專利名稱：用于協(xié)調(diào)異步轉(zhuǎn)移模式(atm)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間業(yè)務量的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在異機種網(wǎng)絡(heterogeneous network)環(huán)境中，用于協(xié)調(diào)(mediate)異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的業(yè)務量的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所知的，各種不同的服務質(zhì)量(“QoS”)參數(shù)可以由用戶為ATM網(wǎng)絡中的每條虛路徑連接(“VPC”)或虛信道連接(“VCC”)來定義。QoS參數(shù)基于端到端(即系統(tǒng)寬度)來定義，并且可能包括例如信元時延變差(“CDV”)、最大信元轉(zhuǎn)移延遲(“CTD”)、信元丟失率(“CLR”)、信元差錯率(“CER”)、嚴重差錯信元阻塞率(“SECBR”)、以及信元誤插入比(“CMR”)。這些不同的QoS參數(shù)的集合或子集可以定義VPC或VCC的QoS，并根據(jù)VPC或VCC上的業(yè)務量來確定相對優(yōu)先級。
在包括ATM網(wǎng)絡的異機種網(wǎng)絡中，為了維持從ATM網(wǎng)絡到一個相鄰的或者中間的網(wǎng)絡，以及相反方向的有效業(yè)務流量，必須有效管理位于連接不同網(wǎng)絡的交換機處的業(yè)務量，可能會出現(xiàn)這種情況，在某個給定的連接ATM網(wǎng)絡和相鄰網(wǎng)絡的交換機處，為具有給定QoS的業(yè)務量所分配的入口帶寬超過為該QoS所提供的可用出口帶寬。在這種情況下，交換機可能會變成業(yè)務量擁塞點。我們將會知道，對潛在的業(yè)務量擁塞點的有效管理將影響到異機種網(wǎng)絡的整個性能。
迄今為止，已有各種不同的系統(tǒng)被推薦來提供在異機種網(wǎng)絡內(nèi)的交換點處進行協(xié)調(diào)。曾經(jīng)試圖采用多優(yōu)先級隊列的方法，但是僅為了業(yè)務量管理而采用后壓迫信號(back-pressuring signals)只能提供有限的提高。同樣，當試圖對于相當小的網(wǎng)絡在入口連接的每級與出口連接的每級之間采用一對一的通信時，如果連接的數(shù)量增加，這種一對一的映射設計很快變得不能實行。
因此，所需要的是一種新的、有效的方法和系統(tǒng)，用來在異機種網(wǎng)絡環(huán)境中協(xié)調(diào)ATM網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的業(yè)務量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供了一種協(xié)調(diào)異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的信元業(yè)務量的方法，上述信元業(yè)務量中的每個信元都具有一組與上述ATM網(wǎng)絡以及與上述信元各自的ATM連接相關(guān)的傳輸參數(shù)，上述方法包括(i)通過利用上述傳輸參數(shù)組中的第一組參數(shù)，為上述信元識別一個出口隊列族；(ii)通過將上述傳輸參數(shù)組中的第二組參數(shù)映射為出口服務級(COS)等級中的一個等級，將上述出口COS等級的預定編號之一與上述信元相結(jié)合；(iii)利用與上述信元相結(jié)合的上述出口COS等級，從步驟(i)所識別的上述出口隊列族中選擇一個出口隊列成員，上述所選擇的出口隊列成員和與步驟(ii)中的上述信元相結(jié)合的上述出口COS等級進行結(jié)合。
(iv)提供發(fā)送到上述所識別的隊列成員的上述信元，用于轉(zhuǎn)發(fā)至上述其他的網(wǎng)絡。
在上述第一方面的一種實施例中，上述第一組參數(shù)包括實時連接指令和資源預留指令。
在上述第一方面的另一種實施例中，上述第二組參數(shù)至少包括ATM服務質(zhì)量參數(shù)和業(yè)務類別參數(shù)。
在上述第一方面的另外一種實施例中，對于上述第二組參數(shù)，上述ATM服務質(zhì)量參數(shù)包括信元丟失率參數(shù)和信元時延變差參數(shù)。
在上述第一方面的另外一種實施例中，步驟(i)中的上述出口隊列族為實時(R-T)隊列族、資源預留(RR)隊列族、以及非資源預留(nRR)隊列族之一。
在上述第一方面的另外一種實施例中，上述R-T隊列族包括一個具有預定義最小帶寬的單個R-T隊列成員。
在上述第一方面的另外一種實施例中，上述RR隊列族包括八個RR隊列成員，每個上述RR隊列成員具有一個最小帶寬，該最小帶寬與分配給和每個上述RR隊列相關(guān)的每個出口COS等級的權(quán)重成比例。
在上述第一方面的另外一種實施例中，上述非資源預留隊列族包括八個nRR隊列成員，每個上述nRR隊列成員具有一個相對的隊列優(yōu)先級，該優(yōu)先級是和與每個上述nRR隊列相關(guān)的出口COS等級相對應的。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于協(xié)調(diào)異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的信元業(yè)務量的系統(tǒng)，上述信元業(yè)務量中的每個信元具有一系列與上述ATM網(wǎng)絡以及與上述信元各自的ATM連接相關(guān)的傳輸參數(shù)，上述系統(tǒng)包括(a)識別裝置，用于利用上述傳輸參數(shù)組中的第一組參數(shù)來為上述信元認定一個出口隊列族；(b)轉(zhuǎn)換裝置，用于將上述傳輸參數(shù)組中的第二組參數(shù)轉(zhuǎn)換為與上述信元相關(guān)的出口服務級(COS)的等級。
(c)選擇裝置，用于從上述出口隊列族中選出一個出口隊列成員，以將上述信元轉(zhuǎn)發(fā)至上述另一網(wǎng)絡，上述被選出的出口隊列成員和與上述信元相關(guān)的出口COS等級相聯(lián)系。
在上述第二方面的一種實施例中，上述第一組參數(shù)包括實時連接指令和資源預留指令。
在上述第二方面的另一種實施例中，上述第二組參數(shù)至少包括ATM服務質(zhì)量參數(shù)和業(yè)務類別參數(shù)。
在上述第二方面的另外一種實施例中，對于上述第二組參數(shù)，上述ATM服務質(zhì)量參數(shù)包括信元丟失率參數(shù)和信元時延變差參數(shù)。
在上述第二方面的另外一種實施例中，上述出口隊列族為實時(R-T)隊列族、資源預留(RR)隊列族、以及非資源預留(nRR)隊列族之一。
在上述第二方面的另外一種實施例中，上述R-T隊列族包括具有一個預定義最小帶寬的單個R-T隊列成員。
在上述第二方面的另外一種實施例中，上述RR隊列族包括八個RR隊列成員，每個上述RR隊列成員具有一個最小帶寬，該最小帶寬與分配給和每個上述RR隊列相關(guān)的每個出口COS等級的權(quán)重成比例。
在上述第二方面的另外一種實施例中，上述非資源預留隊列族包括八個nRR隊列成員，每個上述nRR隊列成員具有一個相對的隊列優(yōu)先級，該優(yōu)先級是和與每個上述nRR隊列相關(guān)的出口COS等級相對應的。
在第三方面，本發(fā)明提供了一種在多協(xié)議的異機種網(wǎng)絡中的不同網(wǎng)絡之間的協(xié)調(diào)連接處協(xié)調(diào)信元業(yè)務流量的方法，其中每個信元業(yè)務流量與一組傳輸參數(shù)相聯(lián)系，上述方法包括(i)通過利用上述傳輸參數(shù)集合中的第一組參數(shù)，為上述信元業(yè)務流識別一種出口隊列類型；(ii)通過將上述傳輸參數(shù)集合中的第二組參數(shù)映射為出口服務級(COS)等級中的一個等級，使上述出口COS等級的預定義編號之一與上述信元業(yè)務流相聯(lián)系；(iii)利用與上述信元業(yè)務流相關(guān)的上述出口COS等級，從步驟(i)所識別的上述出口隊列族中選擇一個出口隊列成員，上述被選出的出口隊列成員與和步驟(ii)中的信元業(yè)務流相關(guān)的上述出口COS等級相聯(lián)系；并且(iv)將上述信元業(yè)務流指向上述所認定的隊列成員，用于轉(zhuǎn)發(fā)至上述另一網(wǎng)絡。
在第三方面的另一實施例中，MPLS、IP和ATM協(xié)調(diào)業(yè)務流共存于上述協(xié)調(diào)連接中，并且上述MPLS、IP和ATM協(xié)調(diào)業(yè)務流中的每一個都與上述出口隊列類型之一、以及上述出口COS等級之一相聯(lián)系，
在本發(fā)明的其他方面，可以對上述各方面進行各種不同的組合及分割。


通過下面對具體實施例的描述以及結(jié)合附圖僅以示例的方式說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的上述方面和其他方面將更為清楚。附圖中以相似的參考數(shù)字來表明相似的部件特性(其中各個部件標以統(tǒng)一的字母后綴)圖1A是作為示例的包含兩個ATM網(wǎng)絡的異機種網(wǎng)絡框圖，這兩個ATM網(wǎng)絡通過網(wǎng)緣交換機(edge switches)連接到一個作為中介的MPLS核或網(wǎng)絡；圖1B是表示圖1A中所示的異機種網(wǎng)絡中網(wǎng)緣交換機的進一步細節(jié)的框圖；圖2是表示圖1A中所示的MPLS網(wǎng)絡的進一步細節(jié)的框圖；圖3是表示一個作為示例的ATM信元以其內(nèi)部信元格式的框圖，該ATM信元可以由圖1A和1B中所示的交換機來處理；圖4是表示一個作為示例的MPLS幀以及相關(guān)的MPLS標記(label)的框圖，該MPLS幀可以由圖1A和1B中所示的交換機來處理；圖5是表示圖1A和1B中所示的異機種網(wǎng)絡中交換機的進一步物理細節(jié)的框圖；圖6是圖5中所示的交換機內(nèi)的入口隊列系統(tǒng)的框圖；圖7是圖5中所示的交換機內(nèi)的根據(jù)一種實施例的出口調(diào)度與判斷系統(tǒng)的框圖；圖8A是圖5中所示的交換機上的一種隊列擁塞情況的例子；圖8B是圖8A中所示的預留隊列之一的更詳細的圖示；圖9是具有相同外部標記、但是指向不同隊列的不同類型信元的例子。
具體實施例方式如上所述，本發(fā)明涉及一種用于在異機種網(wǎng)絡中協(xié)調(diào)業(yè)務量的方法和系統(tǒng)，該異機種網(wǎng)絡中包含至少一個ATM網(wǎng)絡和一個相鄰網(wǎng)絡。由此，為了說明一種作為示例的實施例，首先提供了對一個作為示例的異機種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的說明，接下來說明與本發(fā)明相關(guān)的異機種網(wǎng)絡的各種不同的組成與特性。
異機種網(wǎng)絡下面是對一種作為示例的異機種網(wǎng)絡的簡要說明，在該網(wǎng)絡中可以實施本發(fā)明。圖1A和1B中所示的異機種網(wǎng)絡100包括第一ATM網(wǎng)絡102a和第二ATM網(wǎng)絡102b，以及中介網(wǎng)絡104。如圖所示，網(wǎng)關(guān)106a將ATM網(wǎng)絡102a連接到中介網(wǎng)絡104，中介網(wǎng)絡104又通過網(wǎng)關(guān)106b連接到ATM網(wǎng)絡102b。圖1A中雖然以網(wǎng)絡云形圖來表示，但是可以看到每個ATM網(wǎng)絡102a、102b可以包含多個互連的ATM交換機，這些ATM交換機通過通信鏈路連接起來。
為了說明起見，中介網(wǎng)絡104被表示為包括一個MPLS網(wǎng)絡。MPLS網(wǎng)絡允許創(chuàng)建貫穿網(wǎng)絡的專用“隧道(tunnel)”或路由路徑。由此，該隧道允許穿過MPLS網(wǎng)絡104提供虛擬專網(wǎng)(“VPN”)服務。然而，可知可以采用基于其他類型分組的網(wǎng)絡，這類網(wǎng)絡可以提供與ATM網(wǎng)絡的接口。
仍然參考圖1A和1B，網(wǎng)緣交換機106a、106b用作ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)，它將ATM信元轉(zhuǎn)換為MPLS業(yè)務量，反之亦然，用于從ATM網(wǎng)絡102a產(chǎn)生業(yè)務量并貫穿MPLS網(wǎng)絡104。MPLS網(wǎng)絡或核104可以包括多個(沒有表示出來的)中介交換機，這些交換機定義了一個穿過MPLS核104的業(yè)務“隧道”，如下面參考圖2所進一步解釋的?？芍癕PLS隧道”可以與“MPLS路由路徑”互換。
如圖1B中所示，各種不同類型的業(yè)務，包括語音業(yè)務108a、108b，視頻業(yè)務110a、110b，以及數(shù)據(jù)業(yè)務112a、112b，可以從ATM網(wǎng)絡102a經(jīng)由MPLS核104發(fā)送到ATM網(wǎng)絡102b。
現(xiàn)在參考圖2，更詳細地表示了穿過MPLS網(wǎng)絡104所建立的路由路徑或隧道116。在隧道116的第一終端處為一個ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a(同樣參見圖1A和1B)。在隧道116的第二終端處為另一個ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106b(同樣參見圖1A和1B)。在ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a、106b之間為一系列連接起來的中介MPLS交換機202a、202b、202c，它們構(gòu)成了隧道116的一部分。每個中介MPLS交換機202a、202b、202c為MPLS業(yè)務量在ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a、106b之間，穿過連接204a1...204a4和204b1...204b4來選擇路由。連接204a1...204a4和204b1...204b4例如可以由光纖纜線組成，在ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a、106b之間，穿過MPLS交換機202a、202b和202c傳送單向數(shù)據(jù)。
ATM/MPLS格式轉(zhuǎn)換可知ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a、106b必須將ATM信元轉(zhuǎn)換為MPLS分組，并進行相反的轉(zhuǎn)換。為了便于討論，現(xiàn)在來說明ATM信元和MPLS幀的格式。
現(xiàn)在參考圖3，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，ATM信元300包括數(shù)據(jù)區(qū)域302中48字節(jié)的數(shù)據(jù)，以及包頭區(qū)域304中5字節(jié)的包頭數(shù)據(jù)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，包頭區(qū)域304包含與差錯檢驗和目標信息有關(guān)的數(shù)據(jù)。對于每個ATM信元300，數(shù)據(jù)和包頭信息必須被變換為MPLS幀。為了在ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a、106b進行處理，ATM信元300可以被轉(zhuǎn)換為內(nèi)部信元格式305。如圖所示，內(nèi)部信元格式305具有一個附加的包頭306。
現(xiàn)在參考圖4，所示的MPLS幀412包括數(shù)據(jù)區(qū)域414、包頭區(qū)域416、第一或外部標記區(qū)域418、以及第二或內(nèi)部標記區(qū)域420。當把ATM信元300轉(zhuǎn)換為MPLS幀412時，ATM數(shù)據(jù)區(qū)域302被插入到MPLS數(shù)據(jù)區(qū)域414中。類似地，各個ATM信元包頭區(qū)域304的內(nèi)容被插入到MPLS包頭區(qū)域416中。實際上，包頭區(qū)域416是數(shù)據(jù)區(qū)域414的一個組成部分。
第一或外部標記418的內(nèi)容為MPLS幀412提供了穿過MPLS網(wǎng)絡104的路由信息。第一標記區(qū)域418包含了與對于MPLS幀412的MPLS路由路徑有關(guān)的標識信息。例如，第一標記區(qū)域418可以包含與上面參考圖2所說明的MPLS隧道116有關(guān)的信息。MPLS幀412的第二標記區(qū)域420標識了交換機106b的端口、閑置(shelf)、時隙、VPI和VCI信息。
如上所述，MPLS標記是應用在MPLS網(wǎng)絡104中用以識別和遍歷隧道116的路由機制。在本實施例中，外部MPLS標記418可以具有圖4中所示的格式。即外部MPLS標記可以是一個32位的標記，包括20位的標記區(qū)域432、3位的EXP區(qū)域434(一個提供LSP服務等級的實驗用區(qū)域)、1位堆棧區(qū)域436，8位的持續(xù)時間(“TTL”)區(qū)域438。標記區(qū)域432包含MPLS標記418的實際值。EXP區(qū)域434傳送服務等級或COS信息，該信息影響到應用于傳送標記418的分組的排隊算法或丟棄算法。標記的分布策略可以人工來設置，它用于將MPLS標記418分配給MPLS網(wǎng)絡104中相應的對等體(peers)。
每個中介MPLS交換機202a、202b、202c都是一個標記交換路由器(“LSR”)，它處理經(jīng)由MPLS網(wǎng)絡104發(fā)送的MPLS幀412的MPLS標記418。通過圖示，第4 MPLS交換機202d通過鏈路204c1，204c2、204d1和204d2連接到MPLS交換機202a和202c。但是，MPLS交換機202d并沒有如MPLS標記418所定義的那樣成為隧道116的一部分?？芍?，如果給定一個不同的MPLS標記418的話，MPLS交換機202d可以構(gòu)成包括MPLS交換機202a、202d和202c的可供選擇的MPLS隧道的一部分。
重新參考圖2，在圖例中，隧道116中的中介MPLS交換機202a、202b、202c包括一個MPLS網(wǎng)絡104中的標記交換路徑(“LSP”)。通過確定，MPLS網(wǎng)絡104預留必要的資源以滿足LSP所定義的服務要求。但是，如果給出了帶寬受限的資源，如何預留并管理這些資源將成為確定異機種網(wǎng)絡100整體性能的一個重要因素。更明確地，是否有效地利用關(guān)于各個連接的COS信息來管理ATM和MPLS網(wǎng)絡之間的業(yè)務量可以確定帶寬受限的資源被利用得如何。
現(xiàn)在來參考圖5，在一種物理上的實施例中，ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a可以包括ATM接口卡502、光纖卡504、MPLS接口卡506、至少一個ATM端口508、至少一個MPLS端口510、兩個光纖端口512和514、以及控制卡507。一個或多個(沒有表示出來的)I/O卡也構(gòu)成ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a的組成部分。
ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a提供了包括一系列ATM交換機518a、518b的第一ATM網(wǎng)絡102a與包括一系列MPLS交換機202a、202b的MPLS網(wǎng)絡104之間的接口。如圖所示，網(wǎng)關(guān)106a具有一個ATM卡502，用于提供與ATM網(wǎng)絡102a的接口，還具有一個MPLS卡506，用于與MPLS網(wǎng)絡104相對接。ATM網(wǎng)絡102a通過ATM端口508和(沒有表示出來的)輸入/輸出(I/O)卡連接到ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a的ATM卡502上。MPLS網(wǎng)絡104通過MPLS端口510和(沒有表示出來的)I/O卡連接到MPLS卡506上。在ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a的內(nèi)部，ATM卡502通過光纖端口512連接到光纖卡504上，并且光纖卡504通過光纖端口514連接到MPLS卡506上。
對于在方向540上，由ATM網(wǎng)絡102a到MPLS網(wǎng)絡104的業(yè)務流，ATM卡502接收ATM信元300。在ATM卡502和MPLS卡506之間，使用一個特定的內(nèi)部信元格式305(如圖3所示)，該信元格式具有一個附加的包頭306，它包含由光纖卡504所使用的、用于將ATM信元300的內(nèi)容發(fā)送到適當?shù)腗PLS卡506的信息。MPLS卡506將該附加的包頭306去除，并通過添加(圖4所示的)標記418、420將由光纖卡504所接收的ATM信元300轉(zhuǎn)換為MPLS幀412。然后MPLS幀412經(jīng)由MPLS網(wǎng)絡104發(fā)送到其由MPLS幀412的MPLS標記418所確定的目的地。
對于在方向542上，由MPLS網(wǎng)絡102a到ATM網(wǎng)絡102a的業(yè)務流，MPLS卡506接收由MPLS網(wǎng)絡104發(fā)出的MPLS幀412，并將其轉(zhuǎn)換為光纖卡504所使用的內(nèi)部信元格式305，該過程通過剝離標記418、420，并添加附加包頭306來完成。光纖卡504利用附加包頭306中的信息將這些MPLS幀412發(fā)送到ATM卡502。ATM卡502通過與上面類似的方法剝離內(nèi)部包頭306來將內(nèi)部信元305轉(zhuǎn)換為ATM信元300，并將其經(jīng)由ATM網(wǎng)絡102a傳送到它們的目的地。
在一種實施例中，內(nèi)部信元格式305的附加包頭306包含一個識別連接信息(“CI”)數(shù)據(jù)元素的標識符。當用戶配置網(wǎng)絡中的各次連接時，CI數(shù)據(jù)元素被創(chuàng)建，并由控制卡507分配到ATM卡502和MPLS卡506上。CI數(shù)據(jù)元素包含一個連接唯一識別值的域，和連接的QoS參數(shù)的多個域，其中包括連接的服務類別的值的域。因此，在MPLS網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)過程中，CI提供了額外的上下文信息(contextinformation)，它可以用來唯一地識別每個單獨的端點。在操作中，MPLS卡506讀取附加包頭306中的CI數(shù)據(jù)要素，以確定特定的ATM信元300應該指向哪一個輸出隊列。
我們將會看到，特殊的硬件實現(xiàn)對于網(wǎng)絡間所要求的轉(zhuǎn)換類型來說是特定的，也可以采用其他的實施例，包括多層(multi-shelf)配置。
現(xiàn)在來參考圖6，所表示和說明的是位于ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106a內(nèi)部，在ATM接口卡502(圖5)上的入口(即從ATM網(wǎng)絡到MPLS網(wǎng)絡在方向542上的進入)隊列，以及緩沖器(buffer)管理系統(tǒng)600，類似的隊列和緩沖器管理系統(tǒng)可以用于MPLS接口卡506中相反方向540上的業(yè)務流。
作為示例，緩沖器管理系統(tǒng)600可以包含多個分區(qū)(partitions)602a、602b、602c(分別為低優(yōu)先級、中優(yōu)先級和高優(yōu)先級)，它們基于在引入的ATM信元603的ATM包頭中列出的ATM QoS參數(shù)來分隔入口業(yè)務量。例如，三個優(yōu)先類別602a、602b、602c可以根據(jù)下面的表A用來為ATM業(yè)務量分配緩沖區(qū)表A

盡管也可以采用更多的分區(qū)和不同的業(yè)務類型劃分，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上面在表A中所示的分類對于實現(xiàn)分隔并緩沖由ATM網(wǎng)絡進入到MPLS網(wǎng)絡的入口業(yè)務量的目標是足夠的了。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這三種優(yōu)先級分區(qū)不能為確定出口業(yè)務量的優(yōu)先級提供足夠的分辨率，下面將進一步解釋說明。
仍然參考圖6，在該實施例中，在每個優(yōu)先級分區(qū)602a、602b、602c中有32個虛輸出隊列(“VOQs”)以及一個多點廣播(multicast)隊列。在圖6中表示了高優(yōu)先級分區(qū)602c中的32個VOQ。每個VOQ用于將交換機106a中具有相同終點的業(yè)務進行排列。例如，在為32×32端口光纖604的光纖端口32所指定的多層系統(tǒng)中的點到點業(yè)務可以提供給隊列32。在每個分區(qū)602a、602b、602c中也可以有一個單獨的診斷(diagnostic)隊列。類似地，診斷業(yè)務量可以設置在診斷隊列中，并且多點廣播業(yè)務可以設置在多點廣播隊列中。一個內(nèi)部的窮舉循環(huán)(round robin)隊列607選擇VOQs中的一個用于業(yè)務。在分區(qū)602a、602b、602c之間，窮舉優(yōu)先級調(diào)度程序605選擇這些分區(qū)中的一個用于對端口光纖604的業(yè)務。
在一種實施例中，當端口光纖604變得擁塞時，它可以將“后壓迫”信號606應用于特定優(yōu)先級的入口卡上的VOQ。在這種情況下，一個線卡(line card)將緩沖或丟棄為后壓迫光纖端口604所指定的數(shù)據(jù)，直到光纖擁塞解除。
為MPLS網(wǎng)絡104所指定的業(yè)務量從光纖604被轉(zhuǎn)發(fā)到MPLS卡604?？芍瑏碜运腥肟诳?02并流至MPLS卡604的業(yè)務量可能使MPLS卡604成為一個擁塞點。如在這之前所注意到的，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)提供了后壓迫信令方案用以緩解擁塞，一種用于轉(zhuǎn)換的優(yōu)先級方案提供了眾多的COS等級。在僅使用后壓迫的情況下，沒有正在運作的業(yè)務流會不公平地使那些正在運作的業(yè)務流變差。
因此，本實施例在交換機106a的出口點處提供了可管理的多優(yōu)先級系統(tǒng)，用以緩解擁塞。更具體地，優(yōu)先級隊列的設置圍繞著COS來組織，該COS對于每個業(yè)務流是確定的。這提供了一種能力，使得只有那些沒有正在運作的業(yè)務流變差。
在該實施例中，下面的轉(zhuǎn)換表表B用于將ATM業(yè)務類型和某些ATM QoS參數(shù)的值或范圍轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)范圍內(nèi)的COS。
表B

上面的轉(zhuǎn)換表只是基于QoS參數(shù)CLR和CDV的值或范圍的一種可能的轉(zhuǎn)換方案?？芍?，可以使用不同數(shù)目的COS，并且轉(zhuǎn)換可以基于其他的ATM QoS參數(shù)。
現(xiàn)在參考圖7，所表示和說明的是根據(jù)一種實施例來安排并判定MPLS業(yè)務量的系統(tǒng)700。系統(tǒng)700包括端口業(yè)務接口702、非預留出口隊列704、預留出口隊列706、以及實時業(yè)務出口隊列708。
如圖7所示，端口業(yè)務接口702可以同時處理MPLS標記交換業(yè)務703、未標記的IP業(yè)務705、以及來自多種其他連接的協(xié)調(diào)業(yè)務。標記交換業(yè)務703可以提供八個服務級別或COS，如上面在表B中所示的轉(zhuǎn)換所確定的。未標記的業(yè)務可以提供另外的八個服務等級。每個COS可以具有一個權(quán)重，它影響到它們對所提供的未使用帶寬的存取優(yōu)先級。例如，基于整體權(quán)重的相對百分比，較重的權(quán)重可以允許對所提供的未使用帶寬的更高的存取優(yōu)先級。如圖7所示，端口業(yè)務接口702將標記交換業(yè)務703、未標記的IP業(yè)務705、以及協(xié)調(diào)業(yè)務717指向模塊707處的適當出口隊列。出口隊列704、706、708根據(jù)下面的表C接收來自端口業(yè)務接口702的特定業(yè)務級別。
表C

仍然參考圖7，如表C中所示，在經(jīng)歷過模塊709處的門限檢驗后，所有的CBR和rtVBR業(yè)務量都被設置在實時隊列708a中。門限檢驗例如可以包括確定隊列是否已滿的檢驗，以及最小隊列深度是否已經(jīng)超出的檢驗。因此，CBR和rtVBR業(yè)務量所給定的優(yōu)先級高于其他的業(yè)務量，并以等于線速率的速率限制，通過日歷(calendar)714，以線速率分組流716的形式發(fā)送。這樣由實時隊列708a所處理的業(yè)務量只引起很小的等待時間和很小的延時。
在圖7所示的實施例中，UBR和nrtVBR標記業(yè)務量為預留隊列706提供了一定預留量的端口帶寬。在模塊711處的門限檢驗之后，八個預留的隊列706a...706h以預留的帶寬接收UBR和nrtVBR標記業(yè)務量。在模塊711處執(zhí)行的門限檢驗可以包括對UBR和nrtVBR預留的隊列深度和預測的門限進行比較。預先加權(quán)隨機丟棄可以被應用于隊列深度達到最小級別的隊列中的分組。然后在最優(yōu)效果的基礎上，處理隊列706a...706h中的業(yè)務量，這個最優(yōu)基礎就是保證每個隊列的帶寬和考慮是否需要預先隨機丟棄。如圖所示，每個預留的帶寬隊列706a...706h由日歷712處理，并在716處進入線速率分組流?？梢?，由日歷712所處理的帶寬將小于或等于預留帶寬隊列706a...706h的預留帶寬的總和。
另外，如果在滿足了所有最小帶寬的保證后，在線速率分組流716中還有剩余未使用的帶寬，則來自每個預留帶寬隊列的業(yè)務量可以通過加權(quán)循環(huán)(weighted round robin)(“WRR”)調(diào)度程序710來處理。如上面所注意到的，可以對每個預留隊列706a...706h給定一個權(quán)重，用以通過WRR 710優(yōu)先存取所提供的未使用的帶寬。
非預留隊列704也包括八個具有八個服務級別的隊列704a...704h。這些非預留隊列704a...704h在模塊713處的門限檢驗之后接收未沒有預留帶寬的UBR和nrtVBR標記業(yè)務量，以及任何未標記的IP業(yè)務量。模塊713處的門限檢驗與上面所述的在模塊709和711處所執(zhí)行的檢驗相類似，包括檢驗隊列深度，并且在隊列達到最小級別時，進行預先隨機丟棄。
在一種實施例中，沒有提供帶寬保證。而是只有當實時業(yè)務量和預留隊列業(yè)務量被處理之后，在線速率分組流716中還有未使用的剩余帶寬的情況下，由WRR 710處理每個非預留隊列704a...704h處的業(yè)務量。此外，如果任何預留帶寬的隊列在任何給定的時間點上沒有達到最大容量，日歷712可以用于安排來自非預留隊列704a...704h的業(yè)務量。但是，可知任何預留業(yè)務量將在到達日歷712時被給定一個優(yōu)先級。然而一旦被排隊，一個分組將被發(fā)送。
在另一種實施例中，可以為未預留隊列704給定一個最小量的保證帶寬，這樣甚至當系統(tǒng)700擁塞的時候，一些業(yè)務量也可以通過未預留隊列來處理。
例子如圖8A所示，現(xiàn)在提供了擁塞情況的一種實施例，用來說明系統(tǒng)700的運作，如上所述，系統(tǒng)700在不同類型的出口隊列704、706、708之間分配端口帶寬。這種情況歸納在下面的表D中，假定總共的端口帶寬為10Kbps，但是該值僅用以說明，而并不認為是一種限制?？芍?，帶寬僅受本發(fā)明應用中所使用的特殊硬件實施例的局限性的限制。
在本例中，非預留隊列704所給定的最小保證帶寬為3Kbps。
表D

在圖8A所示例子及上面在表D中歸納的情況中，實時隊列708以2Kbps的恒定到達速率接收業(yè)務量。如上面在表C中所述的，基于每個速率限制，實時隊列接收2Kbps的預留帶寬。
仍然參考圖8，每個預留隊列706b和706c以10Kbps的穩(wěn)定到達速率接收業(yè)務量，并且假定預留隊列706b和706c分別預留了3Kbps和2Kbps的帶寬，則預留隊列706將通過線速率分組流716接收5Kbps的總帶寬。
假定每個非預留隊列704b和704c以10Kbps的穩(wěn)定到達速率接收業(yè)務量，并且假定非預留隊列具有3Kbps的保證帶寬，非預留隊列704b和704c將根據(jù)它們在上面的表D中所示的COS權(quán)重按比例共享3Kbps的帶寬。即非預留隊列704b將接收3Kbps×6/8＝2.25Kbps的帶寬，而非預留隊列704c將接收3Kbps×2/8＝0.75Kbps的帶寬?？芍獛挼陌幢壤褂每梢砸约毠?jié)上的適當改變擴展到大量的隊列。
因此總的來說，可見實時隊列和非預留隊列708和706都給定了其保證帶寬，并且剩余的非預留帶寬在活動隊列(active queues)之間以公平、優(yōu)先的方式被共享。
回過頭來參考圖1A和1B，可知一旦當MPLS幀到達它們在ATM/MPLS協(xié)調(diào)網(wǎng)關(guān)106b處的目的地，由ATM信元或幀轉(zhuǎn)換為MPLS幀得到的數(shù)據(jù)業(yè)務量可以反過來再次被轉(zhuǎn)換?；剡^頭來參考圖3和4，MPLS幀攜帶著所有對于將MPLS幀412反向轉(zhuǎn)換為原來的ATM信元300或幀306所必需的信息。在終點處，第一和第二MPLS標記418、420已經(jīng)完成了它們的目的，并且可以在反向轉(zhuǎn)換為ATM信元300和幀306的過程中被去掉。然而，對于識別業(yè)務等級所必需的系統(tǒng)范圍內(nèi)的COS信息在反向轉(zhuǎn)換過程中被配置并傳送到新的ATM信元300和幀306?？芍珻OS信息可以由第二ATM/MPLS網(wǎng)關(guān)106b所使用，用以在ATM/MPLS網(wǎng)關(guān)106b(沒有表示出來)的另一側(cè)進一步處理ATM信元300或幀306。例如，其他基于分組的網(wǎng)絡可以被連接到ATM/MPLS網(wǎng)關(guān)106b的另一側(cè)，并可以利用如上所述所確定的COS信息。
參考圖8B，在另一個例子中，更詳細地表示出了圖8A中的預留隊列之一706b。如圖所示，流入隊列的業(yè)務量實際上可以包含不同種類的業(yè)務流，例如包括到達速率為1K的IP至MPLS業(yè)務流802，到達速率為4K的第一協(xié)調(diào)業(yè)務流804，以及到達速率為5K的第二協(xié)調(diào)業(yè)務流806。這些業(yè)務流802、804、806中的每一個通常與COS_2相結(jié)合，并預留資源?？芍?，圖8A中的隊列708a、706b、704b和704c可以類似地具有不同種類的業(yè)務流。
最后，參考圖9，所示的例子中業(yè)務量信元包括IP信元902、協(xié)調(diào)信元904、以及另一協(xié)調(diào)信元906。這些信元902、904、906可以具有相同的外部標記例如901，但是基于它們各自的業(yè)務量參數(shù)和業(yè)務流類別，這些信元將被指向不同的出口隊列/調(diào)度903、905、907。
需要注意的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本實施例的基礎上對細節(jié)加以各種改變，所有這些都將落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.協(xié)調(diào)異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的信元業(yè)務量的方法，上述信元業(yè)務量中的每個信元具有一組與上述ATM網(wǎng)絡、以及對于上述信元與各自的ATM連接相關(guān)的傳輸參數(shù)，該方法包括下列步驟(i)通過利用上述傳輸參數(shù)組中的第一組參數(shù)為上述信元識別一個出口隊列；(ii)通過將上述傳輸參數(shù)組中的第二組參數(shù)映射為出口服務級(COS)等級之一，將上述出口COS等級的預定義編號之一與上述信元相結(jié)合；(iii)利用與上述信元相結(jié)合的上述出口COS等級來選擇步驟(i)中所識別的上述出口隊列族中的一個出口隊列成員，通過在步驟(ii)中與上述信元的結(jié)合，將上述所選擇的出口隊列成員與上述出口COS等級相結(jié)合；并且(iv)向上述所識別的隊列成員提供上述信元，用于轉(zhuǎn)發(fā)至上述的其他網(wǎng)絡。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中上述第一組參數(shù)包含一個實時連接指令和一個資源預留指令。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中上述第二組參數(shù)包含至少一個ATM業(yè)務質(zhì)量參數(shù)和一個業(yè)務類別參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中對于上述第二組參數(shù)，上述ATM業(yè)務質(zhì)量參數(shù)包含一個信元丟失率參數(shù)和一個信元時延變差參數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中步驟(i)中的上述出口對列族為實時(R-T)隊列族、資源預留(RR)隊列族、以及非資源預留(nRR)隊列族中之一。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中上述R-T隊列族包含一個具有預定義的最小帶寬的單個R-T隊列成員。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中上述RR隊列族包括八個RR隊列成員，每個上述RR隊列成員具有一個最小帶寬，該最小帶寬與分配給和每個上述RR隊列相關(guān)的每個出口COS等級的權(quán)重成比例。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中上述非資源預留隊列族包含八個nRR隊列成員，每個上述nRR隊列成員根據(jù)與每個上述nRR隊列相結(jié)合的出口COS等級具有一個相對的隊列優(yōu)先級。
9.用于協(xié)調(diào)異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的信元業(yè)務量的系統(tǒng)，上述信元業(yè)務量中的每個信元具有一組與上述ATM網(wǎng)絡、以及對于上述信元與各自的ATM連接相關(guān)的傳輸參數(shù)，該系統(tǒng)包括(a)用于利用上述傳輸參數(shù)組中的第一組參數(shù)來為上述信元識別一個出口隊列的識別裝置；(b)用于將上述傳輸參數(shù)組中的第二組參數(shù)轉(zhuǎn)換為與上述信元相結(jié)合的出口服務級(COS)等級的轉(zhuǎn)換裝置；(c)用于選擇上述出口隊列族中的一個出口隊列成員的選擇裝置，用以將上述信元轉(zhuǎn)發(fā)至上述其他網(wǎng)絡，上述所選擇的出口隊列成員與和上述信元相結(jié)合的上述出口COS等級相結(jié)合。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中上述第一組參數(shù)包含一個實時連接指令和一個資源預留指令。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中上述第二組參數(shù)包含至少一個ATM業(yè)務質(zhì)量參數(shù)和一個業(yè)務類別參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中對于上述第二組參數(shù)，上述ATM業(yè)務質(zhì)量參數(shù)包含一個信元丟失率參數(shù)和一個信元時延變差參數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中上述出口對列族為實時(R-T)隊列族、資源預留(RR)隊列族、以及非資源預留(nRR)隊列族中之一。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中上述R-T隊列族包含一個具有預定義的最小帶寬的單個R-T隊列成員。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中上述RR隊列族包括八個RR隊列成員，每個上述RR隊列成員具有一個最小帶寬，該最小帶寬與分配給和每個上述RR隊列相關(guān)的每個出口COS等級的權(quán)重成比例。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中上述非資源預留隊列族包含八個nRR隊列成員，每個上述nRR隊列成員根據(jù)與每個上述nRR隊列相結(jié)合的出口COS等級具有一個相對的隊列優(yōu)先級。
17.用于在多協(xié)議的異機種網(wǎng)絡中在不同網(wǎng)絡之間的協(xié)調(diào)連接處協(xié)調(diào)信元業(yè)務量的方法，在此每個信元業(yè)務流與一組傳輸參數(shù)相結(jié)合，該方法包括以下步驟(i)通過利用上述傳輸參數(shù)組中的第一組參數(shù)為上述信元業(yè)務流識別一個出口隊列；(ii)通過將上述傳輸參數(shù)組中的第二組參數(shù)映射為出口服務級(COS)等級之一，將上述出口COS等級的預定義編號之一與上述信元業(yè)務流相結(jié)合；(iii)利用與上述信元業(yè)務流相結(jié)合的上述出口COS等級來選擇步驟(i)中所識別的上述出口隊列族中的一個出口隊列成員，通過在步驟(ii)中與上述信元業(yè)務流的結(jié)合，將上述所選擇的出口隊列成員與上述出口COS等級相聯(lián)系；并且(iv)將上述信元業(yè)務流指向上述所識別的隊列成員，用于轉(zhuǎn)發(fā)至上述的其他網(wǎng)絡。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中MPLS、IP和ATM協(xié)調(diào)業(yè)務流共存于上述協(xié)調(diào)連接處，并且每個上述MPLS、IP和ATM協(xié)調(diào)業(yè)務流與上述出口隊列類別之一、以及上述出口COS等級之一相聯(lián)系。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于協(xié)調(diào)異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)網(wǎng)絡與相鄰網(wǎng)絡之間的信元業(yè)務量的系統(tǒng)和方法，上述信元業(yè)務量中的每個信元具有一組與ATM網(wǎng)絡和對于信元的各自ATM連接相關(guān)的傳輸參數(shù)。在一種實施例中，該方法包括(i)通過利用上述傳輸參數(shù)組中的第一組參數(shù)為信元識別一個出口隊列族；(ii)通過將上述傳輸參數(shù)組中的第二組參數(shù)映射為出口服務級(COS)等級之一，將出口COS等級的預定編號之一與信元相結(jié)合；(iii)利用與信元相關(guān)的出口COS等級來選擇步驟(i)中所識別的出口隊列族中的一個出口隊列成員，通過在步驟(ii)中與信元的結(jié)合，將所選擇的出口隊列成員與出口COS等級相結(jié)合；并且(iv)向上述所識別的隊列成員提供上述信元，用于轉(zhuǎn)發(fā)至上述的其他網(wǎng)絡。
文檔編號H04L12/56GK1427589SQ0215756
公開日2003年7月2日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者迪莫西·哈里斯·克爾, 馬克·加森·迪伯杜 申請人:阿爾卡塔爾加拿大公司