CN101939955A - 分组网络中同步数据的链路饱和控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分组网络中数据包的准入控制方法，包括以下步骤：沿多个互联的次节点建立通信路由；确定可用网络带宽量；基于确定的可用网络带宽量确定是否允许数据包进入通信路由。本发明还公开了该方法的一种实施系统，包括：第一供应商边缘元件、第二供应商边缘元件、多个位于边缘元件间的互联的次节点。每个次节点包括至少一个用于确定可用网络带宽量的第一检测装置和至少一个准入装置，该准入装置与各自的第一检测装置通信以基于确定的可用网络带宽量确定是否允许数据包进入通信路由。

Description

分组网络中同步数据的链路饱和控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电信网络控制领域，尤其涉及一种用于提供同步业务的分组网络中数据包的准入控制方法及该方法的伴随系统。

背景技术

伪线仿真(PWE，Pseudo Wire Emulation)是对分组交换网(PSN，Packet Switched Network)上电信业务本质属性进行仿真的一种机制。PWE旨在对于给定业务定义，仅提供最小必须功能来仿真具备所需真实程度的有线情况。为用户提供的电信业务由一种特殊接入链路(AC，Attachment Circuit)来传输。业务供应商边缘(PE，Provider Edge)装置将该AC转变为基于分组的业务，该业务可以使用PWE协议以隧道方式传输通过PSN。两个PE端点之间的隧道被称为伪线。

上述电信业务的本质属性之一是定时同步。AC的一个示例是T1，它的比特率为1.544Mbps，时钟精度为百万分之±50。在蜂窝网的情况下，相应的要求为1.544Mbps比特率，时钟精度十亿分之+/-50(这里有必要提高精度，因为它决定了蜂窝发射机所发送的射频信号的精度)。电信网是同步的，因为每个网络节点从上一层节点获取定时(即同步)。PSN则没有这种特征。每条链路的比特率相互独立。PWE的一项关键功能是，它能够在PSN的出口处重构电信业务的定时同步。如果定时错误，可能会导致重构后的T1的下溢(数据处理过快，T1数据耗尽)或者上溢(数据处理过慢，T1缓冲区耗尽，必须丢弃部分数据)。其他电信电路的实质属性包括低时延和低误码率。因为要求低时延，PWE协议不采用确认和重试来保证数据能成功通过PSN。也就是说，如果要求重试机制，更换数据将过迟到达，从而无法在重构的电信业务上及时转发。电信业务要求低误码率，因为错误会以音频干扰的形式显现出来，比如噼啪声、砰砰声、嘶嘶声和无声间隙。在PWE的情况下，没能传过PSN的数据由静音或者回放前一个包的数据来替代，这两者都会成为业务中的音频瑕疵。

如果PSN过载(当PSN由无线链路组成时，这是一个尤为严重的问题)，丢包将频繁地发生。这将潜在地降低业务质量，直至其无法使用。此外，定时同步有赖于到达包的统计分布分析。如果丢失了许多包，将无法进行该分析或者分析会失真，从而导致定时错误，进一步降低业务质量。

发明内容

本发明涉及一种用于提供同步业务的分组网络中数据包的准入控制方法。该方法可以减轻过载的潜在可能性。本发明还涉及该方法的一种实施系统。该方法的一个示范实施例包括以下几个步骤：使用至少一个主节点和多个次节点，建立从第一供应商边缘(PE)元件到达第二供应商边缘元件的通信路由；主节点与每个边缘元件连接以建立链路，次节点位于边缘元件的主节点之间，且每个次节点与下一个连续节点建立链路，这些链路组合建立所述通信路由。该实施例还包括以下步骤：确定通信路由上每条链路用于发送数据包的可用网络带宽量；基于各条链路的可用网络带宽量，确定是否允许数据包来进入通信路由上每条链路。是否允许数据包进入的确定应能够在每个次节点分别实施。

一方面，确定可用网络带宽量可在任意次节点实施。

另一方面，该方法还包括步骤：确定通信路由上是否存在双向流。

另一方面，确定是否存在双向流可在任意次节点实施。

另一方面，是否允许数据包进入的确定应基于至少以下两者之一进行：各条链路的可用网络带宽量和是否存在双向流的确定。

另一方面，该方法还包括步骤：阻止包流直到双向流存在。

另一方面，该方法还包括步骤：确定通信路由是否存在伪线仿真(PWE)流。

另一方面，确定是否存在PWE流可在任意次节点实施。

另一方面，是否允许数据包进入的确定应基于至少以下两者之一进行：各条链路的可用网络带宽量和是否存在PWE流的确定。

另一方面，该方法还包括以下步骤：确定通信路由上是否存在双向流和确定通信路由上是否存在PWE流。

另一方面，是否允许数据包进入的确定应基于至少以下三者之一进行：各条链路的可用网络带宽量；是否存在双向流的确定和是否存在PWE流的确定。

另一方面，确定是否允许数据包进入还包括步骤：当可用网络带宽量足以发送数据包，且存在双向流和PWE流时，通过通信路由上各条链路发送各个数据包。

另一方面，该方法还包括步骤：当确定不允许一个或多个数据包进入时，不发送未经许可的该一个或多个数据包。

另一方面，该方法还包括步骤：当其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，发送之前未经许可的数据包。

另一方面，该方法还包括步骤：丢弃未经许可的包。

另一方面，该方法还包括步骤：当通信路由上可用网络带宽量足以发送数据包时，确定通信路由上是否存在双向流。

另一方面，该方法还包括步骤：当通信路由上可用网络带宽量足以发送数据包时，确定通信路由上是否存在PWE流。

另一方面，确定是否有充足网络带宽可用包括以下步骤：确定通信路由上每条链路的可用带宽；确定通信路由上每条链路发送数据包所需带宽；将所需带宽分别与每条链路的可用带宽相比较。

另一方面，该方法还包括步骤：将包至少分为第一组具有较高优先级的包和第二组具有较低优先级的包。

另一方面，该方法还包括以下步骤：丢弃一个流以释放额外带宽，该流包含至少一个具有较低优先级的包；确定调整后的可用带宽量。

另一方面，所述是否允许数据包进入的确定步骤还包括步骤：当调整后的可用带宽量足够通信路由上各条链路发送数据包，且存在双向流和PWE时，分别通过通信路由上各条链路发送各个数据包。

另一方面，该方法还包括步骤：当确定不允许一个或多个数据包进入时，不发送未经许可的该一个或多个数据包。

另一方面，该方法还包括步骤：当其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，发送之前未经许可的数据包。

另一方面，准入控制持续不断地运行。

另一方面，该方法还包括步骤：调整通信路由上至少一个链路的可用网络带宽量。相应地，基于调整后的可用网络带宽，可以重复是否有充足可用网络带宽的确定步骤。

另一方面，是否有充足可用网络带宽的确定是基于调整后的可用网络带宽量进行。

另一方面，该方法还包括步骤：丢弃一个流以利具有较高优先级的包发送，该流包含至少一个经许可的具有较低优先级的包。

另一方面，该方法还包括步骤：将包分为多个包组，其中每个包都被指定一个优先级值，并根据各自指定的优先级值被分配到多个包组中的一个中去。

另一方面，准入控制可持续不断地运行。在此情况下，该方法可包括不断调整的可用网络带宽量的步骤。

附图说明

对于本领域技术人员，本发明的其他特征和优点可在随后的优选实施例的具体描述，以及附图(其中附图标记用于标明一些元件)中获得，其中包括：

图1为本发明实施例包括基于可用带宽和双向流的准入确认步骤的流程图；

图2为本发明另一个实施例包括基于可用带宽和PWE流的准入确认步骤的流程图；

图3为本发明另一个实施例的流程图；

图4为本发明另一个实施例中所建立的通信路由的示意图；

图5为一个主节点及其组件的图；

图6为一个示范连接建立过程的示意图；

图7为示范关闭过程的示意图。

具体实施方式

本发明的示范实施例对应于一种分组交换网(PSN)中数据包的准入控制方法及该方法的伴随系统。在一个例子中，伪线仿真(PWE)可用作一种机制来仿真PSN上电信业务(比如T1专线或者帧中继)的本质属性。更特别地是，可以利用一种特殊版本的PWE，比如PSN上的电路仿真(CESoPSN)。

本发明的第一个优选实施例如图1所示。在步骤20中建立了一个通信路由。如图4所示，通信路由100沿着位于边缘元件102、104之间的多个互联节点105、106从第一供应商边缘(PE，Provider Edge)元件102延伸至第二PE元件104。网络中的边缘元件102、104发起并终止PWE流。边缘元件102、104都与至少一个主节点105相连，从而建立链路107。多个次节点106位于主节点105之间，而主节点105与第一和第二边缘元件102、104相连。每个次节点106与下一个连续节点建立一条链路107。每个主节点105与至少一个次节点106建立一条链路107。链路107组合建立边缘元件102和104之间的通信路由100。或者，与边缘元件102、104相连的主节点105可彼此相互连接。节点105、106可包含分组网络接口，该接口可终止节点105、106之间的链路107。该链路107可以是有线或者无线的。在无线实施例中，网络接口可以是分组无线模块(RM)。

通用数据报协议(UDP)包具有源和目的端口，每个端口为16比特数字。UDP通信流包含一系列从同样源端口出发至同样目的端口的包。这一对端口对流进行了唯一标识。当有反向包流返回时，这些包将由同样两个端口号标识，但是源和目的将互换。例如，第一PE元件发出具有源端口1和目的端口1001(源/目的为(1，1001))的初始通信。相应的，来自第二PE元件的返回通信的源/目的为(1001，1)。如果另一个PWE流在同样两个端点之间传递，那么该PWE流可以分别采用源/目的为(2，1002)和(1002，2)来分别唯一标识初始和返回通信。

在一个优选实施例中，本发明将端口号设为一个众所周知定义的值来标识用于呼叫准入的PW通信。所有UDP端口号中包括这一值的通信均受呼叫准入控制。继续上述例子，一个端口号被设为50001；则第一个PW通信流从(1，1001)变为(1，50001)，并从(1001，1)变为(50001，1)。第二个PW通信流从(2，1002)变为(2，50001)，并从(1002，2)变为(50001，2)。要注意的是，所有的端口对仍然是唯一的，并且能够分别在PE元件102、104处被分离出来。所有端口对包含固定元件50001，这样它们才能在不对次节点处进行深入包检测的情况下，被呼叫准入所识别。这唯一的部分使得次节点能够识别流，并确定是否两个方向的流都存在。或者也可以使用深入包检测机制来识别PWE包(使用整个协议栈)，分辨流，并在必要时进行丢弃或者许可。

在步骤22中，进行了对通信路由100上每条链路107用于发送数据包的可用网络带宽的确定。在一个示范实施例中，节点105、106中的每个节点包括一个第一检测装置108，如图5所示，该装置用于确定节点105、106和下一个连续节点105、106之间的链路107的可用网络带宽量。例如，第一检测装置108可以是包RM的一部分。因为节点105、106中的每个节点都有第一检测装置108，链路107的可用网络带宽量的确定可在节点105、106中的每个节点上实施。

在一个示范实施例中，确定是否有充足网络带宽可用包括以下步骤：确定通过特定链路107的可用带宽；确定每条链路107发送数据包所需带宽，并将所需带宽与每条链路107的可用带宽相比较。当然，各个第一检测装置108可使用电子装置执行这些步骤。在另一个示范实施例中，第一检测装置108能够从伪线通信源中读取特定消息，该消息明确指出了该包所需的包速率和带宽。或者，第一检测装置108可以使用计数机制来确定每个时间间隔的包数目，这可以与对包实际所需带宽的观察相结合。

第一检测装置108还可用于估计带宽受限链路上的可用网络带宽。这个值对于有线链路可以是固定的，对于无线链路而言，可以依赖于接收信号强度(RSSI)和干扰测量。而且，第一检测装置108可用于分配某些或者所有可用网络带宽来支持伪线通信。

在步骤24中，确定是否允许每个数据包进入通信路由100上每条链路107。在一个示范实施例中，每个节点105、106包含一个用于做出该确定的准入装置110。例如，准入装置110以及各自的第一检测装置108可以是包RM的一部分。准入确定基于之前确定的可用网络带宽做出。相应的，每个准入装置110与各自的第一检测装置108相互通信。如果该一个或多个数据包所需带宽小于可用网络带宽，那么各个准入装置110允许该一个或多个数据包进入各条链路107。在另一种情况下，如果一个或多个数据包所需带宽超过可用网络带宽，那么各个准入装置110将不允许该一个或多个数据包进入各条链路107。因为每个节点105、106都有准入装置110，准入确定可由每个节点105、106做出。这样，任意边缘元件102、104之间不需要交换信息和资源指标，以让网络稳定并只允许一部分不超出容量的数据进入。没有必要让任意资源指标或信息分发给各个呼叫准入点。准入可以由任意主节点或次节点105、106确定。此外，接受(或者拒绝)任意特定包完全由实际到达的流本身来界定。

在步骤26中，确定在通信路由100上是否存在双向流，如图1所示。在一个优选实施例中，通信路由100中有多个节点105、106，只有主节点105将真正观测到定向流，每个主节点105只能观测到一个流方向。主节点105将彼此协作来确定双向流的存在。每个次节点106能够处理来自两个方向的消息。当与第一PE元件102相连的主节点105确定所需带宽，并确定一个数据包可以被发送时，主节点105向下一个连续的次节点106发送一条消息，表明该包的所需带宽和通信流标识。如果下一个连续的次节点106也能够承载该通信流，该次节点106将消息再传递给下一个连续的次节点106。如果所有的节点105、106都表示各个链路107有足够的带宽容量，那么该消息将到达与第二PE元件104相连的主节点105。此时，则该主节点105观测到了两个方向的流，即双向流。

要注意的是，以上描述为一种示范方案，此处第一PE元件102激活包流，且PE 104激活返回流作为反向回应。在另一个示范实施例中，分别来自边缘元件102、104的包流可以同时开始。这种情况下，消息将来自两个方向，并在中间相遇，产生同样的结果。

在一个示范实施例中，如图5所示，每个主节点105包含一个第二检测装置112以做出该确定。例如，第二检测装置112可以与各自的第一检测装置108和准入装置110一起作为包RM的一部分。

在步骤28中，确定是否允许每个数据包进入通信路由100上每条链路107。特定次节点106上的准入确定由各自的准入装置110做出。在这种情况下，准入确定基于之前确定的可用网络带宽量和是否存在双向流来做出，与之前步骤24中提到的相反，步骤24中的准入确定完全基于之前确定的可用网络带宽量来做出。相应地，每个准入装置110与各自的第二检测装置112以及各自的第一检测装置108相互通信。如果一个或多个数据包所需带宽在每条链路107的可用网络带宽范围内，且双向流存在，那么各个准入装置110允许一个或多个数据包进入各条链路107。另一种情况下，如果一个或多个数据包所需带宽超过了各条链路107的可用网络带宽，和/或双向流不存在，那么各个准入装置110不允许该一个或多个数据包进入各条链路107。在一个示范实施例中，只有当确定各条链路107有足够网络带宽发送数据包后，才会去确定是否存在双向流。在这种情况下，如果可用网络带宽量不充足，将不会进行是否存在双向流的确定，因为数据包可能已被丢弃。由于每个次节点106都有准入装置110，准入确定可以由次节点106中的每一个来做出。在另一个示范实施例中，该方法可以包括阻止数据包流，直到双向流存在。

如图2所示，在步骤29中，确定在通信路由100上是否存在PWE流。这以类似于确定是否存在双向流的方式来确定。在一个优选实施例中，通信路由100上有多个节点105、106，只有主节点105将实际观测到PWE流。主节点105将彼此协作确定通信路由100上是否存在PWE流。当与第一PE元件102相连的主节点105确定了所需带宽，并确定一个数据包可被发送时，主节点105向下一个连续的次节点106发送一条消息，表明该包的所需带宽和通信流标识。如果下一个连续的次节点106也能够承载该通信流，该次节点106将消息再传递给下一个连续的次节点106。如果所有的节点105、106都表示各个链路107有足够的带宽容量，那么该消息将到达与第二PE元件104相连的主节点105。此时，则该主节点105观测到了两个方向的流，即双向流。

在一个示范实施例中，每个主节点105包括一个第三检测装置113用于做出该确定，如图5所示。例如，第三检测装置113可以与各自的第一检测装置108，各自的第二检测装置112(可选)和各自的准入装置110一起作为RM的一部分。

在步骤30中，确定是否允许每个数据包进入通信路由100上每条链路107。特定次节点106上的准入确定由各自的准入装置110做出。在这种情况下，准入确定基于之前确定的可用网络带宽量和是否存在PWE流来做出，与之前步骤24或步骤28中提到的相反，步骤24中的准入确定完全基于之前确定的可用网络带宽量来确定，步骤28中的准入确定基于之前确定的可用网络带宽量和/或是否存在双向流来确定。相应地，每个准入装置110与各自的第三检测装置113以及各自的第一检测装置108相互通信。如果一个或多个数据包所需带宽在各条链路107的可用网络带宽范围内，且PWE流存在，那么各个准入装置110允许该一个或多个数据包进入各条链路107。另一种情况下，如果该一个或多个数据包所需带宽超过了各条链路107的可用网络带宽，和/或PWE流不存在，那么各个准入装置110不允许该一个或多个数据包进入各条链路107。在一个示范实施例中，只有当确定有各条链路107足够网络带宽发送数据包后，才会去确定是否存在PWE流。在这种情况下，如果可用网络带宽不充足，将不会进行是否存在PWE流的确定，因为数据包可能已被丢弃。

在一个优选实施例中，基于可用网络带宽量、是否存在双向流和是否存在PWE流来确定是否允许数据包进入特定链路107。在这里，如果有充足的可用网络带宽，且存在双向PWE流，那么各个准入装置110将做出准入确定。在这种情况下，每个准入装置110将分别与第一、第二和第三检测装置108、112、113相互通信。本步骤如图3中的步骤33所示。

一旦做出准入确定，步骤31将通过各条链路107发送经允许的数据包。在一个示范实施例中，每个次节点106包括一个发射机114，用于发送经许可的包。例如，发射机114可以是包RM的一部分。

如图3所示，当确定不允许一个或多个数据包进入时，步骤32将不发送各个未经许可的数据包。在本发明的一个示范实施例中，本方法可包括步骤34，该步骤在其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，将发送之前未经许可的数据包。通过这种方式，本发明为可用带宽改变或变更的情况提供了解决方案。

在特定数据包经任意准入确定步骤未被允许进入的情况下，本发明方法可包括步骤36，该步骤丢弃任意剩余的未经许可的数据包，如图1、图2和图3所示。在任意示范实施例中，每个次节点106可包括一个丢弃装置(并未图示)，用于实施丢弃任意剩余的未经许可的数据包。

在一个示范实施例中，可包括步骤38，该步骤将包至少分为第一组具有较高优先级的包和第二组具有较低优先级的包，如图3所示。在一个示范实施例中，每个次节点106包括一个优先等级化装置116，用于将包至少分为第一组和第二组，如图5所示。例如，优先等级化装置116可以是包RM的一个部分。由于每个次节点106可以有一个优先等级化装置116，所以每个次节点106都可以基于优先级对数据包进行分组。虽然可以有许多选择，一个优选实施例使用RTP有效载荷类型字段来标识优先级。这一字段的值从96到128可以由用户指定操作通过IETF标准RFC3550RTP(一种用于实时应用的传输协议)来使用。例如，对于第一组具有较高优先级的包，该值的范围为101-128，而对于第二组具有较低优先级的包，该值的范围为96-100。这个范围可以被随意设定。包可以被分为多个包组，每个数据包都被指定一个优先级值，并分别根据该优先级值被分配到多个包组中的一个中去，即包可以进一步被细分为更多个优先等级。

如图3所示，本方法可包括步骤40，该步骤在数据包流可以被允许进入但网络带宽不够时，丢弃包含至少一个具有较低优先级的包的流，以释放额外带宽。在这种情况下，准入控制可以持续进行。被丢弃的一个或多个具有较低优先级的包可以产生更多可用网络带宽，以供具有较高优先级的包使用。在一个优选实施例中，系统知道具有低优先级的包占用的总带宽，以及为了保证发送具有高优先级的流需要丢弃的具有低优先级的流的最小数目。在丢弃所有具有低优先级的流都无法释放充足带宽来发送具有高优先级的流时，具有低优先级的流将不被丢弃。

本发明方法包括步骤42，当一个具有较低优先级的包被丢弃后，该步骤确定调整后的可用带宽量。这样，该调整后的带宽量就被准入装置110作为准入确定准则的一部分来使用，并作为连续控制的一部分，例如一个反馈环。在一个优选实施例中，只有在一个或多个具有较低优先级的包被丢弃后可以释放允许具有较高优先级的包进入的充分带宽时，这些包才会被丢弃。每个优先等级化装置116都与各自的准入装置110通信，能够执行丢弃具有较低优先级的包的功能，以利于具有较高优先级的包的发送，并确定调整后的可用网络带宽量。此外，每个优先等级化装置116可以与各自的准入装置110通信，告知它已有可用的额外带宽。由于每个次节点106都有一个准入装置110，所以每个次节点106都能够基于调整后的可用带宽额量(可以被持续不断的计算)、每个包流所需的带宽、包的优先级、是否存在双向流和PWE流，来进行准入确定。

在这种情况下，当各条链路107调整后的可用网络带宽量足以发送数据包，存在双向流和PWE流，而且将各个数据包的优先级考虑在内(通过优先等级化装置116)时，每个发射机114将发送各个数据包。

由于本发明方法前述实施例的持续性，网络带宽的额外改动或起伏变动是可以接受的。例如，在类似于快速生成树协议(RSTP，Rapid Spanning Tree Protocol)交换的情况下，重新路由后的容量可能会变化。呼叫准入控制系统可能会选择基于容量变化来阻止额外呼叫。同时，在改变一条链路的可用带宽容量的情况下，例如在一个非授权频段的无线应用中，带宽无法保证，本发明方法的呼叫准入控制方面可以不允许，也就是阻止数据包，即使是该数据包已在发送过程中。

此外，系统可以基于对链路误码率、碰撞率(collision rate)或者无线接收信号强度(RSSI)的观测来调整网络带宽阈值。因此系统可以对传输环境的局部改变进行动态调整，这使系统可以在容量降低且链路不过载的情况下，继续使用特定准入装置110。除以上描述的基本行为外，系统可基于对接收信号强度(RSSI)、误码率和碰撞率的观测，选择使用一个不同的准入装置110(在一个不同的节点106上)。这可以由调整链路107的RSTP路径成本来完成，从而使得一条不同的链路107被选择。这样，系统就能切换到一个不同的准入装置110，以满(或者更高)容量运行。这一选择可以被更改为，只有当正在使用的准入装置110由于容量降低而拒绝通信时，才切换准入装置110(如果没有数据包被拒绝，那么切换不能获得任何好处，而且事实上将导致当前PWE流上的瞬时错误)。

以下非限制示例将使本发明更好地被理解。

实例1

一个示范应用为T1在PWE的CESoPSN版本上发送。一个T1包括8000帧/秒的193个比特位，净比特率为1.544Mbps。该193个比特位包括一个帧位以及24个数字信号0(DS0，Digit Signal Zero)，每个DS0包括8个比特。在CESoPSN中，系统并不发送整个T1，而是发送经(运营商)选择的DS0。

为了创建数据包，从多个T1帧中取出经选择的DS0。包中的帧越多，包就越大，所产生的相应延迟就越长。选择的DS0越多，包也就越大，然而，没有与此相关的延迟效应。较大的数据包传输效率更高，因为每个包都必须包括长度为62字节的包头。

集A：32帧/包且所有24个DS0均被选择，包的大小为62个头字节以及32个帧乘以24字节/帧，等于830个字节。包速率为8000帧/秒除以32帧/包，等于每个方向250包/秒。净带宽为8比特/字节的830个字节乘以每个方向250包/秒，等于1.660Mbps。

集B：16帧/包且有12个DS0被选择，包的大小为62个头字节以及32个帧乘以12字节/帧，等于254个字节。包速率为8000帧/秒除以16帧/包，等于每个方向500包/秒。净带宽为8比特/字节的254个字节乘以每个方向500包/秒，等于1.016Mbps。

同时，一个802.11a或者802.11g无线保真(Wi-Fi，Wireless Fidelity)链路的最大峰值调制速率为54Mbps。然而，持续吞吐量不可能达到这个峰值速率，因为Wi-Fi是基于碰撞的共享介质。所以，包的保护时间，应答(ACK)包和媒体访问控制(MAC)层前导，以及驱动和芯片组实现细节都限制了有效速率。特别是ACK包和保护时间限制了链路上发送的包的数量。对包的有效限制在3200到3900包/秒之间(两个方向一起)。这个限制随着包的大小变化稍有改变。此外，在存在干扰、碰撞或者低信号水平的情况下，Wi-Fi链路将降低调制率，这也将降低有效比特率和每秒可发送的包数。

在一个模拟场景中，本发明系统使用一个链路干扰或噪声小、接收信号强度好、碰撞少的包RM，允许发送的PWE包数可被设为单向1600包/秒，双向3200包/秒。当一个新的PWE数据包流被检测到时，包速率将通过在一个定义的短时间间隔中对包的计数来估计。如果当前总包速率加上新检测的包速率比阈值速率小，那么将为新流保留容量(要注意的是，对于本例的目的，对双向PWE流和包优先等级化的要求并未解决)。

如果在某个特定的包RM处，有两个符合前述集B的流。当前总包数率为1000包/秒。在这里增加一个符合前述集A的流。由于净速率1250包/秒在阈值之下，所以该流被允许进入。另一个符合集B的流被识别出来，它带来了额外的500包/秒。这个流将被拒绝，因为净速率1750包/秒超出了阈值。该流的包将不允许进入无线接口。

现在，如果另一个符合集A的流被识别出来，其速率为250包/秒，此通信流将被允许进入，因为净速率1500包/秒低于阈值1600包/秒。此时，将无法再允许任何流(来自集A或者集B)进入，因为总速率将超出阈值。

实例2

图6给出了一个示范T1PWE连接的建立过程。图6中时间顺序从上至下。第一个事件标为“上下文管理建立”(context admin up)”，表示运营商激活PWE通信流的PE元件。这触发了一个地址解析协议(ARP，Address Resolution Protocol)消息来确定目的是否可达。如果不可达，ARP将一直重复直到收到应答或者运营商去激活该流。当ARP请求到达PE元件，其将生成并返回一个应答。此时，边缘元件知道了它们能够彼此通信，但它们无法确定是否具有所需网络带宽。

接收到ARP应答，发送PE元件开始生成通信流。该通信在RM处识别，RM确定所需容量并做出两个决定：是否有足够容量；是有存在双向PWE流。在本例中，有容量但没有返回流。RM向下一个连续RM发送一条建立(SETUP)消息以标识PWE流、优先级和所需容量。在这种情况，下一个RM不发送连接(CONNECT)应答，因为它没有观测到返回的PWE流。

现在，运营商产生了事件“上下文管理建立”，激活了由另一个PE元件发起的另一个方向的PWE流。这触发了一个ARP且当ARP应答收到时开始发送通信流。此时，第一个RM能够探测到两个方向的PWE流(一个直接探测到，另一个通过SETUP消息间接探测到)。如果它有充足的容量(或者具有较低优先级被丢弃而释放容量)，它将发出一条连接(CONNECT)消息，并立即开始发送包。

当第一个RM检测到连接(CONNECT)消息时，它将开始转发来自发送PE元件的通信流。通信流此时双向流动，PWE电路也在运行。

进行中的ARP和ARP应答是一种当目的完全不可达时，在发送PE元件处阻止通信流的机制。

实例3

图7给出了一个示例T1PWE连接的拆除过程。在图7中，时间顺序从上至下。图中显示一个方向流的终止。RM检测中断和启动定时器。如果通信流没有重新开始，定时器超时且流被认为是单向的。第一个RM阻止剩下一个方向的通信流。两个RM释放为该通信流保留的容量，并使其可用于新的流或者当前流可能的重建。

下面的无限制示例显示了本发明处理更复杂情况的能力，比如一个或多个冗余网络路径、多个供应商边缘节点。在这些类型的复杂情况中，如果故障导致过多的通信流放到单个链路上，先验系统将随机丢弃通信流，从而使得所有的PWE无效，因为丢弃过多包导致太多噪声和无法恢复适当的定时。在本发明系统和方法中，特定PWE(首先是低优先级)被完全丢弃，那些准入的PWE则被无差错发送。此外，本发明可以避免网络由于配置错误而承载过量用户，这种情况下网络配置从过载的链路开始。

实例4

图8给出了第一和第二PE元件102、104之间建立的初始路径。该路径包括主节点105-1和105-2，和次节点106-1、106-2和106-3。同时次节点106-4与建立的路径相邻，但起初并未观测到通信流。如果一个故障中断了指向106-3的一条链路，或者如果106-3终止运行，通信路径可被调整为通过节点106-4发送。通信流已经流过102、105-1和106-1段，以及104、105-2和106-2段。在这种情况下，节点106-4此时将观测到来自两个方向的实际PWE通信流。节点106-4将检测来自两个方向的流(识别出流为双向流对的两个半边)，证实存在足够带宽，并开始转发通信流。该场景也可能发生在动态情况下，即如果干扰导致路径在原有链路断开之前切换的情况。

实例5

图9给出了实例4中使用的同样初始路径。此外，次节点106-4和106-5(彼此相连)与所建路径相邻，但最初并未观测到通信流。如果连接在节点106-2和节点106-1处丢失，通信路径可被调整为通过节点106-4、节点106-5段发送。在这种情况下，106-4、106-5段将观测到通信流并交换消息，正如105-1和105-2在初始建立中所做的那样。此外，在一个完全冗余网络，多个段均可根据需要替换，也就是该过程可重复。

实例6

图10给出了有多个PE元件102a、b和c，以及多个PE元件104a、b和c的场景。一个对于一对PE元件扮演主要角色的节点可能对另一对PE元件扮演次要角色。可能会有一个中央电信室(CO，Central Telecommunication Office)，那里有所有的第二PE元件，而第一PE元件则在客户网站处地理分布，并由一些网络节点连接。PWE通信流在PE元件102a、102b和102c分别发起，到达各个PE元件104a、104b和104c(每个都位于CO处)均有唯一路径。例如，每个第一PE元件可发起一个高优先级流和两个低优先级流，这些流都符合其分别被指定的链路的容量。如果节点106-3c与节点106-2c之间的链路失效，来自102-3的通信流将被重新定向到106-3b和106-2b之间的链路上去。如果有充足的带宽，通信流将继续传输。如果没有足够带宽，那么来自102c的低优先级通信流将首先被拒绝；然后来自102c的高优先级通信流可能会使得来自102b的低优先级通信流被丢弃。如果另一个错误产生，那么所有的通信流可都能被定向到一个单一链路上，且低优先级通信流可能被丢弃从而为高优先级通信流释放空间。

对于本领域的普通技术人员而言，本发明能够在本发明精神或本质特征的情况下以各种特定形式实施。以上公开的实施例被认为是从各个方面对本发明进行说明但本发明不仅限于以上应用。本发明的范围由所附的权利要求书指出，而不仅仅是以上描述，且所有在此意义下的改动和相关的同等范围都应被包含在内。

Claims (51)

1.一种分组网络中数据包的准入控制方法，包括以下步骤：

使用至少一个主节点和多个次节点，建立从第一供应商边缘(PE)元件到达第二供应商边缘元件的通信路由；主节点与每个边缘元件连接以建立链路，次节点位于边缘元件的主节点之间，且每个节点与下一个连续节点建立链路，这些链路组合建立所述通信路由；

确定通信路由上每条链路用于发送数据包的可用网络带宽量；

基于各条链路的可用网络带宽量，确定是否允许数据包进入通信路由上每条链路，其中，是否允许数据包进入的确定步骤在每个次节点分别实施。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定可用网络带宽量可在任意次节点实施。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：确定通信路由上是否存在双向流。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定通信路由上是否存在双向流可在任意次节点实施。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述是否允许数据包进入的确定步骤应基于至少以下两者之一进行：各条链路的可用网络带宽量和是否存在双向流的确定。

6.根据权利要求3所述的方法，还包括步骤：阻止包流直到双向流存在。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：确定通信路由上是否存在伪线仿真(PWE)流。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述确定通信路由上是否存在PWE流可在任意次节点实施。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述是否允许数据包进入的确定步骤应基于至少以下两者之一进行：各条链路的可用网络带宽量和是否存在PWE流的确定。

10.根据权利要求5所述的方法，还包括步骤：确定通信路由上是否存在PWE流。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述确定通信路由上是否存在PWE流可在任意次节点实施。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述是否允许数据包进入的确定步骤应基于至少以下三者之一进行：各条链路的可用网络带宽量；是否存在双向流的确定和是否存在PWE流的确定。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述是否允许数据包进入的确定步骤还包括步骤：当可用网络带宽量足以发送数据包，且存在双向流和PWE流时，通过通信路由上各条链路发送各个数据包。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括步骤：当确定不允许一个或多个数据包进入时，不发送未经许可的该一个或多个数据包。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：当其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，发送之前未经许可的数据包。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：丢弃未经许可的数据包。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：当通信路由上可用网络带宽量足以发送数据包时，确定通信路由上是否存在双向流。

18.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：当通信路由上可用网络带宽量足以发送数据包时，确定通信路由上是否存在PWE流。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是否有充足可用网络带宽包括以下步骤：

确定通信路由上每条链路的可用带宽；

确定通信路由上每条链路发送数据包所需带宽；

将所需带宽分别与每条链路的可用带宽相比较。

20.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：

将包至少分为第一组具有较高优先级的包和第二组具有较低优先级的包。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括步骤：

丢弃一个流以释放额外带宽，该流包含至少一个具有较低优先级的包；

确定调整后的可用带宽量。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述是否允许数据包进入的确定步骤还包括这一步骤：当调整后的可用带宽量足够通信路由上各条链路发送数据包，且存在双向流和PWE流时，分别通过通信路由上各条链路发送各个数据包。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括步骤：当确定不允许一个或多个数据包进入时，不发送未经许可的该一个或多个数据包。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括步骤：当其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，发送之前未经许可的数据包。

25.根据权利要求1所述的方法，其中，所述准入控制持续不断地运行。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括步骤：调整通信路由上至少一个链路的可用网络带宽量。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，确定是否有充足可用网络带宽的步骤基于调整后的可用网络带宽量进行。

28.根据权利要求20所述的方法，还包括：丢弃一个流以利具有较高优先级的包发送，该流包含至少一个经许可的具有较低优先级的包。

29.根据权利要求1所述的方法，还包括：将包分为多个包组，其中，每个包都被指定一个优先级值，并根据各自指定的优先级值被分配到多个包组中的一个中去。

30.一种分组网络中数据包的准入控制系统，该系统包括：

第一供应商边缘(PE)元件；

第二供应商边缘元件；

至少一个主节点，该主节点与每个边缘元件连接以建立链路，

多个次节点，位于第一和第二边缘元件的主节点之间；

每个节点与下一个连续节点建立链路；

这些链路组合建立边缘元件之间的通信路由；

每个节点包括至少一个第一检测装置，用于确定通信路由上每条链路用于发送数据包的可用网络带宽量；

每个节点包括至少一个准入装置，与各自的第一检测装置通信，从而基于可用网络带宽量来确定是否允许数据包进入通信路由上各条链路。

31.根据权利要求30所述的系统，其中，每个所述主节点还包括至少一个第二检测装置，用于确定通信路由上是否存在双向流。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，每个准入装置与各自的所述第二检测装置通信，并且能够基于至少以下两者之一来确定是否允许数据包进入各条链路：可用网络带宽量和是否存在双向流。

33.根据权利要求30所述的系统，其中，每个所述主节点还包括至少一个第三检测装置，用于确定通信路由上是否存在PWE流。

34.根据权利要求33所述的系统，其中，每个准入装置与各自的所述第三检测装置通信，并且能够基于至少以下两者之一来确定是否允许数据包进入各条链路：可用网络带宽量和是否存在PWE流。

35.根据权利要求32所述的系统，其中，每个主节点还包括至少一个第三检测装置，用于确定通信路由上是否存在PWE流。

36.根据权利要求35所述的系统，其中，每个准入装置与各自的所述第三检测装置通信，并且能够基于至少以下三者之一来确定是否允许数据包进入各条链路：可用网络带宽量、是否存在双向流和是否存在PWE流。

37.根据权利要求36所述的系统，其中，每个节点还包括一个发射机，当各条链路的可用网络带宽量足以发送数据包，且存在双向流和PWE流时，该发射机通过通信路由发送各个数据包。

38.根据权利要求37所述的系统，其中，每个所述发射机能够在确定不允许一个或多个数据包进入时，不发送未经许可的该一个或多个数据包。

39.根据权利要求38所述的系统，其中，每个所述发射机在其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，发送之前未经许可的数据包。

40.根据权利要求30所述的系统，其中，每个所述第一检测装置通过以下方式确定各个可用网络带宽量：

确定通信路由上各条链路的可用带宽；

确定通信路由上各条链路发送数据包所需带宽；

将所需带宽与各个可用带宽相比较。

41.根据权利要求30所述的系统，其中，每个所述节点还包括一个优先等级化装置，用于将包至少分为第一组具有较高优先级的包和第二组具有较低优先级的包。

42.根据权利要求41所述的系统，其中，每个所述优先等级化装置能够：

丢弃一个流以释放额外带宽，该流包含至少一个具有较低优先级的包；

确定各条链路上调整后的可用带宽量。

43.根据权利要求42所述的系统，其中，每个准入装置能够基于至少以下三者之一来确定是否允许数据包进入通信路由：调整后的可用网络带宽量、是否存在双向流和是否存在PWE流。

44.根据权利要求43所述的系统，其中，每个次节点还包括一个发射机，当通信路由上调整后的可用网络带宽量足以发送数据包、且存在双向流和PWE流时，该发射机通过通信路由上各条链路发送各个数据包。

45.根据权利要求44所述的系统，其中，每个所述发射机能够在确定不允许一个或多个数据包进入时，不发送未经许可的该一个或多个数据包。

46.根据权利要求45所述的系统，其中，每个所述发射机能够在其后确定允许之前未经许可的数据包进入时，发送之前未经许可的数据包。

47.根据权利要求46所述的系统，其中，该系统被配置为持续不断地运行。

48.根据权利要求47所述的系统，其中，每个优先等级化装置能够持续地调整每条链路的可用网络带宽量。

49.根据权利要求48所述的系统，其中，确定每条链路是否有充足可用网络带宽的步骤将持续执行，且基于不断调整的各条链路的可用网络带宽量进行。

50.根据权利要求49所述的系统，其中，每个优先等级化装置能够丢弃一个流以利具有较高优先级的包发送，该流包含至少一个经许可的具有较低优先级的包。

51.根据权利要求41所述的系统，其中，每个所述优先等级化装置能够将包分为多个包组，其中每个包都被指定一个优先级值，并根据各自指定的优先级值被分配到多个包组中的一个中去。

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