CN105453499B - 用于提供远程站点间的聚合/结合网络连接的改善性能的系统、装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于改善客户端站点之间的网络通信性能的联网系统、方法和设备，这些客户端互相间隔通常需要远程网络通信的距离。该联网系统包括至少一个网络结合/聚合计算机系统，其用于结合或聚合一个或多个不同的网络连接，以便对具有增加的吞吐量的结合/聚合连接进行配置；以及在高性能网络的接入点实现的至少一个网络服务器部件。在结合/聚合连接上承载数据流量。网络服务器部件自动终止结合/聚合连接，并且向网络骨干传递数据流量，同时提供受管理的网络路径，受管理的网络路径合并结合/聚合连接以及高性能网络上所承载的网络路径二者，并且从而提供的远程网络连接上的改善性能。

Description

用于提供远程站点间的聚合/结合网络连接的改善性能的系 统、装置和方法

技术领域

本发明总体上涉及网络通信，并且具体地涉及聚合或结合通信链路，以便改善诸如线缆、DSL、T1、或城域以太网的网络性能，以便改善关于包括有线和无线网络、以及包括广域网络(“WAN”)的各种不同网络的网络性能或服务质量。

背景技术

虽然由于引入了拨号，网络连接的能力已经提高，但是高速连接并不是在所有的区域中都普遍存在。而且，带宽不是无限的资源，因此，存在对于用来改善使用带宽并且同时解决网络性能问题的解决方案的需求。

已经存在用于改善网络性能的各种解决方案，例如，负载均衡、用于增加吞吐量的链路结合、以及链路聚合。对于结合/聚合而言，已经存在的各种不同的技术，其允许将两个或多于两个不同的链路(在本公开内容中指代与不同类型的网络和/或不同网络载体相关联的链路)被相互关联，从而用于在这种相关联的链路上携带网络流量(诸如分组的集合)，以改善与这些分组有关的网络性能。

这些技术的示例包括负载均衡、WAN优化、或TELoIP^TM的ANA^TM技术、以及WAN聚合技术。

用于改善网络性能的许多种这样的技术被用来改善两个或多于两个站点(例如，站点A、站点B、站点N、或“多个站点”)之间的网络性能，在其中的所述站点中的一个或多个站点上提供了链路结合/聚合。虽然结合/聚合链路在连接上提供了显著的网络性能改善，例如，所述连接可用于携带从站点A到网络骨干的接入点(可以是因特网接入点、或诸如专用数据网络或高性能无线网络的另一个数据网络的接入点)(“网络骨干”)的网络流量，结合/聚合链路一般都比骨干网络更慢。

包含结合/聚合的现有技术一般都针对通常被称作“远程”结合/聚合，例如，这表示从站点A到站点B的这些结合/聚合链路被维护，其中包含所经过的网络骨干，这在许多情况下导致了网络的拥堵。因此，虽然结合/聚合提供了例如从站点A至网络骨干的网络性能，但是从例如站点A至站点B的整个网络路径上的网络性能可能并不是最优的，这是因为在这种情况下，所述技术并不能充分应用网络骨干的网络性能。

存在对于解决这些问题中的至少一些问题的系统和方法的需求。

发明内容

在一个方面，提供了用于改善在至少第一客户端站点与第二客户端站点之间的网络通信性能的网络系统，其中所述第一客户端和所述第二客户端互相间隔一段距离，并且该距离通常需要远程网络通信，所述系统包括：(A)至少一个网络结合/聚合计算机系统，所述网络结合/聚合计算机系统包括：(i)至少在第一客户端站点实现的至少一个客户端站点网络部件，所述客户端站点网络部件结合或聚合一个或多个不同的网络连接，以便对具有增加的吞吐量的结合/聚合连接进行配置；以及(ii)至少一个网络服务器部件，其被配置为与所述客户端站点网络部件进行交互操作，所述网络服务器部件包括在高性能网络的接入点处实现的服务器/集线器(concentrator)；其中所述客户端站点网络部件和所述网络服务器部件被配置为进行互相操作，以便创建和维护网络覆盖，以用于对至少第一客户端站点和接入点之间的网络通信进行管理，其中在所述客户端站点网络部件和所述网络服务器部件之间，数据流量在结合/聚合连接上被承载，而在所述接入点和所述第二客户端站点之间，所述网络服务器部件自动终止所述结合/聚合连接，并且将数据流量传递到相关联的网络骨干，同时维护对数据流量进行管理，以便提供受管理的网络路径，所述受管理的网络路径至少合并所述结合/聚合连接和高性能网络上所承载的至少一个网络路径，并且从而提供所述第一客户端站点与所述第二客户端站点之间的远程网络连接上的改善性能。

在另一个方面，第一客户端站点和第二客户端站点之间的距离使得第一客户端站点和第二客户端站点之间的结合/聚合连接上的数据流量受到远程效应。

在另一个方面，受管理的网络路径至少在第一客户端站点和第二客户端站点之间进行维护，而无需对通过中央服务器的、增加远程效应的网络通信的路由。

在另一个方面，在一个地理区域中实现对邻近的客户端站点网络部件可用的多个网络服务器部件，以便提供存在点(PoP)。

在又一个方面，一个或多个客户端站点网络部件和一个或多个相关的网络服务器部件包括点对点编程，并且基于这种点对点编程在点对点的基础上进行操作。

在又一个方面，将所述网络服务器部件被布置在距离接入节点的一定距离处，该距离不会导致所述网络服务器部件和所述接入点之间的远程效应。

在另一个其他的方面，两个或更多存在点可以对所述至少一个客户端站点网络部件可访问，而且所述客户端站点网络部件：收集网络性能信息；以及，发起网络覆盖的配置，以包含一个或多个网络服务器部件，以便改善网络通信性能。

在一个方面，每个网络服务器部件可以对多个客户端站点网络部件可访问，每个站点客户端站点网络部件与一个客户端站点相关联。

在另一个方面，系统可以包括存在点网络，所述存在点网络在地理上进行分布，以便服务于多个客户端位置，每个客户端位置与至少一个客户端站点网络部件相关联。

在又一个方面，系统还可以包括：在所述第一客户端中的每个客户端站点处和在所述第二客户端站点处的客户端站点网络部件；邻近在每个所述第一客户端站点和所述第二客户端的网络服务器部件；其中所述第一客户端站点的客户端站点网络部件和相关联的网络服务器部件之间的通信被结合或被聚合，随后由与所述第一客户端站点的客户端站点网络部件相关联的网络服务器部件终止，并且被传递到高性能网络；网络服务器部件接收与所述第二客户端相关联的数据流量，并且将数据流量传送到与所述第二客户端站点相关联的网络服务器部件和与所述第二客户端站点相关联的客户端站点网络部件之间的结合或聚合连接上。

在另一个其他方面，结合/聚合计算机系统包括网络聚合设备，所述网络聚合设备：(A)将由多个不相似的网络连接或由多个不同的网络载体所提供的网络连接(“不同的网络连接”)配置为一个或多个聚合组，每个聚合组创建聚合网络连接，所述聚合网络连接是多个不同的网络连接的逻辑连接；以及(B)在聚合网络连接上路由和处理双向传输；其中所述不同的网络连接中的两个或多于两个连接具有不相似的网络特性，所述不相似的网络特性包括可变路径双向传输速率和延迟；其中，所述逻辑连接被用于在不同的网络连接中的任意一个网络连接上双向传输通信流量，而无需对不相似网络连接、或者不同的网络载体的任意配置；并且其中网络聚合引擎被包含或被链接至网络聚合策略数据库，所述网络聚合策略数据库包括一个或多个网络聚合策略，其用于在可接受的容限内对聚合组进行配置，以便配置和维护聚合网络连接，使得逻辑连接所具有的总的通信数据吞吐量是所聚合的不同网络连接的分组的可用通信数据吞吐量的总和。

在一个方面，提供了一种用于改善两个站点之间的网络通信性能的计算机实现的方法，其中两个站点互相间隔通常需要远程网络通信的距离，所述方法包括：(A)使用与第一客户端相关联的客户端站点网络部件来连接邻近的网络服务器部件，所述网络服务器部件被连接至高性能网络的接入点，从而形成提供用于承载数据分组的结合或聚合连接的网络覆盖；(B)所述网络服务器部件终止结合或聚合连接；以及(C)所述网络服务器部件将数据分组传输到高性能网络，以用于将其递送至第二客户端，同时维护对数据流量的管理，以便提供受管理的网络路径，所述受管理的网络路径结合一个结合/聚合连接和高性能网络上所承载的至少一个网络路径，从而减少了远程效应。

在另一个方面，所述方法可以包括在第二客户端站点处接收数据流量。

在另一个方面，所述方法可以包括维护对数据流量的管理，以便提供受管理的网络路径，所述受管理的网络路径包含结合或聚合连接以及高性能网络的一个或多个网络路径。

在又一个方面，所述方法可以包括在与所述第二客户端站点相关联的网络服务器部件处接收数据流量，所述网络服务器部件发起与所述第二客户端站点相关联的客户端站点网络部件的结合或聚合连接。

在另一个其他方面，多个网络服务器部件形成存在点，并且所述客户端站点网络部件选择存在点的一个或多个网络服务器部件来建立网络覆盖，以便改善网络性能。

因此，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，需要了解的是，本发明不将其应用限制在在下面的说明书中阐述或在附图中图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够用于其他的实施例，并且能够用不同的方法来实践或执行。同样，需要了解的是，本文所采用的短语和术语用于描述的目的，而不应该被视为限制。

附图说明

现在将参考附图更加详细地描述本发明的实施例的示例，在附图中：

图1a图示了包含结合/聚合网络连接的现有技术的网络配置。图1a图示了远程聚合/结合的问题。

图1b另外图示了包含结合/聚合网络连接的集中管理的现有技术的网络配置。

图2a图示了根据本发明的网络解决方案，其中在站点A和站点B都实现了结合/聚合，同时根据本发明的技术最小化远程效应。

图2b图示了根据本发明的另一种网络解决方案，其中结合/聚合网络服务存在于站点A、而不存在于站点B。

图2c图示了根据本发明的又一种网络解决方案，在其中实现了站点A、站点B、以及站点C之间的结合/聚合。

图2d图示了本发明的网络架构的另外的实现，在其中将多个服务器/集线器实现为存在点的一部分。

图3是合并本发明的特定实施例的通信设备的框图，其中将所述设备示出为了网络连接的客户端/CPE侧上的聚合工具。

图4是合并本发明的特定实施例的通信设备的框图，其中将所述设备示出为了网络连接的服务器/集线器侧上的聚合工具。

图5是合并本发明的特定实施例的通信网络的框图，其中将所述设备示出为了网络连接的客户端/CPE侧和服务器/集线器侧二者上的聚合工具。

图6是通过聚合网络连接中的多个网络连接来提供冗余和增加吞吐量的方法的流程图。

图7a图示了其中存在远程效应的现有技术的网络架构，并且呈现了基于下载速度的网络性能。

图7b图示了与图7a中类似的网络条件，但是却实现了本发明，以便减少远程结合/聚合，基于更快的下载速度改善网络性能。

具体实施方式

在一个方面，提供了新颖且具有创新的系统、网络架构和联网方法。

在本发明的另一个方面，提供了用来改善至少两个站点之间的网络通信性能的网络解决方案，其中两个站点彼此之间存在一定的距离，所述距离通常需要远程网络通信。所述网络解决方案包括至少一个网络结合/聚合系统，所述网络结合/聚合系统包括(A)至少一个第一网络部件，所述至少一个第一网络部件在第一服务站点处被实现，所述第一网络部件被配置成结合或聚合一个或多个不同的网络连接，以便对具有增加的吞吐量的结合/聚合连接进行配置；以及(B)第二网络部件，所述第二网络部件被配置成与所述第一网络部件进行交互操作，所述第二网络部件包括服务器/集线器(也被称作网络服务器部件)，在高性能网络骨干的接入点处实现该服务器/集线器。

在一个方面，可以使用在本公开内容中被称作“CPE”或客户终端设备的设备(也被称作客户端站点网络部件)来实现所述第一网络部件。CPE和服务器/集线器部件(将在下文中更全面地描述)进行交互操作，以对结合/聚合连接进行配置，以便在与该CPE相关联的站点处提供改善的网络连接。

在本发明的一个方面，在对网络骨干进行访问的接入点处实现服务器/集线器，以便避免远程结合/聚合网络通信。如在下面列举的操作示例中所阐述的，涉及远程结合/聚合网络通信的网络架构导致了不是最优的性能，从而减少了结合/聚合技术的优势。换句话说，虽然结合/聚合技术可以基于CPE和相关联的服务器/集线器(或等价设备)之间的结合/聚合来改善与诸如CPE(或等价设备)相关联的站点A上的服务，但是总体性能可能低于预期，并且实际上可能低于不使用结合/聚合时将获得的性能，这是由于从站点A向至少是站点B传送结合/聚合的远程效应所引起的。当站点A和至少是站点B彼此存在一定的实际距离时，将会存在这种远程效应。

下面的操作中的示例说明了由于远程效应所导致的性能下降。

图1a总体上图示了远程聚合/结合的问题。在图1a中示出的现有技术的结合/聚合网络通信中，通过连接因特网(102)上的结合/聚合连接的扩展、而不是通过高性能因特网来在因特网上承载分组。跨越一定距离的结合/聚合连接受到远程效应，将不如因特网运行得好，因此提供了不理想的性能。

所述操作示例反映了使用现有技术的结合/聚合解决方案的另一个问题，即，所述操作示例一般都需要中央服务器的控制和管理。取决于中央服务器的位置，这可以导致远程效应的倍增，这是因为站点A和站点B之间的流量可能同样需要被传输到与中央服务器关联的站点C。例如，在图1b中示出了本发明的这个方面。中央服务器(104)管理网络通信，并且在实际上在站点A和站点C之间路由网络通信。与中央服务器(104)之间的距离的远近在一定程度上是距离站点A或站点C的远近，因此，将会存在远程效应。如果中央服务器(104)与站点A和站点C中的每个位置都有实质距离，那么将会存在远程效应的倍增，这是应为网络流量将从站点A传递到中央服务器(104)再传递到站点C，并且从站点C传递到中央服务器(104)再传递到站点A。

如在所述操作示例中所图示的，远程效应对速度有负面影响(减缓流量)、并且也对延迟有负面影响。相反，本发明提供了对于速度和延迟二者的显著改善。

本发明提供了新颖且创新的网络解决方案，所述解决方案包括联网系统和架构、以及相关联的联网方法，它们解决了对性能具有负面效果的上述远程效应。

如图2a中所示，在本发明的一个方面，针对站点A(120a)的结合/聚合网络解决方案的服务器/集线器侧被实现，使得(A)使服务器/集线器的站点结合对因特网的网络骨干的访问(112)来实现，以及(B)使所述服务器/集线器(110a)包含以下功能(i)通过结合/聚合连接(116a)的方式来接收分组，(ii)使用中断器(118)来中断结合/聚合连接(116a)，以及(iii)将分组(114)引导至因特网(112)，以用于递送至站点B(120b)。如果站点B也具有结合/聚合网络服务，那么就将分组递送到站点B侧的服务器/集线器(110b)。服务器/集线器(110b)建立另外的结合/聚合连接(116b)，并且经由结合/聚合连接(116b)将分组(114)引导至站点B处的CPE(B)(124b)。

图2b示出了其中的结合/聚合网络服务存在于站点A、而不存在于站点B的配置。

本领域技术人员将理解的是，可以存在多于两个站点，本发明的网络系统可以在其中改善诸如站点A、站点B、以及站点C之间的网络通信的网络性能，其中一个或多个站点将包含结合/聚合服务。在本发明的一种实现方式中，如图2c所示，为站点A、站点B、以及站点C中的每个站点提供了结合/聚合服务。图2c图示了本发明的一种可能的实现方式，其中的网络系统基于分布式网络架构，所述分布式网络架构中的服务器/集线器(110a)(110b)(110c)和对应的CPE(124a)(124b)(124c)被配置为提供改善的网络通信，其中包括对网络骨干处的网络通信的中断，以便动态地且基于点对点来减少远程效应，而无需持续的中央管理器。在一种实现方式中，网络系统的网络部件中的每个网络部件都包含基于点对点进行操作的功能。

CPE(124)配合服务器/集线器(110)，在结合/聚合的基础上，使用去往远程站点的分组，来发起网络通信。每个服务器/集线器(110)接收动态更新，所述动态更新包括与其他服务器/集线器(110)相关联的位置和标识符。将分组动态发送到在远程站点处的服务器/集线器(110)，并且，如果存在的话，将分组从位于远程位置处的服务器/集线器(110)发送到它的CPE(124)。CPE(124)及其服务器/集线器(110)使用双向控制的网络通信来建立网络覆盖，以提供改善的网络性能。例如，所述网络覆盖提供了期望的服务质量，而不管可能导致网络性能的下降的底层网络状况。

根据本发明，本发明的网络系统建立和管理两个或多于两个网络覆盖。例如，参考图2a，在CPE(A)(124a)和服务器/集线器(110a)之间建立了第一网络覆盖(126)；接着，在没有网络覆盖的因特网(112)上传输通信；接着，在服务器/集线器(110b)和CPE(B)(124b)之间建立第二网络覆盖(129)。因此，在站点A和站点B之间提供IP传送，这将提供比聚合/结合网络连接更好的性能。结合/聚合实际上分布在多个位置上，而不是试图以端到端的结合/聚合在多个站点之间的距离上进行扩展。

本发明由此提供了分布式结合/聚合。本发明还以邻近结合/聚合的方式提供了自动地提供分布式结合/聚合的网络系统，而在邻近连接之外使用IP传输，将邻近结合/聚合连接和快速的因特网用作端到端改进服务的一部分。

在本发明的另一个方面，如图2d中所示，可以在物理位置上实现一个或多个服务器/集线器，作为存在点(PoP)(130)的一部分。在一个方面，在本发明的背景下，PoP(130)可以在区域内限定相对密集的服务器/集线器。在另一个方面，在地理位置中可以使用多个PoP(130)。可以基于给定区域中的网络拓扑或服务需求来建立多个PoP(130)。

在一个方面，每个PoP(130)都具有一个或多个网络骨干连接(132)，这是由于在某些位置不同的网络骨干可能可用。PoP(130)可以被实现成与周围的网络进行动态交互操作。PoP(130)是网络部件的集合，所述网络部件建立在网络骨干(112)的外围设备处，与多个网络关联，并且累积地将网络通信服务提供给所限定的地理区域中的一个或多个客户端。在一种可能的实现方式中，位于PoP(130)内的服务器/集线器(110)充当网络接入服务器，用来连接到因特网(112)。网络接入服务器(110)充当用于连接至该PoP(130)的多个CPE设备(124)的因特网(112)的接入点。服务器/集线器(110)可以被配置成彼此通信，以共享与网络状况相关的信息。服务器/集线器(110)提供与CPE(124)的连接，并且同时针对路由服务器和其他网络连接(112)运行诸如BGP的联网协议。

在一个方面，服务器/集线器(110)被配置成检测其网络环境中的变化。

CPE(124)可以被配置成从其附近的网络部件收集信息，其包括从一个或多个可用PoP(130)及其服务器/集线器(110)收集信息。例如，将CPE(124)连接至最近的可用服务器/集线器(110)，其被实现为PoP(130)的一部分，并且从而具有对网络骨干(112)的连接的访问。无论网络骨干(112)的连接是直接连接还是间接连接，所述网络连接被建立以便最小化远程效应。

在一种实现方式中，希望建立连接的每个CPE(124)都动态地广播其IP地址，并且从相关联的服务器/集线器(110)接收应答及其当前的网络性能信息。CPE(124)发起与服务器/集线器(110)之间的结合/聚合连接，它们都是邻近的(用来最小化CPE(124)与网络骨干(112)之间的远程效应)，并且同时基于与特定的服务器/集线器相关的网络状况，且运行良好。

在某些实现方式中，部署了网络设备，所述网络设备结合或聚合了多个不同的链路。所述网络设备可以是WAN聚合器或链路聚合器。

一旦建立了网络覆盖，就可以应用各种另外的网络优化和服务质量(“QOS”)技术。

一个或多个CPE和一个或多个集线器可以创建不同的网络配置，不同的网络配置改善了与它们之间的网络通信相关的网络性能。CPE和集线器可以被设计成自配置，并且被设计成彼此交互操作，以采用更有效的方式来管理流量。

“邻近”是指使得避免了基于相关网络条件的、远程网络通信和相关联的效应的距离。CPE和服务器/集线器之间的距离很近，从而实现了良好的网络服务。

本领域技术人员将理解的是，为了利用本发明的网络架构的优点，服务器/集线器(110)应该被设置在网络骨干(112)的接入点处，或者以某种其他的方式进行设置，从而最小化远程效应，例如，通过将服务器/集线器设置在接入点的附近，从而进一步避免远程网络通信。

在另一个方面，在站点A处的结合/聚合连接和在站点B的结合/聚合连接可以不同，这意味着每个结合/聚合连接可以包含不同类型的网络连接，并且可以与不同的载体相关联。在本发明的一个方面，所提供的网络覆盖能够操作，尽管有这种不同。

具有与其关联的CPE/集线器的站点越多，它们之间的网络性能就越好。在下面包含了有代表性的性能的具体信息。

网络骨干(112)可以是任意高性能网络，其中例如包括专用WAN、因特网、或MPLS网络。

网络覆盖

在本发明的一个方面，根据本发明建立了一个或多个网络覆盖，从而在一个方面中提供了多POP的网络，所述多POP的网络利用多个点存在，以便提供永久可配置的/可重新配置的网络配置，所述网络配置提供了实质上优于现有技术方法的性能改善。

在本发明的一个方面，CPE/集线器可以监视包括邻近其位置的区域中的网络性能，并且可以基于网络性能的变化，在多个位置(包括多个POP)上动态地重新配置该网络覆盖，同时提供连续服务。

在一个方面，本发明的网络部件是智能部件，并且迭代地收集网络的性能信息。更重要的是，在一个方面，每个CPE都能够指导(一个或多个)相关的集线器和任意CPE来进行聚合重配置网络覆盖。

更重要的是，在由本发明创建的网络覆盖中，网络管理可以被中心化或去中心化，这取决于提供了最好的总体性能的配置。这与现有技术的解决方案形成了对照，现有技术的解决方案通常需要对诸如终止连接的集中管理，这导致了结合/聚合连接上承载的、涉及远程传输的流量不能利用网络路径的优势，而所述网络路径的优势可以提供固有地优于所述结合/聚合连接路径的性能。

在一个方面，通过在本发明的网络部件所实现的点对点的功能使去中心化管理成为可能。

在本发明的另一个方面，可以在覆盖多个不同接入点的多个位置处建立多个服务器/集线器。每个服务器/集线器可以由与不同CPE相关联的多个客户端使用，以通过提供其结合/聚合连接的终止并且将通信传输至网络骨干来改善这种多个客户端的网络性能。本发明的网络解决方案从而可以包含多个存在点，所述多个存在点在包含诸如需要网络服务的多个区域的地理位置上进行分布，并且通过本发明的网络架构来桥接地理上分离的多个区域，使它们之间具有改善的网络通信。

其他实现细节

如上所述，本发明可以结合用来结合或聚合链路的任意技术来实现，并且从而减少了远程效应。

下面是关于链路聚合相关的其他细节，该链路聚合是用作本发明所公开的总体网络解决方案和网络架构的一部分的结合/聚合的一种形式。

在本发明的一个方面，可以实现所述系统、方法和网络架构，从而使用美国专利第8,155,158号中所描述的链路聚合技术来实现所述聚合/结合网络连接。下面的内容是之前描述的CPE和服务器/集线器(或集线器)部件的可能实施例的进一步讨论，其中强调了所述部件的创建和对它们之间的结合/聚合连接的管理，它们属于本发明的网络配置，其合并了包括在网络骨干上承载的一个或多个部分的总体网络覆盖的一部分。

可以将不同的网络连接聚合到虚拟(逻辑)连接中，所述虚拟(逻辑)连接提供了更高的吞吐量以及构成(物理)网络的独立的网络特性。可以针对给定的CPE执行聚合。

例如，在本发明的实现的一个示例中，根据如下所描述的本发明聚合10Mbps城域以太网(E10)链路和T1(DS1)链路，以便提供更高的容错性和改善的接入速度。不同载体的聚合可以相应地扩展至包括数字用户线(DSL)通信链路、电缆数据服务接口规范(DOCSIS)、综合业务数字网络、多协议标签交换、异步传输模式(ATM)、以及以太网等的宽带网络连接。所述网络连接可以包括WAN。

根据本发明的一个方面，提供了用于管理在聚合到一个自主连接的不同网络连接上传输通信流量的装置，所述自主连接独立于不同的底层网络连接。所述装置可以包括网络聚合设备和聚合引擎。所述网络聚合设备能够被适配为配置多个网络连接，所述多个网络连接将其他网络连接和所述多个网络连接之间传输通信流量，作为用于提供其他网路链路上的传输速率的聚合组，并且能够用于将聚合组的传输速率指定为与底层网络的全部可用传输速率相等的传输速率。所述聚合引擎可以被适配为管理接收到的通信流量的分配，所述接收到的通信流量被发送给或来自多个网络连接，所述多个网络连接建立了新构成的聚合网络连接。可以以由处理器执行的软件、或以硬件、以本领域技术人员已知的方式来实现该聚合引擎。

根据本发明的这个方面，可以聚合多个不同的网络连接，以创建聚合的网络连接。所述不同的网络连接可能是由于运营商网络的不同，所述运营商网络中使用了不同设备提供商的网络架构/拓扑、内部路由协议、传输介质、甚至路由策略。这些不同可能导致具有不同网络连接上的延迟和/或抖动的不同网络连接。同样，单个运营商网络内的传输路径的变化也可能导致网络连接内的延迟和/或抖动的变化。

延迟和抖动通常会影响整个网络连接上的所有的数据通信。如本领域技术人员所已知的，延迟是在端到端的网络连接上发生的传输的回程时间。如本领域技术人员所已知的，抖动是同一个数据流的网络连接中的延迟的变化。高延迟和高抖动通常都对应用的性能和带宽具有直接和显著的影响。诸如VOIP、视频递送的应用通常对抖动和延迟的增加非常敏感，并且能够随着抖动和延迟的增加而变差。

聚合网络连接中的多个网络连接的透明聚合需要对通过聚合引擎的聚合连接上传输的数据进行管理，并且对从聚合流量终止引擎接收的数据进行管理。在本发明的一个方面中，透明聚合不需要网络运营商的任意配置。聚合引擎和聚合流量终止引擎可以管理数据传输，使得多个网络连接上的可变的路径速度和延迟不影响聚合网络连接上所传输的应用数据。网络聚合引擎和聚合流量终止引擎可以处理通过聚合连接传输的数据的排序和分段，从而通过聚合连接以可能的最小延迟来透明地递送应用数据，同时保证应用数据的按次序递送。

在本发明的一个方面，网络聚合引擎提供了具有与所有网络连接的所配置的最大吞吐量的总和相等的容量的新的聚合网络连接。

聚合引擎和聚合流量终止引擎(将在下文进一步解释)根据需要确认诸如最大分段尺寸(MSS)和最大传输单元的底层网络连接的架构规范来处理分组的分段。网络聚合设备可操作地处理对通过聚合网络连接传输的分组的序列标识符的分配，以用于维护在聚合网络连接上的所传输的数据单元的排序。

在本发明的另一个方面，网络连接设备包括或被链接至连接终止设备，并且包括或被链接至用于在网络连接的各个集合上传输通信流量的多个固定收发器或热插拔的收发器，以用于将多个网络连接配置为聚合连接、或管理多个聚合网络连接并提供对针对遍历所述设备的任意一个网络通信的聚合网络连接的访问。

在本说明书中，所描述的路由协议或路由选择机制仅仅旨在用于提供示例，而不是用于以任意方式来限制本发明的范围。

图3是合并本发明的特定实施例的通信设备的框图，其中将所述设备示出为了客户端。

如图3所示，网络元件/网络聚合设备(在本公开中也被简称为“设备”或“网络聚合设备”)23包括(在所示出的用于图示的这个特定实施例中)网络连接终止模块25，其包含用来进行说明的收发器接口14、15和16。每个发器接口14、15和16都表示通过其可以建立与网络连接之间的通信的与物理通信介质之间的接口。

网络聚合设备的可能的实现方式可以使用多个网络连接终止模块和多个网络聚合引擎模块所使用的具有多个插槽的单个或多个底板。可以根据特定协议或特定介质的收发器/接口来分组所述多个网络连接终止模块。

网络聚合引擎11可以处理网络聚合设备的配置和与外部输入相关的所有交互。设备配置储存器24可以提供针对诸如网络聚合策略的设备配置信息的永久数据储存。

网络聚合引擎11可以处理器来自外部源的查询，例如，所述查询是诸如简单网络管理协议的网络管理协议的配置参数。接口10可以是协议代理，并且可以提供与网络管理系统(NMS)或运营商系统的通信，以用于通过聚合策略的定义来配置聚合引擎。可以通过经由任意可用专门指定的网络连接19、20、21和17的接口10或通过任意一个收发器接口14、15和16，在网络聚合设备23和NMS或运营商系统之间传输控制和管理信息。

根据本发明的一个方面，多个网络连接可以被合并到以构成聚合网络连接22，在本文中所详细公开的。每个个体网络连接都可以被配置为最大通信流量速率，其能够以比特每秒的比特速率来表示。

网络聚合引擎11可以用由网络聚合设备23中的处理器执行的软件、或用通过诸如现场可编程门阵列(FPGA)或其他集成电路、或其组合的方式的硬件来实现。可以通过在网络连接终端模块25上分布聚合引擎智能以分布式的方式、以已知方式实现网络聚合引擎11。

网络聚合引擎11能够通过经由收发器接口16提供的网络连接17来接收来自客户端网络连接设备18的流量。客户端网络连接设备18可以是任意设备，包括但不限于提供路由器、交换机、或能够针对一个或多个客户端节点的终止的介质转换器，所述节点是能够连接至与协议或接口特性无关的网络的任意设备。在各种实施例中，可以通过单个或多个收发器接口来在多个网络连接上接收流量。网络聚合引擎11可以接受来自客户端连接的所有流量，可以提供通过聚合网络连接22所传输的流量的封装和分段服务，并且可以通过任意一个收发器接口14、15和16在网络连接19、20和21中的任意一个网络连接上对流量进行传输。网络聚合引擎11可以采用以下方式来处理分段：当在聚合网络连接22上产生经过网络连接19、20和21中的任意一个网络连接的传输时，通过保证网络连接19、20和21中的任意一个网络连接上传输的分组/帧的长度小于或等于针对聚合网络连接22中的各个连接所经配置或检测的帧长度，避免了通过客户端网络连接设备18接收的聚合通信流量的分割(fragmentation)。

网络聚合引擎11可以轮询网络连接19、20和21的状态，例如，根据设备配置储存器24中所储存的经配置的间隔，来保证聚合组中所配置的所有网络连接都在经配置的可接受的容限内。如果网络连接19、20和21超过了所轮询的参数中的任意一个参数的可接受的容限值，则网络聚合引擎11可以从聚合网络连接22内去除网络连接19、20和21，而无需将其从轮询网络连接列表中去除。通过将被去除的网络连接19、20和21保留在轮询网络连接列表中，网络聚合引擎11就可以在所述网络连接一旦返回到可接受的容限值时，就将网络连接聚合到聚合网络连接22中。这可以保证网络连接能够在驻留在还是不驻留在聚合网络连接22的状态之间进行变化，而没有干扰外部系统或输入。网络聚合引擎11可以处理对所有端点(endpoint)的通知，所述通知被配置在具有内部事件设备配置储存装置24之内，内部事件诸如网络连接状态的变化、与配置阈值之间的阈值冲突，所述阈值是网络聚合设备23内或连接到网络聚合设备23的任意对象的可配置的变量的任意数目。网络聚合引擎12还可以处理诸如聚合连接中所包含的网络连接19、20和21的状态的变化、聚合网络连接22中所包含的网络连接的延迟的变化、调度变化、事件记录，以及其他事件。

图4是合并本发明的特定实施例的通信设备的框图，其中将所述设备示出为了服务器/集线器。

网络聚合引擎11可以提供对网络聚合策略数据库36的访问，所述网络聚合策略数据库36储存了与在聚合网络连接设备28上终止的各种聚合网络连接相关的配置信息。聚合网络连接设备28能够以下列方式实现：网络聚合策略数据库36中所定义的每个聚合网络连接都由其自身的虚拟示例进行处理，所述虚拟示例的使用实现了来自多个客户终端设备(CPE)的每个聚合网络连接的终止。

图5是合并本发明的特定实施例的通信网络的框图，其中示出了用作客户端/CPE和服务器/集线器的设备的功能。

根据本发明的特定实施例，可以由网络聚合设备63、64和65来构建聚合网络连接70、71和72，所述聚合网络连接70、71和72通过作为其端点的网络连接66和68来终止于一个聚合网络连接终止设备61。聚合网络连接终止设备61可以通过网络连接66和68来访问外部通信网络以访问外部/远程网络资源69。可以通过使用诸如边界网关协议(BGP)、开放最短路径(OSPF)的路由协议，或者通过使用更简单的机制，并且使用网络连接66或68，来由聚合网络连接终止设备61提供对外部通信网络的访问，更简单的机制诸如通信网络74内的多个静态路由器上的负载共享，所述静态路由器充当聚合网络连接终止设备61的有效下一跳。

聚合网络连接70、71和72可以提供对连接至网络聚合设备63、64和65的客户端网络节点67的访问，网络聚合设备63、64和65通过聚合网络连接70、71和72与通信网络74进行通信，通信网络74可由聚合网络连接终止设备61访问。

客户端网络节点67可以请求由通过通信网络74可访问的外部/远程网络资源69提供的数据。对外部/远程网络资源的所述请求可以在网络连接73上进行路由，网络连接73提供从客户端网络节点67经过聚合网络连接70对其端点的访问，所述端点是聚合网络连接终止设备61。这可以通过通信网络74经过进入到聚合网络连接终止设备61的网络连接66完成。由外部/远程网络资源69所发送的任何数据都可以通过聚合网络连接终止设备被路由回。

本发明的特定实施例可以使用因特网作为图5中所引用的通信网络74。然而，通信网络74可以可替代地由通过使用多个网络聚合设备63、64和65所创建的多个子网络来构建，多个子网络具有使用了多个网络连接66和68的聚合网络连接终止设备61端点。

本发明的另一个方面涉及在聚合网络连接上通过网络聚合引擎11提供高可用性。图6图示了通过聚合网络连接中的多个网络连接来提供冗余和增加吞吐量的方法的流程图。方法90可以开始于对多个网络连接进行配置的步骤91，通过创建网络聚合策略来形成聚合网络连接的步骤92。可以根据网络聚合策略来初始化聚合网络连接。控制连接可以被创建93，以用于多个网络连接，所述多个网络连接被配置为聚合连接的一部分，从而允许聚合引擎11来管理聚合连接中的网络连接的成员关系。网络聚合引擎11可以接受在聚合网络连接22上的传输分组94。网络聚合引擎11可以用所储存的、针对当前被传输的分组的传输的聚合策略，在聚合中所配置91的网络连接组中选择网络连接95。可以在聚合策略中规定针对当前分组的传输的网络连接的选择，并且可以考虑由在94中建立的控制连接所提供的数据。

根据本发明的一个实施例，在使用延迟和分组丢失来度量时，可以容易地检测到无响应的网络连接。可以在聚合引擎11中的数据传输例程内、或者将其作为与聚合引擎11的传输例程并行的独立过程来实现用于检测机制96和适应97聚合网络连接中的网络连接变化，从而允许在聚合网络连接内提供更大冗余的灵活性。

由于这不是在每个流的基础上发生，而是可以在每个分组的基础上发生，所以单个无响应的网络连接可能不会影响聚合网络连接，并且可能允许数据传输的持续，而不管网络连接的个体状态，只要聚合网络连接内的单个网络连接可用于数据传输即可。

操作示例

在本发明的一个可能的实现方式中，提供了被称作站点A、站点B和站点C、以及站点D的3个位置。图7a和图7b图示了本文所讨论的网络性能。图7a示出了具有远程效应的性能。图7b图示了基于本发明的具有减小的远程效应的性能，其中的其他网络条件与图7a中所依赖的网络条件类似。

图7b图示了在图7a上的性能改善，该改进基于使用网络架构实现的相对较远距离的网络通信上的远程效应的减小。

本发明从而提供了速度方面的网络改善性能。本领域技术人员将了解的是，所示出的性能改善是非常显著的。同时也改善了其他方面的网络性能，例如，也基于本发明来改善延迟。

优点和使用实例

本发明通过使用网络结合/聚合技术，显著改善了不同位置之间的网络性能，本发明实现了提供了中间网络部件的系统、方法和网络配置，所述中间网络部件被布置在邻近接入点，以便管理两个或多于两个站点之间的流量，从而使得结合/聚合连接被终止，并且将流量引导至网络骨干，并且可选地被传递到与其他远程站点相关联的一个或多个其他的结合/聚合连接。

本发明的网络解决方案是灵活的、反应灵敏的、可扩展的且易于实现的。可以容易地增加可选地具有其自身的CPE/集线器的新的站点，而且所述网络解决方案支持各种类型的多点网络通信，并且支持包括各种QoS技术的各种网络性能改善策略。

如上所述，可以使用基于其自身设计所固有的网络部件的交互操作、在点对点基础上自动发布新的编程或新的逻辑，很容易地更新该网络解决方案。

如上述操作示例中所说明的，相对于现有技术，显著改善了网络性能。

Claims (20)

1.一种用于改善第一客户端站点与第二客户端站点之间的网络通信性能的网络结合/聚合系统，其中所述第一客户端站点和所述第二客户端站点互相间隔一定距离，使得所述距离通常需要远程网络通信，所述系统包括：

(i)至少在所述第一客户端站点处实现的至少一个客户端站点网络部件，所述至少一个客户端站点网络部件结合或聚合多个不同的网络连接，以便对具有增加的吞吐量的结合/聚合连接进行配置；以及

(ii)至少一个网络服务器部件，所述网络服务器部件被配置为与所述至少一个客户端站点网络部件进行交互操作，所述至少一个网络服务器部件包括在高性能网络的接入点处实现的服务器/集线器；

其中所述至少一个客户端站点网络部件和所述至少一个网络服务器部件被配置为进行交互操作，以便创建和维护网络覆盖，以用于管理所述第一客户端与所述接入点之间的网络通信，并且其中在所述至少一个客户端站点网络部件与所述至少一个网络服务器部件之间，数据流量在所述结合/聚合连接上被承载，并且在所述接入点与所述第二客户端站点之间，所述至少一个网络服务器部件自动终止所述结合/聚合连接，并且向所述高性能网络的网络骨干传递数据流量，同时维护对所述数据流量的管理，以便提供受管理的网络路径，所述受管理的网络路径合并所述结合/聚合连接和在所述高性能网络上承载的至少一个网络路径两者，并且从而提供所述第一客户端站点与所述第二客户端站点之间的远程网络连接中的改善性能。

2.根据权利要求1所述的系统，其中在没有通过中央服务器的、增加远程效应的网络通信的路由的情况下，所述受管理的网络路径在至少所述第一客户端站点与所述第二客户端站点之间被维护。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个客户端站点网络部件和所述至少一个关联的网络服务器部件包括点对点编程并且基于所述点对点编程来在点对点的基础上进行操作。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个网络服务器部件被放置在离所述接入点的一定距离处，所述距离不会导致所述至少一个网络服务器部件与所述接入点之间的远程效应。

5.根据权利要求1所述的系统，其中多个网络服务器部件被实现在地理区域中以便提供邻近所述至少一个客户端站点网络部件的存在点(PoP)。

6.根据权利要求5所述的系统，其中两个或更多的存在点对所述至少一个客户端站点网络部件可访问，并且所述至少一个客户端站点网络部件被配置为：

(a)收集网络性能信息；以及

(b)发起对所述网络覆盖的所述配置以包括所述至少一个网络服务器部件，以便改善网络通信性能。

7.根据权利要求5所述的系统，包括存在点网络，所述存在点网络在地理上被分布，以便服务于多个客户端位置，每个客户端位置与所述至少一个客户端站点网络部件中的客户端站点网络部件相关联。

8.根据权利要求1所述的系统，其中每个网络服务器部件对多个客户端站点网络部件可访问，所述多个客户端站点网络部件中的每个客户端站点网络部件与客户端站点相关联。

9.根据权利要求1所述的系统，包括：

(a)在所述第一客户端站点中的每个客户端站点处以及在所述第二客户端站点处的客户端站点网络部件；

(b)邻近所述第一客户端站点中的每个客户端站点并且邻近所述第二客户端站点的网络服务器部件；

其中：

所述第一客户端站点的客户端站点网络部件和相关联的网络服务器部件之间的数据分组被结合或被聚合，随后由与所述第一客户端站点的客户端站点网络部件相关联的所述网络服务器部件所终止，并且被传递到所述高性能网络；

由与所述第二客户端站点相关联的所述网络服务器部件接收数据所述数据分组，并且在与所述第二客户端站点相关联的所述网络服务器部件和与所述第二客户端相关联的所述客户端网络部件之间的结合或聚合连接上传送所述数据流量。

10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括网络聚合设备，所述网络聚合设备：(A)将包括不相似的网络连接或由多个不同的网络载体提供的网络连接的所述多个不同的网络连接配置为一个或多个聚合组，每个聚合组创建聚合网络连接，所述聚合网络连接是所述多个不同的网络连接的逻辑连接；以及(B)在所述聚合网络连接上路由和处理双向传输；其中所述多个不同的网络连接中的两个或更多个网络连接具有不相似的网络特性，所述不相似的网络特性包括可变路径双向传输速率和延迟；其中所述逻辑连接被用于在所述多个不同的网络连接中的任意一个网络连接上双向传送数据流量，而无需针对所述不相似网络连接或者通过所述不同的网络载体的任意配置；并且所述系统包括网络聚合引擎，其中所述网络聚合引擎包括或被链接至网络聚合策略数据库，所述网络聚合策略数据库包括一个或多个网络聚合策略，所述网络聚合策略用于在可接受的容限内对所述一个或多个聚合组进行配置，以便配置和维护所述聚合网络连接，使得逻辑连接具有总的数据流量吞吐量，所述数据流量吞吐量是所述不同网络连接的所述一个或多个聚合组中的每个聚合组的可用通信流量吞吐量的总和。

11.一种用于改善第一客户端站点与第二客户端站点之间的网络通信性能的计算机网络实现的方法，其中所述第一客户端站点和所述第二客户端站点互相间隔一定距离，使得所述距离通常需要远程网络通信，所述方法包括：

(a)通过在所述第一客户端站点处实现的至少一个客户端站点网络部件，来结合或聚合多个不同的网络连接，以形成具有增加的吞吐量的结合/聚合连接；

(b)将至少一个网络服务器部件与所述至少一个客户端站点网络部件进行交互操作，所述至少一个网络服务器部件包括在高性能网络的接入点处实现的服务器/集线器；

(c)通过所述至少一个网络服务器部件来终止所述结合/聚合连接；以及

(d)通过所述至少一个网络服务器部件来向所述高性能网络传送数据流量，以用于向所述第二客户端站点进行递送，同时维护对所述数据流量的管理，以便提供受管理的网络路径，所述受管理的网络路径合并所述结合/聚合连接和在所述高性能网络上承载的至少一个网络路径两者，并且从而减少所述第一客户端站点与所述第二客户端站点之间远程效应，

其中所述至少一个客户端站点网络部件和所述至少一个网络服务器部件被配置为进行交互操作，以便创建和维护网络覆盖，以用于管理所述第一客户端与所述接入点之间的网络通信，并且其中在所述至少一个客户端站点网络部件与所述至少一个网络服务器部件之间，所述数据流量在所述结合/聚合连接上被承载，并且在所述接入点与所述第二客户端站点之间，所述至少一个网络服务器部件自动终止所述结合/聚合连接，并且向高性能网络的网络骨干传递所述数据流量。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在没有通过中央服务器的、增加远程效应的网络通信的路由的情况下，所述受管理的网络路径在至少所述第一客户端站点与所述第二客户端站点之间被维护。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一个客户端站点网络部件和所述至少一个网络服务器部件包括点对点编程并且基于所述点对点编程来在点对点的基础上进行操作。

14.根据权利要求11所述的方法，包括将所述至少一个网络服务器部件放置在离所述接入点的一定距离处，所述距离不会导致所述至少一个网络服务器部件与所述接入点之间的远程效应。

15.根据权利要求11所述的方法，包括在地理区域中实现多个网络服务器部件以便提供邻近所述至少一个客户端站点网络部件的存在点(PoP)。

16.根据权利要求15所述的方法，其中两个或更多的存在点对所述至少一个客户端站点网络部件可访问，并且所述至少一个客户端站点网络部件被配置为：

收集网络性能信息；以及

发起对所述网络覆盖的所述配置以包括所述至少一个网络服务器部件，以便改善网络通信性能。

17.根据权利要求15所述的方法，包括实现地理上分布的存在点网络，以便服务于多个客户端位置，每个客户端位置与所述至少一个客户端站点网络部件中的客户端站点网络部件相关联。

18.根据权利要求11所述的方法，其中每个网络服务器部件对多个客户端站点网络部件可访问，所述多个客户端站点网络部件中的每个客户端站点网络部件与客户端站点相关联。

19.根据权利要求11所述的方法，其中第一客户端网络部件在所述第一客户端站点中的每个客户端站点处以及在所述第二客户端站点处，并且网络服务器部件邻近所述第一客户端站点中的每个客户端站点并且邻近所述第二客户端站点，并且与所述第一客户端站点中的每个客户端站点和所述第二客户端站点相关联，所述方法包括：

聚合所述第一客户端站点的客户端站点网络部件和相关联的网络服务器部件之间的数据分组；

通过与所述第一客户端站点的客户端站点网络部件相关联的所述网络服务器部件来终止所述数据分组；

通过与所述第一客户端站点的客户端站点网络部件相关联的所述网络服务器部件来向所述高性能网络传递所述数据分组；

通过与所述第二客户端站点相关联的所述网络服务器部件来接收所述数据分组；以及

在与所述第二客户端站点相关联的所述网络服务器部件和与所述第二客户端相关联的所述客户端网络部件之间的结合或聚合连接上传送所述数据分组。

20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

通过网络聚合设备将所述多个不同的网络连接配置为一个或多个聚合组，所述多个不同的网络连接包括不相似的网络连接或由多个不同的网络载体提供的网络连接，每个聚合组创建聚合网络连接，所述聚合网络连接是所述多个不同的网络连接的逻辑连接；

通过所述网络聚合设备在所述聚合网络连接上路由和处理双向传输；以及

将用于对所述一个或多个聚合组进行配置的一个或多个网络聚合策略存储在网络聚合策略数据库上；

其中所述多个不同的网络连接中的两个或更多网络连接具有不相似的网络特性，所述不相似的网络特性包括可变路径双向传输速率和延迟；其中所述逻辑连接被用于在所述多个不同的网络连接中的任意一个网络连接上双向传送数据流量，而无需针对所述不相似网络连接或者通过所述不同的网络载体的任意配置；并且其中所述网络聚合引擎包括或被链接至所述网络聚合策略数据库，所述网络聚合策略数据库用于在可接受的容限内对所述一个或多个聚合组进行配置，以便配置和维护所述聚合网络连接，使得逻辑连接具有总的数据流量吞吐量，所述数据流量吞吐量是所述不同网络连接的所述一个或多个聚合组中的每个聚合组的可用通信流量吞吐量的总和。