專利名稱：用于提供差異服務(wù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和方法，更具體地說，涉及以資源高效方式為電信業(yè)務(wù)流提供差異服務(wù)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
因特網(wǎng)是基于數(shù)據(jù)包、傳輸許多不同類型電信業(yè)務(wù)(例如話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù))的網(wǎng)絡(luò)，電信業(yè)務(wù)源自多種應(yīng)用。不同類型的業(yè)務(wù)具有不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求。對于話音業(yè)務(wù)，小而均勻的包延遲特別重要，而對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，較少的包丟失是最重要的要求。而且，服務(wù)提供者對提供具有不同QoS的服務(wù)感興趣，不同QoS允許服務(wù)提供者滿足其用戶變化的需要并保持差異定價方案。因此已經(jīng)開發(fā)了若干機制，用于為不同的用戶和基于數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))中的業(yè)務(wù)流提供不同的QoS。
國際專利申請WO02/25867描述了無線接入網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)為與用戶設(shè)備的不同包數(shù)據(jù)連接提供不同優(yōu)先級。數(shù)據(jù)連接的優(yōu)先級可由控制節(jié)點根據(jù)吞吐量標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)調(diào)整，吞吐量標(biāo)準(zhǔn)由用戶設(shè)備傳遞到控制節(jié)點。
IETF(因特網(wǎng)工程任務(wù)組)開發(fā)出在IETF RFC1633中描述的集成業(yè)務(wù)(IntServ)體系結(jié)構(gòu)。該IntServ體系結(jié)構(gòu)使用明確的機制以便將每個流的QoS要求發(fā)信號到諸如主機和路由器的網(wǎng)元。存在許多與IntServ相關(guān)的缺點。IntServ要求對每個流狀態(tài)和分類進行維護和控制。在每個流基礎(chǔ)上預(yù)留網(wǎng)絡(luò)資源，這引入核心網(wǎng)的縮放性問題，核心網(wǎng)中所處理的流的數(shù)目常常是在百萬范圍內(nèi)。因此IntServ體系結(jié)構(gòu)只能實際用于流數(shù)目適中的小型接入網(wǎng)。
為了克服IntServ的縮放性和復(fù)雜性問題，IETF引入了在IETFRFC 2475中描述的差異服務(wù)(DiffServ)體系結(jié)構(gòu)。在匯聚基礎(chǔ)上處理通過實現(xiàn)DiffServ的網(wǎng)絡(luò)核心路由器的業(yè)務(wù)。進入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)被分類并被分配給不同的行為匯聚。各行為匯聚由單個DS(差異服務(wù))碼點標(biāo)識。當(dāng)對業(yè)務(wù)分類時，數(shù)據(jù)包被標(biāo)記特定DS碼點，該DS碼點被置于IP(因特網(wǎng)協(xié)議)信頭中的DS字段中。在網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)，根據(jù)與數(shù)據(jù)包的DS碼點相關(guān)聯(lián)的單跳行為(PHB)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。PHB確定處于不同負載水平的節(jié)點的外部可觀察轉(zhuǎn)發(fā)行為(例如轉(zhuǎn)發(fā)延遲和包丟失)。PHB是控制基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)資源使用的邏輯網(wǎng)絡(luò)資源。因此可以將PHB視為部分網(wǎng)絡(luò)資源，它定義全部網(wǎng)絡(luò)資源的子集。
國際專利申請WO02/11461是描述差異服務(wù)系統(tǒng)的文件的一個實例。它公開了通過在包括DiffServ體系結(jié)構(gòu)的IP網(wǎng)絡(luò)中的帶寬代理提供動態(tài)服務(wù)質(zhì)量的方法和裝置。帶寬代理通過僅與DiffServ域的邊緣路由器通信可獲得資源可用性信息。
討論DiffServ實現(xiàn)的文件的另一個實例是國際專利申請WO02/080013，它描述了在包括衛(wèi)星的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)上提供差異服務(wù)的動態(tài)資源分配。
當(dāng)服務(wù)提供者向終端用戶銷售承載服務(wù)時，該服務(wù)通常是指定的?？赏ㄟ^服務(wù)等級規(guī)范(SLS)來指定服務(wù)，SLS包括對該服務(wù)的QoS要求。因此SLS可用于定義不同類別或等級的服務(wù)。為了滿足SLS的QoS要求，分配給與SLS相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)的資源的分配是非常重要的。目前SLS到網(wǎng)絡(luò)資源的映射通常是作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)定和配置的一部分而半固定地進行，參見IETF RFC 3086。設(shè)置這種映射以滿足預(yù)期的業(yè)務(wù)混合。
在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)特性是完全眾所周知的。在將來的多服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和多路接入網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)特性由于用戶行為的變化和新應(yīng)用的引入等將會是動態(tài)的。而且，這些變化意味著在為不同QoS類別進行資源分配方面，網(wǎng)絡(luò)必須是靈活的。因此需要用于高效管理網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)。
發(fā)明概述如上所述，目前的網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)某種預(yù)期的業(yè)務(wù)混合來確定規(guī)模的。網(wǎng)元和機制則通過管理界面被靜態(tài)配置。如果業(yè)務(wù)混合改變，則需要大量的工作來重新配置網(wǎng)絡(luò)。這常常會比讓網(wǎng)絡(luò)以次優(yōu)配置工作代價更高。在具有非常動態(tài)的業(yè)務(wù)混合的網(wǎng)絡(luò)中，如果服務(wù)等級到網(wǎng)絡(luò)資源的映射能夠按比目前常用的時標(biāo)短得多的時標(biāo)較容易地改變，則因此有可能大大改善網(wǎng)絡(luò)資源利用。
因此，本發(fā)明的目的是提供允許服務(wù)等級到網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)映射、使得即使業(yè)務(wù)混合變更時也可實現(xiàn)高效資源利用的裝置和方法。
通過根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)、根據(jù)權(quán)利要求11的方法和根據(jù)權(quán)利要求20的控制裝置實現(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法使得基于關(guān)于當(dāng)前正在網(wǎng)絡(luò)中傳送的實際業(yè)務(wù)混合的信息而動態(tài)和自動改變業(yè)務(wù)到部分資源的映射成為可能。調(diào)整映射以適應(yīng)業(yè)務(wù)混合，從而獲得當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)混合時實現(xiàn)全部資源的更高效利用、同時滿足已設(shè)置的服務(wù)要求的映射。最佳映射通常被認為是使浪費的資源量最小的映射，浪費的資源就是沒有用于轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)混合、但是以不能用于傳送其它業(yè)務(wù)的方式被預(yù)留的資源。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于在允許服務(wù)質(zhì)量的電信網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)多個微流的電信業(yè)務(wù)的系統(tǒng)。根據(jù)一組預(yù)定服務(wù)等級為各微流分配服務(wù)等級，以便建立一組服務(wù)等級匯聚流，并且各服務(wù)等級與一組服務(wù)要求相關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)包含用于轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的一組部分資源，將服務(wù)等級匯聚流映射到該部分資源。該系統(tǒng)還包含控制裝置，設(shè)置為接收關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和資源性能的信息，并基于所接收的信息更新服務(wù)等級匯聚流到該組部分資源的映射，以獲得減少了浪費的資源總量、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的更新的映射。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于更新服務(wù)等級匯聚流到一組部分資源的映射、以便在允許服務(wù)質(zhì)量的電信網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的方法。該方法包括接收一組服務(wù)等級匯聚流的步驟。各服務(wù)等級匯聚流由從一組預(yù)定服務(wù)等級中分配了相同服務(wù)等級的微流構(gòu)成，并且各服務(wù)等級與一組服務(wù)要求相關(guān)聯(lián)。該方法還包括獲得關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和資源性能的信息的步驟，以及基于所獲得的信息更新服務(wù)等級匯聚流到該組部分資源的映射、以獲得減少浪費的資源總量、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的更新的映射的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供用于控制電信業(yè)務(wù)的服務(wù)等級匯聚流到一組部分資源的映射、以便轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的控制裝置。各服務(wù)等級匯聚流對應(yīng)于與一組服務(wù)要求相關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級?？刂蒲b置包括用于接收關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和該組部分資源的性能的信息的部件。而且，控制裝置包括用于基于所接收的信息動態(tài)控制服務(wù)等級匯聚流到該組部分資源的映射、以獲得減少浪費的資源總量、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的更新的映射的部件。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，考慮到當(dāng)前業(yè)務(wù)混合而更新控制部分資源性能的資源參數(shù)，以便實現(xiàn)產(chǎn)生部分資源的最有效利用的資源參數(shù)和映射的組合，這是使浪費的資源總量最小并且還滿足了服務(wù)等級的服務(wù)要求的映射。
為了優(yōu)化具有若干服務(wù)等級的網(wǎng)絡(luò)資源的利用，必須以動態(tài)方式調(diào)整不同服務(wù)等級到可用網(wǎng)絡(luò)資源的映射以適應(yīng)當(dāng)前業(yè)務(wù)混合。與在現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品中實現(xiàn)的這種映射的半固定配置相反，本發(fā)明使網(wǎng)絡(luò)運營者能夠以動態(tài)方式執(zhí)行自適應(yīng)映射。
如在現(xiàn)有技術(shù)解決方案中半固定地執(zhí)行的映射在業(yè)務(wù)混合變化時可能變得效率低。映射效率低的事實可能未被檢測出來，即使被檢測出來，要改變半固定地執(zhí)行的映射往往是麻煩的。
與此相反，本發(fā)明的優(yōu)點是它允許連續(xù)監(jiān)控當(dāng)前業(yè)務(wù)混合并相應(yīng)調(diào)整映射。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)業(yè)務(wù)混合變化時，映射可被快速和自動地調(diào)整。
本發(fā)明使網(wǎng)絡(luò)運營者有可能更有效地利用其網(wǎng)絡(luò)資源。因此，運營者可能能夠轉(zhuǎn)發(fā)更多的業(yè)務(wù)，提供更好的服務(wù)質(zhì)量或減少網(wǎng)絡(luò)資源量。
因為本發(fā)明允許連續(xù)監(jiān)控當(dāng)前業(yè)務(wù)混合，并動態(tài)優(yōu)化服務(wù)等級到網(wǎng)絡(luò)資源的映射，所以本發(fā)明也能夠使網(wǎng)絡(luò)運營者更容易確定不同服務(wù)等級的服務(wù)要求得到滿足并且沒有網(wǎng)絡(luò)資源過載，而不必提供網(wǎng)絡(luò)資源的過容量。
當(dāng)結(jié)合附圖讀下面的詳細描述時，本發(fā)明實施例的更多優(yōu)點和目的將會是顯而易見的。
附圖簡述

圖1是說明可使用本發(fā)明的系統(tǒng)的示意框圖。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明、用于在匯聚流和部分資源之間動態(tài)映射的機制的實施例的示意框圖。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明、用于在使用差異服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中在匯聚流和單跳行為(PHB)之間動態(tài)映射的機制的示意框圖。
圖4是說明圖3所說明的機制的備選實施例的示意框圖。
圖5是說明服務(wù)等級匯聚流到PHB的映射的示意圖。
圖6是說明根據(jù)本發(fā)明、如何可改變圖5示出的映射以便提供資源的更有效利用的示意圖。
詳細描述下面參考附圖更全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可具體體現(xiàn)為許多不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文所述的實施例；相反，提供這些實施例使得本公開是詳細和完整的并會向本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全傳達本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同的標(biāo)號指示相同的元件。
根據(jù)本發(fā)明，基于給出關(guān)于當(dāng)前正在網(wǎng)絡(luò)中傳送的實際業(yè)務(wù)混合的信息的反饋或信令信息，動態(tài)和自動地改變服務(wù)等級到資源的映射。例如，本發(fā)明可用于將UMTS承載服務(wù)映射到DiffServ PHB。
本發(fā)明是基于映射的動態(tài)優(yōu)化，通過圖1的圖示來概括地說明本發(fā)明。圖1說明正被多路復(fù)用在相同物理鏈路31上的多個包流。這些流可由例如電話、視頻會議、流式傳送和交互應(yīng)用產(chǎn)生。因此，這些流對帶寬、傳輸延遲以及包丟失率具有不同的要求。因此，根據(jù)不同的服務(wù)等級處理流并相應(yīng)地對業(yè)務(wù)分類是有利的。具有相同或類似QoS要求的流被分配相同的服務(wù)等級并被當(dāng)作一個匯聚業(yè)務(wù)流來處理，以便減少復(fù)雜性。
假設(shè)各包流對帶寬、延遲和包丟失具有明確的要求。在圖1中，A1指示電話應(yīng)用、A2指示視頻會議應(yīng)用、等等。要在物理鏈路31上傳送的業(yè)務(wù)混合由來自應(yīng)用A1的n1個流、來自應(yīng)用A2的n2個流等組成。來自應(yīng)用A1的流被分配具有QoS要求R1的第一服務(wù)等級并形成服務(wù)等級匯聚流S1，類似地，來自應(yīng)用A2的流被分配具有QoS要求R2的第二服務(wù)等級并形成服務(wù)等級匯聚流S2，等等。然而注意，來自不同應(yīng)用的流可被組合成單個匯聚流，如果鑒于流的QoS要求這是適合的。
為了控制業(yè)務(wù)進入物理鏈路，設(shè)置了多個緩沖器B1、B2...BN。為各緩沖器分配物理鏈路上可用帶寬的一部分。因此，緩沖器表示在其上要發(fā)配業(yè)務(wù)的一組部分資源。映射規(guī)則確定匯聚流S1，S2...SM和部分資源B1，B2...BN之間的映射。而且，給定的多路復(fù)用規(guī)則確定在鏈路31上傳輸屬于各部分資源的數(shù)據(jù)包的安排。安排確定滿足各流的延遲和丟失目標(biāo)。
為了實現(xiàn)盡可能高效地利用資源，期望確保部分資源的業(yè)務(wù)傳輸能力可以被最大限度地使用。這意味著應(yīng)當(dāng)將業(yè)務(wù)流饋給部分資源，使得盡可能多的業(yè)務(wù)能夠通過部分資源傳輸。如果考慮到當(dāng)前業(yè)務(wù)混合，部分資源的業(yè)務(wù)傳輸能力沒有被最大限度利用，則沒有用于傳輸業(yè)務(wù)的部分資源的一部分是浪費的資源。本說明書中術(shù)語“浪費的資源”被定義為未用于傳輸給定的業(yè)務(wù)混合、但仍被預(yù)留、使得它們不能用于傳輸其它業(yè)務(wù)的資源。結(jié)合附圖下面將進一步解釋浪費的資源的含義。
最佳映射可如下定義對于由匯聚流S1...SM構(gòu)成的給定業(yè)務(wù)混合，以及對于給定的一組部分資源B1...BN，當(dāng)傳輸業(yè)務(wù)混合以便滿足要求R1...RM時，最佳映射使浪費的資源最少。
網(wǎng)絡(luò)運營者可選擇最佳映射的備選定義，但是通常運營者對使浪費的資源量最小感興趣，浪費的資源是在傳輸給定業(yè)務(wù)量、同時滿足與業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的QoS要求時出現(xiàn)的。因此運營者可能能夠使某些資源可用于傳輸附加的業(yè)務(wù)。
如果有可能改變與部分資源相關(guān)聯(lián)并影響部分資源性能的參數(shù)，則通過確定使浪費的資源最小、同時滿足服務(wù)等級QoS要求的映射和資源參數(shù)的組合，可獲得部分資源的更好利用?？刂撇糠仲Y源性能的資源參數(shù)例如可以是諸如緩沖器大小和分配給不同部分資源的優(yōu)先級之類的參數(shù)。這些參數(shù)能夠影響分配給部分資源的基礎(chǔ)物理資源部分。用于安排部分資源接入物理鏈路的機制的選擇也影響部分資源的性能。資源參數(shù)可能以影響處于不同負載水平的部分資源的包延遲和包丟失的方式來影響部分資源的性能。調(diào)節(jié)部分資源的能力使得將為傳輸給定的一組匯聚業(yè)務(wù)流分配的網(wǎng)絡(luò)資源總量減至最小成為可能。
以上述方式敘述，在映射和安排規(guī)則及傳輸業(yè)務(wù)混合的成本之間存在直接轉(zhuǎn)換。最佳映射因此是使帶寬成本最小的映射。
不同的業(yè)務(wù)混合會具有不同的最佳映射和安排規(guī)則。這意味著當(dāng)給定鏈路上的業(yè)務(wù)混合改變時，運營者能通過動態(tài)改變映射或通過動態(tài)改變映射和安排規(guī)則兩方面來降低成本。
顯然，上面將最佳映射定義為使帶寬成本最小的映射對應(yīng)于將最佳映射定義為使運營者的收益最大的映射。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明、用于執(zhí)行映射和安排規(guī)則的動態(tài)優(yōu)化的機制的實施例的框圖。圖2顯示到達網(wǎng)絡(luò)節(jié)點并請求接入諸如鏈路的物理網(wǎng)元21的L個微流f1，f2，...，fL。微流是應(yīng)用到應(yīng)用流的單個示例。微流源自不同的應(yīng)用，并且對諸如帶寬、延遲和包丟失之類的QoS有不同的要求。這些要求被發(fā)信號到進入控制功能22并與其協(xié)商。只要鏈路資源可用，進入控制功能為特定微流分配服務(wù)等級規(guī)范(SLS)。服務(wù)等級規(guī)范包括業(yè)務(wù)量調(diào)節(jié)規(guī)范(TCS)，TCS指定諸如峰值速率、平均速率、最大可允許突發(fā)度的業(yè)務(wù)特性，微流在進入網(wǎng)絡(luò)時必須滿足這些業(yè)務(wù)特性。SLS定義不同的服務(wù)類別或等級并且微流被分配對應(yīng)于它們各自QoS要求的SLS。具有相同或類似QoS要求的流被分配相同的SLS，從而形成多個匯聚業(yè)務(wù)流。圖2顯示M個匯聚流SLS1，...，SLSM。諸如平均帶寬、突發(fā)度的業(yè)務(wù)參數(shù)通過測量功能26分別對各匯聚流測量。根據(jù)本發(fā)明，將這些參數(shù)作為反饋信息報告給映射控制裝置23。反饋信息使映射控制裝置23知道實際業(yè)務(wù)混合的特性，例如各匯聚流的業(yè)務(wù)量和不同匯聚流的業(yè)務(wù)量之間的比率。
映射控制裝置23負責(zé)基于接收的反饋信息對映射功能24編程。映射功能24將匯聚流映射到各具有不同QoS等級的N個部分資源B1，...，BN。部分資源的QoS等級由控制如何將部分資源多路復(fù)用到物理資源上的多路復(fù)用規(guī)則或安排規(guī)則來確定。因此可允許不同的部分資源使用全部基礎(chǔ)物理資源的不同部分。這可由例如本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的循環(huán)安排機制或其它機制來控制。
在圖2示出的實施例中，部分資源的多路復(fù)用由多路復(fù)用功能25控制，多路復(fù)用功能25可在映射控制裝置23的控制下被重編程。因此響應(yīng)映射控制裝置接收的關(guān)于業(yè)務(wù)混合的反饋信息，可改變部分資源的容量。映射控制裝置也可接收來自測量功能27的關(guān)于每部分資源包延遲和丟失數(shù)據(jù)的反饋信息。因此映射控制裝置可檢測部分資源是否或?qū)⒁兊眠^載，這進一步協(xié)助映射控制裝置確定最佳映射和多路復(fù)用規(guī)則。來自測量功能27的反饋信息還可給出關(guān)于每一微流的QoS要求是否得到滿足的指示。網(wǎng)元上的微流的延遲和包丟失性能也可端到端地測量，結(jié)果可以與SLS中為微流規(guī)定的流的延遲和丟失率要求進行比較。
使用上述關(guān)于業(yè)務(wù)特性、資源負載以及實際QoS與QoS要求的比較的反饋信息，映射控制裝置通過優(yōu)化算法來確定最佳映射和安排規(guī)則。如上所述，最佳映射和安排規(guī)則通常被認為是使浪費的資源總量最小、從而也使網(wǎng)元21的利用最小的映射和安排規(guī)則。從測量功能26和27到映射控制裝置的反饋信息允許系統(tǒng)實時適應(yīng)業(yè)務(wù)混合中的變化。
在圖2說明的實施例中，可通過改變安排規(guī)則來改變部分資源B1，...，BN的特性。因此，映射控制裝置能夠通過控制安排規(guī)則、即資源特性以及通過控制匯聚流到部分資源的映射來影響資源利用。即使安排規(guī)則被固定使得部分資源的特性無法改變，映射仍能被設(shè)置成考慮到可用部分資源為最佳的映射。然而，在有可能調(diào)整部分資源的更靈活的系統(tǒng)中，通常有可能獲得比在具有固定部分資源的較不靈活的系統(tǒng)中更高效的總資源利用。
圖3說明在使用差異服務(wù)QoS體系結(jié)構(gòu)的IP QoS網(wǎng)絡(luò)中的本發(fā)明的實施例。在該體系結(jié)構(gòu)中，匯聚流映射到的部分資源被稱為單跳行為(PHB)。在圖3中，說明了將匯聚流SLS1，...，SLSM映射到PHBPHB1，...，PHBN。PHB是分配的緩沖和鏈路帶寬資源，它確定節(jié)點的外部可觀察轉(zhuǎn)發(fā)行為(例如轉(zhuǎn)發(fā)延遲或包丟失)。在圖3所示的實施例中，映射控制裝置響應(yīng)所接收的來自測量功能26和27的反饋信息來控制匯聚流到PHB的映射。由安排功能28將PHB安排到鏈路31上。安排功能28由映射控制裝置編程，使得可按照當(dāng)前接收的業(yè)務(wù)混合優(yōu)化PHB。
在圖2和圖3所示的本發(fā)明的實施例中，匯聚流SLS1，...，SLSM的業(yè)務(wù)參數(shù)由測量功能來測量并被報告給映射控制裝置。映射控制裝置因此被提供關(guān)于匯聚流的業(yè)務(wù)特性的信息，使用這些信息以考慮到業(yè)務(wù)混合確定最佳映射。根據(jù)本發(fā)明的備選實施例，報告給映射控制裝置的關(guān)于業(yè)務(wù)特性的信息是基于計算而非測量。在建立微流期間，可能確定某種微流也許不會超出某種業(yè)務(wù)限制，例如就平均速率和峰值速率而言。可通過RSVP或ATM信令將這些業(yè)務(wù)限制報告給進入控制功能22。進入控制功能22則可基于各個匯聚流中包括的微流的業(yè)務(wù)限制來計算每一匯聚流對應(yīng)的業(yè)務(wù)限制。所計算的每一匯聚流的業(yè)務(wù)限制則可作為關(guān)于匯聚流的業(yè)務(wù)特性的信息從進入控制功能22報告給映射控制裝置23。根據(jù)本發(fā)明的這個備選實施例，測量功能26可因此被省略，如圖4所示?；蛘撸稍O(shè)置測量功能26，使得它能夠接收來自進入控制裝置的業(yè)務(wù)限制計算結(jié)果，并可被設(shè)置為將測量結(jié)果或所接收的業(yè)務(wù)限制計算結(jié)果報告給映射控制裝置23。
如果報告給映射控制裝置的關(guān)于匯聚流的業(yè)務(wù)特性的信息是基于所計算的業(yè)務(wù)限制，則有可能調(diào)整映射以適應(yīng)稍微高估的業(yè)務(wù)量，因為微流可能低于建立的業(yè)務(wù)限制而不是高于它。因此，有可能基于所測量的關(guān)于業(yè)務(wù)混合的信息的映射比基于計算的信息的映射通常更加節(jié)省資源。
為了進一步說明根據(jù)本發(fā)明的用于控制部分資源利用的系統(tǒng)的功能，下面參照圖5和圖6說明可由映射控制裝置使用的優(yōu)化算法的具體簡單的實例。
圖5說明用于將七個服務(wù)等級匯聚流SLS1，SLS2，...，SLS7映射到三個PHB PHB1，PHB2，PHB3的實例的優(yōu)化原理。各PHB具有根據(jù)兩個參數(shù)峰值速率和平均速率分配給它的基礎(chǔ)物理資源。同樣，各服務(wù)等級匯聚流與對峰值速率和平均速率的要求相關(guān)聯(lián)。在圖5中，在x軸上指示峰值速率，而平均速率和峰值速率之間的比率在y軸上指示。平均速率因此是PHB框或匯聚流框的面積。在該實例中，被映射到特定PHB的所有服務(wù)等級匯聚流具有相同峰值速率突發(fā)時標(biāo)，并且該時標(biāo)匹配于PHB的緩沖器大小。
如果平均速率和峰值速率之比是1，則分配PHB資源來傳輸業(yè)務(wù)的峰值速率。此時無包丟失或隊列延遲發(fā)生。如果比率小于1，則運營者比網(wǎng)絡(luò)能即時處理的出售更多峰值速率服務(wù)等級規(guī)范。因此必須緩沖業(yè)務(wù)。作為結(jié)果，可能發(fā)生排隊延遲、甚至包丟失。
圖5中的圖給出優(yōu)化問題、如將匯聚流框SLS1，...，SLS7以最有效的方式打包到PHB框PHB1，PHB2，PHB3中的問題的說明。當(dāng)匯聚流框SLS1，...，SLS7停留在PHB框的限制內(nèi)時，PHB的基礎(chǔ)物理資源可支持匯聚流在峰值速率和平均速率方面的要求。匯聚流框沒有覆蓋的PHB框的面積指示浪費的平均速率資源。
根據(jù)本發(fā)明實施例的優(yōu)化算法通過沿x軸移動PHB框之間的邊界并通過調(diào)整PHB框的高度使得它等于框內(nèi)最高匯聚流高度來使平均速率資源的浪費最小。這在圖6中示出，其中PHB1和PHB2框之間的邊界已被向左移，并且這兩個框的高度已被調(diào)整到各框內(nèi)最高匯聚流。所調(diào)整的PHB框在圖6中標(biāo)記PHB1+和PHB2+。
可以看出，在與PHB1相比的PHB1+框內(nèi)，浪費的資源已經(jīng)減少。另一方面，在與PHB2相比的PHB2+框內(nèi)，浪費的資源有些增加。然而，減少的浪費高于增加的浪費，導(dǎo)致資源的凈節(jié)約。
優(yōu)化算法涉及到圖3的映射功能24和安排功能28，如下所述。沿x軸移動PHB框的邊界意味著必須改變匯聚流到PHB上的映射。這是通過對映射功能24重編程來實現(xiàn)的。而且，當(dāng)沿x或y軸移動PHB框的邊界時，調(diào)整PHB的緩沖和帶寬資源。這是通過對安排功能28重編程來實現(xiàn)的。
對于具有兩個PHB框的特例，匯聚流框具有相等的寬度并且它們的高度表示幾何減小序列{ai}，下面的優(yōu)化算法可用于遞歸更新服務(wù)等級匯聚流到兩個PHB框的映射
(a1-aT+1)/(aT+1-aT+2) ＜(M-T-1) ＝＞T＝T+1(a1-aT)/(aT-aT+1) ＞(M-T)＝＞T＝T-1M是服務(wù)等級匯聚流的總數(shù)，T是在兩個PHB框的第一個中的服務(wù)等級匯聚流的數(shù)量。算法簡單陳述Tth服務(wù)等級匯聚流、即SLST應(yīng)當(dāng)從第一PHB移到第二PHB，或者T+1th服務(wù)等級匯聚流、即SLST+1應(yīng)當(dāng)從第二PHB移到第一PHB的條件。
在移動了服務(wù)等級匯聚流之后，必須對PHB的資源進行相應(yīng)地調(diào)整?？苫诜?wù)等級匯聚流的資源要求的先驗知識，或基于在延遲和包丟失方面的PHB性能測量來計算這種調(diào)整。
這里概述的二維優(yōu)化算法可推廣到多維情況，多維情況包括描述業(yè)務(wù)和資源的附加參數(shù)，例如各種漏桶參數(shù)。然而，有可能好的求出全局最優(yōu)值的遞歸算法對于一般情況不存在。
最直接的轉(zhuǎn)發(fā)方法是對于服務(wù)等級匯聚流到PHB的所有可能映射計算所浪費的資源量，并選擇最好的。為了減少組合的數(shù)量，應(yīng)當(dāng)根據(jù)服務(wù)等級匯聚流在資源要求方面的相似性對其分組，正如圖5示出的情況。
在上述算法中，各服務(wù)等級匯聚流被映射到單個PHB上。然而根據(jù)本發(fā)明的備選實施例，服務(wù)等級匯聚流可在兩個或兩個以上資源、例如PHB之間分割。在某些情況下，在若干資源之間分割服務(wù)等級匯聚流可導(dǎo)致更有效地利用資源。在由于某種原因不允許或不可能調(diào)整資源特性的情況下，這可能特別有利。
在業(yè)務(wù)混合經(jīng)常改變的情況下，上述算法可具有非常頻繁地改變映射的效果。在短時間周期期間在不同PHB之間來回多次移動服務(wù)等級匯聚流可能對網(wǎng)絡(luò)性能有消極影響。為了消除這種消極影響，可使用包括某種類型滯后的算法。例如，僅當(dāng)浪費資源的減少超出某種限制時可將服務(wù)等級匯聚流從一個PHB移到另一個，或者可能在服務(wù)等級匯聚流到資源的映射的兩次連續(xù)重新調(diào)整之間指定最小時間周期。
業(yè)務(wù)混合的改變將導(dǎo)致服務(wù)等級匯聚流特性改變。在圖5和6中這會具有框SLS1，...，SLS7的面積改變的效果。在這種改變之后，重新安排匯聚流到部分資源的映射以便實現(xiàn)更有效地利用全部資源可能是有利的。由于根據(jù)本發(fā)明的映射控制裝置接收關(guān)于當(dāng)前接收的業(yè)務(wù)混合的信息，本發(fā)明使快速檢測并適應(yīng)業(yè)務(wù)混合中的變化成為可能。來自測量功能26或進入控制功能22的信息可包括關(guān)于服務(wù)等級匯聚流的如平均速率、峰值速率和/或某些其它特性這樣的業(yè)務(wù)特性的信息。
根據(jù)本發(fā)明測量或計算并報告給映射控制裝置的關(guān)于當(dāng)前業(yè)務(wù)混合的信息也可用于除優(yōu)化資源利用之外的其它目的。它也可用于確定用來優(yōu)化路由器中實現(xiàn)的QoS機制的性能的參數(shù)。存在例如DiffServ體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，其中配置期望的包平均長度是重要的。如果在測量功能26中測量業(yè)務(wù)時可檢測到平均包長度的明顯變化，則該信息當(dāng)然可用于改變DiffServ配置參數(shù)。
映射控制裝置是本發(fā)明的中央單元。它負責(zé)確定根據(jù)當(dāng)前接收的業(yè)務(wù)混合以有效方式使用部分資源而不過載。如對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的，映射控制裝置的若干不同的實現(xiàn)是可能的。有可能例如網(wǎng)絡(luò)或QoS域的各節(jié)點配備映射控制裝置，或者在與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信的中央控制節(jié)點中提供映射控制裝置。對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見的是，如何使用已知的硬件和軟件部件來實現(xiàn)本發(fā)明的映射控制裝置和其它功能。映射功能24是根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)為在映射控制裝置的控制下可被編程。實現(xiàn)可編程映射功能的最容易的方式可通過軟件方式，但是可編程的硬件實現(xiàn)以及硬件和軟件的組合實現(xiàn)也是可能的。如上所述，本發(fā)明的優(yōu)選特征是多路復(fù)用功能25或安排功能28在映射控制裝置的控制下也是可編程的。
在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，雖然使用了特定術(shù)語，但是它們僅用于一般和描述意義，并不是用于限制的目的，本發(fā)明的范圍在下面的權(quán)利要求中闡述。
權(quán)利要求
1.一種用于在允許服務(wù)質(zhì)量的電信網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)多個微流(f1，fL)的電信業(yè)務(wù)的系統(tǒng)，從一組預(yù)定服務(wù)等級中為各微流分配服務(wù)等級以產(chǎn)生一組服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)，其中各服務(wù)等級與一組服務(wù)要求(R1，R2，RM)相關(guān)聯(lián)，所述系統(tǒng)包括用于轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的一組部分資源(B1，BN，PHB1，PHBN)，所述服務(wù)等級匯聚流被映射到所述部分資源，其特征在于所述系統(tǒng)還包括控制裝置(23)，所述控制裝置(23)被設(shè)置為接收關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和資源性能的信息；以及基于所述接收的信息更新服務(wù)等級匯聚流到該組部分資源的映射，以獲得減少浪費的資源總量、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的更新的映射。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(23)還被設(shè)置為更新控制該組部分資源的性能的資源參數(shù)，以實現(xiàn)使浪費的資源總量最小、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求(R1，R2，RM)的映射和資源參數(shù)的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述資源參數(shù)是控制如何將該組部分資源多路復(fù)用到物理鏈路(31)上的安排參數(shù)。
4.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，該組部分資源是一組DiffServ單跳行為(PHB1，PHBN)。
5.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于測量資源性能并向控制裝置(23)報告測量結(jié)果的資源性能測量功能(27)，并且所述關(guān)于資源性能的信息是關(guān)于由所述資源性能測量功能測量的各個部分資源(B1，BN，PHB1，PHBN)的包延遲和包丟失的信息。
6.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于測量至少一個服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性并向控制裝置(23)報告測量結(jié)果的業(yè)務(wù)測量功能(26)，以及所述關(guān)于各個服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性的信息的至少一部分是關(guān)于由所述業(yè)務(wù)測量功能測量的平均速率和峰值速率的信息。
7.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于接收關(guān)于為微流(f1，fL)設(shè)立的業(yè)務(wù)限制的信令信息的部件(22)，用于基于關(guān)于每一微流業(yè)務(wù)限制的信令信息計算每一服務(wù)等級匯聚流的相應(yīng)業(yè)務(wù)限制的部件，以及用于作為所述關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)的業(yè)務(wù)特性的信息的至少一部分將每一服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)限制發(fā)送到所述控制裝置(23)的部件。
8.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(23)被設(shè)置為將各服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)映射到該組部分資源中的一個或若干部分資源(B1，B2，BN，PHB1，PHBN)。
9.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(23)被設(shè)置為考慮到接收的信息和該組服務(wù)要求(R1，R2，RM)使用遞歸優(yōu)化算法使浪費的資源總量最小。
10.如前面權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(23)被設(shè)置為當(dāng)接收的信息指示至少一個服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)的至少一個業(yè)務(wù)特性從映射上次更新以來改變了預(yù)定量時，更新所述映射。
11.一種用于在允許服務(wù)質(zhì)量的電信網(wǎng)絡(luò)中更新服務(wù)等級匯聚流到一組部分資源(B1，B2，BN，PHB1，PHBN)的映射來轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的方法，包括以下步驟接收一組服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)，其中各服務(wù)等級匯聚流由微流構(gòu)成，所述微流已被從一組預(yù)定服務(wù)等級中分配了相同服務(wù)等級，各服務(wù)等級與一組服務(wù)要求(R1，R2，RM)相關(guān)聯(lián)，特征在于還有以下步驟獲得關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和資源性能的信息；以及基于所述獲得的信息更新服務(wù)等級匯聚流到該組部分資源的映射，以獲得降低浪費的資源總量、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的更新的映射。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述更新映射的步驟包括更新控制該組部分資源的性能的資源參數(shù)，以實現(xiàn)使浪費的資源總量最小、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求(R1，R2，RM)的映射和資源參數(shù)的組合。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述資源參數(shù)是控制如何將該組部分資源多路復(fù)用到物理鏈路(31)上的安排參數(shù)。
14.如權(quán)利要求11-13中任一項所述的方法，其特征在于，所述獲得信息的步驟包括測量各個部分資源(B1，B2，BN，PHB1，PHBN)的包延遲和包丟失。
15.如權(quán)利要求11-14中任一項所述的方法，其特征在于，所述獲得信息的步驟包括測量至少一個服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)的平均速率和峰值速率。
16.如權(quán)利要求11-15中任一項所述的方法，其特征在于，獲得所述關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)的業(yè)務(wù)特性的信息的所述步驟包括接收關(guān)于為微流(f1，fL)設(shè)立的業(yè)務(wù)限制的信令信息的步驟，以及基于關(guān)于每一微流業(yè)務(wù)限制的信令信息來計算每一服務(wù)等級匯聚流的相應(yīng)業(yè)務(wù)限制、以形成所述關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性的信息的至少一部分的步驟。
17.如權(quán)利要求11-16中任一項所述的方法，其特征在于，更新所述映射，使得各服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)被映射到該組部分資源中的一個或若干部分資源(B1，B2，BN，PHB1，PHBN)。
18.如權(quán)利要求11-17中任一項所述的方法，其特征在于，考慮到獲得的信息和該組服務(wù)要求(R1，R2，RM)，使用遞歸優(yōu)化算法進行映射的更新，以便使浪費的資源總量最小。
19.如權(quán)利要求11-18中任一項所述的方法，其特征在于，當(dāng)獲得的信息指示至少一個服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)的至少一個業(yè)務(wù)特性從映射上次更新以來改變了預(yù)定量時，進行映射的更新。
20.用于控制電信業(yè)務(wù)的服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)到一組部分資源(B1，B2，BN，PHB1，PHBN)的映射以轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的控制裝置(23)，其中各個服務(wù)等級匯聚流對應(yīng)于與一組服務(wù)要求(R1，R2，RM)相關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級，其特征在于所述控制裝置(23)包括用于接收關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和該組部分資源的性能的信息的部件；以及用于基于所述接收的信息動態(tài)控制服務(wù)等級匯聚流到該組部分資源的映射、以獲得降低浪費的資源總量、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的更新的映射的部件。
21.如權(quán)利要求20所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括用于動態(tài)控制決定該組部分資源的性能的資源參數(shù)、以實現(xiàn)使浪費的資源總量最小、同時滿足服務(wù)等級的服務(wù)要求的映射與資源參數(shù)的組合的部件。
22.如權(quán)利要求21所述的控制裝置，其特征在于，所述資源參數(shù)是控制如何將該組部分資源多路復(fù)用到物理鏈路(31)上的安排參數(shù)。
23.如權(quán)利要求20-22中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括用于將關(guān)于當(dāng)前映射的信息發(fā)送給進入控制裝置(22)的部件，所述進入控制裝置(22)控制微流(f1，fL)進入服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)。
24.如權(quán)利要求20-23中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述關(guān)于該組部分資源的性能的信息包括關(guān)于各個部分資源的包延遲和包丟失的信息。
25.如權(quán)利要求20-24中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性的信息包括關(guān)于平均速率和峰值速率的信息。
26.如權(quán)利要求20-25中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述用于動態(tài)控制映射的部件被設(shè)置為控制映射，使得各服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)被映射到該組部分資源中的一個或若干部分資源(B1，B2，BN，PHB1，PHBN)。
27.如權(quán)利要求20-26中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述用于動態(tài)控制映射的部件包括計算部件，所述計算部件被設(shè)置為考慮到所述接收的信息和該組服務(wù)要求，使用遞歸優(yōu)化算法使浪費的資源總量最小。
28.如權(quán)利要求20-27中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置被設(shè)置為當(dāng)接收的信息指示至少一個服務(wù)等級匯聚流(S1，S2，SM，SLS1，SLSM)的至少一個業(yè)務(wù)特性從映射上次更新以來改變了預(yù)定量時，更新所述映射。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于更新一組服務(wù)等級匯聚流(SLS1…SLSM)形式的業(yè)務(wù)到一組部分資源(B1…BN)的映射以轉(zhuǎn)發(fā)通信網(wǎng)絡(luò)(21)中的業(yè)務(wù)的方法和裝置。各服務(wù)等級匯聚流對應(yīng)于與一組服務(wù)要求相關(guān)聯(lián)的服務(wù)等級。獲得關(guān)于各服務(wù)等級匯聚流的業(yè)務(wù)特性和該組網(wǎng)絡(luò)資源性能的信息?；谠撔畔?，更新該組服務(wù)等級匯聚流到該組網(wǎng)絡(luò)資源的映射，以實現(xiàn)該組網(wǎng)絡(luò)資源的更有效利用，同時滿足該組服務(wù)要求。
文檔編號H04L12/56GK1757206SQ200480006040
公開日2006年4月5日 申請日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
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