專利名稱：Ip路由器的可編程調(diào)度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IP網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及IP路由器的可編程調(diào)度系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
差分業(yè)務(wù)以及其它服務(wù)質(zhì)量(QoS)方法的采用使得為每個路由器輸出鏈路配置若干緩存器成為必需。一般而言，路由器提供商已實施了一種或可能的若干不同方式來配置路由器的這些不同緩存器之間的調(diào)度。但是，這限制了這些技術(shù)向特定于提供商的技術(shù)方案提供的可能性，并使運(yùn)營商修改和更新其路由器變得困難、昂貴。
調(diào)度是諸如IP路由器的任何基于分組的數(shù)據(jù)網(wǎng)單元的重要部分。調(diào)度是IP路由器內(nèi)的一種功能，其判定繼而服務(wù)哪一隊列。實際上，調(diào)度判定從哪個緩存器挑選下一個被傳送IP分組，這可能會顯著影響性能。
近年來，對服務(wù)質(zhì)量(QoS)的更高要求需要新技術(shù)方案來代替最大努力范例。例如，差分業(yè)務(wù)(DiffServ)是一種由IETF標(biāo)準(zhǔn)化的框架，其基于根據(jù)QoS要求區(qū)別IP業(yè)務(wù)的思想。實際上，這意味著每個接口多個緩存器，從而使得延遲敏感業(yè)務(wù)可被通過其自身的緩存器來處理。
現(xiàn)有技術(shù)解決方案支持有限的預(yù)定義調(diào)度方案。一般而言，路由器提供商實施一些簡單基本的方案，僅允許非常有限的預(yù)定方案的組合。這意味著當(dāng)運(yùn)營商的要求改變時，需要更新整個路由器軟件，以支持所述改變。這例如可能會在路由器內(nèi)包括更多的隊列。實際上，運(yùn)營商與路由器提供商所選擇的調(diào)度模型密切地聯(lián)系在一起。
從所述提供商的觀點(diǎn)來看，所述問題可視為需要每次在標(biāo)準(zhǔn)或運(yùn)營商要求改變時重新設(shè)計IP路由器的調(diào)度部分。這意味著不僅是運(yùn)營商還包括提供商要付出額外的努力和成本。
因此，需要一種技術(shù)方案，允許以靈活的方式在無需更新路由器軟件和/或硬件的情況下配置IP路由器調(diào)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述缺陷、缺點(diǎn)和問題，通過閱讀和研究以下說明書有助于理解本發(fā)明。
提供了一種用于IP路由器的可編程調(diào)度系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種用于IP路由器的可編程調(diào)度器，其可支持單級與多級調(diào)度。這允許調(diào)度的靈活組合，并增加了運(yùn)營商可用的可用QoS解決方案。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，用于所述路由器的調(diào)度允許一級或多級內(nèi)的靈活的可編程調(diào)度。借助這種調(diào)度，所述路由器可被配置成支持任何已知的調(diào)度方法或其組合。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，使用優(yōu)先排隊(PQ)和虧空輪循(DRR，deficit round robin)調(diào)度方法。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述路由器可被動態(tài)地編程。動態(tài)編程允許工作中對路由器的改變。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，一種調(diào)度器配置接口被用于調(diào)整所述路由器的調(diào)度。一組調(diào)度參數(shù)被用于定義1)調(diào)度級的數(shù)量和相對位置，2)用于每一調(diào)度級的調(diào)度方法，3)所選擇方法的所有相關(guān)參數(shù)，4)調(diào)度體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的隊列的位置。因此，可編程IP路由器裝配有支持上述參數(shù)的接口。


圖1示出了一種可運(yùn)行本發(fā)明的示例性移動IP網(wǎng)；圖2是示出了一種其中局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)由路由器互連的示范系統(tǒng)的示意圖；圖3是示例性IP路由器的方框圖；圖4示出了多級調(diào)度系統(tǒng)的隊列；
圖5示出了一種用于IP路由器的可編程調(diào)度系統(tǒng)；圖6示出了一種可編程調(diào)度方法的過程；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面，如何以可編程PQ/DRR調(diào)度器來實施一般兩級排隊模型。
具體實施例方式
以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明示例性實施例，所述附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，以說明的方式示出了本發(fā)明可實施的具體示例性實施例。每一實施例都被足夠詳細(xì)地描述，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明，且應(yīng)當(dāng)理解的是，可在并不背離本發(fā)明精神或范圍的情況下利用其它實施例或是做出其它改變。因此，以下具體描述并不具有限制意義，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
在本說明書和權(quán)利要求中，除非上下文清楚地指示出，否則以下術(shù)語具有與此處說明的明確相關(guān)的意義。術(shù)語“節(jié)點(diǎn)”是指網(wǎng)絡(luò)單元，例如路由器。術(shù)語“重要性”是指在分組刪除方面與分組相關(guān)的優(yōu)先級。術(shù)語“帶寬代理”是指了解與專用網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的拓?fù)浜玩溌坟?fù)載的專用網(wǎng)絡(luò)單元。術(shù)語“流”是指分組流。術(shù)語“緊急”是指分組傳送延遲優(yōu)先。術(shù)語支持節(jié)點(diǎn)是指“GGSN”和“SGSN”節(jié)點(diǎn)。術(shù)語“用戶”是指任何使用移動設(shè)備來經(jīng)由移動網(wǎng)絡(luò)通信或接入資源的人或客戶，例如商人或機(jī)構(gòu)。術(shù)語“運(yùn)營商”是指任何維持或服務(wù)基于IP的網(wǎng)絡(luò)的專家或機(jī)構(gòu)。“優(yōu)先排隊”(PQ)是指具有最高優(yōu)先級的隊列始終被最先服務(wù)，而較低優(yōu)先級的隊列僅在(多個)較高優(yōu)先級隊列內(nèi)并不存在分組時方才被服務(wù)?！凹訖?quán)公平排隊”(WFO)基于這樣一個構(gòu)思，即每個隊列都被指配定義所述隊列接收到多少業(yè)務(wù)的權(quán)重。“虧空輪循”(DRR)是指其中周期性服務(wù)每個隊列，稱為“量程”的變量告知每輪從所述隊列提取多少字節(jié)的方法。“虧缺計數(shù)器”告知調(diào)度器貢獻(xiàn)特定流多少字節(jié)。術(shù)語“虛擬隊列”是指用于構(gòu)造多級調(diào)度體系結(jié)構(gòu)的非物理隊列。如果特定虛擬隊列下的所有物理隊列都為空，則從所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)中刪除所述虛擬隊列，直至分組到達(dá)所述虛擬隊列下的一個所述物理隊列。術(shù)語“物理隊列”是指實際緩存器。
參照附圖，在整個附圖中相同附圖標(biāo)記指示相同部分。此外，參考單個包括參考多個，除非專門指明并非如此或與本公開不一致。
簡而言之，本發(fā)明指向用于IP路由器的可編程調(diào)度方法?？删幊陶{(diào)度器可被動態(tài)重新配置為，通過調(diào)度器配置接口實施一級或多級調(diào)度。一組參數(shù)用于定義1)所述調(diào)度級的數(shù)量和相對位置，2)每個調(diào)度級所使用的調(diào)度方法，3)所選擇方法的所有相關(guān)參數(shù)，以及4)所述調(diào)度層內(nèi)的所述隊列的位置。因此，所述路由器配備有支持以上參數(shù)的接口。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，所述接口被稱為調(diào)度配置接口。所述可編程和分級調(diào)度器實施方式可在任何調(diào)度級內(nèi)使用各種調(diào)度方法，例如優(yōu)先排隊(PQ)或虧空輪循(DRR)。
示例操作環(huán)境參照圖1，示出了一種可運(yùn)行本發(fā)明的示例性移動IP網(wǎng)絡(luò)。如圖所示，移動IP網(wǎng)絡(luò)100包括移動節(jié)點(diǎn)(MN)105、無線電接入網(wǎng)(RAN)110、SGSN 115、核心網(wǎng)120、路由器125A-F、策略服務(wù)器190、任選帶寬代理(BB)195、GGSN 135A-B、數(shù)據(jù)網(wǎng)140和數(shù)據(jù)網(wǎng)145。
以下將描述移動IP網(wǎng)絡(luò)100的連接和操作。MN105耦合到無線電接入網(wǎng)(RAN)110。一般而言，MN 105可能包括任何能夠連接到諸如無線電接入網(wǎng)110的無線網(wǎng)的設(shè)備。所述設(shè)備包括蜂窩電話、智能電話、尋呼機(jī)、射頻(RF)設(shè)備、紅外(IR)設(shè)備、組合一個或多個上述設(shè)備的集成設(shè)備等。MN 105可能還包括其它具有無線接口的設(shè)備，例如個人數(shù)字助理(PDA)、手持計算機(jī)、個人計算機(jī)、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程的客戶電路、網(wǎng)絡(luò)PC、可拆卸計算機(jī)等。
無線電接入網(wǎng)(RAN)110管理無線電資源，并向用戶提供一種接入核心網(wǎng)120的機(jī)制。無線電接入網(wǎng)110從能夠無線通信的設(shè)備傳送信息，以及將信息傳送到該設(shè)備，所述設(shè)備例如是MN 105。無線電接入網(wǎng)110可能包括無線和有線組件。例如，無線電接入網(wǎng)110可能包括鏈接到有線電話網(wǎng)絡(luò)的蜂窩塔架。一般而言，所述蜂窩塔架從蜂窩電話、尋呼機(jī)和其它無線設(shè)備傳遞通信，并將通信傳遞到這些設(shè)備，而有線電話網(wǎng)將通信傳遞到常規(guī)電話、遠(yuǎn)程通信鏈路等。如圖所示，RAN 110包括路由器125A-C。路由器125A-C是可編程IP路由器，其可能被配置成幾乎支持任何已知調(diào)度方法或組合。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，路由器125A-C組合優(yōu)先排隊(PQ)和虧空輪循(DRR)。帶寬代理(BB)195或其它一些網(wǎng)絡(luò)單元可能修改可編程路由器125A-C的操作，作為對于改變網(wǎng)絡(luò)條件的響應(yīng)。所述改變網(wǎng)絡(luò)條件可能包括傳送延遲、負(fù)載和分組丟失等。所述路由器的配置可能是動態(tài)的重配置，甚至是在線的。策略服務(wù)器190或其它一些專用網(wǎng)絡(luò)單元可能用于提供與所述路由器如何處理分組相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)規(guī)則。簡而言之，策略服務(wù)器190可能用于監(jiān)控和輔助為基于IP網(wǎng)絡(luò)的路由器內(nèi)分組處理提供適當(dāng)?shù)男袨槟Ｐ?。根?jù)一個實施例，每個路由器都可能將與其操作相關(guān)的信息通知給所述帶寬代理和策略服務(wù)器，并從所述帶寬代理和策略服務(wù)器接收信息，以適當(dāng)設(shè)置參數(shù)和調(diào)度。
某些節(jié)點(diǎn)可能是通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)節(jié)點(diǎn)。例如，服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)115可能經(jīng)由RAN 110從諸如MN 105的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。SGSN 115還保持與MN 105相關(guān)的位置信息。SGSN 115通過核心網(wǎng)120在MN 105與網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)135A-B之間通信。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，策略服務(wù)器190與RAN 110和核心網(wǎng)120通信。
核心網(wǎng)120是基于IP分組的骨干網(wǎng)，其包括諸如路由器125D-F的路由器，所述路由器連接網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的支持節(jié)點(diǎn)、SGSN、GGSN、策略服務(wù)器和帶寬代理。路由器是通信網(wǎng)絡(luò)上的加速消息傳遞的中間設(shè)備。在通過可能的網(wǎng)狀連接鏈接多個計算機(jī)的單個網(wǎng)絡(luò)上，路由器接收到所傳送消息，并經(jīng)由可用路由將所述消息轉(zhuǎn)發(fā)到其正確的目的地。路由器可能是簡單的計算設(shè)備或復(fù)雜的計算設(shè)備。例如，路由器可能是包括存儲器、處理器和網(wǎng)絡(luò)接口單元的計算機(jī)。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，路由器125D-F與路由器125A-C一樣是可編程IP路由器，如上所述，其可能被配置成幾乎支持任何已知調(diào)度方法或組合，例如PQ和DRR。
GGSN 135A-B通過路由器125A-C相互耦合，并耦合到外部網(wǎng)絡(luò)，充當(dāng)?shù)街T如數(shù)據(jù)網(wǎng)140和數(shù)據(jù)網(wǎng)145的外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)140和145可能是公共互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)網(wǎng)。GGSN 135A-B允許MN 105接入網(wǎng)絡(luò)140和網(wǎng)絡(luò)145。
所述運(yùn)營商可能設(shè)置QoS規(guī)則，以便基于特定用戶或用戶組的不同業(yè)務(wù)類別來確定是否接受分組。例如，來自用戶組A的會話業(yè)務(wù)可能被使用標(biāo)準(zhǔn)EF行為執(zhí)行。MN 105的特定用戶可能由與所述用戶相關(guān)的識別符區(qū)分為所述用戶組中的一個。例如，所述識別符可能是SGSN和GGSN支持節(jié)點(diǎn)已知的用戶移動站集成業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(MSISDN)號碼。
策略服務(wù)器190通過通信媒介耦合到核心網(wǎng)120。策略服務(wù)器190可能由運(yùn)營商以規(guī)則編程，以管理移動IP網(wǎng)絡(luò)100的3GPP服務(wù)質(zhì)量(QoS)到IP QoS映射。具體而言，運(yùn)營商可能生成移動IP網(wǎng)絡(luò)100上的所述節(jié)點(diǎn)用來輔助確保端到端QoS的規(guī)則。所述規(guī)則可能由策略服務(wù)器190提供給所述節(jié)點(diǎn)。
帶寬代理195通過通信媒介耦合到RAN 110和核心網(wǎng)120。BB195可能由運(yùn)營商以規(guī)則編程，以管理與所述路由器相關(guān)的調(diào)度參數(shù)。
此外，計算機(jī)和其它相關(guān)電子設(shè)備可能連接到網(wǎng)絡(luò)140和網(wǎng)絡(luò)145。公共互聯(lián)網(wǎng)自身可能是由大量如此互連的網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)和路由器形成的。移動IP網(wǎng)絡(luò)100可能包括比圖1所示組件更多的組件。然而，所示組件足以公開用于實踐本發(fā)明的示范性實施例。
如上所述用于在通信鏈路內(nèi)傳送信息的媒體示出了一種類型的計算機(jī)可讀媒體，即通信媒體。一般而言，計算機(jī)可讀媒體包括任何可由計算設(shè)備接入的媒體。通信媒體通常包含計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或已調(diào)制數(shù)據(jù)信號內(nèi)的其它數(shù)據(jù)，例如載波或其它傳送機(jī)制，所述通信媒體還包括任何信息傳遞媒體。術(shù)語“已調(diào)制數(shù)據(jù)信號”表示這樣一種信號，其一個或多個特征被以編碼信號內(nèi)信息的方式設(shè)置或改變。例如，通信媒體包括諸如雙扭線、同軸電纜、光纖、波導(dǎo)管和其它有線媒體的有線媒體，以及諸如聲、RF、紅外和其它無線媒體的無線媒體。
圖2示出了可運(yùn)行本發(fā)明的另一示范系統(tǒng)，其中多個局域網(wǎng)(“LAN”)220a-d和廣域網(wǎng)(“WAN”)230由路由器210互連。在LAN的互連組——包括基于不同體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的LAN上，路由器充當(dāng)LAN之間的鏈路，使消息能夠在彼此間發(fā)送。
路由器210被配置成，參數(shù)可能被動態(tài)設(shè)置為說明任何所需調(diào)度方案。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，路由器210是可編程IP路由器，其可能被調(diào)整為組合PQ和DRR調(diào)度功能。
LAN內(nèi)的通信鏈路通常包括雙扭線、光纖或同軸電纜，而網(wǎng)絡(luò)之間的通信鏈路可能使用模擬電話線、包括T1、T2、T3和T4的完全或部分專用數(shù)字線、集成業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、數(shù)字用戶線(DSL)、無線鏈路或其它通信鏈路。此外，諸如遠(yuǎn)程計算機(jī)240的計算機(jī)和其它相關(guān)電子設(shè)備可能經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器和暫時電話鏈路遠(yuǎn)程連接到LAN 220a-d或WAN 230。在并不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可增加或減少圖2內(nèi)WLAN、LAN和路由器的數(shù)量。同樣，互聯(lián)網(wǎng)自身可能由大量如此互連的網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)和路由器形成，且在并不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可在互聯(lián)網(wǎng)上實踐本發(fā)明實施例。
IP路由器的可編程調(diào)度圖3示出了根據(jù)本發(fā)明各方面的示范IP路由器的方框圖。如圖所示，IP路由器300包括DiffServ接口310、進(jìn)接口320、QoS代理330、調(diào)度配置接口335、路由核心340和出接口350。路由器300可能包括比圖3所示組件更多的組件。然而，所示組件足以公開用于實踐本發(fā)明的示范性實施例。
如圖3所示，路由器300被分為六個功能塊。路由核心340提供路由器的正常路由和交換功能。所述路由核心的一個功能是為通過所述進(jìn)接口輸入的數(shù)據(jù)分組選擇出接口。所述路由核心根據(jù)所設(shè)置策略將分組在接口之間移動。為討論起見，路由核心340可被想象為具有無限帶寬、零延遲底板連接接口。
DiffServ接口310監(jiān)控并提供與調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)的DiffServ操作參數(shù)。所監(jiān)控參數(shù)可能包括與以各種DiffServ業(yè)務(wù)水平傳遞的業(yè)務(wù)相關(guān)的統(tǒng)計。所述統(tǒng)計可能用于記賬目的，和/或跟蹤與同客戶協(xié)商的業(yè)務(wù)調(diào)節(jié)技術(shù)規(guī)范(TCS)的一致性。所提供參數(shù)主要是用于分類符和儀表的TCS參數(shù)，以及用于作用和排隊單元的相關(guān)每跳行為(PHB)配置參數(shù)。所述運(yùn)營商通常通過系統(tǒng)管理員，通過一個或多個諸如SNMP或COPS協(xié)議的管理協(xié)議，或通過其它路由器配置工具與DiffServ接口310相互作用。所述運(yùn)營商可能通過帶寬代理、策略服務(wù)器、串行終端、teInet控制臺等與DiffServ接口310相互作用。
支配路由器的DiffServ行為的特定策略規(guī)則和目標(biāo)通常由策略管理機(jī)制安裝。
進(jìn)接口320、路由核心340和出接口350被在圖示路由器300的中心示出。在實際路由器實施方式中，可能存在由路由核心互連的若干進(jìn)與出接口。所述路由核心單元充當(dāng)路由器的正常路由和交換功能的抽象。
任選QoS塊330可能用于輔助實施QoS要求。路由器300可能使用RSVP協(xié)議來探聽或參與QoS要求的每微流或每流聚集信令。探聽RSVP消息可能用于了解在實際上并不作為RSVP協(xié)議同位體參與的情況下如何分類業(yè)務(wù)。DiffServ路由器300可能拒絕或容許RSVP保留請求，以為基于DiffServ的業(yè)務(wù)提供管理控制裝置，或DiffServ路由器300可能使用這些請求來觸發(fā)所述DiffServ網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流聚集的改變。如果QoS塊330包括在路由器300內(nèi)，則其可能僅在控制平面內(nèi)有效，而在數(shù)據(jù)平面內(nèi)無效。在這種情況下，RSVP可能僅用于信號發(fā)送保留狀態(tài)，而不在路由器300的數(shù)據(jù)平面內(nèi)安裝任何實際保留。所述數(shù)據(jù)平面可能仍然僅在DiffServ DSCP上作用，并在無支持某些業(yè)務(wù)的正常每微流處理情況下，為處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供PHB。
進(jìn)接口320提供分類、測量、作用和排隊單元。分類器由濾波和輸出流以參數(shù)表示。來自輸入流的分組由濾波器分類為各種匹配于所述分組內(nèi)容，或可能匹配于其它與所述分組相關(guān)的屬性的輸出流。最簡單的分類器單元是匹配于所有應(yīng)用于其輸入端的分組的單元。在這種情況下，可能會省略所述分類器。分類器可能還根據(jù)輸入流的業(yè)務(wù)類別來分類所述輸入流。
進(jìn)接口320可能被配置成將業(yè)務(wù)識別為類別，測量所述業(yè)務(wù)，并確保任何過量業(yè)務(wù)被根據(jù)PHB得到適當(dāng)處理。例如，對于AF行為而言，這可能意味著標(biāo)記過量業(yè)務(wù)；對于EF而言，這可能意味著刪除過量業(yè)務(wù)或?qū)⑵涓臑樽畲蟊嚷省?br> 到達(dá)進(jìn)接口320的分組從分類器中獲得其策略，所述策略根據(jù)每個業(yè)務(wù)類別的某個技術(shù)規(guī)范選擇業(yè)務(wù)。一般而言，分類器識別各種業(yè)務(wù)，并將業(yè)務(wù)分為獨(dú)立類別。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，根據(jù)重要性優(yōu)先級和緊迫性優(yōu)先級來分類分組。可實施更多優(yōu)先級。
出于網(wǎng)絡(luò)計劃和其它諸如計費(fèi)的商業(yè)目的，通常計數(shù)到達(dá)業(yè)務(wù)。因此配置計數(shù)作用。此外，業(yè)務(wù)可能由標(biāo)記作用以適當(dāng)?shù)腄SCP標(biāo)記或重新標(biāo)記。運(yùn)營商可能根據(jù)其商業(yè)模型來選擇重要性和緊迫性水平。例如，如果運(yùn)營商希望最大化瞬時收入，則重要性應(yīng)當(dāng)與到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的分組的商業(yè)利益具有直接關(guān)系。當(dāng)運(yùn)營商的目的是支持企業(yè)的主要商務(wù)時，則可能會將優(yōu)選權(quán)給與那些對于實現(xiàn)所述目的重要的應(yīng)用。
通常在由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商控制的第一節(jié)點(diǎn)內(nèi)執(zhí)行標(biāo)記分組優(yōu)先級。所述分組通常不必由其它任何節(jié)點(diǎn)標(biāo)記。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，可能在移動節(jié)點(diǎn)內(nèi)執(zhí)行所述分組標(biāo)記。在這種情況下，建立所述用戶與運(yùn)營商之間的信任關(guān)系。分組可能還被重新標(biāo)記。例如，所述分組可能被在網(wǎng)絡(luò)域之間的邊界處重新分類。
測量單元可能用于通過監(jiān)控實時業(yè)務(wù)條件來確定所述流是否在預(yù)定速率內(nèi)。所述測量單元得到信息的結(jié)果是可能在所述DiffServ路由器內(nèi)觸發(fā)作用。例如，測量單元可能用于根據(jù)客戶的服務(wù)水平協(xié)議(SLA)確定何時服務(wù)所述客戶。測量儀測量構(gòu)成業(yè)務(wù)流的分組通過其的速率，將所測量速率與某組門限相比較，并生成一些潛在結(jié)果。如果在所述分組被檢查時，所述流在與規(guī)定水平相關(guān)的簡表的速度限制內(nèi)，則分組符合所述規(guī)定水平。
作用單元設(shè)置應(yīng)用于所述分組的作用。例如，所述作用單元可能標(biāo)記分組、根據(jù)所述分類和排隊刪除分組、復(fù)用、計數(shù)或執(zhí)行零作用。作用是DiffServ接口內(nèi)的可能會影響所述分組的事件。作用可能會計算關(guān)于各種配置類別內(nèi)的業(yè)務(wù)的統(tǒng)計，以DSCP標(biāo)記所述業(yè)務(wù)，刪除所述業(yè)務(wù)，或在傳送所述業(yè)務(wù)以做其它處理之前對所述業(yè)務(wù)排隊。
DiffServ碼點(diǎn)(DSCP)標(biāo)記器是設(shè)置碼點(diǎn)(例如IP標(biāo)題內(nèi)的DSCP)的單元。所述DSCP標(biāo)記通常由諸如客戶的信任上行流節(jié)點(diǎn)，或所述DiffServ網(wǎng)絡(luò)入口處的邊緣路由器應(yīng)用。DSCP標(biāo)記器可能還作用于未標(biāo)記的分組(例如那些以零DSCP提交的分組)，或可能重新標(biāo)記先前所標(biāo)記的分組。分組內(nèi)的標(biāo)記設(shè)置將確定其在下行流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)，以及可能在路由器300的后續(xù)處理級內(nèi)的后續(xù)PHB處理。DiffServ的DSCP標(biāo)記器通常由單個參數(shù)來表示在所述分組標(biāo)題內(nèi)標(biāo)記的6位DSCP。
出接口350被設(shè)置為從DiffServ接口310、路由核心340、調(diào)度配置接口355和QoS塊330接收數(shù)據(jù)。出接口350還包括用于使用適當(dāng)調(diào)度配置來輸出分組的輸出端。如上所述，許多作用都可能應(yīng)用于所述分組。
排隊單元調(diào)制屬于不同業(yè)務(wù)流的分組傳輸，并確定其排序，可能暫時存儲所述分組或刪除所述分組。分組通常被存儲，因為存在著阻止快速轉(zhuǎn)發(fā)的資源限制(例如可用帶寬)，或因為所述排隊塊用于改變業(yè)務(wù)流的暫時特征(即整形)。然而，當(dāng)在排隊系統(tǒng)內(nèi)一起使用若干隊列時，它們還可實現(xiàn)除了對于特定業(yè)務(wù)流的效應(yīng)之外的效應(yīng)。它們可用于限制延遲改變，或強(qiáng)加最大速率(整形)，以允許若干流以可準(zhǔn)預(yù)測方式共享鏈路，或?qū)⒀舆t改變從某些流移動到其它流。路由器300內(nèi)的排隊單元可能用于實施不同行為，例如AF/EF行為。
調(diào)度配置接口355包括設(shè)置路由器300的調(diào)度的參數(shù)。一般而言，調(diào)度器是基于服務(wù)規(guī)定，門控每個到達(dá)其一個輸入端的分組的離開。所述調(diào)度器通常具有一個或多個輸入端和一個輸出端。每個輸入端都具有所連接的上行流單元，以及一組影響到達(dá)該輸入端的分組調(diào)度的參數(shù)。所述調(diào)度器可能使用各種調(diào)度算法，包括優(yōu)先排隊和虧空輪循，但并不僅限于此?？赡苁褂闷渌{(diào)度算法。調(diào)度配置接口使用一組調(diào)度參數(shù)來定義1)調(diào)度級的數(shù)量和相對位置，2)每個調(diào)度級所使用的調(diào)度方法，3)所選擇方法的所有相關(guān)參數(shù)，以及4)所述隊列在所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置。調(diào)度器可能用于通過延遲某個下行流節(jié)點(diǎn)認(rèn)為不一致的分組來整形業(yè)務(wù)流，以匹配于某個簡表分組被延遲，直至其符合于使用相同簡表的下行流測量儀。諸如類別選擇器的PHB或AF/EF具有強(qiáng)烈建議排序?qū)嵤┱{(diào)度所需的調(diào)度規(guī)則的描述或配置參數(shù)。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明方面的借助多級調(diào)度系統(tǒng)的排隊。如圖所示，系統(tǒng)400包括調(diào)度1系統(tǒng)410以及調(diào)度2系統(tǒng)420。
在示范情況下，多級調(diào)度系統(tǒng)的目的是為了業(yè)務(wù)類別之中的更多受控帶寬份額。當(dāng)以基于流方式處理業(yè)務(wù)時，這尤其為無線電接口所需。
調(diào)度方法的組合可與一級或多級調(diào)度一起使用。在后者情況下，所述級可具有完全不同的調(diào)度方法。例如，最靠近輸出鏈路425的第一級(410)可使用加權(quán)調(diào)度來共享鏈路帶寬，而第二級調(diào)度(420)可使用優(yōu)先排隊。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明各方面的用于IP路由器的可編程調(diào)度系統(tǒng)。如圖所示，調(diào)度系統(tǒng)500包括可編程調(diào)度510、調(diào)度參數(shù)組502、輸出鏈路530、調(diào)度配置接口535和隊列545。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，可編程調(diào)度框510是可被動態(tài)重新配置為通過調(diào)度器配置接口535實施一級或多級調(diào)度的調(diào)度器。一組調(diào)度參數(shù)(520)用于定義1)所述調(diào)度級的數(shù)量和相對位置，2)每個調(diào)度級所使用的調(diào)度方法，3)用于所選擇方法的所有相關(guān)參數(shù)，以及4)所述隊列在所述調(diào)度層內(nèi)的位置。因此，可編程IP路由器配備有支持以上參數(shù)的接口。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，所述接口被稱為調(diào)度配置接口。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，可編程和分級調(diào)度器實施方式可在任何調(diào)度級內(nèi)使用各種調(diào)度方法，例如優(yōu)先排隊或虧空輪循。
如圖所示，所述路由器輸出端包括兩個或多個物理隊列。所述隊列可被以硬件或軟件實施，而隊列數(shù)量N是可配置的。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，每個物理隊列被指配一組參數(shù)，包括級參數(shù)、更高級參數(shù)、方法參數(shù)和調(diào)度參數(shù)。所述級參數(shù)是用于所述隊列的調(diào)度級。所述更高級參數(shù)是指所述級連接到的更高級。所述方法參數(shù)是指用于此級的調(diào)度方法。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，所述調(diào)度方法可能是PQ或DRR。也可使用其它調(diào)度方法。所述調(diào)度參數(shù)是用于所選擇調(diào)度方法的相關(guān)參數(shù)。例如，PQ內(nèi)的服務(wù)順序，或DRR內(nèi)的調(diào)度權(quán)重——數(shù)量。
所述參數(shù)作為所述可編程PQ/DRR調(diào)度器的輸入，所述可編程PQ/DRR調(diào)度器重構(gòu)所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)，并使用所述參數(shù)來得到所需調(diào)度方法。
實際上，對于每個物理隊列而言，定義了通過所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)的路徑。這以透明方式定義了所述調(diào)度器的操作。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，開始于級1的鏈接列表用于定義所述調(diào)度方法。根據(jù)隊列數(shù)量及其參數(shù)(級、更高級、方法、參數(shù))來建立所述鏈接列表。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，根據(jù)用于原始DRR算法的規(guī)則，保持所有物理和虛擬隊列的鏈接列表。當(dāng)隊列(虛擬或物理)變?yōu)榭諘r，其被從所述列表中刪除。當(dāng)隊列(虛擬或物理)變?yōu)榉强諘r，其被加入所述列表的末端。當(dāng)服務(wù)DRR隊列(且所述隊列保持非空)時，其首先被從所述列表刪除，然后被加入所述列表的末端。
所述機(jī)制并不影響優(yōu)先隊列(虛擬或物理)，因為服務(wù)順序被標(biāo)記給所述隊列。由于所述隊列攜帶其級數(shù)，因此可將相同列表用于所有級。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明方面的可編程調(diào)度方法的過程。出于說明目的，過程流基于路由器具有兩個過程的構(gòu)思。
第一過程(610)開始于方框660，此時分組到達(dá)。前進(jìn)到方框665，到達(dá)IP分組例如被基于IP分組標(biāo)題的DiffServ碼點(diǎn)(DSCP)存儲到適當(dāng)?shù)奈锢黻犃?。在分組到達(dá)，且將分組存儲到適當(dāng)隊列之后，過程轉(zhuǎn)移到方框670，此時(如果需要)重構(gòu)調(diào)度體系結(jié)構(gòu)。
第二過程(605)在方框615處從連接到輸出鏈路的高層調(diào)度器開始。前進(jìn)到方框620，所述調(diào)度器基于調(diào)度方法選擇輸入端。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，所述調(diào)度方法可能是PQ和DRR的組合。轉(zhuǎn)移到方框625，如果需要，則所述調(diào)度器參數(shù)被更新(在DRR的情況下，虧缺減去數(shù)量)。前進(jìn)到判定方框630，確定輸入端是否連接到虛擬對列(而非物理隊列)。當(dāng)是時，過程流前進(jìn)到方框635，其中在下一級處重復(fù)所述過程。當(dāng)輸入端并未連接到虛擬隊列時，找到所述物理隊列，而過程前進(jìn)到方框640。在方框640內(nèi)，從所述隊列得到分組，并將所述分組傳送到輸出鏈路。然后，在方框645內(nèi)，如果需要可能會更新所述調(diào)度器參數(shù)。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明方面的如何借助可編程PQ/DRR調(diào)度器實施通用兩級排隊模型。如圖所示，排隊模型700包括級710、級720、級730、級740和級750。
級750耦合到三個隊列(751-753)，并使用加權(quán)公平排隊。級740耦合到隊列741-743，并使用優(yōu)先排隊。級730耦合到隊列731-733，并使用DRR，其中三個隊列的調(diào)度速率(數(shù)量)分別是50、30和20。級720耦合到級730的輸出端和隊列720，使用PQ，并具有分別用于所述隊列的服務(wù)順序1和2。級710耦合到隊列711和隊列720的輸出端，并分別以調(diào)度權(quán)重1和2使用PQ。
本發(fā)明提供了許多優(yōu)點(diǎn)。一個優(yōu)點(diǎn)是就調(diào)度而言，路由器產(chǎn)品的相同實施方式在未來也可證實有用。當(dāng)運(yùn)營商的要求改變時無需新的實施方式。這減少了路由器的R&D成本。此外，預(yù)計這種解決方案在運(yùn)營商中是大受歡迎的。顯著減少了運(yùn)營商選擇錯誤QoS方法用于IP路由器的風(fēng)險。
另一個優(yōu)點(diǎn)是對于調(diào)度所述路由器并不存在限制，例如僅能夠從一組預(yù)定義調(diào)度方法中選擇，以及通常僅在一級上做簡單的組合。
以上技術(shù)規(guī)范、實例和數(shù)據(jù)提供了本發(fā)明構(gòu)成的制造和使用的完全描述。由于可在并不背離本發(fā)明精神和范圍情況下實施本發(fā)明的許多實施例，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種用于可編程調(diào)度器的設(shè)備，所述設(shè)備能夠支持單級和多級調(diào)度，包括接口裝置，被配置成接收和輸出分組；耦合到所述接口裝置的路由核心，所述路由核心被配置成提供與所述分組相關(guān)的路由和交換功能；耦合到所述路由核心和所述接口裝置的調(diào)度配置接口，所述調(diào)度配置接口被設(shè)置為提供調(diào)度配置，其中所述調(diào)度配置接口可以被編程以實施未確定數(shù)量的調(diào)度算法；以及其中所述接口裝置被配置成根據(jù)所選擇的調(diào)度配置輸出分組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述調(diào)度配置接口還被配置成，接收至少一個與所述調(diào)度配置相關(guān)的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述調(diào)度配置支持單級和多級調(diào)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中根據(jù)優(yōu)先排隊方法和虧空輪循方法來選擇所述調(diào)度配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述可以被編程以實施未確定數(shù)量的調(diào)度算法的調(diào)度配置接口還包括動態(tài)編程所述調(diào)度算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中調(diào)度參數(shù)被提供給所述用于確定調(diào)度配置的調(diào)度配置接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述調(diào)度參數(shù)定義調(diào)度級的數(shù)量和相對位置、所述調(diào)度級使用的調(diào)度方法、所述調(diào)度方法的參數(shù)以及調(diào)度體系結(jié)構(gòu)中的隊列的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述接口還被配置成將所述分組分類成多個類別。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，還包括耦合到所述接口的服務(wù)質(zhì)量塊，所述調(diào)度配置接口被配置成實施服務(wù)質(zhì)量要求。
10.一種用于與IP路由器相關(guān)的可編程調(diào)度器的系統(tǒng)，包括多個節(jié)點(diǎn)，其中所述節(jié)點(diǎn)包括網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述網(wǎng)絡(luò)接口單元被設(shè)置為通過所述網(wǎng)絡(luò)通信分組；以及路由器，其中所述路由器包括網(wǎng)絡(luò)接口單元，被設(shè)置為接收所述分組，并將分組傳送到所述節(jié)點(diǎn)；調(diào)度配置接口，被配置成接收與調(diào)度方法相關(guān)的參數(shù)；可編程調(diào)度部件，被配置成響應(yīng)于所述調(diào)度配置接口接收到的參數(shù)，實施一級調(diào)度方法和多級調(diào)度方法；以及輸出端，被設(shè)置為輸出分組，從而使得所述調(diào)度方法得到遵循。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述可編程調(diào)度部件可以被動態(tài)地重新配置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述可編程調(diào)度部件從多個調(diào)度方法中接收輸入。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述多個調(diào)度方法可以使用至少兩個隊列。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述隊列可以被以硬件形式實施。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述隊列可以被以軟件形式實施。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述隊列可以被以硬件和軟件形式實施。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述多個調(diào)度方法可以是優(yōu)先排隊方法和虧空輪循方法。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述調(diào)度配置接口接收的參數(shù)還包括調(diào)度級的數(shù)量和相對位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述調(diào)度配置接口接收的參數(shù)還包括調(diào)度級所使用的調(diào)度方法。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述調(diào)度配置接口接收的參數(shù)還包括與所選擇方法相關(guān)的參數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述調(diào)度配置接口接收的參數(shù)還包括調(diào)度體系結(jié)構(gòu)中的隊列的位置。
22.一種用于路由器的可編程調(diào)度的方法，包括接收分組；將所述分組存儲在物理隊列中；確定何時重構(gòu)調(diào)度體系結(jié)構(gòu)，并且到時重構(gòu)所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)；選擇調(diào)度方法；基于所述調(diào)度方法選擇輸入；確定何時更新調(diào)度器參數(shù)；確定何時將所述輸入連接到虛擬隊列，以及到時繼續(xù)進(jìn)行直至將所述輸入連接到物理隊列，另外從物理隊列取得所述分組，并將所述分組傳送到輸出鏈路。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中確定何時重構(gòu)調(diào)度體系結(jié)構(gòu)還包括確定何時已接收到與所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)，并且到時重構(gòu)所述調(diào)度體系結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，還包括動態(tài)接收所述參數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中選擇所述調(diào)度方法還包括編程與動態(tài)接收的參數(shù)相關(guān)的調(diào)度方法。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述調(diào)度方法可以是優(yōu)先排隊方法和虧空輪循方法的組合。
全文摘要
提供了一種用于IP路由器的調(diào)度系統(tǒng)。用于IP路由器的可編程調(diào)度器可以支持單級和多級調(diào)度。這允許調(diào)度的靈活組合，并顯著拓寬了運(yùn)營商的可用QoS(服務(wù)質(zhì)量)解決方案。借助這種調(diào)度，路由器通過調(diào)度配置接口(335)支持差不多任何已知調(diào)度方法或組合。根據(jù)一個實施例，使用優(yōu)先排隊(PQ)和虧空輪詢(DRR)方法。
文檔編號H04L12/56GK1669280SQ03817285
公開日2005年9月14日 申請日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者尤西·魯圖, 亞尼·拉卡科皮, 維爾霍·I·雷伊塞寧 申請人:諾基亞公司