文、或者表示报文的报文颜色信息为绿色。

10.一种外层标签编码装置，位于运营商边缘路由器PE首节点中，其特征在于包括：

EXP编码模块，用于根据报文的入节点每跳转发行为PHB的服务类型和报文颜色信息，编码所述报文的外层标签的EXP字段，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入所述PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：拥塞控制模块，用于根据入节点PHB进行流量拥塞控制；其中，所述拥塞控制模块包括：

第一级调度控制单元，用于根据所述入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，所述端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，所述隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，所述虚链路调度用于保证虚链路内多个虚链路的流量控制，所述流级调度用于保证虚链路所承载的隧道内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述拥塞控制模块还包括：

第二级调度控制单元，用于在报文的包头封装处理过程中，根据所述入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

13.一种流量拥塞控制装置，位于中间节点中，其特征在于包括：

每跳转发行为PHB映射模块，用于根据中间节点接收的报文的EXP字段映射PHB，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入运营商边缘路由器PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；

其中，所述第一字段被映射为PHB的服务类型，所述第二字段被映射为报文颜色信息，所述第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，所述第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；

拥塞控制模块，用于根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述拥塞控制模块包括：

第一级调度控制队列控制单元，用于将中间节点接收到的报文根据映射的报文颜色信息、并等同于一个有序聚合体OA，加入同一个有序调度队列；

第一级调度控制报文丢弃单元，用于在对流量进行拥塞控制的情况下，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一级调度控制报文丢弃单元根据加权随机先期检测的队列拥塞丢弃策略，优先丢弃所述有序调度队列中报文颜色信息为黄色的报文。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述拥塞控制模块还包括：

第二级调度控制EXP编码单元，用于根据报文映射的PHB的服务类型和报文颜色信息，编码报文的外层标签的EXP字段，其中，该EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文的报文颜色信息的第二字段；

第二级调度控制报文转发单元，用于根据报文映射的服务类型，对报文进行转发优先级控制。

17.一种单板，其特征在于包括：

EXP编码芯片，用于根据报文的入节点每跳转发行为PHB的服务类型和报文颜色信息，编码所述报文的外层标签的EXP字段，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入运营商边缘路由器PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；

缓存器，耦合至所述EXP编码芯片，用于缓存被所述EXP编码芯片编码后的报文。

18.根据权利要求17所述的单板，其特征在于，所述单板还包括：

调度器，耦合至所述缓存器，用于根据所述入节点PHB进行在第一级调度控制过程中至少执行端口调度、隧道调度、虚链路调度和流级调度，其中，所述端口调度用于保证多个端口流量之间互不干扰，所述隧道调度用于保证端口内的多个隧道的流量控制，所述虚链路调度用于保证虚链路内多个虚链路的流量控制，所述流级调度用于保证虚链路所承载的隧道内不同服务类型的业务所要执行的调度转发需求。

19.根据权利要求18所述的单板，其特征在于，所述调度器，还用于在报文的包头封装处理过程中，根据所述入节点PHB进行在第二级调度控制过程中优先转发服务类型的转发优先级较高的报文。

20.一种单板，其特征在于包括：

处理器，用于根据中间节点接收的报文的所述EXP字段映射每跳转发行为PHB，其中，所述EXP字段包括：用于标识所述报文的服务类型的第一字段、和用于标识所述报文在进入运营商边缘路由器PE首节点的虚链路中是否为承诺带宽内的虚拟专用网业务报文的第二字段；

其中，所述第一字段被映射为PHB的服务类型，所述第二字段被映射为报文颜色信息，所述第二字段被标识为在承诺带宽内的报文被映射绿色，所述第二字段被标识为在承诺带宽外的报文被映射为黄色；

调度器，耦合至所述处理器，用于根据映射的PHB进行流量的两级调度控制，其中，第一级调度控制用于控制带宽，第二级调度控制用于控制报文的优先转发。