EP2215786A2 - Procede et dispositif de traitement de paquets de donnees dans un reseau de communication supportant une pluralite de niveaux d'importance et de classes de service pour les paquets de donnees - Google Patents

Procede et dispositif de traitement de paquets de donnees dans un reseau de communication supportant une pluralite de niveaux d'importance et de classes de service pour les paquets de donnees

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EP2215786A2
EP2215786A2 EP08840910A EP08840910A EP2215786A2 EP 2215786 A2 EP2215786 A2 EP 2215786A2 EP 08840910 A EP08840910 A EP 08840910A EP 08840910 A EP08840910 A EP 08840910A EP 2215786 A2 EP2215786 A2 EP 2215786A2
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EP
European Patent Office
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service
importance
class
data packets
level
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08840910A
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German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Mathieu
Dimitri Papadimitriou
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Lucent SAS
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H04L47/60—Queue scheduling implementing hierarchical scheduling

Definitions

  • the present invention relates to the processing of data packets in a communications network supporting a plurality of importance levels and classes of service for the data packets. It finds a general application in communication services of the voice, video and / or application data type, and more particularly in Voice over IP type communications still called VoIP for "Voice over Internet Protocol".
  • VoIP Under VoIP, especially under the MPLS ("Multiple Protocol Label Switching") protocol, data packets representing voice, video, and / or application data are typically transmitted by routers that can introduce a processing delay or delete the data.
  • MPLS Multiple Protocol Label Switching
  • data packets representing voice, video, and / or application data are typically transmitted by routers that can introduce a processing delay or delete the data.
  • commercial routers process the VoIP data packets according to separate priority queues or queues in which the highest priority packets, for example clock clock data packets, may be treated first, while others can be treated later or deleted to decongest the network, for example, architecture is based on eight queues associated respectively with eight classes of service, one queue for each class of service.
  • the classes of service may also be processed according to customer-related criteria so as to preferentially treat certain customers who have subscribed to a particular service to the detriment of customers who have not subscribed to it.
  • customer-related criteria so as to preferentially treat certain customers who have subscribed to a particular service to the detriment of customers who have not subscribed to it.
  • DiffServ differentiated services
  • a so-called "priority" processing queue also has larger memory resources than the other non-priority queues for processing the data packets in a discriminatory manner according to a predefined priority scheme.
  • the present invention overcomes these disadvantages. It thus aims to further improve the processing of data packets in a communication network supporting a plurality of importance levels and classes of services of the packets and this independently of the source (port) of the data packets, the client, the memory space of the queues or the nature of the data packet (voice, video, applications).
  • It relates to a method of processing data packets in a communications network supporting a plurality of importance levels and classes of service for the data packets.
  • the method comprises the following steps: receiving data packets each having a chosen importance level and a chosen class of service; providing a plurality of tails each dedicated to a selected level of importance; each queue having a plurality of storage areas each dedicated to a selected class of service;
  • the communication network supports six levels of importance and eight classes of service for the data packets.
  • each data packet comprises a field dedicated to the importance level and a field dedicated to the service class of said packet.
  • the field dedicated to the importance level and the field dedicated to the class of service are contained in the TOS field.
  • the field dedicated to the importance level is the Cos field and the field dedicated to the class of service is contained in the tag field.
  • the present invention also relates to a device for processing data packets in a communications network supporting a plurality of importance levels and classes of service for the data packets.
  • the device comprises:
  • receiving means for receiving data packets each having a chosen importance level and a selected class of service; a plurality of tails each dedicated to a selected level of importance; each queue having a plurality of storage areas each dedicated to a selected class of service; storage means for storing the current data packet in the storage area corresponding to the service class of said data packet thus processed and belonging to the corresponding importance level queue; and
  • processing means able, for each data packet thus stored, to apply a processing algorithm depending on the importance level and the service class of said packet.
  • FIG. 1 schematically illustrates a plurality of tails able to discriminate the data packets according to the level of importance and the class of service of said packets according to the invention
  • FIG. 2 is a variant of implementation of the tails according to the invention.
  • the present invention finds application in a communication network supporting multiple levels of importance and several classes of service for data packets.
  • data routing uses a protocol that can be IP, MPLS or the like.
  • the six levels of importance are, in descending order of importance: override override flash, override flash, flash, immediate, priority, and routine.
  • the importance level can be established during the call by means of a specific button or a specific action performed from a menu displayed on the terminal, or during the establishment of the call, or physically attached to the terminal (most likely).
  • a call server (“Call server”) is responsible for establishing the call and configures the importance level and the class of service. Call related information, including IP address, negotiated bandwidth, importance level, is loaded into the router for use as filtering and rating information.
  • a router comprises a plurality of PE input ports, individualized PE1 to PEN, and connected to data sources of different nature (voice, video, application data).
  • Each input port PE is connected to a processing chain including in particular a packet processor CL (individualized in CL1 to
  • CLN of the "classifier" type adapted to detect a field in the header of the packet that identifies the importance level and the service class of said packet.
  • Each CL classifier sends packets to processors of "policer / shaper" POS type processing, individualized in POSij, with i the number of importance levels here 6, and j the number of service classes here. presence of 6 levels of importance and 8 classes of services per level, the router includes for each port of entry PE 48 processors of police type / shaper POS. It will be seen with reference to FIG. 2 that the number of relevant classes to be processed may be less than eight.
  • the router further comprises 6 priority tails Q, individualized in Q1 to Q6.
  • Tail Q1 is associated with importance level "Flash override override”
  • tail Q2 is associated with importance level “Flash override”
  • the queue Q3 is associated with the importance level” Flash
  • the queue Q4 is associated with the importance level” Immediate
  • the queue Q5 is associated with the importance level” priority
  • the queue Q6 is associated at the level of importance "routine”.
  • Each priority queue Q includes Z storage areas
  • the "override override flash" level of level includes 8 individual Z11 to Z18 storage areas, the Z11 zone being associated with the "NC" class of service, the Z12 zone being associated with the "H1" class of service Z13 being associated with the service class "EF express forwarding", the Z14 zone being associated with the service class "H2”, the zone Z15 being associated with the service class "L1”, the zone Z16 being associated with the service class "assured forwarding AF", the zone Z17 being associated with the service class "L2”, and the zone Z18 being associated with the class "best effort service BE".
  • Each storage area Z comprises a buffer memory.
  • the current data packet is stored in the storage area Z corresponding to the service class of said data packet thus processed and belonging to the corresponding importance level queue.
  • the data packet having the importance level "flash” and service class "best effort" is stored in the storage area Z38.
  • Packets entering and leaving the tails are counted by elementary counters SH, individualized in SH1 to SH6, and each dedicated to a respective tail.
  • a general counter CG counts the incoming and outgoing packets of the six elementary counters.
  • a processing mechanism called “scheduling” is adapted, for each data packet thus stored, to apply a processing algorithm according to the importance level and the service class of said packet. The result of the mechanism is applied to the PS output port of the router.
  • NC and H 1 service classes are the highest priority classes. They only contain internal network control packets (protocols, 3) that are not the result of end-user communications. It is therefore not necessary to discriminate them by the tails Q1 to Q6.
  • each data packet includes a field dedicated to the importance level and a field dedicated to the service class of said packet.
  • the field dedicated to the importance level and the field dedicated to the class of service are contained in the TOS field.
  • the field dedicated to the importance level is the Cos field and the field dedicated to the class of service is contained in the label field.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de paquets de données dans un réseau de communications supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de service. Le procédé comprend les étapes suivantes; recevoir des paquets de données ayant chacun un niveau d'importance choisi et une classe de service choisie; prévoir une pluralité de queues (Q1 à Q6) dédiées chacune à un niveau d'importance choisi; chaque queue (Q) possédant une pluralité de zones de stockage (Zij) dédiées chacune à une classe de service choisie; stocker le paquet de données courant dans la zone de stockage (Zij) correspondant à la classe de service dudit paquet de données ainsi traité et appartenant à la queue (Q) de niveau d'importance correspondant; et pour chaque paquet de données ainsi stocké, appliquer un algorithme de traitement fonction du niveau d'importance et de la classe de service dudit paquet.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE PAQUETS DE DONNEES DANS UN RESEAU DE COMMUNICATION SUPPORTANT UNE PLURALITE DE NIVEAUX D'IMPORTANCE ET DE CLASSES DE SERVICE POUR LES PAQUETS DE DONNEES.
La présente invention se rapporte au traitement des paquets de données dans un réseau de communications supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de service pour les paquets de données. Elle trouve une application générale dans les services de communication du type voix, vidéo, et/ou données d'application, et plus particulièrement dans les communications de type Voix sur IP appelé encore VoIP pour «Voice over Internet Protocol».
Sous VoIP, notamment sous le protocole MPLS («Multiple Protocol Label Switching», les paquets de données représentant la voix, la vidéo et/ou les données d'applications sont généralement transmis par des routeurs qui peuvent introduire un délai de traitement ou supprimer l'appel en raison de problèmes de congestion, ou d'encombrement du réseau survenant par exemple en cas d'événements particuliers de type catastrophe naturelle, attaque terroriste ou équivalent. Pour permettre l'acheminement des appels prioritaires, en dépit de tels événements, les routeurs du commerce traitent les paquets de données VoIP selon des files d'attente ou queues prioritaires séparées dans lesquelles les paquets de niveau de priorité le plus élevé, par exemple les paquets de données relatifs à l'horloge du réseau («clocking») peuvent être traités en premier tandis que les autres peuvent être traités ultérieurement ou supprimés pour décongestionner le réseau. Par exemple, l'architecture est basée sur huit queues associées respectivement à huit classes de service, une queue pour chaque classe de service.
Dans le document US-B-7006440, les classes de service peuvent en outre être traitées selon des critères liés aux clients de manière à traiter de manière privilégiée certains clients ayant souscrit un service particulier au détriment de clients n'y ayant pas souscrit. Un tel procédé permet ainsi de traiter les paquets de données sur la base d'une discrimination prédéfinie des clients.
On connaît aussi des services différenciés, appelés encore « DiffServ » dans lesquels certains types de trafics telle que la voix possèdent une précédence par rapport aux autres types telle que la vidéo ou les données d'application (ftp,http,...). Ainsi, les paquets de données représentant la voix sont traités en priorité par rapport aux paquets de données représentant la vidéo ou les données d'application.
Dans le document US-B-7050447, une queue de traitement dite « prioritaire » dispose en outre de ressources mémoires plus grandes que les autres queues non prioritaires pour traiter les paquets de données de manière discriminatoire selon un schéma de priorité prédéfini.
De tels traitements de paquets de données de l'art antérieur ne sont pas totalement satisfaisants dans la mesure où la discrimination des paquets est de mise en œuvre relativement contraignante et figée puisqu'elle est liée au client (US-B-7006440), à la source ou la nature des paquets (DiffServ), ou nécessite un algorithme de gestion supplémentaire des ressources mémoires d'une queue prioritaire (US7050447).
La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle vise ainsi à améliorer encore le traitement des paquets de données dans un réseau de communication supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de services des paquets et cela indépendamment de la source (port) des paquets de données, du client, de l'espace mémoire des queues ou de la nature du paquet de données (voix, vidéo, applications).
Elle a pour objet un procédé de traitement de paquets de données dans un réseau de communications supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de service pour les paquets de données.
Selon une définition générale de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes : recevoir des paquets de données ayant chacun un niveau d'importance choisi et une classe de service choisie; - prévoir une pluralité de queues dédiées chacune à un niveau d'importance choisi ; chaque queue possédant une pluralité de zones de stockage dédiées chacune à une classe de service choisie ;
- stocker le paquet de données courant dans la zone de stockage correspondant à la classe de service dudit paquet de données ainsi traité et appartenant à la queue de niveau d'importance correspondant; et
- pour chaque paquet de données ainsi stocké, appliquer un algorithme de traitement fonction du niveau d'importance et de la classe de service dudit paquet.
Un tel traitement des paquets de données selon plusieurs queues en fonction du niveau d'importance et de la classe de service des paquets permet une discrimination des paquets de données de mise en œuvre plus souple, plus riche et plus robuste que les discriminations de l'art antérieur.
En effet, il est possible de définir un algorithme de suppression (« drop en anglo-saxon ») des paquets de données en tenant compte en priorité du niveau d'importance du paquet puis de la classe de service à laquelle appartient le paquet. En pratique, le réseau de communication supporte six niveaux d'importance et huit classes de service pour les paquets de données.
Selon un mode de réalisation, chaque paquet de données comprend un champ dédié au niveau d'importance et un champ dédié à la classe de service dudit paquet. Par exemple, dans le protocole IP («Internet Protocol»), le champ dédié au niveau d'importance et le champ dédié à la classe de service sont contenus dans le champ TOS.
En variante, dans le protocole MPLS, le champ dédié au niveau d'importance est le champ Cos et le champ dédié à la classe de service est contenu dans le champ étiquette.
La présente invention a également pour objet un dispositif de traitement de paquets de données dans un réseau de communications supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de service pour les paquets de données.
Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif comprend:
- des moyens de réception pour recevoir des paquets de données ayant chacun un niveau d'importance choisi et une classe de service choisie; une pluralité de queues dédiées chacune à un niveau d'importance choisi; chaque queue possédant une pluralité de zones de stockage dédiées chacune à une classe de service choisie ; - des moyens de stockage pour stocker le paquet de données courant dans la zone de stockage correspondant à la classe de service dudit paquet de données ainsi traité et appartenant à la queue de niveau d'importance correspondant; et
- des moyens de traitement apte, pour chaque paquet de données ainsi stocké, à appliquer un algorithme de traitement fonction du niveau d'importance et de la classe de service dudit paquet.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée ci-après et des dessins dans lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement une pluralité de queues apte à discriminer les paquets de données selon le niveau d'importance et la classe de service desdits paquets selon l'invention ; et
- la figure 2 est une variante d'implémentation des queues selon l'invention.
La présente invention trouve une application dans un réseau de communication supportant plusieurs niveaux d'importance et plusieurs classes de service pour les paquets de données. D'une manière générale, le routage des données utilise un protocole qui peut être de type IP, MPLS ou analogue. Par exemple, les six niveaux d'importance sont, par ordre d'importance décroissant: Flash override override, Flash override, Flash, Immédiate, priority et routine.
Le niveau d'importance peut être établi lors de l'appel par l'intermédiaire d'un bouton spécifique ou d'une action spécifique exécutée à partir d'un menu affiché sur le terminal, ou au cours de l'établissement de l'appel, ou physiquement attaché au terminal (cas le plus probable).
Un serveur d'appel («Call server» en anglo-saxon) est chargé d'établir l'appel et configure le niveau d'importance et la classe de service. Les informations en relation avec l'appel, notamment l'adresse IP, la largeur de bande négociée, le niveau d'importance, sont chargées dans le routeur pour être utilisée en tant qu'informations de filtrage et de classification.
En référence à la figure 1 , un routeur comprend plusieurs ports d'entrée PE, individualisés en PE1 à PEN, et connectés à des sources de données de nature différente (voix, vidéo, données d'applications).
Chaque port d'entrée PE est relié à une chaîne de traitement comprenant notamment un processeur de paquets CL (individualisé en CL1à
CLN) de type « classifieur » apte à détecter un champ dans l'en-tête du paquet qui identifie le niveau d'importance et la classe de service dudit paquet.
Chaque classifieur CL envoie des paquets à des processeurs de traitement de paquets de type « policer/shaper » POS, individualisés en POSij, avec i le nombre de niveaux d'importance ici 6, et j le nombre de classes de service ici 8. En présence de 6 niveaux d'importance et 8 classes de services par niveau, le routeur comprend pour chaque port d'entrée PE 48 processeurs de type policer/shaper POS. On verra en référence à la figure 2 que le nombre de classes pertinentes à traiter peut être inférieur à huit.
Le routeur comprend en outre 6 queues prioritaires Q, individualisée en Q1 à Q6.
La queue Q1 est associée au niveau d'importance « Flash override override », la queue Q2 est associée au niveau d'importance « Flash override », la queue Q3 est associée au niveau d'importance « Flash », la queue Q4 est associée au niveau d'importance « Immédiate », la queue Q5 est associée au niveau d'importance « priority » et la queue Q6 est associée au niveau d'importance « routine ». Chaque queue prioritaire Q comprend des zones de stockage Z
(individualisées en Zij), associées chacune à une classe de service. Ainsi la queue de niveau d'importance « flash override override » comprend 8 zones de stockage individualisées en Z11 à Z18, la zone Z11 étant associée à la classe de service « NC », la zone Z12 étant associée à la classe de service « H1 », la zone Z13 étant associée à la classe de service « express forwarding EF», la zone Z14 étant associée à la classe de service « H2 », la zone Z15 étant associée à la classe de service « L1 », la zone Z16 étant associée à la classe de service « assured forwarding AF », la zone Z17 étant associée à la classe de service « L2 », et la zone Z18 étant associée à la classe « best effort service BE ».
Chaque zone de stockage Z comprend une mémoire tampon (buffer).
Le paquet de données courant est stocké dans la zone de stockage Z correspondant à la classe de service dudit paquet de données ainsi traité et appartenant à la queue de niveau d'importance correspondant. Par exemple le paquet de données ayant le niveau d'importance « flash » et de classe de service « best effort » est stocké dans la zone de stockage Z38.
Les paquets entrant et quittant les queues sont comptés par des compteurs élémentaires SH, individualisés en SH1 à SH6, et dédiés chacun à une queue respective.
Un compteur général CG compte les paquets entrant et sortant des six compteurs élémentaires.
Un mécanisme de traitement, appelé « scheduling » est apte, pour chaque paquet de données ainsi stocké, à appliquer un algorithme de traitement fonction du niveau d'importance et de la classe de service dudit paquet. Le résultat du mécanisme est appliqué au port de sortie PS du routeur.
Grâce à ce mécanisme, il est donc possible de traiter uniquement les paquets appartenant au niveau d'importance le plus élevé et à la classe de service la plus élevée et supprimer (« Drop ») les autres paquets en cas de congestion du trafic.
En référence à la figure 2, on a décrit une variante d'implémentation dans laquelle les queues prioritaires ne traitent que 6 classes de services, au lieu de 8 comme décrit en référence à la figure 1. II s'agit en pratique des zones de stockage associées aux classes de services NC et H1 qui sont traitées à part, sans passer par les queues prioritaires Q1 à Q6.
En effet, les classes de services NC et H 1 sont des classes les plus prioritaires. Elles contiennent uniquement des paquets de contrôles internes au réseau (protocoles,...) qui ne sont pas issus des communications des utilisateurs finaux. Il n'est donc pas nécessaires de les discriminer par les queues Q1 à Q6.
En pratique, chaque paquet de données comprend un champ dédié au niveau d'importance et un champ dédié à la classe de service dudit paquet.
En environnement IP, le champ dédié au niveau d'importance et le champ dédié à la classe de service sont contenus dans le champ TOS.
En environnement MPLS, le champ dédié au niveau d'importance est le champ Cos et le champ dédié à la classe de service est contenu dans le champ étiquette.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement de paquets de données dans un réseau de communications supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de service, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes : recevoir des paquets de données ayant chacun un niveau d'importance choisi et une classe de service choisie;
- prévoir une pluralité de queues (Q1 à Q6) dédiées chacune à un niveau d'importance choisi ; chaque queue (Q) possédant une pluralité de zones de stockage (Zij) dédiées chacune à une classe de service choisie ;
- stocker le paquet de données courant dans la zone de stockage (Zij) correspondant à la classe de service dudit paquet de données ainsi traité et appartenant à la queue (Q) de niveau d'importance correspondant; et pour chaque paquet de données ainsi stocké, appliquer un algorithme de traitement fonction du niveau d'importance et de la classe de service dudit paquet.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel e réseau de communication supporte six niveaux d'importance et huit classes de service pour les paquets de données.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel chaque paquet de données comprend un champ dédié au niveau d'importance et un champ dédié à la classe de service dudit paquet.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le champ dédié au niveau d'importance et le champ dédié à la classe de service sont contenus dans le champ TOS.
5. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le champ dédié au niveau d'importance est le champ Cos et le champ dédié à la classe de service est contenu dans le champ étiquette.
6. Dispositif de traitement de paquets de données dans un réseau de communications supportant une pluralité de niveaux d'importance et de classes de service, caractérisé en ce qu'il comprend:
- des moyens de réception (PE1 à PEN) pour recevoir des paquets de données ayant chacun un niveau d'importance choisi et une classe de service choisie;
- une pluralité de queues (Q1 à Q6) dédiées chacune à un niveau d'importance choisi ; chaque queue possédant une pluralité de zones de stockage (Zij) dédiées chacune à une classe de service choisie ;
- des moyens de stockage pour stocker le paquet de données courant dans la zone de stockage correspondant à la classe de service dudit paquet de données ainsi traité et appartenant à la queue de niveau d'importance correspondant; et
- des moyens de traitement apte, pour chaque paquet de données ainsi stocké, à appliquer un algorithme de traitement fonction du niveau d'importance et de la classe de service dudit paquet.
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