МЕТОД КЛАССИФИКАЦИИ ПАКЕТОВ НА ОСНОВЕ ТИПА ПРОТОКОЛА И ПРИОРИТЕТОВ Российский патент 2011 года по МПК H04L12/56 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к широкополосным системам беспроводного доступа, в частности к системам, соответствующим стандарту IEEE 802.16, и, более конкретно, относится к способу пересылки внешних пакетов по соединениям уровня MAC (управления доступом к среде передачи данных) радиоинтерфейса одной такой системы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Стандарт IEEE 802.16 определяет набор радиоинтерфейсов (интерфейсы WirelessMan™) для систем доступа, поддерживающих мультимедийные службы, чтобы обеспечивать доступ в здания через наружные антенны, осуществляя связь с центральной базовой станцией. Доступ посредством радиосвязи является экономически эффективной альтернативой традиционному доступу по кабелям. Стандарт в настоящее время определяет технические характеристики доступа, как для стационарных, так и для передвижных или мобильных пользователей в случае перемещения со скоростью движения транспортного средства.

Стандарт обеспечивает общий протокол уровней MAC, поддерживающий широкий диапазон технических требований к физическим уровням. Протокол MAC по стандарту IEEE был разработан специально для приложений типа связи "точка-много точек", в которых каждый канал связи должен использоваться большим количеством терминалов и каждый терминал, в свою очередь, может совместно использоваться многочисленными пользователями, требующими широкого разнообразия услуг и использования широкого разнообразия протоколов транспортного уровня.

В соответствии со стандартом, трафик передачи данных, связанный с некоторым служебным потоком, транспортируется между равноправными уровнями MAC на базовой станции и на терминале или абонентской станции по так называемым транспортным соединениям. Каждое соединение выделяется одному типу обслуживания, поэтому для обеспечения работы с разными типами обслуживания между базовой станцией и терминалом или абонентской станцией существуют несколько соединений. Каждое соединение идентифицируется идентификатором соединения, который, в свою очередь, связан с идентификатором служебного потока, определяя параметры качества обслуживания (QoS) служебного потока, связанного с этим соединением.

Внутри уровня MAC передающей станции так называемый подуровень сходимости для конкретного вида обслуживания обеспечивает любое преобразование внешних (более высокого уровня) протокольных единиц обмена (PDU) в единицы служебных данных (SDU) MAC, которые должны транспортироваться через соединение. Выбор соответствующего соединения, по которому единица обмена будет транспортироваться, выполняется подуровнем сходимости для конкретного вида обслуживания через операцию классификации, являющуюся проверкой того, совпадают ли некоторые параметры для конкретного протокола в единице обмена, которая должна быть отправлена. После того как классификация произведена, PDU будет инкапсулирована в пакет в SDU MAC и отправлена через соединение.

В настоящее время технические требования подуровня сходимости определены как для пакетов, так и для ячеек ATM (асинхронного режима передачи) и настоящее изобретение связано с обработкой пакетов.

В случае передачи пакетов данных, каждое правило классификации обычно определяет набор параметров, которые должны совпадать в значениях конкретных полей пакета. Кроме того, правило классификации связано с индексом приоритета, определяющим порядок, в котором должны применяться различные правила классификации, относящиеся к одному и тому же потоку служебных данных. Когда имеется пакет, который должен быть передан, правила классификации применяются к нему, начиная с того, который имеет более высокий приоритет. Если все параметры, перечисленные в правиле классификации, совпадают с соответствующими полями пакета, пакет передается, используя соединение, связанное с правилом классификации. Если пакет не соответствует никакому правилу классификации, подуровень сходимости должен его отбрасывать.

В настоящее время стандарт определяет некоторое количество параметров, но правилу классификации не обязательно содержать все параметры, определенные для соответствующего протокола. В этом отношении стандарт указывает, что, если в правиле классификации параметр отсутствует, сравнение соответствующего поля пакета является нерелевантным.

Однако, в случае абонентских и базовых станций, работающих в средах типа LAN (локальная сеть), возникает проблема. Стандарт определяет правила классификации для пакетов трафика по протоколам передачи данных и упоминает, как примеры, протокол Интернет, протокол соединения "точка-точка" и протокол Ethernet. В среде LAN два объекта участвуют во взаимном обмене сообщениями, помимо пакетов трафика, пакетов сетевого управления и пакетов управления, которые могут принадлежать ко многим разным протоколам. Примером могли быть пакеты, относящиеся к автоматическому диалогу между двумя персональными компьютерами, которые должны соединиться для обмена данными. Эти пакеты сетевого управления и пакеты управления обязательны, чтобы разрешить связь между двумя объектами и поэтому они также должны пересылаться через соединение, установленное между этими двумя объектами в радиоинтерфейсе. Поток таких пакетов сетевого управления и пакетов управления полностью прозрачен для оператора, который определил соединения и правила классификации, и такие пакеты обычно не будут соответствовать никакому правилу классификации данных. Кроме того, такие пакеты не должны признаваться как пакеты управления MAC, которые должны пересылаться через соединение управления. Таким образом, если не предпринять какие-то меры, существует риск, что уровень MAC объекта LAN при приеме таких пакетов, не пересылает их равному по положению объекту, делая тем самым связь невозможной.

Специалисты в данной области техники при столкновении с проблемой будут полагать, что для того, чтобы пакет можно было переслать через соединение, стандарт требует, чтобы имело место соответствие некоторому правилу классификации, и, таким образом, он/она будут вынуждены определять дальнейшие правила классификации, которых должно существовать столько, сколько существует возможных значений в некотором поле пакета. Например, если поток пакетов сетевого управления и пакетов управления основывается на протоколе IP, можно представить, что поле типа обслуживания Type of Service в пакетах IP идентифицирует также эти виды пакетов, и определить новое правило классификации для каждого типа служебного значения. Это непрактичный подход и, кроме того, он не работает для пакетов, не являющихся IP-пакетами.

Обобщая такой путь решения проблемы, можно сказать, что специалист в данной области техники, чтобы получить правило классификации, которое позволяет выполнять отображение пакетов сетевого управления и пакетов управления для передачи по соединениям уровня MAC, должен определить параметр соответствия для каждого протокола. Опять же, помимо большого объема работы, требуемого при таком виде деятельности, почти невозможно априорно знать все типы протоколов сетевого управлении и управления, с которыми можно столкнуться.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение направлено на решение этой проблемы путем проведения классификации пакетов с помощью набора правил классификации, которые позволяют пересылать по соединению пакеты, даже не принадлежащие к сообщениям передачи данных или к управлению MAC.

В соответствии с изобретением, решение достигается за счет того, что классификация пакетов выполняется с использованием набора правил классификации, включающих в себя правила классификации, характерные для протокола, содержащих один или более параметров, характерных для протокола, которые должны совпадать по соответствующим полям в классифицируемом пакете, и правило классификации прохождения, содержащее только индекс приоритета и индекс правила, но не содержащие совпадающий параметр.

Поскольку, как было сказано, в соответствии со стандартом любой параметр, который отсутствует в правиле классификации, является нерелевантным, ясно, что любой вид пакета будет соответствовать правилу классификации, не содержащему никакого параметра. Таким образом, пакеты сетевого управления и пакеты управления также будут пересылаться по соединению.

Полезно, если индекс приоритета такого правила будет установлен на низкое значение, предпочтительно значение, более низкое, чем любое другое правило классификации, с которым пакет протокола передачи данных должен сравниваться, чтобы избежать ситуации, в которой правила классификации низкого приоритета никогда не используются. Например, правилу прохождения классификации назначается приоритет 0.

Кроме того, пакеты сетевого управления и пакеты управления могут рассматриваться как принадлежащие к потоку, который не требует высокого качества обслуживания. Полезно поэтому, чтобы пакеты, соответствующие только правилу классификации прохождения передачи, могли отображаться на соединение, которое связано с типом обслуживания самого низкого качества, определенного стандартом, то есть наилучшим типом обслуживания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные задачи, характеристики и преимущества изобретения будут очевидны из последующего описания предпочтительного варианта осуществления, приведенного в виде примера, не предназначенного для ограничения и показанного на сопроводительных чертежах, на которых:

фиг.1 - блок-схема системы беспроводного доступа, в которой используется изобретение;

фиг.2 - блок-схема последовательности выполнения операций способа в соответствии с изобретением.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 схематично показана архитектура системы беспроводного доступа с множеством абонентских станций SS1…SSn, имеющих радиодоступ к базовой станции BS для обмена данными в пакетной форме. Система должна работать в среде LAN, как схематично показано блоком LAN, связанным с базовой станцией BS.

Как упоминалось во введении к описанию, модули данных транспортируются от абонентских станций к базовой станции и наоборот по однонаправленным соединениям, каждое из которых выделяется для типа обслуживания, имеющего конкретное требование с точки зрения качества обслуживания (QoS). Характеристики различных типов обслуживания, предусмотренных этим стандартом IEEE 802.16 (а именно, Unsolicited Grant Service (обслуживание, предоставляемое без запроса), Real-time Polling Service (обслуживание с опросом в реальном времени), Non-real-time Polling Service (обслуживание с опросом не в реальном времени) и Best Effort (наилучшим) в порядке снижения требований QoS) не представляют интерес для настоящего изобретения.

Для простоты, чертеж показывает только три соединения в восходящей линии связи, помеченные идентификаторами соединений (CID) 1, 2, 3, для транспортирования данных от абонентской станции SS1 к базовой станции BS. Конечно, будут также установлены соединения нисходящей линии связи между базовой станцией BS и абонентской станцией SS1 и подобные соединения восходящих и нисходящих линий связи будут существовать для транспортирования данных между базовой станцией и другими абонентскими станциями.

Со ссылкой на показанный пример, пакеты, поступающие на абонентскую станцию SS1, должны пересылаться по соответствующему соединению на основе результата процесса классификации. В соответствии с изобретением, процесс классификации выполняется так, чтобы позволить пересылку по одному из соединений CID1, CID2, CIDS не только пакетов данных, но также и пакетов сетевого управления и пакетов управления.

На фиг.2 показана более подробно процедура отправки в системе, использующей изобретение.

На этапе конфигурации системы оператор определяет (этап 100) правила классификации, характерные для протокола из числа различных протоколов передачи данных, которые система может использовать, а также правило классификации прохождения, предназначенное для разрешения классификации и, следовательно, пересылки по соединению, а также разрешения пересылки вышеупомянутых пакетов сетевого управления и пакетов управления. Добавление такого правила классификации прохождения является идеей, на которой основано изобретение.

Правило классификации прохождения является правилом, в котором присутствуют только индекс приоритета и индекс правила, при этом данное правило не содержит никакого критерия, который должен совпадать, чтобы пакет можно было переслать по соединению. Так как в соответствии со стандартом любой параметр, который отсутствует в правиле классификации, является нерелевантным, ясно, что любой вид пакета будет соответствовать правилу классификации, не содержащему никакого параметра.

Классификация прохождения предпочтительно связана с идентификатором служебного потока, указывающим, что допускается низкое качество обслуживания, и индекс приоритета с выгодой назначается более низким, чем индексы приоритета, назначенные правилам классификации, характерным для протокола для пакетов передачи данных. Таким образом, правила, характерные для протокола с низким приоритетом, также могут применяться перед применением правила классификации прохождения, и пересылка пакетов данных по соединению, связанному со слишком низким качеством обслуживания, не осуществляется.

После определения правил классификации на этапе планирования абонентской станции SS1 (фиг.1) назначается соответствующее количество соединений и определяются связи между соединениями и типами обслуживания (этап 101).

Во время работы системы всякий раз, когда поступает новый пакет (этап 102), подуровень сходимости MAC для SS1 запускает его классификацию (этап 103), начиная с правила самого высокого приоритета. В случае передачи пакета данных, обычно имеет место соответствие правилу, характерному для протокола (выход YES (да) на этапе 104), и пакет будет отправлен к соединению, определяемому результатом классификации (этап 105).

Напротив, пакет сетевого управления и пакет управления обычно не будут соответствовать никакому правилу классификации, характерному для протокола (выход NO (нет) этапа 104), и, в результате, правило классификации прохождения применяется к такому пакету (этап 106) и приводит к пересылке пакета по соединению, назначенному для низкого качества обслуживания, такому как наилучшее соединение (этап 107).

Очевидно, что приведенное выше описание основано на примере, не предназначенном для ограничения, и что изменения и модификации возможны без отступления от объема изобретения.

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в усовершенствовании передачи пакетов по сети связи. Внешние пакеты, поступающие на передающий объект (SS1…SSn, BS) широкополосной системы беспроводного доступа, отправляются принимающему объекту по соединениям уровня MAC (CID1…CID3) радиоинтерфейса между такими объектами способом, зависящим от результата классификации пакетов (103, 106), выполненной с использованием набора правил классификации, идентифицированных индексом правила и связанных с индексом приоритета, определяющим порядок применения различных правил к пакетам, связанным с одной и той же услугой. Правила (100) классификации содержат как правила классификации, характерные для протоколов передачи данных и содержащие один или более параметров, характерных для протокола, которые должны совпадать по соответствующим полям в классифицируемом пакете, так и правило классификации прохождения, содержащее только индекс приоритета и индекс правила, но не содержащее никакого совпадающего параметра, характерного для протокола, причем упомянутое правило классификации прохождения, применяемое к пакету, не соответствует никакому правилу классификации, характерному для протокола. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ пересылки внешних пакетов по соединениям (CID1…CID3) между уровнями управления доступом к среде двух осуществляющих связь объектов (SS1…SSn, BS) в радиоинтерфейсе широкополосной системы беспроводного доступа, в котором упомянутую пересылку (105, 107) выполняют в зависимости от результата классификации (103, 106) пакетов, выполняемой на упомянутом уровне управления доступом к среде с использованием набора правил классификации, идентифицированных с помощью индекса правил и связанных с индексом приоритета, определяющим порядок применения различных правил к пакетам, относящимся к одной и той же услуге, отличающийся тем, что упомянутую классификацию (103, 106) выполняют с использованием набора правил (100) классификации, содержащего как правила классификации характерных для протокола, содержащие один или более параметров характерных для протокола, которые должны совпадать по соответствующим полям в классифицируемом пакете, так и правило классификации прохождения, содержащее только индекс приоритета и индекс правила, но не содержащее никакого совпадающего параметра, характерного для протокола.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что правило классификации прохождения имеет индекс приоритета, более низкий, чем у правил классификации характерных для протокола, посредством чего его применяют к пакетам, не соответствующим никакому правилу (104, 106) классификации, характерному для протокола.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в нем правило классификации прохождения имеет приоритет 0.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пакеты, соответствующие только правилу классификации прохождения, пересылают по соединениям, связанным с услугами, характеризующимися низким качеством обслуживания.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что пакеты, соответствующие только правилу классификации прохождения, пересылают по соединениям, связанным с наилучшим типом обслуживания (107).

6. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что упомянутые осуществляющие связь объекты (SS1…SSn, BS) являются объектами, работающими в среде LAN.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что упомянутые осуществляющие связь объекты (SS1…SSn, BS) являются объектами, работающими в среде LAN.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что упомянутые осуществляющие связь объекты (SS1…SSn, BS) являются объектами, работающими в среде LAN.