CN1984043A

CN1984043A - 基于带宽调整机制的流量控制方法及系统

Info

Publication number: CN1984043A
Application number: CNA2006100610188A
Authority: CN
Inventors: 刘耀; 徐前锋
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: CN100531130C

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种基于带宽调整机制的流量控制方法，包括：用户数据报文从源端MSTP设备到达宿端MSTP设备；宿端MSTP设备检测自身存储状况，依照检测结果调节连接源端MSTP设备的链路带宽，并将调节信息发送给源端MSTP设备；源端MSTP设备根据前述调节信息调节自身上行带宽。本发明还公开了一种网络，包括源端MSTP设备和宿端MSTP设备。所述MSTP设备包括：FIFO状态检测模块，接收FIFO存储模块，发送FIFO存储模块，LCAS控制模块和LCAS模块。本发明将网络中用户宿端的拥塞传递到用户源端，避免用户数据信息报文的丢失，实现端到端的用户流量控制。

Description

基于带宽调整机制的流量控制方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于带宽调整机制的流量控制方法，以及应用于该方法的网络系统。

背景技术

城域网作为连接接入网和核心层网的网络，在近年来得到迅猛的发展。运营商希望通过城域网提供更多的业务支持，使得网络增值，收入增加。但是随着接入网数据业务的增加，由接入的局域网(LAN)带来的数量庞大的数据给城域网带来了新的问题，因为同步数字体系/同步光纤网(SDH/SONET)是一种电路交换技术，而不是包交换方式，难以有效的处理突发的数据包以及提供有效的带宽管理。

随着以虚级联(Virtual Concatenation，VCAT)、通用成帧规程(GenericFraming Procedure，GFP)和链路容量调整方案(Link Capacity AdjustmentScheme，LCAS)为标志的下一代数字同步体系(NG-SDH)的出现，使得多业务传送平台(Multiservice Transport Platform，MSTP)在不同路径上可以灵活、动态地分配带宽，并能够在提供多业务服务的基础上有效地提高网络的应用效率。

级联是在MSTP上实现的一种数据映射技术，它可将多个虚容器(VirtualContainer，VC)组合起来，作为一个保持比特序列完整性的单容器使用。虚级联技术是将分布于不同SDH信号速率等级(STM-N，N为正整数)的特定规范的虚容器(VC-n，n可为11、12、2、3等)按照级联的方法，形成一个虚容器组(Virtual Container Group，VCG)进行传输，其中每个VC-n均具有独立的结构和相应的通道开销(Path Overhead，POH)。数个VC-n虚级联就相当于多个VC-n的间插。虚级联的每个VC-n可以独立传输，选择不同的路径，对中间传输设备无特殊需求，而在设备方面仅仅对两端设备有特殊的协议支持要求。

LCAS是一种可变带宽分配技术，它具有带宽灵活和动态调整等特点，当用户带宽发生变化时，可以调整虚级联组VC-n的数量，这一调整不会对用户的正常业务产生中断。此外，LCAS技术还提供一种容错机制，可增强虚级联的健壮性：当虚级联组中有一个VC-n失效，不会使整个虚级联组失效，而是自动地将失效的VC-n从虚级联组中剔除，剩下的正常的VC-n继续传输业务；当失效VC-n恢复后，系统自动地又将该VC-n重新加入虚级联组。

GFP是一个新的成帧协议，可用于固定长度数据包的传递，而且由于GFP沿用了异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)采用的基于信头差错控制(Header Error Control，HEC)帧界定的机制，也使得它可用于可变长度数据包的传递。GFP开拓了调制解调器点到点传输的能力，将输入数据流按照顺序排列发送，从而极大的简化了数据链路层的同步和数据帧的分界定位操作。

流量控制是避免或减小网络拥塞的一种方法。为了尽量避免帧丢失，在面向连接的网络中，可以重新发送丢失的帧，或者是通过滑动窗口机制来协商可以传输的最大带宽。在无连接的网络中，是通过发送流量控制信息来操作的。发生网络拥塞的节点向所连接的系统发送流量控制信息；源节点收到该信息后，即刻停止向目的节点发送数据。在全双工的以太网中，流量控制由802.3x标准定义的PAUSE功能实现，但是对该功能的支持是802.3x标准的可选项。

为了避免或者减小网络拥塞，在目前的MSTP设备中，对SDH承载以太网(Ethernet over SDH，EOS)的流量控制一般有两种处理方式。

现有技术方案一：不进行流量控制处理，即，在SDH网络中出现拥塞时，采用直接丢弃的方式。

这种方案的优点是实现起来比较简单，缺点是：

1、存在帧丢失情况；高层面向连接的网络层次需要反复重新传输被丢弃的帧，带宽利用率低，并最终减慢终端用户的网络响应时间；

2、由于网络拥塞，导致带宽的不断调整，出现流量振荡现象。

现有技术方案二：由802.3x标准定义的PAUSE功能实现流量控制处理。

图2示出了现有技术中以太网媒体接入控制(Madia Access Control，MAC)子层的结构。

图3示出了现有技术中EOS的MAC控制子层的结构。

802.3x标准的操作方法是通过可选的MAC控制子层为流量控制消息创建一个结构，完成发送和接受流量控制信息，流量控制信息通过PAUSE帧来发送。在图2、图3中的MAC子层均是802.3x标准的可选项。

图4示出了现有技术中802.3x标准的流量控制过程：

设备A汇聚的数据通过SDH的VCG管道向设备B传递；

设备B接收报文的缓存不足或超过一定的门限后，向设备A发送PAUSE消息，说明数据拥塞，请求暂停发送数据；

设备A收到PAUSE消息后，立即停止发送消息；

设备A在等待一段时间后再启动发送数据。

在上述过程中，设备A等待的时间等于PAUSE帧中的暂停时间。

上述方案虽然解决了数据包丢失的问题，但仍存在以下缺点：

1、PAUSE帧中要求暂停的时间单位无法设置；

2、PAUSE帧作为SDH的净荷，其传输需要经过封装映射和解映射的过程，

再加上传输距离比较远，从宿端发送到源端时延比较大；

3、PAUSE帧作为带内控制信息，容易受到拥塞流量的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于带宽调节的流量控制方法，用以解决目前在MSTP设备上的系统侧数据业务流量控制问题。

本发明还提供了一种用于基于带宽调节的流量控制网络，用以解决目前在MSTP设备上的系统侧数据业务流量控制问题。

本发明所提供的基于带宽调整机制的流量控制方法包括，数据在从源端用户设备传输到宿端用户设备并执行以下步骤：

A、用户数据报文从源端MSTP设备到达宿端MSTP设备；

B、宿端MSTP设备检测自身存储状况，依照检测结果调节连接源端MSTP设备的链路带宽，并将调节信息发送给源端MSTP设备；

C、源端MSTP设备根据前述调节信息调节自身上行带宽。

本发明所述方法中的所述源端MSTP设备和宿端MSTP设备同时支持VCAT和LCAS功能。

本发明方法中所公开的所述源端MSTP设备在通过VCG管道与宿端MSTP设备相连。

本发明所述方法中，步骤B进一步包括以下步骤：

B1、宿端MSTP设备将接收到的用户数据报文传到宿端MSTP设备逻辑端口的接收FIFO存储模块中；

B2、FIFO状态检测模块获取接收FIFO存储模块的数据存储深度信息；

B3、带宽调节控制模块根据所获得的接收FIFO存储模块深度信息调节宿端MSTP设备连接源端MSTP设备的链路带宽；

B4、宿端MSTP设备将前述带宽调节信息通过网络开销传送到源端MSTP设备。

本发明所述方法中所述带宽控制模块包括LCAS控制模块和LCAS模块。

本发明所述方法中所述步骤B3进一步包括：

B31、LCAS控制模块根据所获得接收FIFO深度信息，计算出宿端MSTP设备VCG管道中应增加或减少的VC的数量，并将调节指令发往LCAS模块；

B32、LCAS模块根据收到的调节指令相应删除或者增加宿端MSTP设备VCG管道中VC的数量。

本发明所述方法中所述LCAS控制模块计算VCG中VC数量的算法可以是线性的，也可以是非线性的。

本发明所述方法中所述步骤C包括以下步骤：

C1、源端MSTP设备收到宿端MSTP设备发送的调节VCG管道中VC数量的指令；

C2、源端MSTP设备的LCAS模块根据接收到的调节指令相应删除或者增加源端MSTP设备VCG管道中的VC数量；

C3、源端MSTP设备的FIFO状态检测模块获取发送FIFO存储模块的深度信息并判断源端MSTP设备是否发生数据拥塞；

C4、源端MSTP设备发生数据拥塞，在源端MSTP设备与源端用户设备间进行流量控制。

所述步骤C4的实现方法包括：在源端MSTP设备发生数据拥塞时，将源端用户设备发送的数据丢弃；

或

采用802.3x标准进行流量控制。

本发明还公开了一种网络，包括源端MSTP设备和宿端MSTP设备，并且所述源端MSTP设备通过VCG管道连接到所述宿端MSTP设备，所述源端MSTP设备和宿端MSTP设备同时支持VCAT和LCAS功能。

本发明所公开的网络中的所述源端MSTP设备和宿端MSTP设备均包括：

发送FIFO存储模块，用于存储MSTP设备已经处理完等待发送的数据报文；

接收FIFO存储模块，用于存储MSTP设备逻辑端口接收的数据报文；

FIFO状态检测模块，用于获取发送FIFO存储模块和接收FIFO存储模块的深度信息并判断是否产生数据拥塞；

LCAS控制模块，用于计算VCG中的VC数量并产生和发送带宽调节指令；

LCAS模块，用于根据LCAS控制模块的带宽调节指令调节带宽。

所述连接源端MSTP设备和宿端MSTP设备的VCG管道由多个VC组成。

本发明很好的解决了网络中存在的数据拥塞问题，表现在：不需要设备支持MAC控制子层，减少了网络层次，降低了实现难度；不需要通过网络净荷发送PAUSE帧，避免网络时延的影响；通过对中间传输的带宽调整，将用户宿端的拥塞传递到了用户源端，实现端到端的用户流量控制，避免了用户数据的丢失。

附图说明

图1为现有技术中MSTP网络示意图；

图2为现有技术中以太网MAC控制子层结构示意图；

图3为现有技术中EOS的MAC控制子层结构示意图；

图4为现有技术中802.3x标准规定的流量控制过程示意图；

图5为本发明汇聚网络的结构示意图；

图6为本发明实施例的带宽调节流量控制机制的示意图；

图7为本发明实施例的LCAS调节策略算法的示意图；

图8为本发明实施例中宿端MSTP设备发生拥塞时，减小VCG管道带宽的示意图；

图9为本发明实施例中宿端MSTP设备拥塞减轻时，增加VCG管道带宽的示意图。

具体实施方式

本发明通过在网络中配置MSTP设备，将源端用户设备发送的数据通过源端MSTP设备发送到宿端MSTP设备，并经由宿端MSTP设备最终到达宿端用户设备。若宿端用户设备发生数据拥塞或者宿端MSTP设备接收的数据超过自身的转发能力或者接收能力或者接收的数据小于设定的阈值时，进行带宽调节，并将调节信息发送到源端MSTP设备，源端MSTP设备根据收到的带宽调节信息相应调节上行带宽，若源端MSTP设备因此产生数据拥塞，则在源端MSTP设备与源端用户设备之间执行现有技术中的流量控制策略，从而达到端到端的用户流量控制。

上述带宽调节过程通过本发明的网络实现。本发明的网络源端MSTP设备和宿端MSTP设备，假设源端MSTP设备通过由48个VC12组成的VCG管道连接到所述宿端MSTP设备，源端MSTP设备和宿端MSTP设备同时支持VCAT和LCAS功能。本发明网络的特点在于，源端MSTP设备和宿端MSTP设备均包括：FIFO状态检测模块，用于检测FIFO存储模块的存储状态；LCAS控制模块，用于发送调节带宽指令和LCAS模块，用于进行带宽调节。

下面将结合附图，说明本发明的具体实施方式。需要说明的是，本发明的实施例仅仅用来解释本发明，而不是用来限定本发明的范围。

参见图5，为本发明汇聚网络的结构示意图，在没有发生数据拥塞的情况下，其数据操作过程如下：

源端用户设备CE_A、CE_C发送的数据分别到达源端MSTP设备A和C；

源端MSTP设备A、C将接收到的数据通过各自的VCG管道发送到宿端MSTP设备B；

宿端MSTP设备B将接收到的数据发往宿端用户设备CE_B。

若数据发生拥塞，则进行如下操作：

宿端MSTP设备B接到宿端用户设备CE_B的拥塞消息或者检测到自身发生拥塞，调节自身带宽并将拥塞信息和带宽调节信息通过SDH的开销发送给源端MSTP设备A、C；

源端MSTP设备A、C接到宿端MSTP设备B发送的带宽调节信号以后，调节自身的带宽，并依照802.3x标准定义的方法在源端MSTP设备A、C和用户设备CE_A、CE_C进行流量调节，或者在源端MSTP设备A、C上丢弃收到的用户数据报文。

本发明在发生数据拥塞情况下的带宽调节流量控制机制体现在图6中：用户数据到达宿端MSTP设备B后，先进入VCG入口处的接收FIFO存储模块，FIFO状态检测模块检测接收FIFO存储模块的深度并将检测结果传送给带宽调节控制模块，当接收FIFO存储模块的深度信息超过一定的阈值后，带宽调节控制模块调节VCG管道中的VC12的数量，以此来调节带宽。

图7是本发明实施例的一种LCAS调节策略算法。LCAS控制模块收到FIFO状态检测模块发送的接收FIFO存储模块的深度信息后，将依照一定的调节策略来计算允许输入的带宽。在本实施例中采用了线性算法：当接收FIFO存储模块的深度小于等于Len时，LCAS控制模块不进行带宽调节；当接收FIFO存储模块的深度大于Len时，LCAS控制模块依照图示算法计算VCG管道中VC12的个数，即确定发生数据拥塞时的带宽。

以上实施例仅仅是本发明的一种算法而已，所有可以实现本发明目的的线性以及非线性算法均在本发明的构思范围内。

图8和图9进一步示出了本发明的LCAS调节过程。

图8是本发明实施例中宿端MSTP设备发生数据拥塞时，减小VCG管道带宽的示意图：数据流通过VCG管道到达接收FIFO存储模块；FIFO状态检测模块检测到接收FIFO存储模块的深度超过一定的阈值，将检测结果发送给带宽调节控制模块中的LCAS控制模块；LCAS控制模块依照图7所示的调节策略计算调节后入口VCG管道中的VC12的数目并将该信息发送给带宽调节控制模块中的LCAS模块，同时向LCAS模块发送删除VC12的指令；LCAS模块在入口VCG管道的48个VC12中动态删除多余的VC12，直到接收FIFO存储模块的深度不再增加。

图9为本发明实施例中宿端MSTP设备拥塞减轻时，增加VCG管道带宽的示意图：FIFO状态检测模块检测到接收FIFO存储模块的深度减小到一定阈值，将检测结果发送给带宽调节控制模块中的LCAS控制模块；LCAS控制模块依照图7所示的调节策略计算调节后入口VCG管道中的VC12的数目并将该信息发送给带宽调节控制模块中的LCAS模块，同时向LCAS模块发送增加VC12的指令；LCAS模块在入口VCG管道中动态地增加VC12的数目，直到接收FIFO存储模块的深度达到平衡状态。

需要进一步说明的是，在本发明中，所述VCG管道是由48个VC12构成的，这只不过是一种VCG管道构成的实施例而已，VC已经具有多种型号，使用任何一类VC实现相同或者相似的功能的构思，均在本发明的保护范围之内。

本发明中仅仅举了图7所述的一种LCAS带宽调节策略，这并不意味着只有线性带宽调节策略才是本发明要保护的内容。如前所述，本发明的带宽调节策略，不仅可以是线性的，还可以是非线性的。同时，由于VC的个数只能是自然数，因此，本发明的带宽调节策略也可以是离散的。

本发明主要以宿端MSTP设备因为自身的转发能力不足导致的数据拥塞的处理，但本发明同样适用于因为宿端用户设备发生数据拥塞，并将这种拥塞信息传送到宿端MSTP设备的情形。在此情形下，宿端用户设备的拥塞消息直接传送到宿端MSTP设备的带宽调节控制模块，由带宽调节控制模块进行带宽调整。

本发明很好地解决了通信网络中存在的数据拥塞问题，通过对中间传输的带宽的调整，将用户宿端设备发生的数据拥塞传递到用户源端，实现了端到端的用户流量控制，达到避免用户数据中信息报文的丢失的目的。

以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，仅用来解释本发明，而不能用来限定本发明的范围，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1、一种基于带宽调整机制的流量控制方法，包括：

A、用户数据报文从源端MSTP设备到达宿端MSTP设备；

C、源端MSTP设备根据前述调节信息调节上行带宽。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源端MSTP设备和宿端MSTP设备同时支持VCAT和LCAS功能。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源端MSTP设备在通过VCG管道与宿端MSTP设备相连。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括以下步骤：

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述带宽控制模块包括LCAS控制模块和LCAS模块。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B3进一步包括：

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述LCAS控制模块计算VCG中VC数量的算法可以是线性的，也可以是非线性的。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C4的实现方法包括：在源端MSTP设备发生数据拥塞时，将源端用户设备发送的数据丢弃；

或

采用802.3x标准进行流量控制。

10、一种网络，包括源端MSTP设备和宿端MSTP设备，其特征在于，所述源端MSTP设备通过VCG管道连接到所述宿端MSTP设备。

11、如权利要求11所述的网络，其特征在于，所述源端MSTP设备和宿端MSTP设备同时支持VCAT和LCAS功能。

12、如权利要求11所述的网络，其特征在于，所述源端MSTP设备和宿端MSTP设备均包括：

LCAS模块，用于根据LCAS控制模块的带宽调节指令调节带宽。

13、如权利要求11所述的网络，其特征在于，所述连接源端MSTP设备和宿端MSTP设备的VCG管道由多个VC组成。