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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dienstqualitäten-(QoS)-Anpassung
und -bereitstellung für
einen Schalter, der eine Vielzahl von Anschlüssen hat, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfasst: Empfang eines Paketes, das einen ersten
Prioritätswert
hat, an einem ersten Anschluss des Schalters, Bestimmung eines zweiten
Prioritätswertes
und eines dritten Prioritätswertes
für das
Paket, Verarbeitung des Paketes in dem Schalter auf der Basis des
zweiten Prioritätswertes
und Anwendung des dritten Prioritätswertes auf das Paket vor
der Übertragung
von dem Schalter.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung einen Schalter, der ein oder
mehrere Vermittlungsmodule hat, die zur Dienstqualitätenanpassung
und -bereitstellung angepasst sind, wobei jedes Vermittlungsmodul
folgendes umfasst: Einen oder mehrere Anschlüsse zum Empfang einer Vielzahl
von eintreffenden Paketen und zum Senden einer Vielzahl von abgehenden
Paketen, eine Zugangs-Steuerung, die mit den Eingangs-Anschlüssen gekoppelt
ist, um die eintreffenden Pakete zu empfangen, wobei jedes eintreffende
Paket einen ersten Prioritätswert
und eine Vielzahl von Fluss-Eigenschaften
hat; und eine Vermittlungs-Steuerung, die mit der Zugangs-Steuerung
gekoppelt ist, um die eintreffenden Pakete von der Zugangs-Steuerung
zu empfangen, um einen zweiten Prioritätswert auf der Grundlage der
Vielzahl von Fluss-Eigenschaften jedes Paketes zu bestimmen, und
um die abgehenden Pakete an den Anschlüssen zur Übertragung bereitzustellen,
wobei der zweite Prioritätswert
dazu benutzt wird, eine Verarbeitungs-Priorität der eintreffenden Pakete
anzuzeigen, während
die eintreffenden Pakete im Schalter verarbeitet werden, wobei die
Vermittlungs-Steuerung mit der Zugangs-Steuerung gekoppelt ist,
um einen dritten Prioritätswert
für das
Paket zu bestimmen, und der dritte Prioritätswert wird auf die eintreffenden
Pakete angewendet, bevor die eintreffenden Pakete vom Schalter als abgehende
Pakete gesendet werden, um das Paket auf einer Einrichtung zu verarbeiten,
an die der Schalter das Paket sendet.
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Ein
solches Verfahren und ein Schalter sind aus dem Dokument
WO 00 03256 und aus dem
Dokument
WO 0056024 ,
bisheriger Stand der Technik gemäß Artikel
54(3) und (4) EPC, bekannt, das nach dem Vorzugsdatum der vorliegenden
Erfindung veröffentlicht
wurde.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Einrichtungen zur Bestimmung
der Dienstqualität
(QoS) in einem Datenkommunikationsschalter und insbesondere Einrichtungen
zur Bestimmung der internen und abgehenden QoS auf der Grundlage
einer Anzahl von Fluss-Eigenschaften.
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Der
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Standard
802.1Q mit dem Titel "Virtual Bridged
Local Area Networks" definiert
einen Industriestandard für
Virtual Bridged Local Area Networks (VLANs). Der Standard 802.1Q
definiert neben anderen Dingen eine Übereinkunft zur Hinzufügung einer Tag-Kopfinformation
zu einem Datenpaket der Ebene 2, d.h. zu einem "Rahmen", bei der Erzeugung eines 802.1Q-kompatiblen
Paketes. Die Tag-Kopfinformation kann neben anderen Dingen eine
VLAN-Kennung und einen Prioritätswert
enthalten, der dem Paket zugeordnet ist. Die VLAN-Kennung bestimmt
typischerweise, welche LAN-Einrichtungen autorisiert sind, das Paket
zu empfangen, und der Prioritätswert
bestimmt typischerweise, wie schnell das Paket von den autorisierten
LAN-Einrichtungen bezogen auf andere Pakete empfangen wird.
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Wenn
ein 802.1Q-kompatibles Paket jede Bridge in einem Bridged LAN durchläuft, kann
der Prioritätswert
im eintreffenden Paket von der Bridge "regeneriert" werden, um einen entsprechenden Prioritätswert für das abgehende
Paket zu bestimmen. Entsprechend dem Standard kann der abgehende
Prioritätswert
unabhängig
in jeder Bridge als Funktion des Anschlusses, auf dem die Bridge
das Paket empfängt,
und des eintreffenden Prioritätswertes
bestimmt werden. Im Standard werden jedoch keine Festlegungen getroffen,
Werte aus Feldern in dem Paket zu berücksichtigen, die nicht der
Definition der Dienstqualität
(QoS) zugeordnet sind, wenn der abgehende Prioritätswert zugewiesen
wird.
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Daher
ist es wünschenswert,
Werte aus Feldern in dem Paket zu berücksichtigen, die nicht der
Definition der QoS zugeordnet sind, wenn der abgehende Prioritätswert zugewiesen
wird. Es kann auch wünschenswert
sein, dem Paket verschiedene interne und abgehende Prioritätswerte
zuzuordnen, erstere zur Anwendung bei der Priorisierung des Paketes
in der aktuellen Bridge und letztere zur Anwendung auf das Paket, wie
es von der aktuellen Bridge gesendet wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalter mit einem
verbesserten Priorisierungs-Prozess bereitzustellen, der es erlaubt,
Anforderungen von angeschlossenen Einrichtungen für den Fall zu
priorisieren, dass die angeschlossenen Einrichtungen an einem bestimmten
Anschluss eines Schalters dieselbe Priorität anfordern.
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Dieses
Ziel wird durch ein Verfahren erreicht, wie zu Beginn erwähnt, worin
der Schritt der Bestimmung des zweiten Prioritätswertes und des dritten Prioritätswertes
die Schritte umfasst, Kopfinformationen der Ebenen 2, 3 oder 4 zu
benutzen, die nicht der Definition der QoS aus der Kopfinformation
des eintreffenden Paketes zugeordnet sind, um auf eine Leitweglenkungs-Tabelle
zuzugreifen, um einen Index zu finden, den Index dazu zu verwenden,
in einer Tabelle nach einem Tabelleneintrag zu suchen, der einen
Prioritäts-Deskriptor-Index enthält, und
einen Tabellenzugriff auf verschiedene zweite Prioritätswerte
und dritte Prioritätswerte
sowohl auf der Grundlage des Prioritäts-Deskriptor-Indexes als auch
des ersten Prioritätswertes
durchzuführen.
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Weiterhin
wird dieses Ziel durch einen Schalter erreicht, wie zu Beginn erwähnt, wobei
der Schalter den zweiten Prioritätswert
und den dritten Prioritätswert
bestimmt, indem Kopfinformation der Ebene 2, 3 oder 4 verwendet
wird, die nicht der Definition der QoS aus der Kopfinformation des
eintreffenden Paketes zugeordnet ist, um auf eine Leitweglenkungs-Tabelle
zuzugreifen, um einen Index zu finden, den Index dazu zu verwenden,
in einer Tabelle nach einem Tabelleneintrag zu suchen, der einen
Prioritäts-Deskriptor-Index enthält und in
einer Tabelle sowohl auf der Grundlage des Prioritäts-Deskriptor-Indexes,
als auch des ersten Prioritätswertes
nach verschiedenen zweiten Prioritätswerten und dritten Prioritätswerten
zu suchen.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Dienstqualitäten-(QoS)-Anpassung
und -bereitstellung für
einen Schalter, der eine Vielzahl von Anschlüssen hat, bereitgestellt. Das
Verfahren enthält
die Schritte des Empfangens eines Pakets, das einen ersten Prioritätswert hat,
an einem ersten Anschluss, der Bestimmung eines zweiten Prioritätswertes
für das
Paket auf der Grundlage einer oder mehrerer Fluss-Eigenschaften,
die mindestens einen Wert aus einem Paket-Feld enthalten, das nicht
für die
Definition von QoS zugeordnet ist, und der Verarbeitung des Paketes
auf der Grundlage des zweiten Prioritätswertes.
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In
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Dienstqualitätenanpassung
und -bereitstellung für
einen Schalter bereitgestellt, der eine Vielzahl von Anschlüssen hat.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens eines Paketes,
das einen ersten Prioritätswert
hat, an einem ersten Anschluss, der Bestimmung eines zweiten Prioritätswertes
für das
Paket auf der Grundlage einer oder mehrerer Fluss-Eigenschaften,
die mindestens einen Wert aus einem Paket-Feld enthalten, das nicht
für die Definition
von QoS zugeordnet ist, und der Anwendung des zweiten Prioritätswertes
auf das Paket vor der Übertragung
vom Schalter.
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In
noch einem anderen Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zur Dienstqualitätenanpassung
und -bereitstellung für
einen Schalter bereitgestellt, der eine Vielzahl von Anschlüssen hat.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens eines Paketes,
das einen ersten Prioritätswert
hat, an einem ersten Anschluss, die Bestimmung eines zweiten Prioritätswertes
für das
Paket auf der Grundlage einer oder mehrerer Fluss-Eigenschaften,
die Verarbeitung des Paketes auf der Grundlage des zweiten Prioritätswertes, die
Bestimmung eines dritten Prioritätswertes
für das
Paket auf der Grundlage einer oder mehrerer Fluss-Eigenschaften
und die Anwendung des dritten Prioritätswertes auf das Paket vor
der Übertragung
vom Schalter.
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In
noch einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird ein Schalter, der ein oder mehrere Vermittlungsmodule
hat, die zur Dienstqualitätenanpassung
und -bereitstellung in der Lage sind, bereitgestellt. Jedes Vermittlungsmodul
enthält
einen oder mehrere Anschlüsse
zum Empfang einer Vielzahl von eintreffenden Paketen und zum Senden
einer Vielzahl von abgehenden Paketen, eine Zugangs-Steuerung, die mit
den Eingangs-Anschlüssen
gekoppelt ist, um die eintreffenden Pakete zu empfangen, wobei jedes
eintreffende Paket einen Eingangs-Prioritätswert und eine Vielzahl von
Fluss-Eigenschaften hat, und eine Vermittlungs-Steuerung, die mit der Zugangs-Steuerung
gekoppelt ist, um die eintreffenden Pakete von der Zugangs-Steuerung zu
empfangen, um einen oder mehrere Prioritätswerte auf der Grundlage der
Vielzahl von Fluss-Eigenschaften zu erzeugen, und um die abgehenden
Pakete an den Anschlüssen
zur Übertragung
bereitzustellen.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung können verstanden werden, indem
man auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit
den begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt, die im Folgenden kurz beschrieben
werden.
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1 ist
ein Schalter in einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Vermittlungsmodul, das in dem Schalter aus 1 benutzt
werden kann;
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3 zeigt
die Abbildung von Eingangs-Prioritätswerten auf Ausgangs-Prioritätswerte
in einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
QoS-Anpassungs-Abbildungen in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein Flussdiagramm, das die QoS-Anpassung/Bereitstellung
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung beschreibt;
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine stufenweise implementierte QoS-Anpassung
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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Eine
Ausführung
der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zur QoS-Anpassung/Bereitstellung für einen
Schalter, wie z.B. eine 802.1Q-Bridge. Das Verfahren zur QoS-Anpassung/Bereitstellung
enthält
allgemein viele Aspekte von mit QoS verbundenen Aufgaben, und kann
Prioritätsanpassung,
gemeinsame Nutzung von Verbindungen, Bandbreiten-Bereitstellung und Bandbreiten-Begrenzung
umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Schalter kann auch
als Datenkommunikationsschalter bezeichnet werden.
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Ein
analoges Verfahren zur QoS-Anpassung/Bereitstellung kann auch auf
andere Arten von Schaltern, wie z.B. DiffServ-(Differentiated Services)-Router, angewendet
werden. In DiffServ-Routern kann das Verfahren zur QoS-Anpassung/Bereitstellung
bezüglich
eines DiffServ-Feldes in der Kopfinformation eines Ebene-3-Paketes
implementiert werden, z.B. in einem IP-Datagramm, wie in IETF Request
for Comment 2475 mit dem Titel "An
Architecture for Differentiated Services" (RFC 2475) spezifiziert.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden verschiedene interne und Ausgangs-QoS-Werte
vorzugsweise von einem Schalter einem eintreffenden Paket auf der
Grundlage einer Vielzahl von Fluss-Eigenschaften, die mit dem eintreffenden
Paket verbunden sind, zugewiesen.
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QoS
wird typischerweise durch Felder definiert, wie z.B. (1) das 3-Bit-802.1Q-Tag-Feld
in Ebene 2, (2) das 8-Bit-Feld Type of Service (ToS) in Ebene 3,
und (3) die 6-Bit-DiffServ in Ebene 3, die zur Definition von QoS
verwendet werden.
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Die
Fluss-Eigenschaften enthalten vorzugsweise auch mindestens einen
Wert aus einem Paket-Feld, der nicht zur Definition von QoS zugeordnet
wurde, sind aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Vielzahl
von Fluss-Eigenschaften,
die dazu verwendet werden, die internen und die Ausgangs-QoS-Werte
zu bestimmen, Informationen der Datensicherungsschicht (Ebene 2),
der Netzwerkschicht (Ebene 3) und der Transportschicht (Ebene 4)
im Paket zum Zeitpunkt des Empfangs des am Schalter eintreffenden
Paketes enthalten, sowie andere Werte, die aus Informationen der
Ebene 2, Ebene 3 und Ebene 4 bei der Verarbeitung des Paketes abgeleitet
werden.
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Zum
Beispiel können
die Werte aus Paket-Feldern, die nicht der Definition von QoS dienen,
die dazu verwendet werden, interne und Ausgangs-QoS-Werte zu bestimmen,
Quell- und Zieladressen, wie z.B. Adressen der Ebene 2 und Adressen
der Ebene 3, sowie Anschluss-Nummern der Ebene 4, die auch als Socket-IDs bezeichnet
werden können,
enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Andere Fluss-Eigenschaften,
die nicht der Definition von QoS dienen, sondern dazu verwendet
werden, interne und Ausgangs-QoS-Werte zu bestimmen, können Werte
enthalten, die sich nicht notwendigerweise in der Paket-Kopfinformation befinden, sondern
die während
des Klassifizierungsprozesses abgeleitet werden, wie z.B. die Nummer
des physikalischen Anschlusses, an dem das Paket eintraf, und die
VLAN-Kennung, auf die das Paket klassifiziert wird.
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Zum
Beispiel kann es für
einen Server und einen PC, die über
denselben Anschluss mit einem Schalter verbunden sind und dieselbe
Priorität
anfordern, wünschenswert
sein, die angeforderte Priorität
des Servers anzuerkennen und die vom PC angeforderte Priorität zu überschreiben.
Andererseits kann es wünschenswert
sein, sowohl die angeforderte Priorität des Servers als auch des
PCs anzuerkennen, wenn das Paket vom aktuellen Schalter übertragen
wird, aber die vom PC angeforderte Priorität zu überschreiben, wenn das Paket auf
dem aktuellen Schalter priorisiert wird. Der Schalter kann zwischen
Paketen vom Server und vom PC auf der Grundlage von Werten, z.B.
Adressen der Ebene 2 und der Ebene 3, unterscheiden.
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Der
interne QoS-Wert wird vorzugsweise angewendet, um die spezifizierte
QoS für
das eintreffende Paket bereitzustellen, während es im Schalter verarbeitet
wird, während
der Ausgangs-QoS-Wert
vorzugsweise anstelle des Eingangs-QoS-Wertes auf das eintreffende
Paket angewendet wird, bevor das eintreffende Paket vom Schalter
als abgehendes Paket gesendet wird. Zum Beispiel können Pakete,
die höhere
interne Prioritäten
haben, beschleunigt verarbeitet werden, beschleunigt in Warteschlangen
verarbeitet werden und/oder eine bevorzugte Bandbreiten-Behandlung
bekommen.
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Der
Eingangs-QoS-Wert, der interne QoS-Wert und der Ausgangs-QoS-Wert
können
zum Beispiel auch als Eingangs-Prioritätswert,
als interner Prioritätswert
bzw. als Ausgangs-Prioritätswert bezeichnet
werden. Der eintreffende QoS-Wert und der abgehende QoS-Wert können auch
als Eingangs-Prioritätswert bzw. als
Ausgangs-Prioritätswert
oder als Eingangs-QoS-Wert bzw. Ausgangs-QoS-Wert bezeichnet werden.
Das eintreffende Paket und das abgehende Paket können zum Beispiel auch als
Eingangs-Paket bzw. als Ausgangs-Paket bezeichnet werden.
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1 zeigt
einen Schalter 100 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Schalter 100 enthält vorzugsweise
eine Vermittlungs-Rückwandplatine 111,
die mit den Vermittlungsmodulen 101a–101c gekoppelt ist.
Die Vermittlungs-Rückwandplatine 111 kann
einen Koppelbaustein enthalten, oder Koppelbaustein-Funktionen können auf
die Vermittlungs-Rückwandplatine
und die Vermittlungsmodule verteilt sein. Der Koppelbaustein (nicht
gezeigt) kann auch die Schnittstelle zwischen der Vermittlungs-Rückwandplatine 111 und
den Vermittlungsmodulen 101a–101c sein.
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Die
Vermittlungsmodule 101a–101c sind vorzugsweise
miteinander über
Steuer-Pfade 103a bzw. 103b gekoppelt, und jedes
Vermittlungsmodul ist vorzugsweise einem oder mehreren LANs 121a–121c zugeordnet.
Die LANs 121a–121c enthalten
vorzugsweise ein oder mehrere virtuelle lokale Netze (VLANs). Die
Vermittlungsmodule kommunizieren mit den LANs über Datenschnittstellen 104a–104c.
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Die
Vermittlungsmodule sind vorzugsweise mit der Vermittlungs-Rückwandplatine 111 über Datenpfade 102a–102c verbunden.
Die Vermittlungsmodule senden vorzugsweise Paketdaten zur Vermittlungs-Rückwandplatine 111 und
empfangen Paketdaten von der Vermittlungs-Rückwandplatine 111.
Abhängig
von den Quell- und Zieladressen kann ein eintreffendes Paket von
einem Vermittlungsmodul über
die Vermittlungs-Rückwandplatine 111 als
abgehendes Paket zum selben oder zu einem anderen Vermittlungsmodul
geliefert werden.
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Die
Vermittlungsmodule 101a–101c und die LANs 121a–121c sind
nur zu Illustrationszwecken gezeigt. Es können tatsächlich mehr oder weniger Vermittlungsmodule
und LANs in dieser und anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung
vorhanden sein. Weiterhin kann in anderen Ausführungen der Schalter eine Konfiguration
haben, die sich von der Konfiguration des Schalters 100 in 1 unterscheidet.
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2 ist
ein Vermittlungsmodul 200 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Das Vermittlungsmodul 200 kann als eines der Vermittlungsmodule 101a–101c in 1 benutzt
werden. Das Vermittlungsmodul 200 enthält vorzugsweise ein stufenweise
implementiertes QoS-Anpassungs-Verfahren, bei dem die Paketverarbeitung
und das QoS-Anpassungs-/Bereitstellungs-Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt werden.
Das Vermittlungsmodul 200 enthält eine Zugangs-Steuerung 201,
die über
eine oder mehrere Datenschnittstellen 202 mit einem oder
mehreren LANs und über
eine interne Schnittstelle 204 mit einer Vermittlungs-Steuerung 211 gekoppelt
ist. Die LANs können
VLANs umfassen.
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Die
Zugangs-Steuerung 201 kann eine Medien-Zugriffs-Steuerung (Media
Access Controller, MAC) enthalten. Die Zugangs-Steuerung 201 empfängt vorzugsweise
eintreffende Pakete von den LANs, formatiert sie und sendet sie
an die Vermittlungs-Steuerung 211. Die Zugangs-Steuerung 201 empfängt vorzugsweise auch
abgehende Pakete von der Vermittlungs-Steuerung 211, formatiert sie
und sendet sie zu den LANs.
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Der
Schalter 200 enthält
vorzugsweise auch andere Elemente, die dazu benutzt werden, die
Paketverarbeitungs-Operationen
zu erleichtern. Diese Schalter-Elemente enthalten vorzugsweise eine
Paket-Weiterleitungs-Logik 220 und eine QoS-Anpassungs-Logik 215,
sind aber nicht darauf beschränkt.
Die QoS-Anpassungs-Logik 215 und die Paket-Weiterleitungs-Logik 220 sind
vorzugsweise mit der Vermittlungs-Steuerung 211 gekoppelt.
Der Schalter 200 kann auch andere Unter-Module zur Durchführung verschiedener
Aufgaben enthalten.
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Der
Schalter 200 ist vorzugsweise ein am Eingang gepufferter
Schalter, bei dem die meisten der großen Puffer sich auf der Eingangsseite
befinden. Somit werden die Bestimmungen der internen und der Ausgangs-Prioritätswerte vorzugsweise
auf der Eingangsseite durchgeführt,
wo sich die meisten Puffer befinden. In anderen Ausführungen
kann die Bestimmung der internen und der Ausgangs-Prioritätswerte
auf der Ausgangsseite durchgeführt
werden. In noch anderen Ausführungen
kann die Bestimmung der internen und der Ausgangs-Prioritätswerte
durch verteilte Verarbeitung durchgeführt werden, wobei ein Teil
der Verarbeitung für die
Bestimmung der Prioritätswerte
auf der Eingangsseite durchgeführt
wird und wo ein Teil der Verarbeitung auf der Ausgangsseite durchgeführt wird.
Wenn die Prioritätswerte
zur Paket-Kopfinformation hinzugefügt werden, kann die QoS-Anpassung/Bereitstellung
zum Beispiel auf der Ausgangsseite unter Verwendung von Ausgangs-Puffern
durchgeführt
werden.
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Die
QoS-Anpassung kann auch auf der Ausgangsseite durchgeführt werden,
um eine echte Anpassung durchzuführen.
Eine echte Anpassung erfordert es typischerweise, dass die Pakete
sehr nahe an der Verbindung warten, auf der sie übertragen werden sollen, und
erfordert typischerweise auch eine Sortierungs-Operation für diese
Pakete. Wenn eine sehr große
Anzahl von Paketen in den Ausgangs-Puffern wartet, kann die QoS-Anpassung
wünschenswert
sein, um herauszufinden, welche Pakete als nächstes zu senden sind.
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Die
Vermittlungs-Steuerung 211 empfängt vorzugsweise eintreffende
Pakete, unterzieht einige von ihnen vorzugsweise einer internen
und Ausgangs-QoS-Anpassung und sendet ausgewählte von ihnen über die interne
Schnittstelle 204 zur Zugangs-Steuerung 201. In
dieser Ausführung
wird die QoS-Anpassung
vorzugsweise mit Unterstützung
der QoS-Anpassungs-Logik 215 und
der Paket-Weiterleitungs-Logik 220 bereitgestellt. In anderen
Ausführungen
kann die QoS-Anpassung unter Verwendung anderer Elemente und/oder
Logik bereitgestellt werden.
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Ein
eintreffendes Paket zur Vermittlungs-Steuerung 211 hat
typischerweise einen Eingangs-Prioritätswert in der 802.1Q/p-Kopfinformation der
Ebene 2 oder im Feld Type of Service (ToS) in der IP-Kopfinformation der
Ebene 3. Die Felder, die drei Bits aus entweder der 802.1Q/p-Kopfinformation
oder der IP-Kopfinformation enthalten,
können
benutzt werden, aber typischerweise werden nicht beide Felder gleichzeitig
benutzt. Zum Beispiel kann die Eingangspriorität in einem 3-Bit-Unter-Feld ToS precedence
(ToSp) des ToS-Feldes enthalten sein. Das ToS-Feld in der IP-Kopfinformation
kann auch als Feld Differentiated Services Code Point (DSCP) oder
als DiffServ-Feld
bezeichnet werden.
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Wenn
das eintreffende Paket in die Vermittlungs-Steuerung 211 gelangt,
liefert die Vermittlungs-Steuerung vorzugsweise die Kopfinformation
des eintreffenden Paketes an die Paket-Weiterleitungs-Logik 220. In anderen
Ausführungen
kann die Vermittlungs-Steuerung das gesamte eintreffende Paket an
die Paket-Weiterleitungs-Logik liefern. Die Paket-Weiterleitungs-Logik enthält einen
Weiterleitungs-Informations-Finder 222 und einen Weiterleitungs-Index-Finder 224.
Der Weiterleitungs-Informations-Finder 222 kann
auch als Kopfinformations-Cache, und der Weiterleitungs-Index-Finder 224 kann
auch als Look-Up-Engine
oder Pseudo-CAM (Pseudo-Content Adressable Memory, Pseudo-Inhaltsadressierbarer
Speicher) bezeichnet werden.
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Der
Weiterleitungs-Index-Finder 224 empfängt vorzugsweise die Kopfinformation
des eintreffenden Paketes. Der Weiterleitungs-Index-Finder 224 benutzt
vorzugsweise die Kopfinformation der Ebene 2, 3 oder 4, um auf eine
Leitweglenkungs-Tabelle für
einen Index zuzugreifen. Die Adressierung und weitere Informationen
in der Kopfinformation, die dazu benutzt werden, den Index nachzuschlagen,
werden auch als Schlüssel oder
Eingangs-Schlüssel
bezeichnet. Der Weiterleitungs-Index-Finder klassifiziert die Pakete
vorzugsweise in einen Fluss, der einen zugeordneten Index hat. Der
Index für
einen Fluss kann auch als ID oder Fluss-ID bezeichnet werden. Jeder
Fluss ist vorzugsweise einem eindeutigen Index zugeordnet, und die
Pakete, die in denselben Fluss klassifiziert sind, sind vorzugsweise
demselben Index zugeordnet. Jeder Fluss ist vorzugsweise auch einer
Prioritätsklasse
zugeordnet, die später
detailliert im Zusammenhang mit internen und Ausgangs-Prioritäts-Abbildungen
beschrieben wird.
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Der
Weiterleitungs-Index-Finder 224 liefert vorzugsweise den
Index an die Vermittlungs-Steuerung 211. Die Vermittlungs-Steuerung 211 benutzt
den Index vorzugsweise, um einen Tabelleneintrag in einer großen Tabelle
nachzuschlagen, die dem Weiterleitungs-Informations-Finder 222 zugeordnet
ist. Die große
Tabelle, die dem Weiterleitungs-Informations-Finder zugeordnet ist,
kann z.B. eine Tabelle der nächsten
Teilstrecken-Kopfinformation (Next Hop Header Table, NHHT) enthalten.
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Der
Tabelleneintrag, der auch als Fluss-Deskriptor bezeichnet werden
kann, hat vorzugsweise für
jedes Paket im Fluss eine Anzahl von Feldern. Der Tabelleneintrag
kann Informationen zur Durchführung
von Aufgaben enthalten, wie zum Beispiel eine Warteschlangen-ID
(QID) zur Spezifikation der von einem abgehenden Paket zu benutzenden
Anschluss-Nummer, der maximalen Rahmenlänge, ob ein 802.1Q-Tag-Stripping
durchzuführen
ist oder nicht, und ob das Paket durch Software verarbeitet wird
oder nicht. Zum Beispiel enthält
der Tabelleneintrag in einer Ausführung vorzugsweise Informationen
der Ebene 2 und der Ebene 3, wie z.B. Informationen, wie die Kopfinformation
zu verändern
ist, die VLAN ID und einen 6-Bit-Prioritäts-Beschreibungs-Index
(PDI), der auch als QoS- Anpassungs-Index
bezeichnet werden kann. In anderen Ausführungen kann der Tabelleneintrag
auch Informationen der Ebene 4 enthalten. Der PDI erleichtert vorzugsweise
die Abbildung eintreffender Pakete auf verschiedene Prioritätsklassen.
In anderen Ausführungen
kann die Anzahl von Bits im PDI mehr oder weniger als sechs sein.
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Der
Tabelleneintrag wird dann vorzugsweise an die Vermittlungs-Steuerung 211 geliefert,
um zur weiteren Verarbeitung des eintreffenden Paketes verwendet
zu werden. Die Vermittlungs-Steuerung liefert vorzugsweise den Tabelleneintrag
auch an die QoS-Anpassungs-Logik 215 für die Paketverarbeitung, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf Prioritäts-Anpassung,
gemeinsame Benutzung von Verbindungen, Bandbreiten-Bereitstellung
und Bandbreiten-Begrenzung. Die QoS-Anpassungs-Logik 215 enthält QoS-Anpassungs-Pläne 217 und
einen QoS-Anpasser 219. Der QoS-Anpasser kann einen Warteschlangen-Manager
enthalten, und Funktionen des QoS-Anpassers können über die Vermittlungsmodule
und den Koppelbaustein (nicht gezeigt) verteilt sein, der die Schnittstelle
zwischen mehreren Vermittlungsmodulen bildet. Die QoS-Anpassungs-Pläne 217 empfangen
vorzugsweise den PDI und den 3-Bit-Eingangs-Prioritätswert vom
Paket und suchen vorzugsweise in einer Tabelle nach internen und
Ausgangs-Prioritätswerten.
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3 ist
ein Beispiel für
ein Blockdiagramm, das die Abbildung eines Eingangs-802.1p-Prioritätswertes
und eines Eingangs-ToS-Prioritätswertes
auf einen internen Prioritätswert,
einen Ausgangs-802.1p-Prioritätswert,
einen Ausgangs-ToS-Prioritätswert
und einen Ausgangs-DSCP (Differentiated Services Code Point) zeigt.
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Die
Eingangs-Prioritätswerte,
die durch Eingangs-802.1p-Wert 300 und
einen Eingangs-ToS-Wert 302 repräsentiert werden, werden vorzugsweise
dazu benutzt, einen internen Prioritätswert 305 und einen
Ausgangs-Prioritätswert 307 abzuleiten.
Der Eingangs-802.1p-Wert ist in der 802.1Q/p-Kopfinformation der Ebene 2 enthalten,
und der ToS-Wert ist in der IP-Kopfinformation der Ebene 3 enthalten.
Abhängig
von der Betriebsart kann der verwendete Prioritätswert der Eingangs-802.1p-Prioritätswert 300 oder
der Eingangs-ToS-Prioritätswert 302 sein.
Zusätzlich
dazu kann der Ausgangs-Prioritätswert 307 ein
Ausgangs-802.1p-Prioritätswert 312 oder
ein Ausgangs-ToS-Prioritätswert 314 sein.
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In
anderen Ausführungen
können
der Eingangs-802.1p-Wert und der Eingangs-ToS-Wert auch an eine
DSCP-Tabelle 308 geliefert werden. Zum Beispiel kann ein
8-Bit-Eingangs-DSCP-Wert
identisch zum 8-Bit-Eingangs-ToS-Wert sein. Die DSCP-Tabelle 308 enthält einen
Ausgangs-DSCP-Plan 309 und eine Ausgangs-DSCP-Maske 310.
Abhängig
von der Betriebsart wird ein Ausgangs-DSCP-Wert 311 vorzugsweise
entweder als DSCP-Wert im Tabelleneintrag des Weiterleitungs-Informations-Finders,
oder als modifizierter Eingangs-DSCP-Wert bereitgestellt. Der Eingangs-DSCP-Wert
kann durch Abbildung auf die DSCP-Abbildung 309 und die
Ausgangs-DSCP-Maske 310 modifiziert werden, wobei die DSCP-Maske
dazu verwendet werden kann, einige der Bits in der DSCP-Abbildung
zu modifizieren.
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4 zeigt
einen Satz von Anpassungs-Abbildungen 400 in den QoS-Anpassungs-Abbildungen 217 in
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Die QoS-Anpassungs-Abbildungen 217 enthalten
eine Vielzahl von Prioritäts-Deskriptor-Zeilen.
Die Anpassungs-Abbildungen 400 enthalten interne Prioritäts-Abbildungen 404 und
Ausgangs-Prioritäts-Abbildungen 406.
Jede Prioritäts-Deskriptor-Zeile
in dieser Ausführung
enthält
vorzugsweise eine interne Prioritäts-Abbildung, die acht 2-Bit-Werte enthält, und
eine Ausgangs-Prioritäts-Abbildung,
die acht 3-Bit-Werte enthält.
Da der PDI in dieser Ausführung
sechs Bits groß ist,
können
bis zu 64 mögliche
unterschiedliche Prioritäts-Deskriptor-Zeilen
vorhanden sein, auf die unter Verwendung des PDI als Index zugegriffen
werden kann. In anderen Ausführungen
kann der PDI mehr oder weniger als sechs Bits groß sein,
und entsprechend können
mehr oder weniger als 64 mögliche
unterschiedliche Prioritäts-Deskriptor-Zeilen
vorhanden sein.
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Da
interne Prioritätswerte
in dieser Ausführung
nur zwei Bit haben und Werte zwischen 0–3 haben können, werden die 3-Bit-Eingangs-Prioritätswerte
bei der internen Prioritäts-Abbildung vorzugsweise
auf einen 2-Bit-Wert abgebildet. Da Ausgangs-Prioritätswerte
drei Bit haben, können
andererseits die Eingangs-Prioritätswerte auf die Ausgangs-Prioritätswerte
abgebildet werden, ohne signifikante Bits zu verlieren.
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Jede
Prioritäts-Deskriptor-Zeile
ist vorzugsweise einer Prioritätsklasse
zugeordnet. Die Prioritätsklassen
werden vorzugsweise bei der Paket-Klassifizierung aus Informationen
in der Paket-Kopfinformation abgeleitet, wie z.B. Quell- und Zieladresse
der Ebene 2 und der Ebene 3 und Anschluss-Nummern der Ebene 4. Jede
Prioritätsklasse
hat vorzugsweise die internen und Ausgangs-Prioritäts-Abbildungs-Werte,
die sich von den internen und Ausgangs-Prioritäts-Abbildungs-Werten anderer
Prioritätsklassen
unterscheiden. In anderen Ausführungen
können
zwei oder mehr Prioritäts-Deskriptor-Zeilen, die verschiedenen
Prioritätsklassen
zugeordnet sind, dieselben internen und/oder Ausgangs-Prioritäts-Abbildungs-Werte haben.
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Zum
Beispiel können
in dieser Ausführung
die Prioritätsklassen
die Klassen 403 PASS, FORCE und INVERT umfassen, die Prioritäts-Deskriptor-Indizes
(PDIs) 402 zugeordnet sind. Diese Prioritätsklassen
können
zum Beispiel auf der Grundlage der Quelladressen der eintreffenden
Pakete gewählt
werden.
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Jeder
der PDIs 402 ist vorzugsweise einer bestimmten Prioritätsklasse
zugeordnet. Zum Beispiel ist in 4 der Prioritäts-Index <000000> der Klasse PASS zugeordnet,
der Prioritätsindex <000001> ist der Prioritätsklasse
FORCE zugeordnet, und der Prioritätsindex <111111> ist der Klasse INVERT zugeordnet. Weiterhin
kann die Klasse PASS einem Server zugeordnet werden, die Klasse
FORCE kann einem PC zugeordnet werden, und die Klasse INVERT kann
einer falsch konfigurierten Netzwerk-Einrichtung zugeordnet werden.
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Wie
der Name "pass" schon sagt, gibt
die der Klasse PASS zugeordnete Ausgangs-Prioritäts-Abbildung vorzugsweise den
Eingangs-Prioritäts-Wert
weiter und liefert ihn als Ausgangs-Prioritätswert. Da in dieser Ausführung in
jedem internen Prioritätswert
nur zwei Bits verfügbar
sind, werden die zwei höchstwertigen Bits
der Eingangs-Prioritätswerte
vorzugsweise als interne Prioritätswerte
benutzt.
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Wie
der Name "force" schon sagt, zwingen
die der Klasse FORCE zugeordneten internen und Ausgangs-Prioritäts-Abbildungen vorzugsweise
die internen und die Ausgangs-Prioritäts-Werte
auf 3 bzw. 7. In anderen Ausführungen
können
andere interne und Ausgangs-Prioritätswerte der Klasse FORCE zugeordnet sein.
In noch anderen Ausführungen
kann es mehrere verschiedene Klassen FORCE geben, die unterschiedliche
interne und Ausgangs-Prioritätswerte
haben können.
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Wie
der Name "invert" schon sagt, invertiert
die der Klasse INVERT zugeordnete interne Prioritäts-Abbildung
vorzugsweise die beiden höchstwertigen
Bits des Eingangs-Prioritätswertes,
um einen internen Prioritätswert
zu liefern. Weiterhin invertiert die Ausgangs-Prioritäts-Abbildung
den gesamten Eingangs-Prioritätswert,
um ihn als Ausgangs-Prioritätswert zu
liefern.
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Zum
Beispiel werden in 4 eine interne Prioritäts-Abbildung von <0,0,1,1,2,2,3,3> bzw. eine Ausgangs-Prioritäts-Abbildung von <0,1,2,3,4,5,6,7> für einen PDI von <000000> geliefert. Wenn ein
eintreffendes Paket mit einer Quelladresse, das die Prioritätsklasse
PASS hat, empfangen wird, kann es daher mit dem PDI von <000000> ausgestattet werden.
Wenn das eintreffende Paket einen Eingangs-Prioritätswert von 3 hat, wird der
Eingangs-Prioritätswert
auf einen internen Prioritätswert
von 1 und einen Ausgangs-Prioritätswert von 3
abgebildet. Auf die gleiche Weise können, wenn eintreffende Pakete
mit Quelladressen, die die Prioritätsklassen FORCE und INVERT
haben, empfangen werden, sie mit dem PDI von <000001> bzw. <111111> ausgestattet werden.
In anderen Ausführungen
können
andere Prioritätsklassen
und andere Verfahren der Abbildung benutzt werden.
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Wenn
ein neuer Satz von Abbildungsdaten gewünscht wird, kann der Benutzer
eine in 2 gezeigte QoS-Anpassungs-Abbildungs-Aktualisierungs-Schnittstelle 228 benutzen,
um neue interne und/oder Ausgangs-Abbildungen in die Anpassungs-Abbildungen 400 an
einer PDI-Speicherstelle von <000000> bis <111111> einzugeben. Ein Anpassungs-Abbildungs-Aktualisierungs-Signal,
sowie die Abbildungs-Daten zur Aktualisierung können über die QoS-Anpassungs-Abbildungs-Aktualisierungs-Schnittstelle 228 an
die QoS-Anpassungs-Abbildungen
geliefert werden.
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In
dieser und anderen Ausführungen
können
andere Fluss-Eigenschaften
als die Quelladresse, zum Beispiel eine Zieladresse benutzt werden,
um die Art der Abbildung auszuwählen,
die verwendet wird, um die Eingangs- Prioritätswerte in interne Prioritätswerte
bzw. Ausgangs-Prioritätswerte
umzuwandeln.
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Kehrt
man zurück
zu 2, geben nachdem die internen und Ausgangs-Prioritätswerte
erkannt sind, die QoS-Anpassungs-Abbildungen 217 vorzugsweise
diese Prioritätswerte
zurück
an die Vermittlungs-Steuerung 211. Die Vermittlungs-Steuerung 211 modifiziert
vorzugsweise das eintreffende Paket, um die neuen Prioritäten aufzunehmen.
Die Vermittlungs-Steuerung sendet dann das eintreffende Paket, das
die neuen internen und Ausgangs-Eigenschaften hat, an den QoS-Anpasser 219,
so dass das eintreffende Paket zum Senden als abgehendes Paket auf
der Grundlage seiner neuen Prioritätswerte geordnet werden kann.
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Der
neue Ausgangs-Prioritätswert
wird typischerweise nicht vom Vermittlungs-Modul 200 benutzt.
Ein Vermittlungsmodul in einem nächsten
Schalter benutzt vorzugsweise diesen neuen Ausgangs-Prioritätswert, um
den nächsten
Satz von internen und Ausgangs-Prioritätswerten zu erzeugen.
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Wenn
die Priorität
des Paketes auf der Grundlage den neuen internen Prioritätswertes
gewählt
wird, liefert der QoS-Anpasser
das Paket an die Vermittlungs-Steuerung 211, die dann das
Paket an die Zugangs-Steuerung 201 liefert, um es über die
Datenschnittstelle 202 an die LANs zu übertragen.
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5 ist
ein Flussdiagramm der QoS-Anpassung/Bereitstellung
in einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Ein eintreffendes Paket, das eine QoS
hat, wird in Schritt 510 von einer Zugangs-Steuerung in
einem Schalter empfangen. Die Zugangs-Steuerung kann z.B. die Zugangs-Steuerung 201 aus 2 sein.
Die QoS kann einen 802.1p-Prioritätswert und
einen ToS-Prioritätswert
enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Wenn das eintreffende
Paket keine QoS hat, kann es auf der Grundlage seines Eingangs-Anschlusses und seines
Protokolls eine Standard-Priorität bekommen.
Die Standard-Priorität
kann auch auf anderen Fluss-Eigenschaften
beruhen, wie z.B. auf Quell- und Zieladressen der Ebene 2 und der
Ebene 3, sowie auf Anschluss-Nummern der Ebene 4.
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Die
Zugangs-Steuerung verarbeitet vorzugsweise das eintreffende Paket
und sendet es an eine Vermittlungs-Steuerung, die gleich der Vermittlungs-Steuerung 211 aus 2 sein
kann. Die Vermittlungs-Steuerung bestimmt in Schritt 520 vorzugsweise
eine neue interne und Ausgangs-QoS für das eintreffende Paket, die
auf den Fluss-Eigenschaften basiert und die einen Wert aus Paket-Feldern
enthalten kann, die nicht für
die Definition von QoS zugeordnet sind, wie zum Beispiel Quell-
und Zieladressen der Ebene 2 und der Ebene 3, sowie Anschluss-Nummern
der Ebene 4.
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Die
Vermittlungs-Steuerung 211 wendet in Schritt 530 vorzugsweise
die neue interne QoS auf das eintreffende Paket an, um eine QoS-Priorisierung
für das
eintreffende Paket innerhalb des Schalters bereitzustellen. Die
Vermittlungs-Steuerung
fügt in
Schritt 540 die Ausgangs-QoS in das eintreffende Paket
ein. Das eintreffende Paket wird dann an das Vermittlungsmodul geliefert,
das mit dem LAN gekoppelt ist, an das das eintreffende Paket als
abgehendes Paket geliefert wird. Das abgehende Paket wird mit der
neuen QoS-Ausgangs-Priorität gesendet.
Abhängig
von Quell- und Zieladressen des Paketes kann das Vermittlungsmodul, welches
das abgehende Paket sendet, das gleiche sein oder sich von dem Vermittlungsmodul
unterscheiden, welches das eintreffende Paket empfangen hat, da
die von einem Vermittlungsmodul empfangenen eintreffenden Pakete
während
der Paketverarbeitung über
die Vermittlungs-Rückwandplatine
an ein anderes Vermittlungsmodul geliefert werden können.
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6 ist
ein Flussdiagramm einer stufenweise implementierten QoS-Anpassung
in einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann Schritt 520 aus 5 in
Stufen implementiert werden, wie in 6 gezeigt.
Ein QoS-Anpassungs-Index wird vorzugsweise aus den Fluss-Eigenschaften eines
eintreffenden Paketes in Schritt 610 bestimmt, zum Beispiel
in der Paket-Weiterleitungs-Logik 220 aus 2.
Dann werden in Schritt 620 eine interne und eine Ausgangs-QoS-Anpassungs-Abbildung,
z.B. in der QoS-Anpassungs-Abbildungen 217,
vorzugsweise auf der Grundlage des QoS-Anpassungs-Index ausgewählt. Weiterhin werden
in Schritt 630 interne und Ausgangs-QoS-Werte vorzugsweise
unter Verwendung der Eingangs-QoS ausgewählt.
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Ein
Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung in anderen speziellen
Formen ausgeführt
werden kann, ohne von den wesentlichen Charakteristiken der Erfindung
abzuweichen, wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert. Die vorliegende Beschreibung wird daher in jeder Hinsicht
als Beispiel betrachtet und nicht als Einschränkung. Der Umfang der Erfindung
wird durch die beigefügten
Ansprüche
angegeben, und es ist beabsichtigt, dass alle Änderungen, die in die Bedeutung
und den Bereich der Äquivalente
davon fallen, darin enthalten sind.
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Zum
Beispiel kann ein Schalter verwendet werden, der eine Konfiguration
aufweist, die sich von dem in der Spezifikation beschriebenen Schalter
unterscheidet. Zum Beispiel wird in den beschriebenen Ausführungen
die QoS-Anpassung vorzugsweise in einem QoS-Anpasser der Vermittlungsmodule
durchgeführt.
In anderen Ausführungen
kann die QoS-Anpassungs-Funktion ein verteilter Prozess sein, wobei
ein Teil der oder die ganze QoS-Anpassung in anderen Komponenten,
wie z.B. in einem Koppelbaustein, durchgeführt wird. Weiterhin wird in
den beschriebenen Ausführungen
die QoS-Anpassung vorzugsweise vom Schalter während der Eingangs-Verarbeitung
der Pakete durchgeführt.
In anderen Ausführungen
kann die QoS-Anpassung vom Schalter während der Ausgangs-Verarbeitung
der Pakete durchgeführt
werden. In noch anderen Ausführungen
können
einige Teile der QoS-Anpassung/Bereitstellung während der Eingangs-Verarbeitung
und andere Teile der QoS-Anpassung/Bereitstellung
während
der Ausgangs-Verarbeitung durchgeführt werden.
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