TW589821B - Quality of service functions implemented in input interface circuit interface devices in computer network hardware - Google Patents

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589821 A7 B7 五、發明説明（1 相關專利申請案之交叉參考案 本專利申請案和下列共同送件及一般指定之專利申請案 有關並包含相關之内容： ”用以在電腦網路中提供區分服務之方法及系統（Meth〇d and System for Providing Differentiated Services in

Computer Networks)”，序號09/448，197，於公元 1999年 1 1月23日送件； ”用以控制電腦網路次管路内之流程之方法及系統（Method and System for Controlling Flows in Sub-Pipes of

Computer Networks)”，序號09/540,428，於公元2000年 3月3 1日送件。 上述專利申請案在此以全文引用的方式納入本文中作為 參考。 發明背景 1·技術範圍 本發明一般和電腦網路中之壅塞管理有關，且特別的是 本發明和網路硬體進行之流路控制有關。 2·早期技術 一切換器為一網路節點，其基於介質進出控制（MAC)位 址（亦即為熟知本領域之人士所知悉的〇SI模式第二層）之基 礎上導引資料物件[參閱，，〇51及網路管理之基礎書籍（Tk

Basics Book of 〇SI and Network Management)"由 Motorola Codex 所編著，Addison-Wesley 公司於 1993 年 出版]。一切換器亦可視為一多埠橋接器，一橋接器為一將 -4 - 本紙張尺纽财國國家標準(CNS) 乂 4規格(210X297公董)

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589821 A7 B7 五、發明説明（2 ) 兩片面區域網路（LAN)連接一起之裝置，其基於第2層資料 協定傳送封包。一路由器為一網路節點，其基於在：由頭 端（prefnO表單中搜尋吻合一資料物件之網際網路協定口以 目的地位址之最長之頭端以導引資料物件，所有動作皆基 = OSI模式之第3層進行。本發明將—網路節點視為一切ς 器、一路由器、或（更-般化）為一能夠進行切換及路由兩者 功能之機器，有時稱之為一切換/路由器。為了簡明之目 的，字詞，，切換器（switch)”在本文件中將用於涵蓋網路節點 之所有三類邏輯型式：切換器、路由器、或切換/路由器、 或（更一般化）為任何機器，其能夠處理未預期到達且必須立 即儲存之資料物件，然後並且須基於目的地及位於一或多 個頭&之饧值訊息前送或放棄該資料物件。 任何切換器具有有限儲存空間用以儲存等侯交通導引決 定2資料物件。在壅塞發生時，某些高體積且低價值之交 =心可予以畜意地放棄，以避免因儲存空間滿溢而導致有 價值2輸入資料物件遺失。因此智慧型流路控制之目的即 在注意不同層級之資料流相對於其服務層級約定之行為， 以在t要時依據價值政策放棄大量、低價值封包，藉此以 2保付合約定速率之有價值資料物件能夠獲得正確地處 使用流路控制以管理通訊網路中之壅塞在早期技術中是 2為人知的。在傳統電腦系統中，流路控制可能只是當一 ^列達到某程度之佔有率後簡單地放棄資料物件，此種政 策稱之為棄尾方式(taildrop)。一更先進之系統可能會依據 589821

因=應仔列佔有率所更新之週期性放棄機率而隨機性地放 棄資料物件。亦即當仔列佔有率位於某低門檀之下時，所 傳輸之資料物件比率（其等減去放棄之資料量冷⑽叫 比率)為1 ’而當佇列佔有率位於某高門檻之上時則為〇。介 於該門播間’㈣佔有率可能會決定為-線性遞減之傳輸 機率。此類流路控制稱之為隨機早期感測（RED)。若不同 之低及高Η檻係用於具有不同層級服務然卻共享相同仔列 之資料物件，則該流路控制稱之為加權式隨機早期感測 (WRED)。此類直覺式方法須在可用負載改變時進行門檻 調整，此對其使用於服務品質（Q〇s)建置時為一主要缺點。 早期技術之另一項缺點為對於放棄一封包之係在切換器 内及/或在該封包已進行某些型式之處理後決定，一封包進 行部伤處理且然後將其放棄將產生不必要之頻寬浪費。 基於以上考量，吾人需要更有效的裝置及方法以在高速 網路中執行放棄/傳遞封包之決定。 3·發明摘要 本發明描述一用以達成智慧型、高速傳遞/放棄決定之系 統及方法。 本發明之優異特點為傳遞/放棄決定係於路由切換功能之 上行訊號。因此，本發明藉由預先放棄未能存活通過一切 換器處理之資料封包，因此而避免或減少了切換器壅塞。 當=貝源有限而無法處理所有資料物件時，本發明因此可將 计异能量及儲存資源用於處理更有價值之交通流。 本發明另一優異特性為一稱之為透支頻寬訊號 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

589821 A7 B7 五、發明説明（4 ) 訊號非藉由位於一切換器内之單一資源行為決定，而是在 一較佳具體實施例中定義為不同訊號之AND、、及Ν〇τ 運算之一般表示。明白地說，流路控制之上行訊號位置為 一輸入介面電路（IIC)，定義如下。每一 nc在管路（pipes) 之某一資料集之訊框上執行傳遞/放棄封包之決定。一管路 疋由知線連接％線（edge-to-edge)橫跨一網路之路徑及使 用該路徑之某些資料物件之邏輯組合所構成。每一nc伴連 一組管路，該組管路貫穿該IIC。在本發明中，B之數值係 由位於一 IIC之管路所使用之該IIC供應於切換器内之所有 資源而決定。某些此類資源一般將由位於相同切換器上之 屬於其他IIC之其他管路共享。在任何速率下，B為複數個 資源狀態之一般表示，該資源將定期向位於IIC内之流路控 制進行回報，並為其所使用。 本發明之關鍵基礎在於控制理論之使用，俾取代公元 2000年3月31曰送件、序號09/54〇,428之”用以控制電腦網 路子官路内之流程之方法及系統（Method and System for Controlling Flows in Sub-Pipes of Computer Networks)”專利申請案所揭示之直覺式方法。在此文件 中’控制理論係以稱之為頻寬配置技術（BAT)之流路控制 型式予以實踐，其具有以下A，B，C，D，E五項特性， 該諸特性相關於本發明將解釋如下： •特性A : BAT使用一簡化目前切換器狀態之透支頻寬訊號 B = 〇或1以表示聚集於一 IIC内之管路狀態。每次當流路 控制傳輸機率進行計算時，B即重行計算。若B持續為 -7- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐） 589821 A7 B7 五 發明説明（5 )

1，則所有管路可100%傳輸成功，並不會在切換資源内 造成壅塞而影響服務階層協訂（SLAs)内之功能表現表 數。若B持續為0，則所有管路之至少某些最佳作用交通 之傳輸資料段（fraction)將會減少直到每一管路具有其自 身保証之頻寬為止（但可能不會再有多餘頻寬）。B可藉由 來自相對於門檻之佇列數值之訊號組合加以定義（故若件 列低於門榼，則B = 1，否則B = 〇)。另一種方式，b可 藉由佇列階層之改變速率進行定義（故若一佇列遞減或非 常低，則B = 1，否則B = 0)。再又另一種方式，B可藉 由將一流程速率和流程速率門檻進行比較而加以定義。

僅有上述在B 裝

對於B數值之精準建構並非本發明之關鍵 全數為1或全數為0之情況下，方是關鍵點 •特性B : BAT進一步計算透支頻寬訊號數之指數加權 平均值Ε。在一較佳具體實施例中，時點t+Dt之數值£為 E(t + Dt) = (l-W)*E(t) + W*B(t)

線 其中E(t)為E位於時點t之數值，且B(t)為B位於時點t之數 值。如熟知本領域之人士所了解的，在此算式中之權值 為W。在一較佳具體實施例中，w之數值為1/32，其他 諸如1/16或1/64亦可在此使用。數值E之關鍵特性為訊號 B之某些合理化平滑數。 •特性C : BAT檢視每一管路，且若位於管路中之頻寬低於 最低保証速率（在此稱其為min)，則最多在重覆數次之 後’其會自動地100%由BAT傳送。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7 五、發明説明（6 ) •特性D : BAT進一步檢視每一管路，且若位於管路中之頻 寬高於其最大上限（在此稱其為max)，則最多在重覆數次 之後，傳輸資料段（fraction)會減少，直到由BAT所傳輸 之資料量等於或低於該max值。 •特性E : BAT進一步檢視未低於其min速率或未高於其 max速率之每一管路，且以下列方式運用B。若B = 1， 則管路位於時點t+D t之傳輸資料量T i (t+D t)為 T(t+Dt) = T(t) + Ci*E(t)*Ti(t) 其中Ci為常數由下列描述之方法在啟始時決定。再者， 若B = 0，則管路位於時點t+Dt之傳輸資料量Ti(t + Dt)為 T(t + Dt) = T(t) - Di*fi(t) 其中Di為常數由下列描述之方法在啟始時決定，且jfi(t) 為流路控制最後階段之管路i在時點t之傳輸交通流速。 在特性B及E以及其餘特性中，符號*代表乘法運算子。 在一較佳具體實施例中，本發明提出基於控制理論之觀 念之流路控制，其將用於並改進介質進出控制MAC(乙太網 路）或訊框（Packet over Sonet系統）中一切換器之資料流路 單元。在另一具體實施例中，本發明亦包含基於控制理論 之流路控制，其將用於並增強一切換器之實體層介面 (ΡίίΥρ在任一例中，該流路控制機制係在資料進入該切 換器之主封包識別及前送功能之前整合於一輸入介面電路 (IIC)。以此方式，藉由提供一般切換功能之流路控制上行 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐）

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線 589821 A7 B7 五、發明説明（7 ) 訊號，本發明基本上和上述所附之專利申請案及早期技術 不同。 進一步而言，本發明使用一自該切換器傳至該IIC之透支 頻寬訊號，以正確指出由伴連該IIC之管路所使用切換器資 源之壅塞。未為該IIC内之管路所使用切換器資源造成之壅 塞將不回報該IIC。在此種方式下，本發明基本上亦和上述 所附之專利申請案不同。 特別和本發明相關之透支頻寬訊號之另一特性為將多重 透支頻寬指示（其各自和不同輸出埠有關）組合而成為單一實 體訊號（可能為一時序多工（TDM)訊號），ά促使流路控制 動作能聚焦於發生壅塞之輸出埠上。 在一較佳具體實施例中，本發明進一步專注於來自網路 鏈結進入一切換器之輸入部份。在資料物件進入一輸入介 面電路（IIC)且藉由廣為人知之早期技術轉換為數位資料 後，本發明可利用此機會對該資料物件之第一部份測試其 在單一或另一層級服務（在此稱之管路）之屬性。在確認管路 屬性後，其可屬於具有一正數值保証頻寬之高價值確保傳 送（premium Assured Forwarding)管路，或屬於一未具有 此類保証之最佳作用管路。一傳輸機率之對應值係自表單 中選取，表單本身會定期更新以回應共享該IIC管路中之流 路速率，同時回應對來自該切換器之IIC之二進位壅塞訊 號。該表單進一步基於每一管路之某些常數進行構建，該 諸常數係基於啟始之整體管路路徑及頻寬約定數值而設。 之後，該傳輸機率和一高速亂數產生器之現行狀態進行比 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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k 589821 A7 B7 五、發明説明（8 ) 較，而比較結杲係供IIC用於決定將全數到達資料物件傳送 至該切換器進行傳統處理並路由，或是將全數到達之資料 物件放棄，而不將其傳送至該切換器。 為此描述之目的，原創字詞IIC將用於涵括任何各類低層 功能，包含（但不限於）一PHY、一用於乙太網路系統之介 質進出控制（MAC)、或是一訊框（用於Packet over Sonet 系統）。熟知本領域之人士將可輕易了解其具有邏輯上之平 行性（logical parallels)，因為所有此類裝置為將資料物件 送入切換器之管線，故此類裝置可為具有和切換器功能相 同功效之前驅動（proactive)流路控制端，上述皆為一般字 詞IIC所涵蓋。 上述及其他觀念將於以下進行詳細描述。

特別的是，資料物件以光子或類比訊號型態進入一切換 器，其將在實體層介面（PHY)之輸入端轉換為切換器或路 由器所使用數位資料之型式。PHY亦包含補充功能用於該 埠之輸出部份。該數位資料接著由一 Framer或MAC之輸入 端依據原始傳輸資料格式將其分割為個別資料物件或封 包。該訊框（Framer)或MAC亦包含補充功能用於正向之資 料流路。本發明之焦點在於啟動諸如位於該PHY、Framer 或MAC(自此之後統稱為輸入介面電路（IIC)内之頻寬配置 技術（BAT)之流路控制機制。BAT為基於控制理論之一種 流路控制，且代表流路控制中之較佳方法，儘管其他特定 之流路控制演算法亦可由熟知本領域之人士應用於輸入介 面電路中而不會偏離本發明之範圍。以下描述一完整BAT -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7 五、發明説明（9 ) 演算法。 在一網路中之切換器[見圖1]藉由眾所熟知之結構傳輸資 料物件[見圖2]。諸切換器係由光纖或線路透過PHY[見圖 3,4]連結。本發明之流路控制擷取頭端資訊（其將每一資料 物件關聯至一指定集中流路或管路）。該資訊可為區分服務 編碼點（Differentiated Services Code Point)[描述於 IETF RFC參考案號RFC 2474位於IPv4及IPv6頭端之區分 服務欄位（DS攔位）之定義，*K.Nichols，S.Blake，F· Baker，D· Black等人於199 8年11月發表。（格式： TXT = 50576 位元）（取代 RFC 1455 及 RFC1349)(狀態：建議 之標準）在此以全文引用的方式納入本文中作為參考]以服務 位元組之型式存在[見圖2]。該資訊用於自一表單中選取一 傳輸機率值[見圖12]，且該機率值將和亂數進行比較以下 達決定。並且對位於每一管路中之以資料流速傳送之位元 組進行計數以輸入ΒΑΤ計算傳輸機率。 若切換器可將壅塞訊息以某種方式傳送至IIC，則應用流 路控制之此一設計可大體獨立於切換器設計之外。吾人僅 需自切換器傳送最簡單訊號至每一IIC，一現行二進位數值 即可反應切換器内由IIC内管路（亦可能同時由其他管路使 用）所使用之切換器内共享資源壅塞狀態[見圖6，7]。進一 步增強之功能可藉由提供多重壅塞指示（亦即每一輸出端皆 具有一指示訊息，其可自成或混成一共同訊號）而達成。 對IIC在三項指定之不同速率進行時之流路控制功能之增 強具有四個邏輯工作。在低流速時，本發明依據集中流路 -12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) (在此稱為管路）之座標及特性更新啟始時之管理資訊[見圖 8]。在中流速時，該裝置然後使用BAT流路控制演算法中 之壅塞訊號以計算每一管路之傳輸速率。該傳輸機率部份 係由亦處理中流速之切換器之壅塞訊號所推導[見圖9]。並 且，計數器必須記錄每一管路流路之資料流速。同時在該 資料流速時，流路控制裝置依據傳輸機率在資料封包進入 切換器或路由器之前隨機性傳輸或放棄資料封包[見表1及 圖10，11，12，13]。僅有該最後功能（隨決定傳輸或放 棄）必須建置於IIC内。其他功能可移至一流路資訊組織功 能中建置於切換器本身内。 4.圖示概要描述 圖1說明一連接區域網路A，B，C之電腦網路。 圖2顯示一代表性資料物件之頭端及酬載概要圖。 圖3顯示透過輸入介面電路（IICs)之來自及流向一切換器 之資料流。 圖4說明介於光纖及一切換器間之資料流光子-電子之轉 換，其發生於實體層介面電路（PHYs)内。： 圖5顯示資料物件進入一 IIC之入口以及位於IIC内之BAT 流路控制進行決定以傳輸或放棄該訊框。 圖6顯示使用於頻寬配置技術（BAT)流程控制三階層中不 同時序範圍。 圖7顯示佇列數值如何可包含於透支頻寬訊號B之定義 内，其以兩管路透過一IIC進入一切換器為例。 圖8顯示網路管理啟始工作之詳圖。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7 五、發明説明（11 ) 圖9顯示由控制點（CP)度量透支頻寬訊號B1之詳細範 圍，CP定期將B1及B2傳送至個別IIC1及IIC2，用於對 IIC1及IIC2内管路之輸入交通進行頻寬配置。 圖10顯示決定每一訊框傳輸/放棄以及在一 内管路之 資料流速度量及儲存之步驟。 圖11顯示Ti之計算以更新每一 IIC内傳輸機率表之詳圖。 圖12顯示傳輸機率表計算及結構。 圖13為位於BAT + IIC内之邏輯工作概要圖，三項更新速 度將工作分割，最粗線顯示本發明之邏輯邊界。 圖14顯示位於一切換器内資料之整體排置。 5·本發明之詳細描述 圖1顯示一電腦網路概要圖，其包含區域網路（LANs)A， B，C，這些區域網路可包含工作站、伺服器、.儲存裝置、 或其他電腦可用於在一網路中交換資訊。該網路亦可包含 一切換器 10，12，14，16之下層架構（infrastrueture)，以 及位於LANs及切換器間之網路鏈結^，13，15，17， 19，21。因此一電腦網路可組成如圖形般真有節點（電腦及 切換裔）及端線（通訊鏈結）。一般而言，本發明描述於此之 目的在於有效並公平地提昇電腦網路内資料移動速率，並 將某些有關可用性及服務品質之約定納入考量，該約定係 由電腦網路服務之使用者所保有。 a)服務品質（Quality of Service) 依據本發明，該切換器之移動流路控制上行訊號之總體 目的在於更緊密地逼近服務品質（QqS)之理想流路控制。在 -14-

589821 A7 B7 五、發明説明（12 ) 壅塞階段，流路控制機制將智慧型地放棄某些輸入交通（像 是造成壅塞之資料物件將絕不令其通過切換器）。此可增進 切換器内進行識別及路由機制之效率，因為進行處理及封 包儲存空間將不會浪費於最後終將放棄之封包上。而此處 理間早地儘早放棄這些封包。 在本發明中之Q〇S係藉由邏輯管路進行定義。假設所有交 通位於某些QoS聚集流路層級或管路内。且吾人假設所有 交通並非皆處於最佳作用狀態。頻寬之正確配置係由Max-Min演算法所決定，如下所述。 每一通過一切換器之路徑包含其來源埠之座標、通過切 換器之路徑、以及目標埠。此一路徑事實上為來自”端線對 端線（edge-to-edge)”之通過網路之管路路徑片斷，而其中 端線可能代表一個別工作站、一伺服器、一自主系統、或 其他電腦網路來源實體。如以下所述，在透支頻寬期間用 於線性增加流路之某些係數以及其他指數型減低流路之係 數乃在啟始時依據來自所有資源及服務階層協定（SLAs)之 整體知識決定。流路控制之功能將使用這些係數俾在壅塞 狀況發生時智慧型地放棄封包。 使用切換器之流路控制上行訊號及伴隨之網路管理運作 機制之效應在於使穩固之QoS能有效運用，同時使計量頻 寬之表現能保証端線對端線之傳輸。 b)頻寬配置技術（BAT) 吾人假設切換器之處理容量（具有給定配置之濾波法則、 路由表單、或其他對照機制）為已知。此項知識進一步引導 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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589821 A7 B7 五、發明説明（13 ) 出對每一 IIC之透支頻寬訊號B = 1或0之觀念。若所有管路 通過一指定IIC且進入切換器係現行透過切換器之機制並無 放棄任何封包，且在可接受之延遲及可接受之雜訊下，則 該訊號定義為1。因此B可由佇列佔有率和門檻值比較後之 某些ANDs或ORs或NOTs之組合加以定義、藉由將每秒之 位元處理速率和門檻值比較加以定義、或由佇列門檻和流 路速率門檻比較之組合對B進行定義。對於B之準確定義並 非關鍵所在，B僅需要顯示二項行為。其為：若自切換器對 IIC之B值重覆傳輸持續為1，則系統對所有位於該IIC之管 路會以可接受之水準進行服務。若B始終為0，則在某些管 路中將產生某些遺漏，或是某些無法接受$延遲或雜訊。 持續B = 1訊號之最終結果為位於該IIC内之所有管路可 100%傳輸。而持續B = 0訊號之最終結果為位於該IIC内之 所有管路會傳輸足夠大之資料段（fraction)以符合所有保言正 之最小頻寬速率（mins)，但可能無法再予增加可用頻寬。 一附加、基本假設SLAs為穩定，故若所有管路全時段提 供大於或等於其所保証最小頻寬值（min)之常數值負載，則 所有透支頻寬訊號持續為1。在此提供之負載下，切換器可 順利控管所有使用該IIC之管路之所有SLAs，且所有B訊號 為1 〇 在一具體實施例中，數個B訊號可藉由一時序分割多工 (TDM)系統進行多工以有效傳輸壅塞資訊。每一B訊號然後 可代表位於一特定輸出端或輸出埠之壅塞（或未有壅塞產 生）。然後在一特定IIC内，流路控制可獨立應用於共享一 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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589821 A7 B7 五、發明説明（14 ) 共用輸出端或輸出埠之管路群組。而優點為，放棄之動作 將僅聚焦於流向壅塞之輸出端或輸出埠之管路上，而同時 甚至流向非壅塞端或埠之最佳作用交通亦可進入切換器而 不會遭到棄置。 C)輪入介面電路（lie) 此章節之内容和圖2，3及4有關。 如熟知本領域之人士所瞭解的，電腦網路以資料物件型 式配合和一頭端及一酬載相吻合之結構進行資料傳輸，酬 載（或”資料”）本身可包含不同組織層級之頭靖，例如乙太網 路-Ethernet(鏈結層）、網際網路協定-IP(網路層）、傳輸通 訊協定-TCP(傳輸層）。 在乙太網路之重要案例中，訊框格式係由標準ISO/IEC 8802-3:(1996E)，ANSI/IEEE Std· 802.3，1996 版所建 立，該格式為 <inter-frame><preamble><sfd><eh><data><fcs> 其中inter-frame為資料物件間之間隙；preamble為一位元 編碼順序說明將到達之訊框；sfd為訊框定義符號之啟始； data為乙太網路酬載，其可能由一 ip具有ip頭端及資料之 IP資料物件組成；fcs為訊框檢查順序。細言之，preamble 至少包含7位元組之”10101010” ； sfd位元組為 ”10101011” ； IP自第四層傳輸協定（TCP或UDP)接收，，封 包”，加諸其自身之頭端，並傳送一”資料物件”至第二層資 料鏈結層。其亦可將封包分割成片斷以支援網路之最大傳 -17- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4规格(210X 297公釐） 589821 A7 五、發明説明

輸單元（MTU)，每-片斷即成為—乙太網路訊框。圖2¾述本發明所需之資料物件詳細組織圖。一資料物件 30為位元集，在1P第4版（如4)中，IP頭端必須包含至少 ⑽位元（即數字0，^，）。編號8,9， ，15等八位 元、，且成服務31式（Type 〇f Serviee)位元組，且特別是編號 8 9…13等/、位元（其他二位元保留作為將來供新標準 援用）構成區分服務編碼點（DlffServ c〇de p〇int)。在此所 討論者雖屬IPv4之内容，但是熟知本領域^人士將了解本 發明亦能用於IP第6版或其他具有資料物件頭端内含Q〇s之 系統。 如圖2所示，該訊框頭端具有訊框部份32及訊框頭端34。 在訊框頭端之後即為具有ip頭端36及資料酬載38之〗.p結 構。在IP頭端36之内為服務型式位元組4〇。該服務型式位 το組包含6位元，其可用於區分服務層級。顯然地用於網路 中組織QoS之方法可使用一致性之標記以代表每一資料物 件之服務型式位元組之服務位元之六個層級。例如所有最 佳作用（Best Effort)資料物件可用六個〇位元標示。現行已 有許多其他方法及設計提出且為熟知本領域之人士所知 悉。 在本發明之具體實施例中，切換器經由乙太鏈路和網路 相連。一鏈路速率係以每秒傳輸之位元計算，故在鏈路上 使用時間增加等於位元或位元組之增加。令b代表位元之度 量且B代表位元組之度量。界於乙太網路訊框間之間隙為 12B，並附帶空訊號加上1B之訊框界定符號（delimiter)再 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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589821 A7 B7 五 發明説明（ 口上7B之導文（preamble)。因此訊框間之間隙為20B。一 訊框本身可自64B至1518B。區分服務編碼點（DSCP)為一 6b集合，其位於該IP頭端内之服務型式位元組内。 在圖3中，其顯示輸入介面電路（IICs)之邏輯位置。資料 物件透過鏈路4〇，42進入並離開一切換器。諸鏈路係以邏 輯上及實體上透過IICs 44及46連接切換器48之資料處理功 能。為本發明之目的，一IIC可為一實體層級介面（PHY)， 其在光纖之光子訊號及線路中之電子訊號間進行轉換。或 者’一IIC可為一電子裝置用以組織訊框結構（頭端，頭端 之單元），其可為乙太網路技術中之介質進出控制（MAC)電 路或是在Packet over s〇net技術中之Framer電路。 在運作時，該ΡΗγ搜尋一訊框之啟始，進而該訊框之導 文（Preamble)。在圖4中，鏈路上之光子輸入5〇到達一 PHY。該PHY58將光子訊號（位元）輸換為電子訊號（位 兀）。該電子訊號行經該PHY而至位於線路52之切換器。資 料在線路56以電子型式離開切換器。該資料在該PHY中轉 5、、光子訊號，且然後離開該PHY並行經鏈路中之光纖 54去該鏈路因此為-完整雙工（雙向）資料物件傳導線路。、 當^太網路絲到達時，該PHY傳送—確認資料接收 :—V)訊號至介質進出控制（MAC)。在訊框間，該ΡΗγ 該空訊號iMAC。在本發明應用於該phy之情況下， 用於辨^要某些儲存空間以獲取區分服務編竭點（DSCP)俾 阶1==:邏㈣路H體實施例卜該 肩儲存8B之導文（preamble)及額外之⑽以包含 -19 - 589821 A7 B7五、發明説明（17 ) 頭端（圖2)作為讀取DSCP之用。熟知本領域之人士瞭解不 同之乙太網路型式可形成另種具體實施例，其中DSCP係置 於其他位置。本發明包含此種可能性，藉由包含決定乙太 網路型式之嚐試將因此可自適當位元位置讀取DSCP。 若本發明係應用於MAC或Framer，則可運用十分相似之 方法儲存較小數目位元於乙太網路訊框之啟始處，並自適 當位元位置讀取DSCP。 在讀取DSCP之後，該DSCP(6位元）會對應至N< = 64傳 輸機率其中之一（N為透過指定PHY進入切換器且進而流向 指定MAC之管路層級之數目）。自不同來源而具有相同 DSCP之到達封包會聚集處理。對每一聚集而言，一傳輸機 率係由流路控制進行計算。在每一聚集或管路内之訊框會 予以傳輸或放棄。該決定會於PHY或MAC(或由Packet over Sonet之Framer)下達。一般而言，該決定係在IIC内 促成。一具有數值[〇，1]間之傳輸機率會和介於[0，1]間之亂 數現行數值進行比較。若傳輸機率〉=亂數，則訊框將進 行傳輸。否則的話將予以放棄，意即IIC邏輯將已儲存之位 元以及後續到達之位於相同訊框之位元予以清除。 上述IIC功能之邏輯排置係顯示於圖5。該IIC 60自輸入 62接收資料物件。該資料物件進入該IIC且位於頭端之小部 份位元會為頻寬配置技術（BAT)流程控制74進行儲存及分 析。每一資料物件可被放棄78或傳送76，受傳送之資料物 件然後經由線路66進入切換器70進行識別、測量及路由。 自線路68離開切換器之資料物件亦會進入該IIC。位於資料 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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k 589821 A7 ___B7 __ 五、發明説明（18 ) 串流内之PHY將電子轉換為光子訊號然後送入鏈路64。 圖6描述位於一 IIC内之流路控制進一步詳情。一 IIC 80 使用管理資訊82(反應位於網路中管路路徑以及頻寬保証管 i 路之資訊）。一 nc亦使用來自切換器84之壅塞訊號之經常 值。此資訊係為位於該IIC内之I3AT 96所使用。一資料物 件在輸入端86進入該IIC，且BAT流路控制決定將該資料物 件放棄100或傳輸該資料物件98。若進行傳輸，該資料物件 流會進入位於線路90之切換器94。若該IIC為一PHY則自位 於線路92之切換器流出之資料物件會轉換為光子型式。在 任一情況下，該IIC將適當之時序結構賦予流出之資料物 件，故其可透過鏈路88傳送至下一電腦網路節點。 在IIC為PHY之情況下，本發明可使用PHY之相關標準。 該類標準包括具有一切換器之維護介面（例茹100千赫（kHz) 之有線訊號）。一位於該切換器内或透過該切換器進行作用 之控制點可利用此維護介面和每一。此現存之連 結可用於一 PHY内管路之啟始資訊或用於更新自切換器至 該PHY之壅塞資訊。另一種方式為：一額外介面可專門設 計用於存取流路控制功能。並且，該PHY可提供編碼、解 碼、時序發送及同步化功能。 如上述，熟知本領域之人士將可輕易瞭解用於管路之相 同趣輯流路控制功能可在MAC(用於乙太網路）或Framer(用 於Packet over Sonet)或其他IIC執行。在所有情況下，某 些邏輯管路會由其所共享之PHY、MAC、或Framer自然進 行組織以進入切換器内。再者，其他頭端（像是具有標記及 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 589821 A7 B7 五、發明説明（19 ) 試驗位元之MPLS頭端）可用於取代DSCP以將封包送入管 路。在此倩況下，本發明可以他種型式實踐以藉由預先放 棄最終將被切換器棄置之資料物件而提供上述效益。此一 預先傳輸/放棄決定之目的是相同的：即藉由啟動位於連接 切換器本身之裝置上行訊號之流路控制，俾使切換器内無 效率地消耗珍貴處理及儲存資源之後然卻終將放棄之情況 得以避免。 d) 透支頻寬訊號B及Max-Min演算法 一透支頻寬訊號B = 0，1必須定義如下俾供IICs使用。 此定義將描述於Max-Min頻寬配置演算法中，同時解釋如 下。 圖7顯示透支頻寬訊號B = 0或】對於IIC之報告之邏輯組 織圖。複數個管路102，104進入IIC 106且位於該管路中 之資料物件將接受流路控制。該流路控制須部份仰賴來自 切換器之B訊號13 2。該B訊號可在切換器之控制點 (CP)130内產生，或另種較通常情況為在圖14中之流路控 制資料組織方塊308内產生。控制點（或類似物件）提供複數 個門檻訊號之累積、儲存、及邏輯組合（藉由ANDs或〇Rs 或NOTs)以定期產生並傳輸透支頻寬訊號B。 仍請參閱圖7，數值B可為來自切換器内複數個門檻訊號 Thl，Th2…之一般表示。例如，數值B可為複數個門檻訊 號之AND組合。若由某些流經指定IIC管路所使用之每一儲 存資源116，118，120之佇列水準分‘別在門檻值122， 124，126之下，則每一門檻訊號Thi為1。若佇列水準在門 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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k 589821 A7 B7 五、發明説明 檻之上，則Thi之數值可能為〇。如圖中所示，一般而言不 同管路使用一切換器中不同資源。相同資源亦可由流經其 他IIC(未顯示）之其他管路（未顯示）所使用。諸管路然後透 過額外lies 112，114進入鏈路108，110至其他網路節 點。 在另一具體實施例中，流路速率可和門檻流路速率進行 比較以產生一或多個門檻訊號。而在另一具體實施例中， 吾人可使用單一門檻及流路門檻之組合。 圖8描述一網路之組織以促成整體q〇s流路控制。一管理 控制台13 4將具有保証頻寬且使用頻寬功能相關資源之管路 所需 > 訊加以累積及傳播。該資訊在必要時傳輸至網路中 切換器13 6，13 8，140。一指定切換器（像是138)可具有控 制點（CP)142，其將來自管理控制台及來自切換器内之窭塞 訊號兩者資訊加以組織（如圖7所示）。該CP然後將管理資訊 及壅塞資訊兩者透過資訊通道148，150分別傳送至IICs 144及 146。 更特別的是’配合參閱圖8，整體QoS可摘要如下： •管理控制台 對位於管路路徑上之資訊進行排序及傳輸，同時提供保 証 •網路中每一切換器具有控制點（CP) 處理管路資訊俾在BAT產生常數Ci，Di •在切換器中之IICs 接收並儲存管路識別資訊 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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589821 A7 B7 五、發明説明（21 ) 接收並儲存每一管路資訊之Ci，Di 請注意，每一管路Ci及Di之較佳定義稍後將於本章節中描 述。 在進一步詳情中，圖9描述來自切換器160壅塞指示訊號 以和IICs IIC1及IIC2 (172，174)進行關聯之組織圖。不 同之佇列佔有率或者（可能）流路速率會在切換器内進行比較 以產生複數個透支頻寬訊號Bl，B2，...，其以標號164， 166代表。若位於IIC編號I之某些管路所使用之某些資源發 生壅塞，則每一Bi為0。否則Bi為1。透支頻寬訊號會透過 通訊管道168，170傳送至適當之IICs。該IICs然後決定傳 輸或放棄送達之訊框176，178。該IICs亦促使訊框180， 182傳送。訊號B1及B2可分享某些相同單元。 表1為在每一 IIC中BAT所需之計算資源表列： -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 589821 A7 B7 五、發明説明（22 表1 每一 IIC之計篡資淚 用以儲存每一管路之Ci，Di之暫存器 用以接收及儲存來自切換器之現行B值之暫存器 用以測量每一管路所傳輸流路之每秒位元速率(b/s)之機制 用以更新透支頻寬訊號B之指數加權平均值E之機制 用以儲存新值E之暫存器 用以儲存每一管路β之暫存器 用以儲存每一管路先前傳輸資料段(fraction)Ti之暫存器 用以決定每一管路新Ti之邏輯 ^存Ti數值新表單之暫存器 圖1〇顯示控制器190之流程圖，其中顯示用以傳輸或放棄 位於IIC内BAT應用之訊框之決定作業。該作業係由位於緩 衝區内之至少頭端訊框之儲存所啟始192。該管路數字係依 頭端完成識別194。此數字用於自表單中讀取傳輸機率 196(見圖12)。該傳輸機率Ti具有位於[〇，丨]間之二進位數 值（故位元Ti為某些具有固定位元數目X之二進位數值，其 介於⑼·.·〇至11···1之間）。每一傳輸機率可視為介於Ogi 之分數’其中1等於2ΛΧ - 1(2的X - 1次方）。一亂數會接 著產生200，且其會視為具有和Ti相同範圍之數值。來自該 表單之數值會和亂數198，202進行比較。若結果為是 2〇4，則前進至方塊210。若為否200，則前進至方塊2〇8。 25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） A7 B7

589821 五、發明説明 在方塊2财，對管路1更新b/s數值。訊號代表訊 傳送212。在方塊208中，訊號表示訊框將予棄置 進仃 圖η描述詩錢管料輸機率{Τι}數值之 圖12㈣管路傳輸機率仰數值之儲存表單格式 別的是，管路線號222為該表單之索引。傳輸機率 = (由ΒΑΤ流路控制重覆推導）係儲存於相鄰記憶槽224。本身 流路控制更新之期間及透支頻寬訊號之基本關係如 切換器内每1列具有位元容量— —現行無任何幹 入且具有最大可能速率之汲流流速’則理論上該佇列可： C/(最纽流速率）秒内從全滿而淨空。自該切換器至收之 流路控制及回報B值之更新應為期間Dt，其等於常數κ乘以 此期間’在一較佳具體實施例中，κ = i/8。

Dt = Κ*(佇列容量）/(最大汲流速率） 乘數K = 1/8當然為本發明之一較佳數值（但非嚴格限於此 數值）。該數值當然應小於1/2以避免在流路控制可進行反 應之前在佇列造成佔有率之激烈變動。另一方，面，一極小 數值將導致計算資源不必要之浪費。一 B數值應在每一流路 控制更新期間D t進行接收。因為在Π c s中之標準維護介面 期為10微秒（us) ’此即成為相對於切換器佇列容量及流路 速率之維護介面使用之限制。 上述Dt插述之結果為所有流路速率（最小保証速率、現行 管路流路速率等等）皆視為產生壅塞之資源之8*汲流速率分 數。一般而言，一切換器在流入端（由複數個來源埠輸入）具 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐)

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有一儲存緩衝區，且在流出端（輸出至複數個目標埠）亦具有 一儲存緩衝區。該流入端儲存區必須防止因輸入流本身之 識別延遲或因其所流入之交換核心（switch核心）之極向所 導致之溢位。極向乃為許多輸入管路流入率：個交換核心輸 入端且全數流出一交換核心輸出端之現象。流入之簦塞亦 可因封包傳送至交換核心之臨時暫停（以回尨來自一或多個 輸出端之壅塞訊號）所造成。 為了用以保護流入資料儲存之B AT流路控制之目的，所 有路速率為8(此為較適合但非嚴格限定之數值）乘以儲存 流入資料之最大可能汲流速率之分數。該汲流速率一般為 資料可從流入端輸入交換核心内之速率。同樣地，為了保 護流出資料儲存之BAT流路控制之目的，所有流路速率為8 乘以輸出資料儲存之最大可能汲流速率之分數。該汲流速 率一般為資料可透過流出端經由一目標埠而至向下串流網 路節點之速率。這些相同汲流速率為使用於Max - Min演 算法應用中之容納速率，將於本章節稍後描述。 在DiffServ(區分服務）中，由行為聚集流路（在此簡稱為 管路）所使用之路徑係配合描述於IETF RFC文獻中所描述 之資源保留協定（RSVP)進行設定，該文獻為： RFC 2750 RSVP 政策控制之延伸（Extensions for Policy

Control)，作者為s· Herzog，日期：公元2000年1月（格 式：TXT = 26379位元組）（更新RFC2205)(狀態：建議之 標準）。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱)

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589821 A7 ______ B7 五、發明説明（25 ) 在此以全文引用的方式納入本文中作為參考。 路徑在此視為端線對端線之連結，儘管對於端線之定義 是有相當彈性的。在本發明之較佳具體實施例中，吾人假 設管路已構建且所有進入一 IIC之交通係依據DSCP值進行 組織。因此其原本即存在將具有相同DSCP之聚集流路進行 加總之工作，且具有在聚集中不公平之風險存在。然而理 論上存在14標準DSCP數值及多達6b之64種組合之情況 下，吾人可發現至少網路中有限數目管路可具有增強之穩 固 QoS 〇 另一具體實施例可運用MPLS頭端以指定不同管路，其包 含20位元MPLS標記及3MPLS EXP位元。相關資料可參閱 網路草案"MPLS標記堆疊編 encaps-07.txt，IETF網路工作群，日期為公元1999年9 月，作者：E· Rosen，γ. Rekhter，D. Tappan，D. Farinacci，G. Fedorkow，Τ· Li , A. Conta。本發明包 含依據服務品質資訊可便利及快速擷取之各種標準檢視所 有頭端型別’其目的皆為了將資料物件聚集成一較小數目 之邏輯管路以流經一切換器或網路。 每一官路一般會通過一切換器中之許多共享資源。每一 官路具有一SLA，其附有最小頻寬值位元/每秒（min)及最 大頻寬值（max)。一管路所提供之負載可能會低於其min、 介於min及max間、或超過其max。若所提供之負載小於其 min，則最多在數次傳輸資料段調整後，位於管路中之訊框 應具有機率1之傳輸能力。若一管路（位於nc)所提供之負 -28 - 本紙張尺度適用中國Ϊ *¥i(CNS) A4規格(2l〇xi_97公釐)----- 589821

載大於該管路之max值，則該管路内之訊框傳輸資料段應儘 速（但非立即）降至1以下，以將管路流路降至最大值。若在 - IIC中之管路所提供之傳輸率介於min及數值之間， 則流路控制料算該管路之㈣相自整體Max_Min演算 法中獲致頻寬配當。 某二屬於服務層級之管路稱之為快捷傳送（EF)，其具 有min = max之特性，其他管路稱之為保証傳送（af)，其 具有0<min<max之特性。而尚有另一類管路稱之為最佳作 用（BE)其具有〇 = min<max之特性（請參閱上述iRFC 2474) ° 弱勢QoS為在一層級中之”顏色（c〇1〇rs)，，間探討定質、相 對之關係’而在本發明所強調主要依據^化及^^數值針對 強勢穩固、計量之功能表現保証進行探討：。DiffServ亦和 延遲和雜訊狀況有關，但一良好設計之流路控制（像是bat) 將使佇列佔有率一般上將遠低於傳統直覺式流路控制，因 此可簡單藉由定期以低數值運作佇列而避免延遲及雜訊產 生之問題。 管理器（Administrator)之工作在於注意所有管路之路徑 並賦予每一可能出現於一 IIC内之DSCP管路一min及max 值。每一管路之min值必須受限於下列要求：若網路中之所 有管路以其min速率進行傳輸，則將符合所有SLA。每一管 路之max值必須受限於下列要求：若該管路以max速率傳送 交通，而所有其他管路以0速率傳送，則符合其SLA。在一 建議之試驗中，max速率不會毫無章法地大於min速率，特 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

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別是對於未對遺漏作出回應之交通型式（例如，使用者資 協定_UDP之交通型式）。 ’ f某些管路為AF或BE時’該Max_Ml，算法為正確頻 寬配置之定義。其可用於當某些管路所提供之負栽和一七 換器（網路）内某部份整合時以提昇網路資源。 、

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以下段落將描述網路層級（整體）Max_Min配置，一更詳 細描述係位於D. Bensekas及R. GaUager所著之"資二= 路，’中，由美國紐澤西廣木iPrentice HaUSi992年出 版’在此以全文引用的方式納入本文中作為背景資料參考 之用。該Max-Min演算法首先配置每—管路具有索引i之最 小值，由mim表示。Max-Min演算法指示吾人將和每 一管路i提供之負載進行比較’並暫時將該諸數目之最小值 賦予管路i。若該最小值為所提供之負載，則管路丨將標為" 滿足（sated)”，並自欲配置頻寬之管路集合中移除。其他管 路i仍位於競爭透支頻寬之管路集合中。針對每一留存集1 中之管路i及由該管路共享之資源’吾人可發現現行透支二 寬（必須> =0，否則約定失效）。若對於管路i之每一資源之 所有此類透支頻寬之最小值為正，則Max_Min將位於瓶頸 資源處之該最小透支頻寬分割為未滿足管路之數目，俾= 管路使用。這些頻寬分量然後將配賦至每一管路中，並和 其先前配置加總。然後所提供之負載會再次和現行配置^ 較，並再讀現最小值。若所提供之貞縣最小值，則管 路i將標為滿足；否則管路i仍維持未滿足狀態。若仍有任何 未滿足管路存在’且仍存在i㈣支職，料次搜尋透 -30 -

589821 A7 B7 五、發明説明（28 ) 支頻寬並分割，以此類推。 假設管路i擁有現行流路介於min及max之間。管路i伴隨 其他管路透過一指定IIC進入切換器。若對於該IIC之現行B 值為1，則位於該IIC内之每一管路之傳輸機率Ti(若非為1) 將可循線性增加。對於IIC所使用之傳輸機率Ti之線性增率 係數Ci定義於下。若所有管路提供其最大負載，則Max-Min演算法將對每一管路產生一頻寬配置Pi位元/每秒。如 上述，此速率將於每一資源（流入或流出BAT流路控制之位 置）處以8乘以該資源之最大汲流速率之分數表示。Ci之定 義如下： 位於一資源用於流路控制内管路i之Ci = (Pi為（8*該資源汲流速率）之分數）* 1/16 乘數1/16並不十分重要。例如1/32亦可用於上式中。其理 由將隨Di之定義描述於下。 BAT亦會要求使用管路i之流路速率fi(其單位為位元/ 秒）。每一 fi再次接受測量以作為區域流路控制之目的，fi 為8乘以區域資源汲流速率之分數。在B = 0期間之每一 IIC 處，Ti會以-Di*fi之速率呈指數遞減，而常數Di將定義如 下。 令用於區域流路控制目的之管路i最小保註頻寬為mini = 為行區域流路控制所測量之頻寬（其為8乘以區域資源汲流 速率之分數）。 若除了管路i之外之每一管路提供0頻寬，且管路i提供其 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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589821 A7 B7 五、發明説明（29 ) 最大頻寬，則該Max-Min演算法會產生對管路i之頻寬Qi位 元/每秒之配置。同樣地，所有管路流路速率會在每一資源 處（流入或流出BAT流路控制位置）以8乘以該資源之最大汲 流速率之分數表示。Di之定義為：

Di = ((Qi - mini)以（8*該資源之及流速率）之分數表示）*4 乘數4在此無需太精準（例如2亦可用於上式中）。其理由如 下：假設位於IIC内之所有管路皆要求每一管路i以其最大速 率提供傳輸。則只要指數型遞減量較線性增量顯著，對於 管路i之流路（最大值*Ti曲線下之面積）仍將和Ci保持固定比 值。因為Ci已然為Max-Min之結果，故配置應逼近於整體 Max-Min配置。Ci及Di之數值應由管理器傳送至IICs。 邏輯輸入及輸出 本章節之描述和圖9，10，11，12，13，14有關。 為更新每一管路之傳輸機率，每一IIC需要某些數值。 輸入 常數 每一管路之Ci及Di 來自IIC測量之輸入 對每一 IIC内之管路，傳輸流路速率為fi位元每秒 自切換器之輸入 將IIC内所有管路使用之所有切換器資源之壅塞狀態所定義 之透支頻寬訊號B加以整合 將來自多重輸入端之具有N個不同B值之訊號聚集成為一 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7 五、發明説明（30 ) TDM訊號BN供某些管路集合使用 儲存前次重行計算之數值 每一管路之前次傳輸機率Ti B值之前次指數加權平均值E 輸出 儲存於IIC供後續重行計算使用 每一管路之現行傳輸機率Ti B值之現行指數加權平均值E 傳送至硬體以用於填充傳輸機率表 每一管路i之Ti 常數Ci及Di係定義於先前段落中。 數值B可推導如下。所有經由IIC進行切換器之管路使用 不同之切換器資源。若該IIC中之任一管路所使用之切換器 資源未有任一資源產生壅塞進而導致遺漏、不可接受之延 遲、或不可接受之雜訊，則B為1。否則B為0。請注意，相 同切換器資源可由未透過指定IIC進入該切換器之其他管路 所使用。壅塞可能主要由通過指定IIC之管路所造成、可能 主要由未經由指定IIC之管路所造成、或上述任何組合方式 造成。對於追蹤管路使用何項資源係為在進行啟始前必須 完成之管理工作。 在一較佳具體實施例中，Ti之數值會在時點t依{Ti，B， E，fi}之數值以下列方式於時點t+Dt進行更新： 若 f*i< = mini，則 Ti(t + Dt) = min {1，Ti(t) + 0.125} 否則若 fi>maxi，則 Ti(t + Dt) = 0.875*Ti(t) -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7 五、發明説明（31 ) 否則若B = 1，則Ti(t+Dt) = min {1，Ti(t) + Ci*E(t)} 否則 Ti(t+Dt) = max {0，Ti(t) - Di*fi(t)} 其他具體實施例可使用相關方法在B == 1時對Ti以線性 方式遞增，而在B = 0時對Ti以指數方式遞減。 吾人應注意，在圖中之結構僅為在IIC中電路應用之範 例，而不應將其視為本發明之限制範圍。特別的是，非常 類似之發明可基於邏輯功能上相似於PHY:，MAC(乙太網 路）、Framer(Packet over Sonet)、或其他輸入介面電路 (IIC)加以實踐。 本發明若配合使用控制理論以增進流路控制（像是頻寬配 置技術-BAT)之流路控制演算法加以應用可獲致最大效 益。BAT使用一般功能表現標準（最小保証頻寬及最大頻寬 限制）而非如RED或WRED中之摘要門檻。BAT對等於或低 於管路最低頻寬保証之管路保証100%傳輸。BAT公平地將 頻寬配置於管路間，使其提供之負載高於其所保証之最低 值。並且，BAT可定基以低水準執行佇列佔有率，相較於 RED或WRED機制，其全程工作必須執行佇列佔有率在不 同之低及南門植間。 本發明相較於早期技術之優點為：低價值以及部份過度 要求切換器處理資源之資料物件會在進入切換器之前即予 放棄。傳統流路控制方法往往可見資料物件進入切換器， 並在切換器内消耗資源進行處理及路由，但在.離開切換器 之前卻予放棄。本發明之優點可轉換為提昇一給定硬體之 切換器速度及效率，或使得切換器可執行功能卻使用較少 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A7 B7

量硬體資源，或兩優點兼倶。 本發明和早期技術相較之另一優點乃基於以下事實：本 發明可藉由更換某些現存切換器IIC而輕易地改進其效率， 將此類IIC和網路管路資源整合.將可以低成本及簡單之方式 達到服務品質（QoS)。 圖13顯不本發明之邏輯表示。本發明促使位於一切換器 之邏輯上行訊號内之流路控制預先動作。啟始248係在管理 控制台250内啟動。管理控制台將管路資訊及其几八$傳輸 至網路節點。在此一節點内之輪入介面電路（nc)内之邏輯 係以粗線252表示。來自管理控制台之常數將在控制點（cp) 254内進行保存及處理（像是進行相對於切換器實體參數之 正規化）。每一 IIC 252儲存和流經其之邏輯管路有關之適 切常數，這些處理一般會以相對低之資料速率進行，而圖 13中上端之虛線表示這些處理。在相同之線下為流路控制 更新作業258。透支頻寬之指數加權平均值E儲存於260。 如前述之圖7, 8,9,切換器佇列佔有率計數器262會向控 制點報告數值，該數值為透支頻寬訊號B 266。B係用於更 新數值E 270。B亦配合E更新位於IIC内之管路之傳輸機 率。IIC計數器264記錄管路中之流路速率。對於管路之傳 輸流路速率{Π}268亦予以累加。傳輸機率{Ti}儲存於 274。數值E，B，{fi}及{Ti}係為BAT流路控制演算法272 使用以計算新的傳輸機率。在一較佳具體實施例中，用於 更新流路控制傳輸機率之邏輯可能建置於IIC内（在另一具 體實施例中，用於更新流路控制傳輸機率之邏輯可建置於 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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四中之祕㈣諸組織錢内）。圖13中之較低虛線播 述這些作業。在該虛線之下為資料流路處理28〇。到達之訊 框會受檢視其特性282。同時亂數會於284產生。當訊框到 達時，其特性會用於自{Ti}儲存表中選年一傳輸機率Ti 286。然後Ti及亂數會進行比較288。若傳輸機率大於或等 於亂數，則傳輸決定290為：傳輸’否則傳輸決定為：放 棄。 圖14顯示在一切換器中運用本發明之概要圖。傳送至切 換器300之資料物件藉由鏈路336，33 8到達，pHYs 332， 334將鏈路中之光子資料及内部電子訊號進行轉換。資料然 後送入MAC或Framer元件312，314。該MAC或Framer元 件藉由週邊連結介面（PCI)匯流排328及伴連之線路330和 控制點326進行通訊。MAC或Framer元件亦在線路324上 自流路控制資料組織接收透支頻寬訊號BN 3 10。通過複數 個網路處理器304，3 06之資料產生佇列佔有狀況，其由線 路320，322回報予流路控制資料組織308。資料透過矩陣 式鏈結（即交換核心302)在網路處理器間游走。 前述係為說明本發明而非用於加諸本發明之限制。儘管 本發明中已描述具體實施範例，熟知本領域之人士將可輕 易瞭解其可在諸具體實施例中進行許多修改而實體上不會 偏離本發明之原創内容及先進之運用方式。因此，所有此 類修改將包含於本發明申請專利範圍所定義之範圍中。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 589821 A B c D 々、申請專利範圍 1. 一種對個別資料物件作出傳輸/放棄決定之方法，其包 含下列步驟： a) 藉由在封包前送裝置之網路節點上行訊號之每一輸 入介面電路内對該資料物件之某些位元進行測試，以決 定該資料物件之管路屬性，位元之選擇係基於具有一或 多層級頭端及酬載之資料物件建構標準而進行； b) 提供一數值表單，其指出該位於每一輸入介面電路 内一預設集合之每一管路之傳輸機率； c) 自該表單中選取吻合該資料物件之管路屬性之對應 數值；以及 d) 選擇性地傳輸或放棄該資料物件以回應吻合該管路 屬性之傳輸機率。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該選擇性傳輸步驟 進一步包含下列步驟： e) 在該輸入介面電路中提供一亂數產生器； f) 將該亂數產生器之現行狀態和取自該數值表單之傳 輸機率值進行比較； g) 若該亂數產生器之現行狀態和該傳輸機率值相較之 下更接近於代表一管路之所有資料物件將進行傳送之狀 態值，則放棄該資料物件；以及 h) 若該亂數產生器之現行狀態和該傳輸機率值相較之 下並未更接近於代表一管路之所有資料物件將進行傳送 之狀態值，則傳送該資料物件。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中代表一管路之所有 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 589821 A BCD 々、申請專利範圍 資料物件將進行傳送之該狀態值等於1，且該亂數產生 器之該現行狀態為介於0及1.0間之非負值分數。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中決定管路屬性之步 驟進一步包含將用於管理所指定之數值和該資料物件之 封包頭端内所選取之欄位值進行比較。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中所選取一封包頭端 之該欄位包含位於一標準IP封包頭端之區分服務編碼點 (DSCP)。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中所選取一封包頭端 之該欄位包含該資料物件内之MPLS(多重協定標記切換） 標記或EXP位元或兩者任何組合，或者ATM VPI/VCI 欄位亦可用於MPLS通道指定。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中該數值表依據管路 號碼進行索引，且每一對應之表單襴位代表所對應之相 關管路傳輸機率。 • 8·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含之步驟為： I 更改代表傳輸機率之該數值，以回應每一管路實際提供 之資料速率相較於該諸管路所保証之最小及/或最大資 料速率。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中更改該數值之步驟 進一步回應來自封包傳送裝置之訊號，該訊號指示位於 該裝置内之壅塞，其影響通過該輸入介面電路之一或多 條管路流路。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該訊號包含複數個 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

   〜、申請專利範圍 單元，每一單元對應不同輸出埠内或輸出埠群内之壅 塞，位於該輸入介面電路内之該諸管路會依據其將資料 所送達之輸出埠或輸出埠群進行群組，且其中更改該數 值之步驟係分別對每一管路群組進行。 11. 一種位於一封包傳送裝置之輸入介面電路内之裝置，其 包含： a) 一表單，其用以儲存管路號碼及相關之傳輸機率； b) 一緩衝區，其用以儲存至少一部份訊框； c) 一亂數產生器，·其定期輸出亂數值； d) —控制器，其配合該表單、該緩衝區及亂數產生器 進行運作，該控制器： 分析該緩衝區内之資訊以感測該訊框之管路屬性編號-， 自該表單中決定一傳輸（傳輸分數）機率值對應所感測之 管路屬性編號， 將該機率數值和該亂數產生器之現行數值進行比較，且 基於比較結果對訊框予以放棄或進行傳送。 12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該控制器更改指示 傳輸機率之該數值，以回應演算法之常數及該每一管路 實際提供之資料速率相較於該諸管路所保証之最小及/ 或最大資料速率。 13. 如申請專利範圍第12項之裝置，進一步包含一管理單 元，該管理單元將該演算法常數及該保証最小及最大管 路資料速率進行初始化。 14. 如申請專利範圍第11項之裝置，進一步包含一介面，其 -39 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 A B c D 六、申請專利範圍 連接未包含於該輸入介面電路内之外部控制器，該外部 控制器和一或多個輸入介面電路連接，並改變指示傳輸 機率之該數值，以回應演算法之常數及其4連接之輸入 介面電路内之該每一管路實際提供之資料速率相較於該 諸管路所保証之最小及/或最大資料速率。 15. 如申請專利範圍第14項之裝置，進一步包含一管理單 元，該管理單元將該演算法及該保証之最小及最大管路 資料速率進行初始化。 16. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該控制器以更改之 該數值進一步回應來自該封包傳送裝置之訊號，該訊號 指出位於該裝置内影響流經該輸入介面電路之一或多條 管路壅塞。 17. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中該外部控制器以更 改之該數值進一步回應來自該封包傳送裝置之訊號，該 訊號指出位於該裝置内影響流經該輸入介面電路之一或 多條管路壅塞。 18. 如申請專利範圍第16或17項之裝置，其中該訊號包含 複數個單元，每一單元對應位於一不同輸出埠或輸出埠 群組内之壅塞，位於該輸入介面電路内之該諸管路會依 據其將資料所送達之輸出埠或輸出埠群進行群組，且其 中更改該數值之步驟係分別對每一管路群組進行。 19. 一種控制資料物件流路之方法，其包含下列步驟： a) 在一網路節點之輸入介面電路内提供一辨識管路之 表單並將位於該表單内之每一管路賦予傳輸機率； -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 六、申請專利範圍 b) 對位於該輸入介面電路所接收之每一資料物件，藉 由檢視該資料物件内之位元而決定該資料物件之特性； c) 將步驟（b)之資料物件特性和該表單内之欄位進行 關聯；以及 d) 僅在若步驟（b)所辨識之資料物件吻合該表單中管 路特性之情況下，基於該傳輸機率值決定放棄或傳送該 資料物件。 丨 20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中諸數字係用於指出 管路之特性及資料物件之特性。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，進一步包含提供一亂數 產生器之步驟；以及 依據傳輸機率及該亂數產生器之現行數值予以放棄或 傳送一資料物件。 2 2. —種通訊系統，其包含： 一切換器； 一伴隨該切換器運作之壅塞監測裝置，該壅塞監測裝 置監測該切換器内之傳輸並產生至少一訊號以指出位於 該切換器内之壅塞或非壅塞狀態； 一伴隨該切換器運作之實體裝置（PHY)，該PHY接收 並傳送訊框至該切換器；以及 一置於該PHY内之訊框放棄機制，其對至少一訊號作 出回應以基於該訊號之狀態予以放棄或傳送訊框至該切 換器内。 1 23· —種在一通訊網路中管理壅塞之方法，其包含下列動 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589821 8 8 8 8 A B c D 申請專利範圍 作： 配合一壅塞監測裝置監測一通訊裝置内之交通； 產生至少一訊號以指出位於該通訊裝置内之壅塞或非 壅塞狀態；以及 使用該至少一訊號以在通訊裝置對欲放棄之訊框啟動 作業之前、或在將訊框傳送至該通訊裝置進行處理之前 先行放棄訊框。 42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)