УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ НА ОСНОВЕ ОГРАНИЧЕНИЯ СКОРОСТИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА MSTP Российский патент 2011 года по МПК H04L12/24 H04W4/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к транспортным устройствам мультисервисной транспортной платформы (MSTP, Multi-Service Transport Platform) в системе связи, а более конкретно к устройству и способу для управления трафиком на основе ограничения скорости в транспортном устройстве MSTP.

Уровень техники

Управление трафиком является типичной функцией в сети передачи данных в системе связи. Устройство MSTP поддерживает доступ для служб передачи данных Ethernet, ATM (ATM, Asynchronous Transfer Mode, асинхронный режим переноса) и т.д. Для приложений Ethernet устройство MSTP может ограничивать скорость поступления входных данных, и когда скорость данных Ethernet, поступающих в устройство MSTP, превышает согласованное значение скорости, данные служб, превышающие пропускную способность, будут отброшены, или же управление трафиком будет реализовано путем посылки в удаленное устройство кадра управления PAUSE (ПАУЗА) уровня 2, чтобы избежать переполнения выходной очереди в направлении передачи данных Ethernet, поступающих в устройство MSTP, вследствие неправильного планирования. Таким образом, для потока данных в устройстве MSTP имеется контроль трафика на входе и контроль выходной очереди.

При использовании известного способа управления трафиком на основе буфера FIFO («первым пришел - первым обслужен») или очереди управление трафиком посредством FIFO поддерживает процесс бесперебойного обслуживания, при котором в общем случае происходит посылка кадра управления трафиком в порт источника (входной порт потока данных), когда буфер FIFO уровня MAC (уровень управления доступом к среде передачи) почти полон или выходная очередь почти полна. В известных технических решениях контроль входного трафика может быть включен или выключен, то есть управление скоростью на входе для ограничения скорости может как иметь место, так и не иметь места. Когда управления скоростью нет, можно управлять только пропускной способностью: пакеты, для которых требуемая пропускная способность передачи данных превышает пороговое значение, будут отброшены, что нарушит работу служб. Кроме того, механизм управления трафиком полностью изолирован от ограничения скорости, и они не связаны друг с другом. То есть, поскольку управление скоростью осуществляется на входе, передача данных служб может быть нарушена, так как потеря пакета вследствие ограничения скорости не связана с запуском кадра управления трафиком.

Способ ограничения скорости на входе, применяемый в известных технических решениях, может нарушить передачу данных служб и, таким образом, не может гарантировать целостность данных служб.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает создание устройства и способа управления трафиком на основе ограничения скорости в устройстве MSTP с целью решения проблемы, присущей известному техническому решению, в котором пакеты могут быть отброшены, когда пропускная способность входных данных превышает пороговое значение, и передача данных служб может быть нарушена, так как ограничение скорости не связано с кадром управления трафиком; таким образом, предлагаемое решение позволяет осуществить управление трафиком, которое гарантирует точную и полную передачу данных служб.

Настоящее изобретение предлагает устройство для управления трафиком на основе ограничения скорости для устройства MSTP. Устройство включает модуль ввода данных, модуль классификации, модуль контроля, модуль планирования/управления очередью и модуль вывода данных, включенные друг за другом, а также модуль администрирования, который соединен со всеми вышеупомянутыми модулями и управляет ими, при этом:

модуль ввода данных служит для приема потока входных данных;

модуль классификации служит для назначения метки потока потоку входных данных согласно правилу классификации и для определения соответствующей выходной очереди, передачи при этом метки потока в модуль администрирования и передачи потока данных с меткой в модуль контроля;

модуль администрирования служит для установки параметров управления, которые включают порог ограничения скорости для управления скоростью и порог управления трафиком для управления трафиком;

модуль контроля служит для контроля трафика принимаемого потока данных согласно метке потока, переданной модулем классификации, и согласованным параметрам управления для метки потока, переданным модулем администрирования; и, когда трафик потока входных данных превышает порог управления трафиком, передачи в узел удаленного устройства кадра управления трафиком, предписывающего уменьшить трафик потока входных данных, а когда трафик потока выводимых данных превышает порог ограничения скорости, отбрасывания соответствующего пакета или маркировки этого пакета как недопустимых данных, и вывода потока данных в модуль планирования/управления очередью;

модуль планирования/управления очередью служит для управления принятыми данными и планирования принятых данных, отбрасывания пакета, помеченного как недопустимые данные, помещения пакета, помеченного как нормальные данные, в очередь, обработки пакета, помеченного как нормальные данные, и затем передачи обработанного пакета в соответствующий выходной порт для передачи;

модуль вывода данных служит для вывода потока нормальных данных согласно результату обработки в модуле планирования/управления очередью.

Указанное устройство дополнительно содержит:

модуль инкапсуляции данных и обработки EOS (Ethernet over SDH, Ethernet поверх SDH (SDH - синхронная цифровая иерархия)), связанный с указанным модулем планирования/управления очередью и предназначенный для определения состояния канала SDH и выдачи в реальном времени информации о пропускной способности канала SDH для группы виртуальной конкатенации (VCG, Virtual Concatenation Group) в модуль администрирования, когда номер члена группы VCG изменяется;

модуль запуска управления трафиком, связанный с указанным модулем контроля и запускающий передачу соответствующего кадра управления трафиком согласно результату контроля метки потока конкретной службы модулем контроля; и

модуль управления MAC, осуществляющий управление приемом/передачей пакета по интерфейсу Ethernet.

Кроме того, параметры управления, устанавливаемые модулем администрирования, включают:

порог ограничения скорости для управления скоростью, включающий скорость Vd передачи данных для запуска управления скоростью и длину Ld пачки пакетов, когда установлены параметры алгоритма «одинарное дырявое ведро», или значения Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin, когда установлены параметры алгоритма «двойное дырявое ведро»;

порог управления трафиком для управления потоком, включающий скорость Vc передачи данных для запуска управления трафиком и длину Lc пачки пакетов, когда установлены параметры алгоритма «одинарное дырявое ведро»;

при этом длины пачек для всех указанных пакетов должны соответствовать одному условию: длины пачек пакетов превышают максимальную длину пакета, допустимую для прохождения потока данных.

Кроме того, указанный модуль контроля выполнен с возможностью:

прекращения передачи в узел удаленного устройства кадра управления трафиком, указывающего уменьшить трафик потока входных данных, когда трафик потока входных данных меньше или равен порогу управления трафиком; и

контроля трафика потока выходных данных, когда удаленное устройство не отвечает на указанный кадр управления трафиком, при этом:

когда порог ограничения скорости сконфигурирован в виде параметров (Vd, Ld) алгоритма «одинарное дырявое ведро», модуль контроля отбрасывает соответствующий пакет или маркирует этот пакет красной меткой, указывающей, что пакет представляет собой недопустимые данные, если трафик потока выходных данных превышает порог Vd ограничения скорости, а в противном случае - маркирует пакет зеленой меткой, указывающей, что этот пакет представляет собой нормальные данные, и выводит поток данных в модуль планирования /управления очередью;

когда порог ограничения скорости установлен в виде параметров Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin алгоритма «двойное дырявое ведро», то

если контролируемый трафик потока данных службы не нарушает согласованные нижние пороги (Vdmin, Ldmin), модуль контроля маркирует пакеты зеленой меткой;

если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные нижние пороги (Vdmin, Ldmin), но не превышает согласованные верхние пороги (Vdmax, Ldmax), модуль контроля маркирует пакеты желтой меткой;

если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные верхние пороги (Vdmax, Ldmax), модуль контроля маркирует пакеты красной меткой или непосредственно отбрасывает пакеты; и

передает цветовые метки пакетов в модуль планирования/управления очередью.

Кроме того, в указанном модуле планирования/управления очередью:

имеется два вида параметров для управления удалением из очереди:

нижний порог Lh половинного заполнения и верхний порог Lf почти полного заполнения;

при обработке принятых пакетов принятые пакеты, помеченные красной меткой, непосредственно отбрасываются, а помеченные желтой/зеленой меткой обрабатываются согласно состоянию очереди следующим образом:

когда объем всех пакетов в очереди меньше, чем нижний порог Lh очереди, все пакеты поступают в очередь;

когда объем всех пакетов в очереди превышает нижний порог Lh очереди, но меньше, чем верхний порог Lf очереди, пакеты, помеченные зеленой меткой, поступают в очередь, а помеченный желтой меткой отбрасываются;

когда объем всех пакетов в очереди превышает верхний порог Lf очереди, все только что принятые пакеты отбрасываются.

Кроме того, когда пропускная способность указанного модуля инкапсуляции данных и обработки EOS в группе виртуальной конкатенации (VCG) меньше, чем порог управления трафиком, информация об этом поступает в модуль администрирования, и модуль администрирования модифицирует порог управления трафиком для модуля контроля согласно практической пропускной способности VCG, делая этот порог управления трафиком меньше или равным практической пропускной способности VCG.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ управления трафиком на основе вышеуказанного устройства, включающий следующие шаги:

(1) модуль классификации назначает соответствующую метку потока потоку входных данных согласно правилу классификации, определяет выходную очередь для входных пакетов и передает указанную метку потока в модуль администрирования;

(2) модуль администрирования устанавливает, согласно согласованному правилу, параметры управления для служб, соответствующих указанной метке потока, при этом параметры управления включают порог управления трафиком для управления трафиком и порог ограничения скорости для ограничения скорости;

(3) модуль контроля контролирует, согласно параметрам управления, согласованным модулем администрирования, трафик данных служб, несущих метку потока, запускает управление потоком, когда трафик потока входных данных превышает порог управления трафиком, и передает в узел удаленного устройства кадр управления трафиком, предписывающий уменьшить поток входных данных;

(4) если удаленное устройство не реагирует на кадр управления трафиком, модуль контроля контролирует, согласно параметрам управления, согласованным модулем администрирования, данные служб, несущие метку потока, и если скорость выходных данных превышает порог ограничения скорости, маркирует пакеты как недопустимые данные, а в противном случае маркирует их как нормальные данные и передает маркированные пакеты в модуль планирования/управления очередью;

(5) модуль планирования/управления очередью управляет принятыми данными и осуществляет их планирование, отбрасывает, согласно информации метки принятых пакетов, те пакеты, которые помечены как недопустимые данные, помещает пакеты, помеченные как нормальные данные, в очередь, обрабатывает пакеты, помеченные как нормальные данные, и после планирования передает пакеты, помеченные как нормальные данные, в соответствующий выходной порт.

Кроме того, установка параметров управления на шаге (2) включает:

установку порога ограничения скорости, включающего скорость Vd передачи данных для запуска управления скоростью и длину Ld пачки пакетов при установке параметров алгоритма «одинарное дырявое ведро» или включающего значения Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin при установке параметров алгоритма «двойное дырявое ведро»; и

установку порога управления трафиком для управления потоком, включающего скорость Vc передачи данных для запуска управления скоростью и длину Lc пачки пакетов при установке параметров алгоритма «одинарное дырявое ведро»;

при этом длины пачек всех указанных пакетов должны соответствовать одному условию: длины пачек превышают максимальную длину пакета, допустимую для прохождения потока данных.

Кроме того, шаг (3) дополнительно включает:

контроль трафика потока входных данных согласно метке потока, переданной из модуля классификации, и согласованным параметрам управления для метки потока, переданным из модуля администрирования:

когда трафик потока входных данных превышает порог Vc управления трафиком, посылку в удаленное устройство кадра управления трафиком, предписывающего уменьшить поток входных данных; и

когда поток входных данных вновь становится меньше или равен порогу Vc управления трафиком, прекращение передачи в удаленное устройство кадра управления трафиком, предписывающего уменьшить поток входных данных.

Кроме того, шаг (4) дополнительно включает:

контроль трафика потока выходных данных согласно метке потока, переданной из модуля классификации, и согласованным параметрам управления для метки потока, переданным из модуля администрирования, следующим образом:

когда порог ограничения скорости задан в виде параметров (Vd, Ld) алгоритма «одинарное дырявое ведро», если трафик потока выходных данных превышает порог Vd ограничения скорости, отбрасывают соответствующие пакеты или маркируют пакеты красной меткой, указывающей, что эти пакеты являются недопустимыми данными, а в противном случае маркируют пакеты зеленой меткой, указывающей, что они представляют собой нормальные данные, и выводят поток данных в модуль планирования/управления очередью;

когда порог ограничения скорости задан в виде параметров Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin алгоритма «двойное дырявое ведро»,

если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные нижние пороговые параметры (Vdmin, Ldmin), но не превышает согласованные верхние пороговые параметры (Vdmax, Ldmax), маркируют пакеты желтой меткой;

если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные верхние пороговые параметры (Vdmax, Ldmax), маркируют пакеты красной меткой или непосредственно отбрасывают; и

передают цветовые метки пакетов в модуль планирования/управления очередью.

Кроме того, шаг (2) дополнительно включает шаг установки параметров управления удалением из очереди, при этом набор параметров управления удалением из очереди включает нижний порог Lh половинного заполнения и верхний порог Lf почти полного заполнения;

соответственно, когда модуль планирования/управления очередью обрабатывает принятые пакеты на шаге (5), принятые пакеты, маркированные красной меткой, отбрасывают непосредственно, а помеченные желтой/зеленой меткой обрабатывают согласно состоянию очереди следующим образом:

когда объем всех пакетов в очереди меньше, чем нижний порог Lh очереди, пакеты ставят в очередь;

когда объем всех пакетов в очереди превышает нижний порог Lh очереди, но меньше, чем верхний порог Lf очереди, пакеты, помеченные зеленой меткой, ставят в очередь, а помеченные желтой меткой отбрасывают; и

когда объем всех пакетов в очереди превышает верхний порог Lf очереди, все только что принятые пакеты отбрасывают.

Кроме того, указанный способ дополнительно включает следующие шаги:

когда в качестве выходного модуля используется модуль инкапсуляции данных и обработки EOS, если пропускная способность группы виртуальной конкатенации меньше, чем порог управления трафиком, сообщают об этом в модуль администрирования, и модуль администрирования модифицирует, согласно практической пропускной способности группы виртуальной конкатенации, порог управления трафиком для модуля контроля, делая порог управления трафиком меньше или равным практической пропускной способности группы виртуальной конкатенации.

Применение технической схемы согласно настоящему изобретению может обеспечить управление трафиком потока при заданной пропускной способности следующим образом: когда поток данных превышает порог управления трафиком, посылают сигнал управления трафиком в удаленное устройство, которое уменьшает поток данных после приема кадра управления трафиком, таким образом не допуская, чтобы пакет был отброшен из-за ограничения скорости в устройстве. Посредством функции маркировки потока служб может быть осуществлено управление трафиком для порта кадра паузы уровня 2 Ethernet и для конкретных служб уровня 3, предотвращая нарушение работы служб из-за переполнения выходной очереди.

Настоящее изобретение оптимизирует стратегию управления трафиком в транспортной сети MSTP, может гарантировать передачу ненарушенного потока данных служб на основе пакетированного потока данных в сети и обеспечивает определение пропускной способности для служб и соответствующее уведомление, обеспечивая удобство для операторов при манипуляции рабочими режимами служб в сети, таким образом улучшая стратегию управления трафиком городской сети и отвечая требованиям службы Ethernet для управления трафиком конкретных служб в транспортном устройстве MSTP. Настоящее изобретение позволяет уменьшить загрузку ресурса аномальными службами, избежать нарушения работы служб и повысить качество передачи в сети посредством механизма управления трафиком и пропускной способностью.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства MSTP согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 иллюстрируется процесс управления трафиком посредством устройства для управления трафиком на основе ограничения скорости согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показана последовательность операций управления трафиком согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4 показана последовательность операций обработки параметров скорости для регулировки управления трафиком согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения

Ниже описана реализация технических принципов настоящего изобретения с сопровождающими чертежами и вариантами осуществления настоящего изобретения.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения главная концепция управления трафиком на основе ограничения скорости состоит в следующем.

На приемной стороне устройства MSTP, если принятый поток данных, обнаруженный модулем контроля, превышает согласованную пропускную способность, этот модуль уведомляет удаленное устройство о необходимости уменьшить поток данных, посылаемый устройству MSTP, посредством обратной связи с помощью кадра управления трафиком, посылаемого в удаленное устройство (не отбрасывая службы сверх пропускной способности), для управления пропускной способностью в отношении данных службы на базе порта или потока, чтобы избежать нарушения транспортировки службы.

Кроме того, в направлении от сети Ethernet к сети синхронной цифровой иерархии (SDH, Synchronous Digital Hierarchy), если пропускная способность канала службы в направлении модуля инкапсуляции данных и обработки «Ethernet поверх SDH» (EOS, Ethernet over SDH) устройства MSTP уменьшается из-за аномалии линии связи, модуль контроля устройства регулирует параметры пропускной способности для управления трафиком входного потока службы Ethernet, соответствующего этой линии связи, и когда обнаруживает, что пропускная способность потока входных данных службы превышает заранее заданные параметры пропускной способности управления трафиком выходных данных, он управляет пропускной способностью данных службы. При этом отчет об изменении практической пропускной способности линии связи может поступать через интерфейс управления в реальном времени.

Этот вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает создание устройства для управления трафиком на основе ограничения скорости в устройстве MSTP. На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства, которое содержит следующие основные части: модуль ввода данных, модуль классификации, модуль контроля, модуль планирования/управления очередью, модуль вывода данных и модуль администрирования, при этом:

1) модуль ввода данных включает модуль обработки MAC и EOS, то есть представляет собой интерфейс ввода данных. Он используется для приема потока данных служб, передаваемый из внешнего устройства, и передачи потока данных служб в модуль классификации;

2) модуль классификации используется для назначения метки потока и организации выходной очереди для потока данных служб, передаваемого из внешнего устройства, согласно согласованному правилу.

В модуле классификации входные пакеты служб классифицируются в соответствии с согласованным правилом (правилом классификации) для осуществления классификации и идентификации потока данных службы, и те пакеты, которые подчиняются правилу, помечаются соответствующей меткой потока, которая передается в модуль администрирования. Процесс, происходящий в модуле классификации, включает также определение целевой очереди выходных пакетов.

Согласованное правило представляет собой правило классификации; для службы Ethernet оно может, но этим не ограничивается, включать следующее: порт/порт + VLAN/порт + VLAN+DSCP/порт + VLAN+802.1Р,

что используется для различения потоков служб абонентов (способ задания потока службы - это генерирование метки потока согласно вышеуказанной информации). Вышеуказанное согласованное правило является известным техническим решением.

3) Модуль администрирования используется для предложения интерфейса управления конфигурацией, который осуществляет организацию и управляет модулем ввода/вывода данных, модулем классификации, модулем контроля, модулем планирования/управления Очередью, и осуществляет управление и выдачу информационного отчета о потоке данных и параметрах очереди согласно метке потока для потока данных службы, например контроль пропускной способности VCG и конфигурирование параметров управления модулем контроля, включая порог управления трафиком, предназначенный для управления трафиком, и порог ограничения скорости, предназначенный для ограничения скорости.

В соответствии с согласованным правилом модуль администрирования устанавливает согласованные параметры управления для потока данных службы, соответствующего метке потока, включая скорость V передачи данных и длину L пачки пакетов.

Одним из типов параметров являются скорость Vd передачи данных для запуска управления скоростью и длина Ld пачки пакетов, то есть порог ограничения скорости, предназначенный для ограничения скорости.

Другим типом параметров является скорость Vc передачи данных для запуска управления скоростью и длина Lc пачки пакетов, то есть порог управления трафиком, предназначенный для управления трафиком.

В любом режиме конфигурации параметров длина L пачки пакетов должна соответствовать одному условию: она превышает максимальную длину пакета, разрешенную для прохождения потока данных.

4) Модуль контроля используется для контроля пропускной способности для службы согласно параметрам управления (главным образом, параметрам скорости), формируемым модулем администрирования, и для управления скоростью или для посылки кадра управления трафиком согласно параметрам потока службы.

Когда модуль контроля принимает пакеты, он осуществляет контроль потока данных согласно идентификатору (ID) метки потока данных, переданному из модуля классификации, и согласованным параметрам управления для метки потока, переданным из модуля администрирования, и выполняет соответствующий процесс согласно результату контроля трафика (определяет, нарушено правило или нет).

Когда трафик входного потока данных службы превышает сформированный порог управления трафиком, этот модуль посылает кадр управления трафиком в узел источника данных службы, предписывая ему уменьшить скорость входных данных для уменьшения входного потока;

Когда трафик выходного потока данных службы превышает сформированный порог ограничения скорости, данные, не удовлетворяющие правилу, отбрасываются или маркируются, а маркированные пакеты посылаются в модуль планирования/управления очередью.

5) Согласно метке потока, модуль планирования/управления очередью используется для назначения очереди для принятых пакетов согласно выходному порту и приоритету пакетов, выполняет управление и планирование очереди и передает пакеты в соответствующий выходной порт. При этом, после того как указанный модуль планирования/управления очередью принимает пакеты, он помещает входные пакеты в очередь или отбрасывает их согласно информации маркировки пакетов, а также условиям использования ресурса в целевой очереди, соответствующей пакетам. В это же время он осуществляет планирование пакетов в очереди и передает пакеты в соответствующий выходной порт (порт Ethernet или порт EOS).

6) Модуль вывода данных содержит модуль управления MAC, модуль EOS и т.д. и используется для передачи пакетов в соответствующий порт.

На фиг.2 показано устройство для управления трафиком на основе ограничения скорости, которое, согласно данному Варианту осуществления настоящего изобретения, может содержать:

модуль инкапсуляции данных и обработки EOS, который используется для выявления состояния канала SDH и передачи в реальном времени информации о пропускной способности канала SDH группы VCG в модуль администрирования, при изменении количества членов в группе VCG;

модуль запуска кадра управления трафиком, который используется для запуска соответствующего кадра управления трафиком согласно результату обнаружения конкретной метки потока службы модулем контроля;

модуль управления MAC, который используется для приема и передачи управляющих данных по интерфейсу Ethernet.

На фиг.2 иллюстрируется процесс управления трафиком для потока входных данных согласно конфигурации на основе комбинации модулей, показанных на фиг.1, с целью управления скоростью и трафиком входных данных в одном порте Ethernet, при этом вывод данных происходит через порт VCG.

Если требуются данные службы, доступ к которым осуществляется из порта Ethernet, разрешенная гарантированная пропускная способность для службы составляет 30 М, пиковая пропускная способность - 35 М, пропускная способность VCG - 30 М, на выходе VCG используется протокол инкапсуляции GFP, и виртуальная конкатенация поддерживает протокол LCAS. Имеют место следующие шаги:

А. Согласно конфигурации службы, модуль классификации назначает метку потока и назначает выходную очередь для данных, принятых в порте Ethernet, модуль администрирования конфигурирует согласованные параметры управления, которые используются для управления скоростью/ограничением скорости потока с идентификатором метки потока, членов группы VCG и режим работы.

А1. Параметры управления, согласованные модулем администрирования, включают согласованную скорость V передачи данных и согласованную длину L пачки пакетов, и в данном варианте осуществления настоящего изобретения они соответствуют двум видам параметров управления:

параметрам управления для управления трафиком, используемым для запуска кадра управления трафиком с целью ограничения требуемой пропускной способности на входе;

параметрам управления для ограничения скорости, используемым для ограничения требуемой пропускной способности при передаче в направлении выхода.

Для параметров управления, предназначенных для управления скоростью, можно, в зависимости от типов службы, выбрать параметры управления алгоритма «одинарное дырявое ведро» или «двойное дырявое ведро». Параметрами алгоритма «одинарное дырявое ведро» являются Vd/Ld, а параметрами алгоритма «двойное дырявое ведро» являются максимальные значения Vdmax/Ldmax и минимальные значения Vdmin/Ldmin. При этом контролируемая пропускная способность, соответствующая Vdmax и Ldmax, является относительно большой и соответствует пропускной способности для пакетов при верхних пороговых параметрах; контролируемая пропускная способность, соответствующая Vdmin и Ldmin, является относительно небольшой и соответствует гарантируемой пропускной способности для нижних пороговых параметров. В этом варианте осуществления настоящего изобретения Vdmax=35 M и Vdmin=30 M. В процессе вывода параметры управления для управления скоростью могут использоваться для контроля выходного потока и применения соответствующей обработки недопустимых данных согласно результату контроля трафика.

Для параметров управления для управления трафиком используются параметры Vc/Lc алгоритма «одинарное дырявое ведро», и они формируются путем сравнения с нижними пороговыми параметрами (гарантированной пропускной способностью), для которых контролируемая пропускная способность в параметрах управления для управления скоростью относительно мала. Способ формирования параметров состоит в следующем:

a) скорость передачи данных для запуска управления скоростью равна скорости для запуска управления трафиком (Vd=Vc), при этом длина пачки пакетов для запуска управления скоростью превышает длину для запуска управления трафиком (Ld>=Lc), что можно реализовать как: Vd=Vc=30 М, Ld=Lc=64 кбайт;

b) скорость передачи данных для запуска управления скоростью превышает скорость для запуска управления трафиком (Vd>Vc), а длина пачки пакетов для запуска управления скоростью равна длине запуска управления трафиком (Ld=Lc), что можно реализовать как: Vd=30 M и Vc=29 M, Ld=Lc=64 кбайт;

c) скорость передачи данных для запуска управления скоростью превышает скорость для запуска управления трафиком (Vd>Vc), а длина пачки пакетов для запуска управления скоростью превышает длину для запуска управления трафиком (Ld>Lc), что можно реализовать как: Vd=Vc=30 М, Ld=Lc=64 кбайт, Ld=64 кбайт/1-с=60 кбайт.

А2. Модуль классификации назначает выходную очередь для службы, соответствующего идентификатору метки потока, очередь соответствует выходному порту VCG. Очереди в портах VCG могут быть организованы с использованием различных приоритетов. Имеются два вида параметров управления удалением из очереди: нижний порог Lh половинного заполнения и верхний порог Lf почти полного заполнения. Когда объем пакетов в очереди превышает соответствующий объем, для новых входных пакетов выполняют соответствующую операцию согласно цветовой метке, и такая соответствующая операция иллюстрируется в С2.

В. Как показано на фиг.3, модуль контроля осуществляет контроль трафика данных службы на предмет идентификатора метки потока (включая контроль потока входных данных и потока выходных данных) согласно алгоритму «дырявое ведро» и выполняет соответствующие операции согласно результату такого контроля.

В1. Когда данные службы не соответствуют параметрам (Vc, Lc) управления для управления трафиком, происходит запуск управления трафиком. При этом происходит уведомление удаленного устройства, предписывающее ему уменьшить поток идущих данных посредством того, что кадр управления трафиком PAUSE (ПАУЗА) посылается в удаленное устройство, связанное с рассматриваемым устройством в порте Ethernet в полнодуплексном режиме; если поток данных для контролируемой службы с идентификатором метки потока не нарушает согласованных параметров (Vc, Lc) управления, оно останавливает посылку кадра управления трафиком PAUSE.

Здесь термин «не нарушает» означает, что практическая скорость потока данных не превышает скорости Vc передачи данных, указанной в параметрах управления. С помощью механизма обработки кадра управления трафиком можно обеспечить эффективное управление практическим трафиком/требуемой пропускной способностью принимаемых данных службы. А приемлемое время посылки кадра PAUSE управления трафиком можно обеспечить посредством того, что кадр управления трафиком поступает в очередь для передачи с наивысшим приоритетом. Контент кадра PAUSE управления трафиком соответствует стандартным техническим решениям. В кадре управления трафиком имеется информация о временной метке, определяющей, когда удаленное устройство должно остановить посылку кадра данных после получения этого кадра PAUSE. Значение временной метки в кадре PAUSE, посланном устройством, равно 0, а это означает, что управление трафиком заканчивается в этот момент.

B2. Если удаленное устройство не отвечает на кадр управления трафиком, посланный устройством, поток данных, принимаемый этим устройством, может постепенно увеличиться, и в этом случае начинает действовать порог ограничения пропускной способности на выходе для модуля контроля, обеспечивая надлежащую работу устройства и сети, этот процесс показан в В3.

В3. Модуль контроля осуществляет контроль потока данных идентификатора метки потока согласно параметрам (Vd, Ld) ограничения скорости;

когда контролируемый трафик данных службы не выходит за рамки нижних пороговых параметров (Vdmin, Ldmin), маркирует пакеты зеленой меткой;

когда контролируемый трафик данных службы превышает согласованные нижние пороговые параметры (Vdmin, Ldmin), но не превышает согласованные верхние пороговые параметра (Vdmax, Ldmax), маркирует пакеты желтой меткой;

когда трафик данных службы превышает верхние пороговые параметры (Vdmax, Ldmax), маркирует пакеты красной меткой или непосредственно отбрасывает;

посылает цветовые метки пакетов в модуль планирования/управления очередью.

С. Когда модуль планирования/управления очередью принимает пакет, он принимает решение, поставить пакеты в очередь или нет, в зависимости от объема пакетов, ожидающих планирования в целевой очереди в порте VCG, цветовой метки только что принятых пакетов и их длины.

С1. Он непосредственно отбрасывает принятые пакеты, имеющие красную метку.

С2. Он обрабатывает принятые пакеты, помеченные желтым/зеленым цветами следующим образом в зависимости от состояния очереди:

если объем всех пакетов в очереди меньше нижнего порога Lh для очереди, ставит пакеты в очередь;

если объем всех пакетов в очереди превышает нижний порог Lh для очереди, но меньше верхнего порога Lf для очереди, ставит в очередь пакеты, помеченные зеленой меткой, и отбрасывает помеченные желтой меткой;

если объем всех пакетов в очереди превышает верхний порог Lf для очереди, отбрасывает все новые принятые пакеты.

D. Модуль планирования/управления очередью осуществляет планирование согласно пропускной способности порта и передает пакеты, находящиеся в очереди в порте, в выходной порт и передает их из устройства. Выходные порты включают порт VCG и порт Ethernet, а данные, передаваемые из порта VCG, инкапсулируются по протоколу GFP в модуле EOS и выводятся из устройства через интерфейс SDH.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения, управление пропускной способностью без перебоев в обслуживании осуществляется посредством двухступенчатого управления трафиком:

Первая ступень: контроль и обработка запуска управления трафиком воздействуют только на обработку кадра ПАУЗА;

Вторая ступень: только контроль и обработка ограничения скорости может привести к потере пакетов.

Именно благодаря этому можно гарантировать бесперебойное обслуживание, когда контролируемая пропускная способность для запуска управления трафиком меньше, чем пропускная способность для ограничения скорости: когда удаленное устройство принимает кадр ПАУЗА, при этом не уменьшая скорости посылки пакетов, если механизм ограничения скорости для второй ступени обнаруживает, что служба незаконна, он отбрасывает пакет, то есть пакет теряется.

Вышеуказанный вариант осуществления настоящего изобретения, иллюстрированный на фиг.2 и фиг.3, демонстрирует способ управления трафиком на основе ограничения Скорости. На фиг.4 показан расширенный вариант управления трафиком. Ниже описан способ работы выходного порта VCG, в котором виртуальная конкатенация поддерживает управление трафиком в рамках протокола LCAS, когда пропускная способность меняется, и для понимания процесса, описываемого на фиг.4, приведена следующая последовательность операций:

4.1. Когда модуль обработки EOS поддерживает протокол LCAS, количество членов группы VCG динамически растет или уменьшается, и пропускная способность VCG меняется, поскольку часть канала VC нарушается. Когда пропускная способность VCG меньше порога Vc скорости в параметрах управления, предназначенных для управления трафиком, параметры (Vd, Ld) управления для ограничения скорости не могут эффективно управлять скоростью передачи данных, и в очереди в выходном порте имеют место потери вследствие перегрузки планирования. Поэтому, когда пропускная способность, предлагаемая VCG, меньше, чем Vc, модуль администрирования модифицирует параметры управления, используемые идентификатором метки потока в модуле контроля, согласно практически имеющейся пропускной способности VCG: модифицирует Vc, делая этот параметр меньше или равным практической пропускной способности VCG, при этом оставляя Lc без изменения.

4.2. Процесс управления трафиком для модуля контроля такой же, как последовательность операций при нормальном процессе обработки: контроль трафика входных данных службы идентификатора метки потока и процесс формирования кадра управления трафиком запускают, когда поток данных службы не удовлетворяет новым параметрам (Vc, Lc) управления для управления трафиком; процесс формирования параметров управления для управления скоростью совместим с обычным процессом обработки.

Способ динамической регулировки параметров управления для управления трафиком потока данных согласно пропускной способности VCG позволяет эффективно уменьшить вероятность потерь пакетов данных службы, когда пропускная способность VCG меньше, чем в конфигурации по умолчанию, и таким образом удается избежать перебоев в обслуживании в тракте передачи.

В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.2, фиг.3 и фиг.4, модуль администрирования может сообщать об изменении пропускной способности для службы через программный интерфейс, таким образом предоставляя в реальном времени информацию о пропускной способности для службы доступа и улучшая функцию управления обслуживанием в устройстве MSTP.

Промышленное применение

В настоящем изобретении раскрыты устройство и способ для управления трафиком на основе ограничения скорости в устройстве MSTP в системе связи для управления трафиком на основе ограничения скорости, таким образом, обеспечивая бесперебойную передачу потока пакетированных данных служб в сети и обеспечивая определение пропускной способности для служб и передачу соответствующего отчета с целью уменьшения загрузки ресурсов аномальными службами, предотвращения нарушения обслуживания и повышения качества передачи в сети.

Заявлены устройство и способ для управления трафиком на основе ограничения скорости в устройстве мультисервисной транспортной платформы (MSTP), предназначенные для управления потоком входных или выходных данных, главным образом с использованием модуля контроля. Технический результат заключается в гарантировании целостности данных служб. Для этого, когда поток данных превышает порог управления трафиком, в удаленное устройство посылают сигнал управления трафиком, предписывающий удаленному устройству уменьшить поток входных данных, что позволяет избежать потери пакетов из-за ограничения скорости в предложенном устройстве. Осуществляя управление потоком выходных данных путем маркировки потока службы, можно обеспечить управление потоком для порта кадра паузы уровня 2 Ethernet и управление потоком для конкретной службы на уровне 3 Ethernet и предотвратить нарушение работы службы, вызванное переполнением выходной очереди. Изобретение может также гарантировать бесперебойную передачу потока данных пакетных служб, обеспечивает определение пропускной способности, необходимой для службы, и соответствующее оповещение и соответствует требованиям к управлению потоком для конкретной службы, когда служба Ethernet транспортируется в устройстве передачи MSTP. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для управления трафиком путем ограничения скорости в устройстве мультисервисной транспортной платформы, содержащее:
модуль ввода данных, модуль классификации, модуль контроля, модуль планирования/управления очередью и модуль вывода данных, включенные друг за другом, а также
модуль администрирования, который соединен со всеми вышеупомянутыми модулями и управляет ими, при этом
модуль ввода данных служит для приема потока входных данных;
модуль классификации служит для назначения метки потока потоку входных данных согласно правилу классификации, для определения соответствующей выходной очереди, для передачи метки потока в модуль администрирования и для передачи потока данных с меткой в модуль контроля;
модуль администрирования служит для установки параметров управления, которые включают порог ограничения скорости для управления скоростью и порог управления трафиком для управления трафиком на основе указанных меток потока, переданных из модуля классификации;
модуль контроля служит для контроля трафика принимаемого потока данных согласно метке потока, переданной модулем классификации, и параметрам управления для метки потока, переданным модулем администрирования; и, когда трафик потока входных данных превышает порог управления трафиком, передачи в узел удаленного устройства кадра управления трафиком, предписывающего уменьшить трафик потока входных данных, а когда трафик потока выводимых данных превышает порог ограничения скорости, отбрасывания соответствующего пакета или маркировки этого пакета как недопустимых данных и вывода потока данных в модуль планирования/управления очередью;
модуль планирования/управления очередью служит для управления принятыми данными и планирования принятых данных, отбрасывания пакета, помеченного как недопустимые данные, помещения пакета, помеченного как нормальные данные, в очередь, обработки пакета, помеченного как нормальные данные, и затем передачи обработанного пакета в соответствующий выходной порт для передачи;
модуль вывода данных служит для вывода потока нормальных данных согласно результату обработки в модуле планирования/управления очередью.

2. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит:
модуль инкапсуляции данных и обработки EOS (Ethernet over Synchronous Digital Hierarchy, Ethernet поверх синхронной цифровой иерархии), связанный с указанным модулем планирования/управления очередью и предназначенный для определения состояния канала синхронной цифровой иерархии и выдачи в реальном времени информации о пропускной способности канала синхронной цифровой иерархии для группы виртуальной конкатенации в модуль администрирования, когда номер члена группы виртуальной конкатенации изменяется;
модуль запуска управления трафиком, связанный с указанным модулем контроля и запускающий передачу соответствующего кадра управления трафиком согласно результату контроля метки потока конкретной службы модулем контроля; и
модуль управления уровня управления доступом к среде передачи, осуществляющий управление приемом/передачей пакета по интерфейсу Ethernet.

3. Устройство по п.1, в котором параметры управления, устанавливаемые модулем администрирования, включают:
порог ограничения скорости для управления скоростью, включающий скорость Vd передачи данных для запуска управления скоростью и длину Ld пачки пакетов, когда установлены параметры алгоритма «одинарное дырявое ведро», или значения Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin, когда установлены параметры алгоритма «двойное дырявое ведро»;
порог управления трафиком для управления потоком, включающий скорость Vc передачи данных для запуска управления трафиком и длину Lc пачки пакетов, когда установлены параметры алгоритма «одинарное дырявое ведро»;
при этом длины пачек для всех указанных пакетов должны соответствовать одному условию: длины пачек пакетов превышают максимальную длину пакета, допустимую для прохождения потока данных.

4. Устройство по п.3, в котором указанный модуль контроля выполнен с возможностью:
прекращения передачи в узел удаленного устройства кадра управления трафиком, указывающего уменьшить трафик потока входных данных, когда трафик потока входных данных меньше или равен порогу управления трафиком; и
контроля трафика потока выходных данных, когда удаленное устройство не отвечает на указанный кадр управления трафиком, при этом
когда порог ограничения скорости сконфигурирован в виде параметров (Vd, Ld) алгоритма «одинарное дырявое ведро», модуль контроля отбрасывает соответствующий пакет или маркирует этот пакет красной меткой, указывающей, что пакет представляет собой недопустимые данные, если трафик потока выходных данных превышает порог Vd ограничения скорости, а в противном случае - маркирует пакет зеленой меткой, указывающей, что этот пакет представляет собой нормальные данные, и выводит поток данных в модуль планирования/управления очередью;
когда порог ограничения скорости установлен в виде параметров Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin алгоритма «двойное дырявое ведро», то
если контролируемый трафик потока данных службы не нарушает согласованные нижние пороги (Vdmin, Ldmin), модуль контроля маркирует пакеты зеленой меткой;
если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные нижние пороги (Vdmin, Ldmin), но не превышает согласованные верхние пороги (Vdmax, Ldmax), модуль контроля маркирует пакеты желтой меткой;
если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные верхние пороги (Vdmax, Ldmax), модуль контроля маркирует пакеты красной меткой или непосредственно отбрасывает пакеты; и
передает цветовые метки пакетов в модуль планирования/управления очередью.

5. Устройство по п.4, в котором в указанном модуле планирования/управления очередью:
имеется два вида параметров для управления удалением из очереди:
нижний порог Lh половинного заполнения и верхний порог Lf почти полного заполнения;
при обработке принятых пакетов принятые пакеты, помеченные красной меткой, непосредственно отбрасываются, а помеченные желтой/зеленой меткой обрабатываются согласно состоянию очереди следующим образом:
когда объем всех пакетов в очереди меньше, чем нижний порог Lh очереди, все пакеты поступают в очередь;
когда объем всех пакетов в очереди превышает нижний порог Lh очереди, но меньше, чем верхний порог Lf очереди, пакеты, помеченные зеленой меткой, поступают в очередь, а помеченный желтой меткой отбрасываются;
когда объем всех пакетов в очереди превышает верхний порог Lf очереди, все только что принятые пакеты отбрасываются.

6. Устройство по п.2, в котором, когда пропускная способность указанного модуля инкапсуляции данных и обработки EOS в группе виртуальной конкатенации меньше, чем порог управления трафиком, информация об этом поступает в модуль администрирования, и модуль администрирования модифицирует порог управления трафиком для модуля контроля согласно практической пропускной способности группы виртуальной конкатенации, делая этот порог управления трафиком меньше или равным практической пропускной способности группы виртуальной конкатенации.

7. Способ управления трафиком на основе устройства по п.1, включающий следующие шаги:
(1) назначают соответствующую метку потока потоку входных данных согласно правилу классификации, определяют выходную очередь для входных пакетов и передают указанную метку потока в модуль администрирования;
(2) устанавливают, согласно согласованному правилу, параметры управления для служб, соответствующих указанным меткам потока, переданным из модуля классификации, при этом параметры управления включают порог управления трафиком для управления трафиком, и порог ограничения скорости для ограничения скорости;
(3) контролируют, согласно параметрам управления, согласованным модулем администрирования, трафик данных служб, несущих метку потока, запускают управление потоком, когда трафик потока входных данных превышает порог управления трафиком, и передают в узел удаленного устройства кадр управления трафиком, предписывающий уменьшить поток входных данных;
(4) если удаленное устройство не реагирует на кадр управления трафиком, контролируют, согласно параметрам управления, согласованным модулем администрирования, данные служб, несущие метку потока, и если скорость выходных данных превышает порог ограничения скорости, маркируют пакеты как недопустимые данные, а в противном случае маркируют их как нормальные данные и передают маркированные пакеты в модуль планирования/управления очередью;
(5) управляют принятыми данными и осуществляют их планирование, отбрасывают, согласно информации метки принятых пакетов, те пакеты, которые помечены как недопустимые данные, помещают пакеты, помеченные как нормальные данные, в очередь, обрабатывают пакеты, помеченные как нормальные данные, и после планирования передают пакеты, помеченные как нормальные данные, в соответствующий выходной порт.

8. Способ по п.7, в котором установка параметров управления на шаге (2) включает:
установку порога ограничения скорости, включающего скорость Vd передачи данных для запуска управления скоростью и длину Ld пачки пакетов при установке параметров алгоритма «одинарное дырявое ведро» или включающего значения Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin при установке параметров алгоритма «двойное дырявое ведро»; и
установку порога управления трафиком для управления потоком, включающего скорость Vc передачи данных для запуска управления скоростью и длину Lc пачки пакетов при установке параметров алгоритма «одинарное дырявое ведро»;
при этом длины пачек всех указанных пакетов должны соответствовать одному условию: длины пачек превышают максимальную длину пакета, допустимую для прохождения потока данных.

9. Способ по п.8, в котором шаг (3) дополнительно включает:
контроль трафика потока входных данных согласно метке потока, переданной из модуля классификации, и согласованным параметрам управления для метки потока, переданным из модуля администрирования:
когда трафик потока входных данных превышает порог Vc управления трафиком, посылку в удаленное устройство кадра у правления трафиком, предписывающего уменьшить поток входных данных; и
когда поток входных данных вновь становится меньше или равен порогу Vc управления трафиком, прекращение передачи в удаленное устройство кадра управления трафиком, предписывающего уменьшить поток входных данных.

10. Способ по п.8 или 9, в котором шаг (4) дополнительно включает:
контроль трафика потока выходных данных согласно метке потока, переданной из модуля классификации, и параметрам управления для метки потока, переданным из модуля администрирования, следующим образом:
когда порог ограничения скорости задан в виде параметров (Vd, Ld) алгоритма «одинарное дырявое ведро», если трафик потока выходных данных превышает порог Vd ограничения скорости, отбрасывают соответствующие пакеты или маркируют пакеты красной меткой, указывающей, что эти пакеты являются недопустимыми данными, а в противном случае маркируют пакеты зеленой меткой, указывающей, что они представляют собой нормальные данные, и выводят поток данных в модуль планирования/управления очередью;
когда порог ограничения скорости задан в виде параметров Vdmax/Ldmax и Vdmin/Ldmin алгоритма «двойное дырявое ведро»,
если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные нижние пороговые параметры (Vdmin, Ldmin), но не превышает согласованные верхние пороговые параметры (Vdmax, Ldmax), маркируют пакеты желтой меткой;
если контролируемый трафик потока данных службы превышает согласованные верхние пороговые параметры (Vdmax, Ldmax), маркируют пакеты красной меткой или непосредственно отбрасывают; и
передают цветовые метки пакетов в модуль планирования/управления очередью.

11. Способ по п.10, в котором шаг (2) дополнительно включает шаг установки параметров управления удалением из очереди, при этом набор параметров управления удалением из очереди включает нижний порог Lh половинного заполнения и верхний порог Lf почти полного заполнения;
соответственно, когда модуль планирования/управления очередью обрабатывает принятые пакеты на шаге (5), принятые пакеты, маркированные красной меткой, отбрасывают непосредственно, а помеченные желтой/зеленой меткой обрабатывают согласно состоянию очереди следующим образом:
когда объем всех пакетов в очереди меньше, чем нижний порог Lh очереди, пакеты ставят в очередь;
когда объем всех пакетов в очереди превышает нижний порог Lh очереди, но меньше, чем верхний порог Lf очереди, пакеты, помеченные зеленой меткой, ставят в очередь, а помеченные желтой меткой отбрасывают; и
когда объем всех пакетов в очереди превышает верхний порог Lf очереди, все только что принятые пакеты отбрасывают.

12. Способ по п.7, дополнительно включающий следующие шаги:
когда в качестве выходного модуля используется модуль инкапсуляции данных и обработки EOS, если пропускная способность группы виртуальной конкатенации меньше, чем порог управления трафиком, сообщают об этом в модуль администрирования, и модуль администрирования модифицирует, согласно практической пропускной способности группы виртуальной конкатенации, порог управления трафиком для модуля контроля, делая порог управления трафиком меньше или равным практической пропускной способности группы виртуальной конкатенации.