CN1322710C - 管理通信量的方法和执行该方法的入口路由器 - Google Patents

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Abstract

一种分组网络中的入口路由器和出口路由器之间通信量管理方法，其中，所述通信量在所述入口路由器内相应于不同服务类型的队列中进行调度，部分通信量经过所述入口路由器和所述出口路由器之间的专门通道，所述方法包括下述步骤，向流经所述专门通道的所述部分流量提供专门通道队列，用于独立地暂存发往所述专门通道的所述部分流量，以及在所述部分流量进入所述流量通道之前，对发往所述指定通道的部分流量进行整形。而且，实施例包括向所述一个或多个指定流量通道提供相应于不同服务类型的一组通道队列，以及提供相关的整形器。

Description

管理通信量的方法和执行该方法的入口路由器
技术领域
本发明涉及一种管理通信量的方法，特别涉及一种管理分组网络入口路由器和出口路由器之间的通信量的方法，所述通信量在所述入口路由器的相应于不同服务类型的队列中进行调度；本发明还涉及一种实现所述方法的入口路由器。
背景技术
这种方法在现有技术中，例如：从IETF工作组的RFC 3270，是已知的，这在互联网 http://IETF.org/rfc.html上可以查到，其名称为“Multi-Protocol Label Switching(MPLS)Support of DifferentiatedServices”。
上述文章描述了在分组网络(例如：互联网)的入口路由器中，根据服务类型(文章中叫做行为集合，简称为BA)对分组进行排队的基本原理。同一网站另一RFC的编号为RFC3290的文章对这项技术进行了补充说明，其中还进一步描述了BA分类器以及各种不同的队列，BA分类器是入口源路由器中的一个装置，它确定分组暂存在哪个队列里。同一网站的文章RFC3031还描述了为通信流量分配通道的概念。
现有技术的互联网入口路由器可以将输入分组辨别“通常的”IP路由分组和要进入通道的分组，在互联网中，通道大多数是MPLS通道。而且，这些现有技术的路由器还可以辨别分组的不同服务类型，因此，在入口路由器每一个出口接口上都有几个队列。例如，这些队列可以由互联网里的DiffServ队列组成，而每一服务类型对应一个队列，通过该出口接口转发的所有分组都要根据其服务类型来进行分类。在这里，有必要注意的是“通常的”IP流量和MPLS流量“通道”没有区别，也就是说，如果两种流量的分组属于同一服务类型的话，将被存储在同一个队列里。
但是，现有技术的方法和路由器有个缺点，就是MPLS通道很容易引起流量溢出，这是由于通道的估计带宽是由网络管理员传达并为特定通道预留的，因此这个预测值可能是不实用的，也可能会导致拥塞问题。目前还没有通信量管理方法来解决MPLS通道的流量问题。
发明概述
本发明的目的就是提供一种用于分组网络的管理通信量的方法，尤其是特殊通道的通信量的管理方法。根据本发明，这个目的可以通过本发明的方法以及实施该方法的入口路由器来实现。
根据本发明的方法包括一个确定所述入口路由器和出口路由器之间专门通道的部分流量的步骤，其特征在于：所述方法包括为所述部分流量提供一个专门的通道队列，所述部分流量要流经所述专门通道，用于独立地暂存发往所述专门通道的所述部分流量；所述方法还包括在发往所述专门通道的所述部分流量进入所述通道之前，对所述部分流量进行整形。
根据本发明的实施该方法的入口路由器包括至少相应于不同服务类型的多个队列(AF1，...，Afn，EF，BE，CT)之一，所述入口路由器根据服务类型和目的地址来将输入分组暂存这些队列中，其特征在于：所述入口路由器(I)还包括与所述至少一个与所述专门通道(LSP1、LSP2)相关并专用于它的至少一个专门通道队列(QLSP1，QLSP2)；所述入口路由器(I)还能将部分输入分组暂存到所述入口路由器内的所述至少一个通道队列；所述入口路由器还包括与所述至少一个专门通道(LSP1、LSP2)相关的至少一个通道整形器(SLSP1、SLSP2)，用于对所述至少一个专门通道(LSP1、LSP2)的流量进行整形。
通过在入口路由器中为每个通道分配专用通道队列，以及利用一个专用整形器整形每个通道队列或通道的流量，就可以提供一个用于管理通道流量的简单方法。
通过为每个通道提供一组队列，其中每个服务类型有一个队列，就可以提供同一个通道内不同服务类型之间的差异。这样，总的通道流量就得到了整形，而同时为每个通道建立一组队列(每一服务类型只有一个队列)。其优点就是，总的通道流量限制在一个特定的整形器速率，同时根据服务类型，例如：DiffServ的特征，对每个不同的服务类型进行单独处理。
通过为每个队列提供一个独立的整形器，可以进一步细化不同服务类型之间的差异，因此，一个通信量管理通道还可以用来管理多种服务类型。这样，利用通道的队列和每个服务类型的相应整形器就可以监测每一服务类型的流量，并对其整形。
因此，可以为多个通道的流量提供一组队列，每个队列对应一个不同的服务类型，其中的所有通道都对应该入口路由器的同一个出口接口。
本发明提供了一种监测装置，特别用来控制经过指定通道或多个通道的负荷或流量。这可以通过周期性测量队列中发出的分组的数目和大小或者队列中发出的字节数来实现。根据监测的结果，再与预定的通道预留带宽进行比较。例如，可以把监测的流量和与通道预留带宽相关的预设阈值进行比较。如果超过阈值，则会产生一个通知消息给网络管理员。然后网络管理员根据该消息增加通道或多个通道的预留带宽，结果会导致为通道或多个通道的新带宽计算一个新路径。而且这也会导致网络管理员为相应的通道整形器提供新的整形参数。
除了上述特征外，还可以由网络管理员通过发送预设消息到入口路由器来启用本发明的方法。
附图说明
结合附图参考下述的具体实施例，有助于理解本发明的上述和其它目的、特征以及本发明本身，其中图1详细显示了本发明的入口路由器。
具体实施方式
本发明应用于分组网络，例如互联网领域，其中除了根据每个输入IP分组的报头计算每个路由器的IP转发或下一中继(next-hop)外，还存在预定标签交换路径或通道。附图中给出了一个入口路由器I，其中IP分组将到达入口页面(blade)IB1～IBk。图中给出了一个到达入口页面IB1的IP分组。确定一个输入IP分组是利用传统IP路由还是通过MPLS通道从这个入口路由器I转发到一个出口路由器(图中未给出)的决定，是由该入口路由器内的FIB查询装置(标记为FIB)进行的。这个FIB查询装置还可以确定利用该入口路由器I的哪个出口页面以及该出口页面的哪个出口接口向其发送分组。在图中给出了选择出口页面EB1及其出口接口ITF-1的解决方案。在附图所述的实施例中，入口路由器包括n个这样的出口页面，它们经过一个内部转换器S，连接到入口页面IB1～IBk。而且，FIB装置的另一个功能是确定通道参数，也叫作LSP参数，该参数及其用途将在下面一段中进行描述。
除了目的地信息外，通过，例如：每一个分组的报头中的DSCP(Differentiated Services Code Point的缩写)标记，将每一个输入的IP分组归属于一个特定的服务类型。为了恰当并充分地处理为这些独立服务类型预留的不同带宽，每个入口页面中每个类型的独立队列都是预知的，在图中标记为AF1～AFn、EF、BE和CT，分别是Assured Forwarding、Expedited Forwarding、Best Effort以及Control Traffic的缩写，这些都是DiffServ工作组在IETF制定的标准。根据初始或更新的带宽，以及其它限制，例如权重、优先权(实时或非实时)限制，对相应于不同服务类型的通信流量进行不同的调度和整形。因此，输入分组首先暂存在入口页面的不同的独立队列，每一服务类型对应一个队列。用BA-IP分类器，图中标记为BA，来确定每个输入分组存储的合适队列，该分类器根据输入分组内的信息，例如输入分组的DSCP标记，来确定相应的服务类型。
BA和FIB装置中提取的信息(图中用点线的箭头来标记)随后被用在入口选择器(图中标记为SELi)中来确定入口页面的内部交换端口，例如图中的交换端口1，以及确定相应于该内部交换端口的特定队列，分组将被发送到该端口，以便临时存储在入口页面上。
在图中所示的入口路由器I中，每个入口页面的输入分组将被进一步转发到某个合适的出口页面的相应出口接口上。对于每个出口接口和每个出口页面，服务类型队列的相似集合用来暂存输入分组。在图中，出口页面EB1有3个出口接口，用灰色椭圆形来表示，分别用ITF-1、ITF-2和ITF-3来标记。其中一个出口接口ITF-3只用于传输传统的IP流量，有传统的服务类型队列集合，图中也用AF1～AFn、EF、BE和CT来标记。除了传统的IP流量，出接口ITF-1和ITF-2也适于用来传输通道流量，例如：MPLS流量。通道LSP1和LSP2分别源于出接口ITF-1和ITF-2。对于通道LSP1，L1是外发的MPLS标签，对于通道LSP2，L2是外发标签。这些虽然在附图中没有给出，但是对于分组的进一步转发是非常重要的。
在附图中，传送IP流量的链路用IP来表示，而通道是用通道参考号来表示的。
因此，两个出接口不仅耦合到上述传统的队列组，作为本发明的一个重要特点，也耦合到每个通道的至少一个指定队列。这在附图中是很清楚的，出口接口ITF-1不仅耦合到类似于出口接口ITF-3的一个的队列组，也耦合到一个标记为QLSP1的专门的通道队列。同样，除了传统队列组外，出口接口ITF-2也耦合到一个专门的通道队列QLSP2。
确定各分组在出口页面队列上暂存在哪里包括下述几个步骤。首先用一个LSP-ref-check装置(图中标记为LSP-r)来检测出口页面EB-1上的输入分组是遵循传统的IP转发，还是MPLS通道转发。如果是传统的IP，则根据服务类型和出口-接口参考号，用一个出口选择器(标记为SELe)来确定合适的出口接口及其队列，该出口选择器的功能类似于入口页面上入口选择器SELi。例如，这个信息是在SELe装置中从一个特殊报头得出的，该报头在入口页面的打包装置(图上未给出)中被加在IP分组的前端。这个特殊报头包括内部参数，例如：服务类型、出口页面参考号、出口-接口参考号以及LSP参考号等等，这些参数由入口路由器的入口页面内部预先确定，例如在装置BA和FIB中确定。
如果LSP-r装置检测到分组是要经MPLS通道发送，则用输出分段表(out-segment table)(图中标记为OST)根据通道参考号或通道标签来确定相应的存储队列，该通道参考号或通道标签可以从特殊报头中获取。
在另一个实施例中(图中未示出)，甚至会有同一出口接口的一个或多个通道的一组队列，其中的每个服务类型有一个队列。如果一个通道或一组通道内有一组队列，且相应于同一出接口的一组通道有一组队列，就可以进一步区分同一通道内不同服务类型的MPLS流量。
在所示的实施例中，对于其中的每个MPLS通道，会有一个队列，在出口页面内也有一个相关的整形器。根据预留带宽，例如为队列配置的峰值信息速率，这些整形器(分别用SLSP1和SLSP2标记)分别用来控制MPLS通道LSP1和LSP2的流量。
需要进一步明确的是，尽管在图中没有给出，但是相应于每一个IP队列都可以有类似的整形器存在。
对于通道或MPLS通道的整形器，根据通道的预留带宽来设定每个整形器的峰值信息速率的实施例也是可能的。然而，可以提供其它的整形装置，其中要用到一些由网络管理员初始确定的其它流量参数。这些整形器都是本领域技术人员公知的，不需要进一步详细讨论。
可以用队列参考号来扩展OST以确定MPLS分组存储在哪个队列。在另一个实施例中，如果每个通道有几个通道队列，那么根据其服务类型，OST表只需要附加一个队列参考号，因此，这个特殊的参考号就是通道队列块的参考号。在队列块入口处，可以进一步确定到底用哪个队列存储分组。但是，输出分段表也会随着当前队列参考号而更新。
图中所示的OST表利用通道参考号作为索引，它包括通道外发标签(L1或L2)、出口接口(ITF-1或ITF-2)和队列参考号这样的条目。
图中每一个出口页面还包括一个监测装置。但在其它的实施例中，每个队列或者每个出口接口都可能包括监测装置。这种监测装置的功能是监测通道的流量。这可以通过监测相应于出口页面上任何一个出口接口的队列来实现。为此，该监测装置可以监测队列发出的流量，例如：检测每个队列的容量，并且将通道流量与相应于通道初始预留带宽的预定阈值进行比较。而且，在溢出时，该监测装置也用来向网络管理员发送消息。因此，监测每个通道队列的占用量，在溢出的情况下，发送消息给网络管理员告知拥塞这样的流量问题。然后，网络管理员(图中未示出)可以调整通道，这通常暗示着确定一个新的通道路径，可能包括选择新出口页面和新的出口接口。这就意味着要再次把这个消息提供给FIB分类器。因为流量需要进行不同的整形，因此也要通知通道的相应整形装置。
本发明方法的另一个特点就是，网络管理员可以启动该方法，从而可以发挥使每个通道具有相应的独立队列这一特征。为此，网络管理员通过简单网络管理协议，简称为SNMP协议，发送一个消息(图中未示出)，其中一个新的通道配置对象指示或命令入口路由器来启动通道的专用队列。这通常是利用一个叫做管理信息库MIB的附加管理对象来实现的。但是也可以用其它通信方法来实现，例如：利用指令线接口CLI。入口路由器也用来接收上述消息，并从中提取指示信息：是否启用每个通道的独立通道队列，以及在被请求的情况下是否启用该队列。在另一个实施例中，相应于不同的服务类型，每个通道可能有几个队列，那么这个来自于网络管理员的发送到入口路由器的消息可能也包括关于启用每个通道多个队列的信息。同样，在这些实施例中，入口路由器也用来从该消息中提取是否启用队列的信息，并据此执行。
尽管上面结合装置描述了本发明的基本原理，但是很显然如权利要求所述，本发明并不仅限于这里所描述的具体实施例。

Claims (32)

1.一种管理分组网络入口路由器和出口路由器之间通信量的方法，所述通信量在所述入口路由器的相应于不同服务类型的队列中进行调度，该方法还包括一个确定所述入口路由器和出口路由器之间专门通道的部分流量的步骤，其特征在于：
所述方法包括为所述部分流量提供一个专门的通道队列，所述部分流量要流经所述专门通道，所述通道队列用于独立地暂存发往所述专门通道的所述部分流量；
所述方法还包括在发往所述专门通道的所述部分流量进入所述专门通道之前，对所述部分流量进行整形。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述方法包括提供一组与所述专门通道相关联的通道队列，所述队列组中的每个通道队列相应于一个不同的服务类型。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于：为所述队列组的每个通道队列提供一个整形器，用于对所述一组中每个通道队列的流量进行整形。
4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于：所述通道队列组与属于所述入口路由器的同一个出口接口的多个专门通道相关。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：监测经过所述专门通道的流量；将所述监测结果与所述专门通道的预留带宽进行比较；根据所述的比较结果，发送消息通知网络管理员。
6.根据权利要求2或3的方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：监测经过所述专门通道的流量；将所述监测结果与所述专门通道的预留带宽进行比较；根据所述的比较结果，发送消息通知网络管理员。
7.根据权利要求4的方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：监测经过所述出口接口上的所述多个专门通道的流量；将所述监测结果与所述多个专门通道的预留带宽进行比较；根据所述的比较结果，发送消息通知网络管理员。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于：当接收到指示所述专门通道的流量超出预定值的消息时，所述网络管理员增加预留带宽，从而为所述入口路由器和所述出口路由器之间的所述专门通道计算新的路径。
9.根据权利要求6的方法，其特征在于：当接收到指示所述专门通道的流量超出预定值的消息时，所述网络管理员增加预留带宽，从而为所述入口路由器和所述出口路由器之间的所述专门通道计算新的路径。
10.根据权利要求7的方法，其特征在于：当接收到指示所述多个专门通道的流量超出预定值的消息时，所述网络管理员增加预留带宽，从而为所述入口路由器和所述出口路由器之间的所述多个专门通道计算新的路径。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列。
12.根据权利要求2或3的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列组。
13.根据权利要求4的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列组。
14.根据权利要求5的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列。
15.根据权利要求6的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列组。
16.根据权利要求7的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列组。
17.根据权利要求8的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列。
18.根据权利要求9的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列组。
19.根据权利要求10的方法，其特征在于：根据网络管理员发送的启用所述方法的消息来提供所述通道队列组。
20.一种分组网络的入口路由器(I)，所述入口路由器用于在分组网络中将分组通过至少一个专门通道(LSP1、LSP2)转发到所述分组网络的出口路由器，所述入口路由器(I)包括至少相应于不同服务类型的多个队列(AF1，...，Afn，EF，BE，CT)之一，所述入口路由器根据服务类型和目的地址来将输入分组暂存这些队列中，其特征在于：
所述入口路由器(I)还包括与所述至少一个所述专门通道(LSP1、LSP2)相关并专用于它的至少一个通道队列(QLSP1，QLSP2)；
所述入口路由器(I)还能将部分输入分组暂存到所述入口路由器内的所述至少一个通道队列(QLSP1，QLSP2)；
所述入口路由器还包括与所述至少一个专门通道(LSP1、LSP2)相关的至少一个通道整形器(SLSP1、SLSP2)，用于对所述至少一个专门通道(LSP1、LSP2)的流量进行整形。
21.根据权利要求20的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还包括相应于不同服务类型，与所述至少一个专门通道相关的至少一组通道队列。
22.根据权利要求21的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还包括与所述至少一个专门通道相关的至少一组通道整形器。
23.根据权利要求21或22的入口路由器(I)，其特征在于：相应于不同服务类型的所述至少一组通道队列与相应于所述入口路由器上的同一出口接口的多个专门通道相关。
24.根据权利要求20的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器(I)包括一个监测装置(M1)，用于监测所述至少一个专门通道的流量，将所述流量与预定阈值进行比较，所述预定阈值和所述至少一个专门通道的预留带宽相关，并根据所述比较结果产生消息给网络管理员。
25.根据权利要求21或22的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器(I)包括一个监测装置(M1)，用于监测所述至少一个专门通道的流量，将所述流量与预定阈值进行比较，所述预定阈值和所述至少一个专门通道的预留带宽相关，并根据所述比较结果产生消息给网络管理员。
26.根据权利要求23的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器(I)包括一个监测装置(M1)，用于监测所述多个专门通道的流量，将所述流量与预定阈值进行比较，所述预定阈值和所述多个专门通道的预留带宽相关，并根据所述比较结果产生消息给网络管理员。
27.根据权利要求20的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还用于接收来自网络管理员的关于启用所述至少一个通道队列的预定消息，以此来确定是否启用所述至少一个通道队列，所述通道队列用于接收发送到所述至少一个专门通道的输入分组。
28.根据权利要求21或22的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还用于接收来自网络管理员的关于启用所述一组通道队列的预定消息，以此来确定是否启用所述至少一个通道队列，所述通道队列用于接收发送到所述至少一个专门通道的输入分组。
29.根据权利要求23的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还用于接收来自网络管理员的关于启用所述一组通道队列的预定消息，以此来确定是否启用所述至少一个通道队列，所述通道队列用于接收发送到所述至少一个专门通道的输入分组。
30.根据权利要求24的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还用于接收来自网络管理员的关于启用所述至少一个通道队列的预定消息，以此来确定是否启用所述至少一个通道队列，所述通道队列用于接收发送到所述至少一个专门通道的输入分组。
31.根据权利要求25的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还用于接收来自网络管理员的关于启用所述一组通道队列的预定消息，以此来确定是否启用所述至少一个通道队列，所述通道队列用于接收发送到所述至少一个专门通道的输入分组。
32.根据权利要求26的入口路由器(I)，其特征在于：所述入口路由器还用于接收来自网络管理员的关于启用所述一组通道队列的预定消息，以此来确定是否启用所述至少一个通道队列，所述通道队列用于接收发送到所述至少一个专门通道的输入分组。
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