CN1422475A - 通信网中用于复用分组的多级别调度方法 - Google Patents

通信网中用于复用分组的多级别调度方法 Download PDF

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Abstract

提出了电信网中用于数据业务管理的一种方法和系统。对终端用户数据流进行聚集以达到通信信道的更加高效的使用。带宽被动态地分配给各种用户的数据流，有效地减少了他们的通信费用。该系统包含服务等级选择器和多个流选择器。每个流选择器与单个预算类别相联系。按照终端用户分配的优先级使数据进入队列。根据终端用户提供的业务和终端用户的预算类别订购，数据分组从它们的队列经过服务等级选择器并经过其中一个流选择器被发送。

Description

通信网中用于复用分组的多级别调度方法
交叉参考相关申请
本申请要求2000年2月8日提交的美国临时专利申请序列号60/181,003的优先权。
发明领域
本发明涉及电信领域，更具体而言涉及在聚集用户系统中分组传输的管理。
发明背景
在比如用户需要发送数字数据流时常常要求高带宽的电信信道。数据流经常包含不同优先级的数据，其范围从不能容忍显著时延的高优先级数据(如话音通信)到低优先级数据(如电子邮件)。
通信网的接入典型地是通过维护网络节点处的设备的电信服务提供商来提供的。一般地，服务提供商向多个用户提供对网络的接入。用户可提供多个数据流。为了保证足够的容量(即带宽)，用户经常订下分立的信道，每个信道能处理各个数据流最大期望的带宽要求。典型地，信道是与特定通信相联系的物理干线，是时分复用(TDM)系统中的时隙分配或者频分复用(FDM)系统中的特定频率(如光波分复用(WDM)系统中的波长区域)。
具有多个数据流的用户经常必须安排多个分立信道来支持每个数据流的最大期望带宽。通常，这些信道在最大带宽的一小部分处操作。结果，用户购买的带宽容量大大超出了要求的平均带宽，导致比该分立信道一直接近最大容量操作时更高的费用。
发明概要
要求权利的发明涉及电信网中数据传输(即业务)管理的一种方法。它并不以专用固定带宽通信信道来支持离散终端用户数据流，而是将数据流与其它终端用户数据流进行复用以达到通信信道的更高效使用。带宽被动态地分配给各种用户，有效地减少了他们的通信费用。电信提供商可从伴随改善的统计复用的较高资源利用率和伴随的支持费用的减少中获得利益。
本发明涉及用于复用分组进入通信网的一种方法和复用器。
在一个实施方案中，复用器包含具有预定义等级的分组、接收分组的接收机和与接收机通信的发送机。发送机根据预定义预算和分组的预定义等级发送分组。在此实施方案中，预定义预算包含多个预定义等级。在另一实施方案中，复用器也包含与发送机通信的通信网。
在一个实施方案中，该方法包含接收具有预定义等级的分组并根据预定义预算和分组的预定义等级发送该分组的步骤。在此实施方案中，预定义预算包含多个预定义等级。预定义等级可以是优先级等级。在另一实施方案中，预定义预算是多个预算之一。
在一个实施方案中，该方法包含接收具有预定义等级的分组并在通信网上根据预定义预算和分组的预定义等级发送分组。在此实施方案中，预定义预算包含多个预定义等级。
在一个实施方案中，复用器包含服务等级选择器和多个流选择器。该服务等级选择器具有多个输入端和一个输出端。每个流选择器与预算类别相联系并具有多个输入端和一个输出端。来自每个流选择器的一个输入端与服务等级选择器进行通信。服务等级选择器从其一个输入端发送分组到其中一个流选择器的选定输入端以响应从该选定的流选择器发送的请求。
在一个实施方案中，复用器包含多个服务等级队列，每个都与该服务等级选择器的输入端之一进行通信。在另一个实施方案中，复用器包含多个服务等级选择器。其中每个服务等级选择器都具有一个输出端和多个输入端。该服务等级选择器的每个输出端与每个流选择器的一个输入端进行通信。在另一实施方案中，复用器还包含级别选择器，它具有与多个流选择器中各个选择器通信的输入端，并具有输出端。在又一实施方案中，复用器还包含速率限制器，它具有与流选择器的各个输出端进行通信的输入端，并具有与级别选择器的各个输入端进行通信的输出端。
在一个实施方案中，该方法包含接收服务等级选择器中的分组并根据来自流选择器的发送合格性权利的可用性将该分组分配到流选择器。在其它实施方案中，该方法还包含在该服务等级选择器中接收分组前接收该分组进入多个服务等级队列之一的步骤。在另一实施方案中，该方法还包含调整发送分组到级别选择器的速率的步骤。在又一实施方案中，该方法还包含在发送分组前确定分组合格性的步骤。
附图简述
通过下面对本发明优选实施方案更为详细的描述，如附图所示的那样，可对本发明上述和其它目的、特性和优点比较清楚。附图不必是按比例缩放的，其重点应放在示意本发明的原理上。
图1是按照本发明一个实施方案用于将分组复用到通信信道上的系统的高级别框图；
图2A和2B按照本发明一个实施方案将带宽分配到多个用户的一个实例，分别描述了预算类别订购和节点带宽分配；
图3A到3C对于按照本发明一个实施方案将带宽分配到多个用户的另一个实例，分别描述了预算类别订购和节点带宽分配；
图4是表示按照本发明一个实施方案用于扫描流选择器的事件序列的流程图；
图5描述了按照本发明一个实施方案的代币计数器(tokencounter)；以及
图6是表示按照本发明一个实施方案用于确定客户发送合格性的步骤序列的流程图。
优选实施方案详述
按照用户订购的业务类别向用户分配带宽。用户典型地按照要发送数据的重要性(即优先级)和业务的预计容量订购各种预算类别。因而用户可订购十兆比特/秒的保证的带宽、十兆比特/秒的调节的带宽和20的尽力传送权重(best effort weight)。尽力传送预算类别可用的任何带宽可按照用户尽力传送预订的相对权重分配给用户。
参考图1，来自每个用户数据流10’，10’’，10(总地就是10)的数据分组分别被多个报头分析器14’，14”，14(总地就是14)之一接收到。每个报头分析器14从用户流10读出数据分组的报头。然后分析器14将数据分组传递到与报头分析器14相联系的三个服务等级队列18’，22’，26’、18”，22”，26”、18，22，26(总地就是18，22，26)之一。
每个服务等级队列18，22，26对应于一个数据优先级：高优先级、中等优先级和低优先级。举例说，服务等级队列18对应高优先级数据，服务等级队列22对应中等优先级数据，而服务等级队列26对应低优先级数据。如果来自用户流10的数据分组的报头显示数据分组标注为高优先级，则报头分析器14将分组置入高优先级服务队列18。类似地，如果分组报头显示该分组标注为中等优先级或低优先级，则将该分组置入中等优先级服务队列22或低优先级服务队列26。
一旦分组在其中一个服务等级队列18，22，26中，分组就被服务等级选择器30’，30”，30(总地就是30)从队列18，22，26中移走以提交给流选择器50’，50”，50(总地就是50)。每个服务等级选择器30与每个流选择器50的通信通过四条线路：高就绪34’，34”，34(总地就是34)；就绪38’，38”，38(总地就是38)；分组42’，42”，42(总地就是42)；和发送46’，4 6”，46(总地就是46)。(注意，为清楚起见，只明示了第一服务等级选择器30的四条线路34，38，42，46。)服务等级选择器30从服务等级队列18，22，26中移走分组并当受到流选择器50指示时将分组发送到一个流选择器50。每个流选择器50分别对应一个预算类别：保证的、调节的或者尽力传送。只是出于举例的目的，使流选择器50，与保证的预算相联系；流选择器50”与调节的预算相联系；而流选择器50与尽力传送预算相联系。流选择器50确定是否有带宽预算可用于发送其对应的预算类别的分组。
在数据分组从服务等级队列18，22，26传送到流选择器50的过程中该系统显示了其最大的灵活性。本系统并不将服务等级队列18，22，26与唯一一个流选择器50’，50”，50相联系，而允许服务等级选择器30智能地选择发送分组到哪个流选择器50’，50”，50。服务等级队列18，22，26从流选择器50’，50”，50的去耦合会允许用户共享不同服务等级业务流之间的资源(如使用保证的预算，高优先级业务不可用其来传递中等或者低优先级业务)。
比如如果服务等级队列18具有排队的高优先级分组，而服务等级队列22具有排队的中等优先级分组，则服务等级选择器30会将高优先级分组从队列18传送到允许来自用户10的分组传输的第一流选择器50。此流选择器50的预算并不重要，所有分组离开都要经过第一可用流选择器50’。
如果保证的流选择器50，和调节的流选择器50”都允许分组通过，则队列18中的分组经过保证的流选择器50’来传递。为了决定使用哪一个流选择器50来传输分组，要扫描流选择器50以找到用于传输的第一可用的流选择器50。扫描首先确定保证的流选择器50’是否可用，而然后看调节的流选择器50”是否可用。假设保证的流选择器50’不允许第二分组在第一分组后立即离开，则队列22中的分组可经过调节的流选择器50”通过。然而，如果服务等级队列18没有高优先级分组在排队而服务等级队列22有中等优先级分组在排队，则服务等级选择器30会传送中等优先级分组到保证类别的流选择器50’。因而会允许用户使用可得到的、用户订购的最高预算类别，而保持该用户的数据业务中的服务等级优先级。
一旦数据分组传送到流选择器50，流选择器50就在级别选择器74的指导下发送数据。流选择器50’、50”经过级别速率调节器70与级别选择器74进行通信。级别速率调节器70保留某最小带宽用于尽力传送的预算类别，而如果对调节类别的实际预订过多则尽力传送的预算类别不存在。将此最小带宽设为零会导致尽力传送不足，这最终会导致较高协议层(如TCP)的超时和因此连接丢失。对应尽力传送类别的流选择器50不用插入级别速率调节器70而直接与级别选择器74通信。流选择器50使用四条线路与级别选择器74通信：合格的54’、54”、54(总地就是54)；高合格的58’、58”、58(总地就是58)；分组62’、62”、62(总地就是62)和发送68’、68”、68(总地就是68)。级别选择器74使用三条线路将分组发送给MAC层100：合格的82、分组86和发送90。在一个实施方案中传送的发生要经过速率调节器78。
在操作中，服务等级队列18中高优先级分组的出现使服务等级选择器30通过设置高就绪线路34到流选择器50来指示现在有分组要传输。反过来，如果有可用的预算，则流选择器50通过设置高合格线路54来向级别选择器74指示分组准备用于传输。级别选择器74进而又设置合格线路82到MAC层100。
MAC层100设置通知级别选择器74发送分组的发送线路90。然后级别选择器74设置发送线路66到流选择器50。流选择器74进而又设置发送线路48到服务等级选择器30。然后服务等级选择器30从服务等级队列18中删除分组并通过线路42把它传递到流选择器50，流选择器50又通过线路62将其传递到级别选择器74。级别选择器74通过线路86将分组传递到MAC层100。
参考图2A，对于按照本发明的一个实施方案的带宽分配的一个例子，用户A、B和C输入定义它们对保证、调节和尽力传送预算的订购的各别的服务级别协定(SLA)。图中指示的所有百分比代表了节点的总带宽的相对部分。用户A有25％的节点带宽在其保证的预算下、有0％的节点带宽在其调节的预算下和1的尽力传送权重。用户B有25％的节点带宽在其保证的预算下、0％的调节预算和4的尽力传送权重。用户C有50％的节点带宽在其保证的预算下、0％的调节预算和1的尽力传送权重。如果所有用户A、B和C同时力图发送多于其保证带宽可支持的数据，则每个用户分配到完全如其SLA描述的保证带宽且节点带宽由保证类别业务充满。其结果是，没有业务会通过尽力传送预算选择器。因此，在用户A、B和C之间的数据传输的比例是1∶1∶2。
参考图2B，如果用户A以20％的节点带宽传输而用户B和C每个都以100％的节点带宽传输，则按照用户B和C的尽力传送订购的比率来分配用户A没有利用的5％剩余带宽。因而，用户A、B和C分别利用总节点带宽的20％、29％和51％。用户B利用的29％被划分以致于25％经过保证的预算选择器传递而4％经过尽力传送预算选择器传递。用户B利用的51％被划分以致于50％经过保证的预算类别选择器传递而1％经过尽力传送预算选择器传递。尽管用户B力图以100％的节点带宽传输，但只有29％的节点带宽分配给它，且用户B提供的剩余71％的业务取决于可用的缓冲器大小而被缓冲或者丢失。如果用户B的数据29％以上是高优先级数据，则用户B只丢失高优先级数据。
在上例中，用户A、B和C都没有订购调节的预算类别。此例中任何用户SLA中调节的预算带宽的任意分配代表无限的超额订购，因为没有将无保证的带宽留给超额订购。
参考图3A，对于按照本发明的实施方案的带宽分配的另一个例子，用户A有12.5％的节点带宽用于其保证的预算、20％的节点带宽用于其调节的预算和1的尽力传送权重。用户B有12.5％的节点带宽用于其保证的预算、20％的节点带宽用于其调节的预算和4的尽力传送权重。用户C有25％的节点带宽用于其保证的预算、20％的节点带宽用于其调节的预算和1的尽力传送权重。调节的预算类别的订购代表了60％的节点带宽，但在计算保证的预算后只有50％可用，因而调节的预算类别超额订购是120％。
参考图3B，如果用户A、B和C每个都提交要求100％总节点带宽的业务，在其保证的预算下他们就分别分配到12.5％6、12.5％和25％。总节点带宽的剩余50％按照调节比率20∶20∶20分配以致于A、B和C每个用户都分配到大约占总节点带宽16.67％的额外带宽。其结果是，尽力传送选择器不可能被利用并且分配给用户A、B和C的总节点带宽分别有29.17％、29.17％和41.67％。
参考图3C，如果用户A没有提交任何数据但用户B和C每个都提交要求100％的总节点带宽，则用户B经过其保证和调节的预算而分配到32.5％，且用户C经过其保证和调节的预算分配到45％。总节点带宽剩下的22.5％在用户B和C间按照其尽力传送权重4∶1的比例划分。因此，总节点带宽的50.5％分配给用户B而总节点带宽的49.5％分配给用户C。
如果用户B以高优先级分组只提交要求总节点带宽的40％，则12.5％经过保证的预算选择器传递，20％经过调节的预算选择器传递而剩余部分经过尽力传送选择器用较低优先级分组传递。
再次参考图1，使用一个流选择器50按照分组的可用性、可用分组的优先级和每个用户(客户)的SLA将分组从一个队列18、22、26传递到MAC层100。特别是，级别选择器74按优先级降序扫描所有流选择器50直到它找到合格发送分组的流选择器50。图4示意了一个流程图，描述了扫描图1的流选择器50的事件顺序。在步骤202中，级别选择器74在扫描流选择器50前等待预定更新时间Δ。首先(步骤204)确定发送分组的保证的流选择器50，的合格性。如果保证的流选择器50’合格，分组就从队列18、22、26发送(步骤206)到MAC层100。然后在时间Δ后重新开始扫描(步骤202)。如果保证的流选择器50’对发送不合格，则确定调节的流选择器50”的合格性(步骤208)。如果调节选择器50，合格，则发送分组(步骤210)并在时间Δ后重新开始扫描(步骤202)。如果调节的流选择器50”再次对发送不合格，则下一步确定使用尽力传送选择器50发送的合格性(步骤212)。类似地，如果尽力传送选择器50合格，则发送分组(步骤214)，否则不发送分组并在时间Δ后重新开始扫描(步骤202)。
每个流选择器50使用一个或者多个代币计数器，每个对应一个预算类别。代币计数器用来确定选择器的合格性以发送来自给定客户的分组。图5概念性地示意了用于图1的通信干线复用器5的代币计数器104’、104”、104、104””(总地就是104)。每个代币计数器104有代币计数器数值，该数值通过根据系统时钟和根据数据分组的发送而周期性地增加或删除代币来更新。
在每个更新时刻，按照预定更新值相对每个客户和相对每个预算增加或者记贷(credit)该代币计数器数值。每个代币计数器104的更新值一般是根据相联系的客户对于各个预算类别的SLA分配来确定。比如，如果第一客户订购的保证速率是第二客户的保证速率的两倍，则每次更新时典型地以两倍于第二客户的计数器速率对第一客户的保证的代币计数器104记贷。如果代币计数器数值增加以致于它等于或者超过了预定数值，则该客户的队列18、22、26中的分组对于相应预算类别的传输是合格的。如果代币计数器数值继续增加以致于它达到第二预定数值，则对代币计数器104进一步记贷在改变代币计数器数值方面是无效的。因而，当代币计数器104达到第二预定数值时，它保持在该数值直到发送数据分组。在一个实施方案中第一预定数值等于第二预定数值。在发送分组后，代币计数器数值减少正比于数据分组长度的量。
调节和尽力传送预算不提供固定的带宽分配，因此实现为自适应代币计数器104、104””的公平机制用来确定这些预算类别的合格性。保证的预算对应于固定带宽并且因此不需要自适应代币计数器。因为当保证和调节的流选择器50’和50”不合格时分组只可使用尽力传送流选择器50来发送，所以只有自适应代币计数器104””才用于尽力传送预算。
所有的斗(bucket)104都使用预定数值108。预定数值108可按照其相联系的预算类别变化。因为分组经过相应选择器50发送时代币计数器数值减少，所以在刚好前一分组发送之后到达队列18、22、26的分组要直到用于代币计数器数值再次达到预定数值108的足够时间已经过去，才能经过相同选择器50发送。为了避免这一延迟，保证的代币计数器104’有第二预定数值112留给高优先级分组。这个高优先级门限112被建立在较低的预定数值。
表1列出的比特指示器用来确定图5示意的实施方案的代币计数器104的传输合格性。比特指示器PktPending和PktHiPending分别指示在客户的队列22、26和高优先级队列18中是否分别有可用的分组和高优先级分组。G-RegulaterBligible和R-RegulatorEligible分别指示保证的代币计数器104，和调节的代币计数器104”是否满足或超过预定数值108。类似地，R-FairnessEligible和B-FairnessEligible分别指示调节的自适应代币计数器104和尽力传送自适应代币计数器104””是否已达到预定数值108。G-RegulatorHiEligible指示保证的代币计数器数值是否超过了第二预定数值112。G-Eligible、R-Eligible和B-Eligible通过与其他比特指示器的逻辑关系来定义并分别指示保证、调节和尽力传送选择器50’、50”和50是否合格发送数据分组。
表1
比特指示器 数值
PktPending 若队列中有任何分组则为TRUE
PktHiPending 若队列中有高优先级分组则为TRUE
G_RegulatorEligible 对于GuaranteedBucket≥0为TRUE
R_RegulatorEligible 对于RegulatedBuoket≥0为TRUE
R_FairnessEligible 对于AdaptiveBucket≥0为TRUE
B_FairnessEligible 对于BestEffortBucket≥0为TRUE
G_RegulatorHiEl igible 对于GuaranteedBucket≥-2000为TRUE
G_Eligible ＝(G_RegulatorEligible AND G_PktPending)OR(G_RegulatorHiEligible AHD G_HiPktPending)
R_Eligible ＝R_RegulatorEligible AND PktPending  ANDR_RateFairnessEligible
B_Eligible ＝PktPending AND B_RateFairnessEligible
图6是一个流程图，示意了用来确定客户使用保证的预算发送数据分组和高优先级数据分组的合格性的一组步骤的(按照图5和表1)实施方案。这些合格性分别通过G_RegulatorEligible和G_RegulatorHiEligible给出。在步骤302中，通过增加客户的保证速率代币分辨率来记贷客户的保证的代币计数器的数值。对于每个客户，保证的速率代币分辨率可变化并且一般根据客户的保证带宽分配而确定。如果保证的代币计数器数值大于预定数值108，则设置它等于预定数值(步骤304)。G_RegulatorEligible和G_RegulatorHiEligible的数值初始化为逻辑FALSE(步骤306)。如果保证的代币计数器数值超过了第二预定数值112，则设置G_RegualtorHiEligible的数值等于逻辑TRUE(步骤308)。如果保证的代币计数器数值等于或者大于预定数值108，则设置G_RegulatorEligible的数值等于逻辑TRUE(步骤310)。如果在当前时刻仍有一个或者多个客户要被扫描，则通过返回到步骤302来继续确定保证的预算的合格性。如果下面两个条件之一满足，则一个客户使用其保证的预算来发送是合格的：1)G_RegulatorEligible为TRUE且客户队列18、22、26之一中有可得到的分组，或者2)G_RegualtorHiEligible为TRUE且客户的高优先级队列18中有可得到的高优先级分组。
通过检查调节代币计数器104”和调节自适应代币计数器104，而确定使用调节的预算类别的发送的合格性。对调节的代币计数器104”记贷的速率按照客户在其SLA中定义的调节的预算来变化。对自适应代币计数器104记贷的速率是通过响应力图使用调节的预算的业务来确定的。因为调节的预算类别经受客户对可用调节带宽的超额订购，所以对调节的预算类别产生大量业务的多个客户有时会导致带宽需求超过总分配调节带宽。其结果是，可填入缓冲器而数据分组等待发送且随后的数据分组会丢失。为了保证对调节的预算类别下的用户公平，对自适应代币计数器104、104””记贷的速率(即自适应速率)被降低。使用一个称为Stress的参数来表征该环境下的积压或者用户负荷。在一个实施方案中Stress被定义为对经过调节的预算发送是合格的客户的数目。如果Stress值指示超额订购不是问题(如Stress等于零)，则自适应速率大于或等于客户的调节速率。
使用除了没有与第二预定数值112的比较(即没有对应于步骤308的等效步骤)外都类似于上面对于保证的代币计数器104’的一序列步骤来检查该调节的代币计数器104”、104。如果调节代币计数器104”不小于预定数值108，则设置R_RegulatorEligible为逻辑TRUE。类似地，如果调节自适应代币计数器104不小于预定数值108，则设置R_RateFairnessEligible为逻辑TRUE。如果下面三个条件全部满足，则一个客户对使用其调节的预算发送是合格的：(1)R_RegulatorEligible为TRUE，(2)R_RateFairnessEligible为TRUE和(3)PktPending为TRUE或者PktHiPending为TRUE。
通过检查尽力传送自适应代币计数器104””来确定尽力传送预算类别的合格性。使用上述用于调节自适应代币计数器104的步骤来检查代币计数器104””。降低尽力传送自适应代币计数器104””的记贷速率以响应Stress的增加。调节和尽力传送预算的Stress参数可不同地定义。在一个实施方案中将用于调节预算的Stress定义为调节预算合格的客户数目而用于尽力传送预算的Stress定义为可经过尽力传送预算发送的合格客户数目。如果尽力传送自适应代币计数器104””的数值等于或大于预定数值108，则设置B_RateFairnessEligible为逻辑TRUE。如果B_RateFairnessEligible为TRUE且客户的队列18、22、26之一中有可用分组，则一个客户对使用其尽力传送预算来发送是合格的。
表2通过举例的方式定义了三个客户的SLA分配。客户A订购了1,000八位位组(即1,000个8比特字节)每微秒的保证速率。客户B订购了2,000八位位组每微秒的保证速率和5,000八位位组每微秒的调节速率。客户C订购了3,000八位位组每微秒的保证速率、9,000八位位组每微秒的调节速率和1的尽力传送权重。客户A或客户B都没有订购尽力传送分配。在此例中，所有客户发送长1,000八位位组的分组，且最大分组长2,000八位位组。
表2
客户     保证速率(八位位组/ms)     调节速率(八位位组/ms)
    A     1000     0
    B     2000     5000
    C     3000     9000
表3是一个时刻表，它示意了表2中定义的客户的分组发送的示意性实例。标注A(G)、B(G)和C(G)的列分别对应客户A、B和C的保证的代币计数器数值。标注B(R)、B(A)、C(R)和C(A)的列分别对应客户B和C的调节和自适应代币计数器数值。Stress指示在调节和尽力传送预算下发送的合格客户数目。在此例中预定数值为0且第二预定数值为-2000。表3
时间   滴答次数     自适应滴答次数 A(G) B(C) C(G) B(R) B(A) C(R) C(A)    发送的客户/预算 Stress
  0   0     0   0 0   0   0   0   0   0     A/G   2
  0.1   10     2 -900 0   0   0   0   0   0     B/G   2
  0.2   20     4 -800 -800   0   0   0   0   0     A/G   2
  0.3   30     6 -1700 -600   0   0   0   0   0     B/G   2
  0.4   40     8 -1600 -1400   0   0   0   0   0     A/G   2
  0.5   50     10 -2500 -1200   0   0   0   0   0     B/G   2
  0.6   60     12 -2400 -2000   0   0   0   0   0     C/G   2
  0.7   70     14 -2300 -1800   -700   0   0   0   0     B/G   2
  0.8   80     16 -2200 -2600   -400   0   0   0   0     B/R   1
  0.85   85     17 -2150 -2500   -250   -750   -950   0   0     NULL   1
  0.9   90     18 -2100 -2400   -100   -500   -900   0   0     C/R   0
  1   100     28 -2000 -2200   0   0   -400   -100   -100     C/G   0
  1.01   101     29 -1990 -2180   -970   0   -350   -10   -10     NULL   0
  1.02   102     30 -1980 -2160   -940   0   -300   0   0     NULL   1
  1.03   103     30.2 -1970 -2140   -910   0   -300   0   0     NULL   1
  1.04   104     30.4 -1960 -2120   -880   0   -300   0   0     NULL   1
  1.05   105     30.6 -1950 -2100   -850   0   -300   0   0     NULL   1
  1.06   106     30.8 -1940 -2080   -820   0   -300   0   0     NULL   1
  1.07   107     31 -1930 -2060   -790   0   -250   0   0     NULL   1
  1.08   108     31.2 -1920 -2040   -760   0   -250   0   0     NULL   1
  1.09   109     31.4 -1910 -2020   -730   0   -250   0   0     NULL   1
  1.1   110     31.6 -1900 -2000   -700   0   -250   0   0     A/G   1
  1.12   112     32 -2880 -1960   -640   0   -200   0   0     NULL   1
  1.17   117     33 -2830 -1860   -490   0   -150   0   0     NULL   1
  1.2   120     33.6 -2800 -1800   -400   0   -150   0   0     B/G   1
  1.22   122     34 -2780 -2760   -340   0   -100   0   0     NULL   1
  1.27   127     35 -2730 -2660   -190   0   -50   0   0     NULL   1
  1.3   130     35.6 -2700 -2600   -100   0   -50   0   0     C/R   0
  1.32   132     36 -2680 -2560   -40   0   0   -820   -910     NULL   1
  1.37   137     37 -2630 -2460   0   0   0   -370   -820     NULL   1
  1.4   140     37.6 -2600 -2400   0   0   0   -100   -820     C/G   1
  1.42   142     38 -2580 -2360   -940   0   0   0   -730     NULL   1
  1.47   147     39 -2530 -2260   -850   0   0   0   -640     NULL   1
  1.5   150     39.6 -2500 -2200   -910   0   0   0   -640     B/R   0
  1.52   152     40 -2480 -2160   -940   -940   -970   0   -550     NULL   0
  1.53   153     41 -2470 -2140   -910   -910   -940   0   -460     NULL   0
  1.54   154     42 -2460 -2120   -880   -880   -910   0   -370     NULL   0
  1.55   155     43 -2450 -2100   -850   -850   -880   0   -280     NULL   0
  1.56   156     44 -2440 -2080   -820   -820   -850   0   -190     NULL   0
  1.57   157     45 -2430 -2060   -790   -790   -820   0   -100     NULL   0
  1.58   158     46 -2420 -2040   -760   -760   -790   0   -10     NULL   0
  1.59   159     46.2 -2410 -2020   -730   -730   -760   0   0     NULL   1
  1.6   160     47.2 -2400 -2000   -700   -700   -760   0   0     C/R   0
在此例中滴答速率是100次(滴答)每毫秒。在分组经过保证的流选择器50发送后，对应的保证的代币计数器以分组长度乘以长度分辨率而递减。因为A分配到1,000八位位组/ms，所以保证的代币计数器数值应该每微秒到达预定数值一次。设置客户A的速率代币分辨率为10以达到此代币计数器的记贷速率。因而在发送后A的保证的代币计数器数值减少1,000并在100次滴答(1.00ms)后返回其初始数值。类似地确定客户B和C的代币速率分辨率。客户A、B和C的代币速率分辨率列于表4。-2000的高优先级门限(即第二预定数值)只对于保证的代币计数器才设置并且是基于2000八位位组的最大分组大小。
表4
客户   保证代币速率分辨率   调节代币速率分辨率     自适应代币速率分辨率 第二预定数值
 A   10   0     0   -2000
 B   20   50     50   -2000
 C   30   90     90   -2000
在此例中当时间＝0时，所有三个客户都是活动的和积压的(饱和的)，客户A和B只有高优先级分组而客户C只有低优先级分组。节点速率为10,000八位位组/ms，因而大约每0.1ms发送一次分组。客户A和客户B都可发送高优先级分组，然而，保证的选择器50只能选择它们之一用于以顺序(循环)方式传递。在每次发送后，对应的保证的代币计数器减少1000。因而客户A发送分组而0.1ms后客户B发送分组。只要客户A和B的保证的代币计数器数值保持高于-2000，此交替发送序列就继续。
当时间＝0.6ms时，客户A或客户B都没有高于高优先级门限的保证的代币计数器数值。客户C最终可使用其保证的预算发送其较低优先级分组。当时间＝0.7ms时，客户B有-1800的保证的代币计数器数值并且现在可发送高优先级分组。
当时间＝0.8ms时，客户A、B和C已经用完它们的保证的预算，因而B和C的调节类别决定下次谁发送。因为节点超额订购(即Stress大于零)；所以客户B和C将不能以其要求的速率提供分组。通信干线复用器5通过降低给予自适应代币计数器的速率(即自适应滴答速率)来响应。分组在客户B调节的预算下从其发送并且Stress减小为1，因为B在调节的预算下不再合格。当时间＝0.85ms时，由于记贷速率上的差别，客户B的调节代币计数器数值会比其调节自适应代币计数器数值更快地增加。
当时间＝0.9ms时，客户C经过其调节的预算发送分组，因为所有其他客户预算都低于其门限。当时间＝1.0ms时，客户C经过其保证的预算发送分组，因为对应的代币计数器数值已经恢复到零门限。时刻表中包含了其他时刻以进一步示意通信中继线复用器5的操作原理。
虽然本发明已特别参考特定优选实施方案进行示意和描述，但本领域内的技术人员应当理解，其形式和细节可有各种变化而不脱离如附带权利要求定义的本发明的精神和范围。

Claims (33)

1.一种复用分组的方法，该方法包含：
接收具有预定义等级的分组；以及
根据包含多个预定义等级的预定义预算且根据该分组的该预定义等级而发送该分组。
2.如权利要求1的方法，其中该预定义等级是优先级等级。
3.如权利要求1的方法，其中该预定义预算是多个预算之一。
4.如权利要求2的方法，其中该多个优先级等级具有顺序，且该分组按照该优先级等级的顺序发送。
5.如权利要求4的方法，其中该优先级等级的顺序依赖于预算。
6.一种复用分组的方法，该方法包含：
接收具有预定义等级的分组；以及
根据包含多个预定义等级的预定义预算并根据该分组的该预定义等级而在通信网络上发送该分组。
7.如权利要求6的方法，其中该预定义等级是网络优先级等级。
8.如权利要求7的方法，其中该预定义预算是多个预算之一。
9.如权利要求7的方法，其中该多个网络优先级等级具有顺序，并且该分组在该网络上按照该网络优先级等级的顺序发送。
10.一种分组复用系统包含：
具有预定义等级的分组；
接收该分组的接收机；以及
与接收机通信的发送机，该发送机根据包含多个预定义等级的预定义预算并根据该分组的该预定义等级而发送该分组。
11.如权利要求10的分组复用系统，还包含与该发送机通信的通信网，该通信网接收该发送机发送的分组。
12.一种通信干线复用器包含：
具有服务等级选择器输出端和多个服务等级选择器输入端的服务等级选择器；以及
多个流选择器，该多个流选择器中每个都具有流选择器输出端和多个流选择器输入端，每个该流选择器输入端之一与该服务等级选择器输出端通信，
其中该多个流选择器中每个都与多个预算类别之一相联系；
其中该服务等级选择器将从该多个服务等级输入端之一接收到的分组发送到该多个流选择器输入端中选择的一个，以响应来自该多个流选择器中选择的一个流选择器的、为该服务等级选择器发送的请求。
13.如权利要求12的通信干线复用器，其中该多个流选择器包含三个流选择器，该三个流选择器之一与尽力传送预算相联系，该三个流选择器之一与调节传递预算相联系，以及该三个流选择器之一与保证带宽预算相联系。
14.如权利要求12的通信干线复用器还包含多个服务等级队列，该服务等级队列中的每个队列都与该多个服务等级选择器输入端中相应的输入端进行通信。
15.如权利要求12的通信干线复用器还包含具有输出端和多个级别选择器输入端的级别选择器，该级别选择器输入端中的每个与该多个流选择器中相应的流选择器输出端进行通信。
16.如权利要求14的通信干线复用器还包含多个服务等级选择器，每个服务等级选择器具有服务等级选择器输出端和多个服务等级选择器输入端，每个服务等级选择器输出端与该多个流选择器中每个流选择器的多个流选择器输入端之一进行通信。
17.如权利要求15的通信干线复用器还包含速率限制器，该速率限制器具有多个速率限制器输入端和多个速率限制器输出端，每个速率限制器输入端与各自流选择器的输出端进行通信并且每个该速率选择器输出端与该多个级别选择器输入端中的各个输入端进行通信。
18.一种通信网包含：
通信干线复用器，包含：
具有服务等级选择器输出端和多个服务等级选择器输入端的服务等级选择器；
多个流选择器，该多个流选择器中每个都具有流选择器输出端和多个流选择器输入端，该多个流选择器中每个流选择器的一个流选择器输入端与该服务等级选择器输出端通信；以及
具有输出端和多个级别选择器输入端的级别选择器，该多个级别选择器输入端中每个与该流选择器输出端中的相应输出端进行通信，
多个服务等级队列，每个该服务等级队列与该多个服务等级选择器输入端中相应的输入端进行通信；
报头分析器，具有接收通信分组流的报头分析器输入端和多个报头分析器输出端，每个该报头分析器输出端与该多个服务等级队列中相应的队列进行通信；以及
具有与该级别选择器输出端通信的MAC输入端的MAC接口，
其中该多个流选择器中每个与多个预算类别之一相联系，
其中该服务等级选择器将来自该多个服务队列之一的分组发送到该多个流选择器输入端中选择的一个，以响应来自该多个流选择器中选择的一个的、在该服务等级选择器接收到的发送请求。
19.如权利要求18的通信网还包含速率限制器，该速率限制器具有多个速率限制器输入端和多个速率限制器输出端，该多个速率限制器输入端中每个与该多个流选择器之一的流选择器输出端进行通信。
20.如权利要求18的通信网还包含速率调节器，该速率调节器具有速率调节器输入端和速率调节器输出端，该速率调节器输入端与该级别选择器输出端进行通信并且该速率调节器输出端与该MAC输入端进行通信。
21.如权利要求20的通信网，其中该MAC接口具有节点就绪输出端并且该速率调节器具有节点请求输入端，该速率调节器在该速率调节器输出端提供分组以至少部分地响应该MAC接口在该节点就绪输出端提供的信号。
22.如权利要求18的通信网，其中该MAC接口包含具有速率调节器输入端的速率调节器，该速率调节器输入端是该MAC输入端。
23.一种复用分组的方法，该方法包含：
接收具有多个分组的数据流，该分组每个都具有优先级；
根据其优先级分配该多个分组之一到服务等级队列；以及
发送该多个分组之一以响应该服务等级队列的发送请求。
24.如权利要求23的复用分组的方法，其中该服务等级队列的该发送请求响应于来自该服务队列的就绪分组。
25.如权利要求23的复用分组的方法，其中该服务等级队列的该发送请求是从流选择器接收到的。
26.如权利要求23的复用分组的方法，其中该服务等级队列的该发送请求响应于网络上的业务。
27.一种复用分组的方法，每个分组具有服务等级，该方法包含：
在服务等级选择器中接收分组；以及
分配该分组到多个流选择器之一以响应来自该多个流选择器之一的、该服务等级选择器的发送合格权利的可用性。
28.如权利要求27的方法还包含在该服务等级选择器中接收该分组之前将该分组接收进入多个服务等级队列之一的步骤。
29.如权利要求27的方法，其中发送该分组的步骤也响应于级别选择器分组请求。
30.如权利要求29的方法还包含调节发送该分组到该级别选择器的速率的步骤。
31.如权利要求27的方法，其中该发送合格权利的可用性是根据分组到该多个流选择器的先前分配的。
32.如权利要求29的方法还包含在发送该分组前确定要发送的分组的合格性的步骤。
33.一种复用通信分组的方法，每个分组具有服务等级，该方法包含：
确定分组发送速率；以及
修改物理干线中分配给该分组的信道带宽。
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