DE60110175T2

DE60110175T2 - Verfahren und Datenkommunikationsschalter zur Dienstqualitätenanpassung

Info

Publication number: DE60110175T2
Application number: DE60110175T
Authority: DE
Inventors: A. Rex Hill; Dante Cinco
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: EP1191751A3; US6865153B1; ES2240380T3; DE60110175D1; EP1191751A2; JP4919559B2; JP2002135332A; EP1191751B1; ATE293860T1

Description

FELD DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Bestimmung der Dienstqualität (QoS) in einem Datenkommunikationsschalter und speziell auf Vorrichtungen zur Implementierung der QoS-Bestimmung in Stufen in einem Datenkommunikationsschalter.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Datenkommunikationsschalter haben typischerweise eine Weiterleitungs-Logik zur Unterstützung des Paket-Weiterleitungs-Prozesses. In einer herkömmlichen Paket-Weiterleitungs-Logik wird typischerweise ein Schlüssel, der die Adressierung und weitere Informationen enthält, als Eingabe verwendet, um ein Ergebnis abzurufen, das Weiterleitungs-Informationen als Ausgabe enthält.
Mit dem Aufkommen der Dienstqualität (QoS) erlauben viele Vermittlungsprotokolle, wie z.B. 802.1Q und Differential Services (DiffServ), als Teil der Paketverarbeitung eine Modifikation oder "Anpassung" der QoS-Information in eintreffenden Paketen. Die modifizierte QoS-Information wird typischerweise als Funktion der eintreffenden QoS-Information und anderer Flusseigenschaften bestimmt, wie z.B. des Empfangs-Anschlusses. Die eintreffende QoS-Information muss daher zu den Informationen hinzugefügt werden, die im Verlauf der Paketverarbeitung berücksichtigt werden.
Viele Paketverarbeitungs-Verfahren erreichen dies durch einfache Hinzufügung der eintreffenden QoS-Information in einen Paket-Weiterleitungs-Logik-Eingangsschlüssel. Durch Integration der eintreffenden QoS-Information in den Eingangsschlüssel liefert die Paket-Weiterleitungs-Logik (durch die resultierende Ausgabe) kundenspezifische QoS-Anpassungs-Information für jede Kombination der eintreffenden QoS-Information, Adressierungs-Information und anderer Information.
Eine solche individuell zugeschnittene QoS-Anpassungs-Information hat typischerweise den Nachteil eines beträchtlichen Anstiegs der Komplexität des Eingangsschlüssels. Zum Beispiel wird typischerweise ein beträchtlich größerer Speicher benötigt und oft mehr Flexibilität bereitgestellt als benötigt wird, da Netzwerkverwalter typischerweise eine identische QoS-Anpassung für Pakete bereitstellen wollen, die viele verschiedene Kombinationen von Fluss-Eigenschaften enthalten. Darüber hinaus können bis zu dem Umfang, zu dem es gewünscht ist, die herkömmliche Paket-Weiterleitungs-Logik um QoS-Anpassungs-Eigenschaften zu vergrößern, Größen-Grenzen fest codierter Schlüssel, die schwierig zu erweitern sind, ein technisches Hindernis darstellen.
Demgemäß besteht ein Bedarf für ein QoS-Anpassungs-Verfahren für einen Datenkommunikationsschalter, das realisiert werden kann, ohne die eintreffende QoS-Information in den Eingangsschlüssel zu integrieren.
In WO 00/03256 wird ein Verfahren zur QoS-(Quality of Service)-Anpassung für einen Datenkommunikationsschalter sowie der Datenkommunikationsschalter der oben erwähnten Art offen gelegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zur QoS-Anpassung für einen Datenkommunikationsschalter, wie in Anspruch 1 spezifiziert.
Eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält einen Datenkommunikationsschalter, wie in Anspruch 7 spezifiziert. Der Datenkommunikationsschalter hat vorteilhaft ein stufen-implementiertes QoS-Anpassungs-Verfahren für ein Paket. Das Paket enthält einen eintreffenden Prioritätswert. Der Schalter enthält Mittel einer ersten Stufe und Mittel einer zweiten Stufe. Die Mittel der ersten Stufe empfangen einen Eingangsschlüssel, der eine oder mehrere Paket-Fluss-Eigenschaften enthält und als Reaktion auf den Eingangsschlüssel als Ausgang QoS-Anpassungs-Daten liefert. Die Mittel der zweiten Stufe empfangen die QoS-Anpassungs-Daten und liefern einen internen Prioritätswert und einen abgehenden Prioritätswert als Reaktion auf die QoS-Anpassungs-Daten und den Eingangs-Prioritätswert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aspekte der Erfindung können verstanden werden, indem man auf die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt, die im Folgenden kurz erläutert werden.
1 ist ein Schalter in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Vermittlungs-Modul, das in dem Schalter von 1 verwendet werden kann;
3 zeigt die Abbildung der eintreffenden Prioritätswerte auf abgehende Prioritätswerte in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt QoS-Anpassungs-Tabellen in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Flussdiagramm, das die QoS-Anpassung/Konfiguration entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beschreibt; und
6 ist ein Flussdiagramm, das die stufenimplementierte QoS-Anpassung entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beschreibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die QoS wird typischerweise durch Felder definiert, wie zum Beispiel (1) das 3 Bit lange Kennungs-Feld in Ebene 2 von 802.1Q, (2) das 8 Bit lange Feld ToS (Type of Service) in Ebene 3 und (3) das 6 Bit lange DiffServ in Ebene 3, das der Definition der QoS dient.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung liefert ein stufen-implementiertes QoS-Anpassungs-Verfahren für einen Schalter, wie z.B. eine Bridge nach 802.1Q. Das stufenimplementierte QoS-Anpassungs-Verfahren umfasst viele Aspekte von zur QoS gehörenden Aufgaben und kann eine Prioritäts-Anpassung, eine gemeinsame Nutzung von Verbindungen, eine Bandbreiten-Konfiguration und Bandbreitenbegrenzung enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Schalter kann auch als Datenkommunikationsschalter bezeichnet werden.
Ein analoges stufen-implementiertes QoS-Anpassungs-Verfahren kann auch auf andere Arten von Schaltern angewendet werden, wie z.B. DiffServ-(Differentiated Services)-Router. In DiffServ-Routern kann das stufen-implementierte QoS-Anpassungs-Verfahren bezüglich eines DiffServ-Feldes in der Kopfinformation eines Ebene-3-Paketes implementiert werden, z.B. des IP-Datagramms, wie in dem IETF Request for Comment 2475 mit dem Titel "An Architecture for Differentiated Services" (RFC 2475) spezifiziert.
Das stufen-implementierte QoS-Anpassungs-Verfahren kann bereitgestellt werden, indem eine vorhandene Paket-Weiterleitungs-Logik erweitert wird. Ein solches stufenimplementiertes QoS-Anpassungs-Verfahren wird vorzugsweise leicht von einem Netzwerk-Administrator verwaltet.
Das stufen-implementierte QoS-Anpassungs-Verfahren enthält vorzugsweise zwei oder mehr Stufen. In einer ersten Stufe gibt eine Paket-Weiterleitungs-Logik vorzugsweise ein Ergebnis, das einen QoS-Anpassungs-Index enthält als Reaktion auf einen Eingangsschlüssel, der zu dem Paket gehörende Fluss-Eigenschaften enthält, zurück. In einer zweiten Stufe wird der von der Paket-Weiterleitungs-Logik zurückgelieferte QoS- Anpassungs-Index vorzugsweise zusammen mit der eintreffenden QoS-Information dazu verwendet, interne QoS-Information zur Priorisierung des Paketes zu bestimmen, während es sich in dem Schalter befindet, und/oder abgehende QoS-Information zur Aufnahme in das Paket, bevor es als abgehendes Paket gesendet wird.
Die Verwendung des QoS-Anpassungs-Index zur Bestimmung der internen und/oder abgehenden QoS-Information für das Paket kann die Rückgabe einer QoS-Anpassungs-Tabelle von der QoS-Anpassungs-Logik als Reaktion auf den QoS-Anpassungs-Index umfassen. Die Bestimmung der internen und/oder abgehenden QoS-Information kann die Auswahl von Daten in der QoS-Anpassungs-Tabelle als interne und/oder abgehende QoS-Information in Übereinstimmung mit der eintreffenden QoS-Information umfassen.
Die eintreffende QoS-Information, die interne QoS-Information und die abgehende QoS-Information können zum Beispiel auch als eintreffender Prioritätswert, als interner Prioritätswert und als abgehender Prioritätswert, oder als Eingangs-QoS-Wert, als interner QoS-Wert und als Ausgangs-QoS-Wert bezeichnet werden. Die eintreffende QoS-Information und die abgehende QoS-Information kann zum Beispiel auch als Eingangs-Prioritätswert bzw. Ausgangs-Prioritätswert bezeichnet werden. Das eintreffende Paket und das abgehende Paket können zum Beispiel auch als Eingangs-Paket bzw. als Ausgangs-Paket bezeichnet werden.
1 zeigt einen Schalter 100 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Schalter 100 enthält vorzugsweise eine Vermittlungs-Rückwandplatine 111, die mit Vermittlungsmodulen 101a–101c verbunden ist. Die Vermittlungs-Rückwandplatine 111 kann einen Koppelbaustein enthalten, oder Koppelbaustein-Funktionen können auf die Vermittlungs-Rückwandplatine und die Vermittlungsmodule verteilt sein. Der Koppelbaustein (nicht gezeigt) kann auch die Schnittstelle zwischen der Vermittlungs-Rückwandplatine 111 und den Vermittlungsmodulen 101a–101c bilden.
Die Vermittlungsmodule 101a–101c sind vorzugsweise über Steuerpfade 103a bzw. 103b miteinander verbunden, und jedes Vermittlungsmodul ist vorzugsweise einem oder mehreren LANs 121a–121c zugeordnet. Die LANs 121a–121c enthalten vorzugsweise ein oder mehrere virtuelle lokale Netze (VLANs). Die Vermittlungsmodule kommunizieren mit den LANs über Datenschnittstellen 104a–104c.
Die Vermittlungsmodule sind vorzugsweise über die Datenpfade 102a–102c mit der Vermittlungs-Rückwandplatine 111 verbunden. Die Vermittlungsmodule senden vorzugsweise Paketdaten an die Vermittlungs-Rückwandplatine 111 und empfangen Paketdaten von der Vermittlungs-Rückwandplatine 111. Abhängig von den Quell- und Zieladressen kann ein eintreffendes Paket von einem Vermittlungsmodul über die Vermittlungs-Rückwandplatine 111 als abgehendes Paket für dasselbe oder ein anderes Vermittlungsmodul bereitgestellt werden.
Die Vermittlungsmodule 101a–101c und die LANs 121a–121c sind nur zu Illustrationszwecken gezeigt. Es können tatsächlich mehr oder weniger Vermittlungsmodule und LANs in dieser oder anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung vorhanden sein. Weiterhin kann in anderen Ausführungen der Schalter eine Konfiguration haben, die sich von der Konfiguration des Schalters 100 in 1 unterscheidet.
2 ist ein Vermittlungsmodul 200 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Das Vermittlungsmodul 200 kann als eines der Vermittlungsmodule 101a–101c von 1 benutzt werden. Das Vermittlungsmodul 200 enthält vorzugsweise ein stufen-implementiertes QoS-Anpassungs-Verfahren, in dem die Paketverarbeitung und das QoS-Anpassungs-/Konfigurations-Verfahren in mehreren Stufen durchgeführt werden. Das Vermittlungsmodul 200 enthält eine Zugangs-Steuerung 201, die mit einem oder mehreren LANs über eine oder mehrere Datenschnittstellen 202 und mit einer Vermittlungs-Steuerung 211 über eine interne Schnittstelle 204 verbunden ist. Die LANs können VLANs enthalten.
Die Zugangs-Steuerung 201 kann einen Media Access Controller (MAC) enthalten. Die Zugangs-Steuerung 201 empfängt vorzugsweise eintreffende Pakete von den LANs, formatiert sie und sendet sie an die Vermittlungs-Steuerung 211. Die Zugangs-Steuerung 201 empfängt vorzugsweise auch abgehende Pakete von der Vermittlungs-Steuerung 211, formatiert sie und sendet sie an die LANs.
Der Schalter 200 enthält vorzugsweise auch andere Elemente, die dazu verwendet werden, die Funktion der Paketverarbeitung zu erleichtern. Diese Vermittlungs-Elemente enthalten vorzugsweise eine Paket-Weiterleitungs-Logik 220 und eine QoS-Anpassungs-Logik 215, sind aber nicht auf sie begrenzt. Die QoS-Anpassungs-Logik 215 und die Paket-Weiterleitungs-Logik 220 sind vorzugsweise mit der Vermittlungs-Steuerung 211 verbunden. Der Schalter 200 kann auch andere Untermodule zur Durchführung verschiedener Aufgaben enthalten.
Der Schalter 200 ist vorzugsweise ein Schalter mit Eingangs-Puffer, bei dem das meiste der großen Puffer sich auf der Eingangsseite befindet. Somit werden die Bestimmungen der internen und abgehenden Prioritätswerte vorzugsweise auf der Eingangsseite durchgeführt, wo sich die meisten der Puffer befinden. In anderen Ausführungen kann die Bestimmung der internen und abgehenden Prioritätswerte auf der Ausgangsseite durchgeführt werden. In noch weiteren Ausführungen kann die Bestimmung der internen und abgehenden Prioritätswerte durch verteilte Verarbeitung durchgeführt werden, wobei ein Teil der Verarbeitung zur Bestimmung der Prioritätswerte auf der Eingangsseite und ein Teil der Verarbeitung auf der Ausgangsseite durchgeführt wird. Wenn die Prioritätswerte zum Beispiel zur Paketkopfinformation hinzugefügt werden, kann die QoS-Anpassung/Konfiguration auf der Ausgangsseite unter Verwendung von Ausgangspuffern durchgeführt werden.
Die QoS-Anpassung kann auch auf der Ausgangsseite durchgeführt werden, um eine echte Anpassung durchzuführen. Eine echte Anpassung erfordert typischerweise, dass Pakete sehr nahe an der Verbindung warten, auf der sie übertragen werden sollen und erfordert typischerweise auch eine Sortierungsoperation dieser Pakete. Wenn eine große Menge Pakete in den Ausgangspuffern wartet, kann eine QoS-Anpassung wünschenswert sein, um auszurechnen, welches Paket als nächstes zu senden ist.
Die Vermittlungs-Steuerung 211 empfängt vorzugsweise eintreffende Pakete, setzt ausgewählte von ihnen vorzugsweise der internen und abgehenden QoS-Anpassung aus und sendet ausgewählte von ihnen über die interne Schnittstelle 204 zur Zugangs-Steuerung 201. In dieser Ausführung wird die QoS-Anpassung vorzugsweise mit Unterstützung der QoS-Anpassungs-Logik 215 und der Paket-Weiterleitungs-Logik 220 bereitgestellt. In anderen Ausführungen kann die QoS-Anpassung unter Verwendung anderer Elemente und/oder Logik bereitgestellt werden.
Ein an der Vermittlungs-Steuerung 211 eintreffendes Paket hat typischerweise einen eintreffenden Prioritätswert in der Ebene 2 der 802.1Q/p-Kopfinformation oder das ToS-(Type of Service)-Feld in der IP-Kopfinformation der Ebene 3. Die Felder, die drei Bits enthalten, entweder in der 802.1Q/p-Kopfinformation oder in der IP-Kopfinformation, können verwendet werden, es werden jedoch typischerweise nicht beide Felder gleichzeitig verwendet. Zum Beispiel kann die eintreffende Priorität in einem 3-Bit-Unterfeld ToS precedence (ToSp) des ToS-Feldes enthalten sein. Das ToS-Feld in der IP-Kopfinformation kann auch als DSCP-(Differentiated Services Code Point)-Feld oder als DiffServ-Feld bezeichnet werden.
Wenn das eintreffende Paket in die Vermittlungs-Steuerung 211 gelangt, liefert die Vermittlungs-Steuerung vorzugsweise die Kopfinformation des eintreffenden Paketes an die Paket-Weiterleitungs-Logik 220. In anderen Ausführungen kann die Vermittlungs-Steuerung das gesamte eintreffende Paket an die Paket-Weiterleitungs-Logik liefern. Die Paket-Weiterleitungs-Logik enthält einen Weiterleitungs-Informations-Finder 222 und einen Weiterleitungs-Index-Finder 224. Der Weiterleitungs-Informations-Finder 222 kann auch als Kopfinformations-Cache bezeichnet werden, und der Weiterleitungs-Index-Finder 224 kann auch als Lookup-Engine oder Pseudo-CAM (pseudo content addressable memory, Pseudo-Inhalsadressierbarer Speicher) bezeichnet werden.
Der Weiterleitungs-Index-Finder 224 empfängt vorzugsweise die eintreffende Paket-Kopfinformation. Der Weiterleitungs-Index-Finder 224 benutzt vorzugsweise die Kopfinformation der Ebenen 2, 3 oder 4, um aus einer Leitweglenkungs-Tabelle einen Index abzurufen. Die Adressierung und andere Informationen in der Kopfinformation, die dazu verwendet werden, den Index abzurufen, werden auch als Schlüssel oder als Eingangsschlüssel bezeichnet. Der Weiterleitungs-Index-Finder klassifiziert das Paket vorzugsweise in einen Fluss, der einen zugeordneten Index aufweist. Der Index für den Fluss kann auch als ID oder Fluss-ID bezeichnet werden. Jedem Fluss wird vorzugsweise ein eindeutiger Index zugeordnet, und die Pakete, die in denselben Fluss klassifiziert sind, werden vorzugsweise demselben Index zugeordnet. Jeder Fluss wird vorzugsweise auch einer Prioritätsklasse zugeordnet, die später detailliert mit Bezug auf interne und abgehende Prioritäts-Abbildungen beschrieben wird.
Der Weiterleitungs-Index-Finder 224 liefert vorzugsweise den Index an die Vermittlungs-Steuerung 211. Die Vermittlungs-Steuerung 211 benutzt den Index vorzugsweise dazu, einen Tabelleneintrag in einer großen Tabelle aufzurufen, die dem Weiterleitungs-Informations-Finder 222 zugeordnet ist. Die große, dem Weiterleitungs-Informations-Finder zugeordnete Tabelle kann z.B. eine Tabelle der nächsten obersten Kopfinformation (Next Top Header Table, NHHT) enthalten.
Der Tabelleneintrag, der auch als Fluss-Deskriptor bezeichnet werden kann, hat vorzugsweise eine Anzahl von Feldern für jedes Paket im Fluss. Der Tabelleneintrag kann Informationen enthalten, um Aufgaben durchzuführen, wie z.B. eine Warteschlangen-ID (QID) zur Angabe der von einem abgehenden Paket zu benutzenden Anschluss-Nummer, eine maximale Rahmenlänge, ob die 802.1Q-Kennung entnommen werden soll oder nicht und ob das Paket durch Software verarbeitet wird oder nicht. Zum Beispiel enthält der Tabelleneintrag in einer Ausführung vorzugsweise Informationen der Ebene 2 und der Ebene 3, wie z.B. Informationen, wie die Kopfinformation zu ändern ist, eine VLAN-ID und einen 6-Bit-Prioritäts-Beschreibungs-Index (PDI), der auch als QoS-Anpassungs-Index bezeichnet werden kann. In anderen Ausführungen kann der Tabelleneintrag auch Informationen der Ebene 4 enthalten. Der PDI vereinfacht vorzugsweise die Abbildung der eintreffenden Pakete auf unterschiedliche Prioritätsklassen. In anderen Ausführungen kann die Anzahl von Bits im PDI mehr oder weniger als sechs sein.
Der Tabelleneintrag wird dann vorzugsweise an die Vermittlungs-Steuerung 211 geliefert, um zur weiteren Verarbeitung des eintreffenden Paketes benutzt zu werden. Die Vermittlungs-Steuerung liefert den Tabelleneintrag vorzugsweise auch an die QoS-Anpassungs-Logik 215 zur Paketverarbeitung, welche die Prioritäts-Anpassung, die gemeinsame Nutzung von Verbindungen, die Bandbreiten-Konfiguration und die Bandbreiten-Begrenzung umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Die QoS-Anpassungs-Logik 215 enthält QoS-Anpassungs-Tabellen 217 und einen QoS-Anpasser 219. Der QoS-Anpasser kann einen Warteschlangen-Manager enthalten, und Funktionen des QoS-Anpassers können über die Vermittlungsmodule und den Koppelbaustein (nicht gezeigt) verteilt sein, der die Schnittstelle zwischen mehreren Vermittlungsmodulen bildet. Die QoS-Anpassungs-Tabellen 217 empfangen vorzugsweise den PDI und den eintreffenden 3-Bit-Prioritätswert vom Paket und suchen vorzugsweise in der Tabelle nach Prioritätswerten der internen und der abgehenden Pakete.
3 ist ein Beispiel-Blockdiagramm, das die Abbildung von eintreffenden 802.1p-Prioritätswerten und eines eintreffenden ToS-Prioritätswertes in einen internen Prioritätswert, einen abgehenden 802.1p-Prioritätswert, einen abgehenden ToS-Prioritätswert und einen abgehenden DSCP (Differentiated Services Code Point) zeigt.
Die Eingangs-Prioritätswerte, die durch den Eingangs-802.1p-Wert 300 und einen Eingangs-ToS-Wert 302 repräsentiert werden, werden vorzugsweise dazu benutzt, einen internen Prioritätswert 305 und einen abgehenden Prioritätswert 307 abzuleiten. Der Eingangs-802.1p-Wert ist in der 802.1Q/p-Kopfinformation der Ebene 2 enthalten, und der ToS-Wert ist in der IP-Kopfinformation der Ebene 3 enthalten. Abhängig von der Betriebsart kann der verwendete Eingangs-Prioritätswert der eintreffende 802.1p-Prioritätswert 300 oder der eintreffende ToS-Prioritätswert 302 sein. Zusätzlich dazu kann der abgehende Prioritätswert 307 ein abgehender 802.1p-Prioritätswert 312 oder ein abgehender ToS-Prioritätswert 314 sein.
In anderen Ausführungen können der eintreffende 802.1p-Wert und der eintreffende ToS-Wert auch an eine DSCP-Tabelle 308 geliefert werden. Zum Beispiel kann ein eintreffender 8-Bit-DSCP-Wert identisch mit dem eintreffenden 8-Bit-ToS-Wert sein. Die DSCP-Tabelle 308 enthält eine Ausgangs-DSCP-Tabelle 309 und eine Ausgangs-DSCP-Maske 310. Ein Ausgangs-DSCP-Wert 311 wird abhängig von der Betriebsart vorzugsweise entweder als DSCP-Wert in dem Tabelleneintrag des Weiterleitungs-Informations-Finders oder als modifizierter eintreffender DSCP-Wert bereitgestellt. Der eintreffende DSCP-Wert kann durch Abbildung auf die DSCP-Tabelle 309 und die Ausgangs- DSCP-Maske 310 modifiziert werden, wobei die DSCP-Maske dazu verwendet werden kann, einige der Bits in der DSCP-Maske zu modifizieren.
4 zeigt einen Satz von Anpassungs-Tabellen 400 in den QoS-Anpassungs-Tabellen 217 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die QoS-Anpassungs-Tabellen 217 enthalten eine Vielzahl von Prioritäts-Deskriptor-Zeilen. Die Anpassungs-Tabellen 400 enthalten interne Prioritäts-Tabellen 404 und Ausgangs-Prioritäts-Tabellen 406. Jede Prioritäts-Deskriptor-Zeile enthält in dieser Ausführung vorzugsweise eine interne Prioritäts-Tabelle, die acht 2-Bit-Werte enthält, und eine abgehende Prioritäts-Tabelle, die acht 3-Bit-Werte enthält. Da der PDI in dieser Ausführung eine Größe von sechs Bit hat, sind bis zu 64 verschiedene Prioritäts-Deskriptor-Zeilen möglich, auf die unter Verwendung des PDI als Index zugegriffen werden kann. In anderen Ausführungen kann der PDI eine Größe von mehr oder weniger als sechs Bit haben und entsprechend kann es mehr oder weniger als 64 mögliche verschiedene Prioritäts-Deskriptor-Zeilen geben.
Da interne Prioritätswerte nur zwei Bit haben und in dieser Ausführung Werte zwischen 0–3 haben können, werden die eintreffenden 3-Bit-Prioritätswerte während der internen Prioritäts-Abbildung vorzugsweise auf einen 2-Bit-Wert abgebildet. Da andererseits abgehende Prioritätswerte drei Bit haben, können die eintreffenden Prioritätswerte auf die abgehenden Prioritätswerte abgebildet werden, ohne dass signifikante Bits verloren gehen.
Jede Prioritäts-Deskriptor-Zeile ist vorzugsweise einer Prioritätsklasse zugeordnet. Die Prioritätsklassen werden vorzugsweise während der Paket-Klassifizierung aus Informationen in der Paket-Kopfinformation abgeleitet, wie z.B. aus der Quell- und Zieladresse der Ebene 2 und der Ebene 3 und aus Anschluss-Nummern der Ebene 4. Jede Prioritätsklasse hat vorzugsweise die internen und abgehenden Prioritäts-Abbildungs-Werte, die sich von den internen und abgehenden Prioritäts-Abbildungs-Werten anderer Prioritätsklassen unterscheiden. In anderen Ausführungen können zwei oder mehr Prioritäts-Deskriptor-Zeilen, die unterschiedlichen Prioritätsklassen zugeordnet sind, dieselben internen und/oder abgehenden Prioritäts-Abbildungs-Werte haben.
Zum Beispiel können in dieser Ausführung die Prioritätsklassen die Klassen PASS, FORCE und INVERT 403 enthalten, die Prioritäts-Deskriptor-Indizes (PDIs) 402 zugeordnet sind. Diese Prioritätsklassen können zum Beispiel auf der Grundlage der Quelladressen der eintreffenden Pakete ausgewählt werden.
Jeder der PDIs 402 ist vorzugsweise einer bestimmten Prioritätsklasse zugeordnet. Zum Beispiel ist in 4 der Prioritäts-Index <000000> der Klasse PASS zugeordnet, der Prioritäts-Index <000001> ist der Klasse FORCE zugeordnet, und der Prioritäts-Index <111111> ist der Klasse INVERT zugeordnet. Weiterhin kann die Klasse PASS einem Server zugeordnet sein, die Klasse FORCE kann einem PC zugeordnet sein, und die Klasse INVERT kann einer irrtümlicherweise konfigurierten Netzwerk-Einrichtung zugeordnet sein.
Wie die Bezeichnung "pass" andeutet, gibt die der Klasse PASS zugeordnete Tabelle der abgehenden Priorität vorzugsweise den eintreffenden Prioritätswert weiter und liefert ihn als abgehenden Prioritätswert. Da in dieser Ausführung in jedem internen Prioritätswert nur zwei Bit zur Verfügung stehen, werden vorzugsweise die beiden höchstwertigen Bits der Eingangs-Prioritätswerte als interner Prioritätswert benutzt.
Wie die Bezeichnung "force" andeutet, zwingen die der Klasse FORCE zugeordneten Tabellen der internen und abgehenden Priorität vorzugsweise den internen und den abgehenden Prioritätswert auf 3 bzw. 7. In anderen Ausführungen können der Klasse FORCE andere interne und abgehende Prioritätswerte zugeordnet werden. In noch anderen Ausführungen können mehrere unterschiedliche Klassen FORCE mit unterschiedlichen internen und abgehenden Prioritätswerten vorliegen.
Wie die Bezeichnung "invert" andeutet, invertiert die der Klasse INVERT zugeordnete Tabelle der internen Priorität vorzugsweise die beiden höchstwertigen Bits des eintreffenden Prioritätswertes, um ihn als internen Prioritätswert bereitzustellen. Weiterhin invertiert die Tabelle der abgehenden Priorität den gesamten eintreffenden Prioritätswert, um ihn als abgehenden Prioritätswert zu liefern.
Zum Beispiel werden in 4 eine Tabelle der internen Priorität von <0,0,1,1,2,2,3,3> bzw. eine Tabelle der abgehenden Priorität von <0,1,2,3,4,5,6,7> für einen PDI von <000000> bereitgestellt. Daher kann, wenn ein eintreffendes Paket mit einer Quelladresse, welche die Prioritätsklasse PASS hat, empfangen wird, es mit dem PDI von <000000> bereitgestellt werden. Wenn das eintreffende Paket einen Eingangs-Prioritätswert von 3 hat, wird der Eingangs-Prioritätswert auf einen internen Prioritätswert von 1 und einen abgehenden Prioritätswert von 3 abgebildet. Auf die gleiche Weise können, wenn eintreffende Pakete mit Quelladressen, welche die Prioritätsklassen FORCE und INVERT haben, empfangen werden, sie mit dem PDI von <000001> bzw. <111111> ausgestattet werden. Andere Prioritätsklassen und andere Verfahren der Abbildung können in anderen Ausführungen verwendet werden.
Wenn ein neuer Satz von Abbildungs-Daten gewünscht wird, kann der Benutzer eine QoS-Anpassungs-Tabellen-Aktualisierungs-Schnittstelle 228 aus 2 benutzen, um neue interne und/oder abgehende Tabellen an einer PDI-Stelle von <000000> bis <111111> in die Anpassungs-Tabellen 400 einzugeben. Ein Anpassungs-Tabellen-Aktualisierungs-Signal sowie die Tabellen-Daten zur Aktualisierung können über die QoS-Anpassungs-Tabellen-Aktualisierungs-Schnittstelle 228 an die QoS-Anpassungs-Tabellen geliefert werden.
In dieser und anderen Ausführungen können andere Fluss-Eigenschaften als die Quelladresse, zum Beispiel eine Zieladresse verwendet werden, um den Typ der verwendeten Abbildung auszuwählen, die dazu verwendet wird, die eintreffenden Prioritätswerte auf interne Prioritätswerte bzw. abgehende Prioritätswerte abzubilden.
Geht man zurück zu 2, liefern, nachdem die internen und abgehenden Prioritätswerte erkannt wurden, die QoS-Anpassungs-Tabellen 217 vorzugsweise diese Prioritätswerte zurück zur Vermittlungs-Steuerung 211. Die Vermittlungs-Steuerung 211 ändert das eintreffende Paket vorzugsweise so, dass es die neuen Prioritäten enthält. Die Vermittlungs-Steuerung sendet dann das eintreffende Paket, das die neuen internen und abgehenden Eigenschaften hat, an den QoS-Anpasser 219, so dass das eintreffende Paket in einen Zustand versetzt werden kann, um es auf der Grundlage seiner neuen Prioritätswerte als abgehendes Paket zu senden.
Der neue abgehende Prioritätswert wird typischerweise nicht vom Vermittlungsmodul 200 benutzt. Ein Vermittlungsmodul in einem nächsten Schalter benutzt vorzugsweise diesen neuen abgehenden Prioritätswert, um den nächsten Satz von internen und abgehenden Prioritätswerten zu erzeugen.
Wenn auf der Grundlage des neuen internen Prioritätswertes die Priorität des Paketes gewählt wird, liefert der QoS-Anpasser das Paket an die Vermittlungs-Steuerung 211, die das Paket dann an die Zugangs-Steuerung 201 liefert, um es über die Datenschnittstelle 202 zu den LANs zu übertragen.
5 ist ein Flussdiagramm der QoS-Anpassung/Konfiguration in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. In Schritt 510 wird ein eintreffendes Paket, das eine QoS hat, von einer Zugangs-Steuerung in einem Schalter empfangen. Die Zugangs-Steuerung kann z.B. die Zugangs-Steuerung 201 aus 2 sein. Die QoS kann einen 802.1p-Prioritätswert und einen ToS-Prioritätswert enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Wenn das eintreffende Paket keine QoS hat, kann ihm eine voreingestellte Priorität gegeben werden, die auf seinem Eingangs-Anschluss und Protokoll basiert. Die voreingestellte Priorität kann auch auf anderen Fluss-Eigenschaften beruhen, wie z.B. auf Quell- und Zieladressen der Ebene 2 und der Ebene 3 sowie auf Anschluss-Nummern der Ebene 4.
Die Zugangs-Steuerung verarbeitet vorzugsweise das eintreffende Paket und sendet es an eine Vermittlungs-Steuerung, die gleich der Vermittlungs-Steuerung 211 in 2 sein kann. Die Vermittlungs-Steuerung bestimmt in Schritt 520 vorzugsweise neue interne und abgehende QoS für das eintreffende Paket auf der Grundlage der Fluss-Eigenschaften, die einen Wert aus Paket-Feldern enthalten können, die nicht zur Definition von QoS vorgesehen sind, wie z.B. Quell- und Zieladressen der Ebene 2 und der Ebene 3 sowie Anschluss-Nummern der Ebene 4.
In Schritt 530 wendet die Vermittlungs-Steuerung 211 vorzugsweise die neue interne QoS auf das eintreffende Paket an, um eine QoS-Priorisierung für das eintreffende Paket im Schalter bereitzustellen. In Schritt 540 fügt die Vermittlungs-Steuerung die abgehende QoS in das eintreffende Paket ein. Das eintreffende Paket wird dann an das Vermittlungsmodul geliefert, das mit dem LAN verbunden ist, an welches das eintreffende Paket als abgehendes Paket geliefert wird. Das abgehende Paket wird mit der neuen QoS-Ausgangs-Priorität gesendet. Abhängig von der Quell- und der Zieladresse des Paketes kann das Vermittlungsmodul, welches das abgehende Paket sendet, dasselbe sein oder sich von dem Vermittlungsmodul unterscheiden, welches das eintreffende Paket empfangen hat, da die von einem Vermittlungsmodul empfangenen eintreffenden Pakete während der Paketverarbeitung über die Vermittlungs-Rückwandplatine an ein anderes Vermittlungsmodul geliefert werden können.
6 ist ein Flussdiagramm einer stufen-implementierten QoS-Anpassung in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann Schritt 520 aus 5 in Stufen implementiert werden, wie in 6 gezeigt. In Schritt 610 wird ein QoS-Anpassungs-Index vorzugsweise aus den Fluss-Eigenschaften eines eintreffenden Paketes bestimmt, zum Beispiel in der Paket-Weiterleitungs-Logik 220 aus 2. Dann werden in Schritt 620 eine interne und eine abgehende QoS-Anpassungs-Tabelle, z.B. in den QoS-Anpassungs-Tabellen 217, vorzugsweise auf der Grundlage des QoS-Anpassungs-Index ausgewählt. Weiterhin werden in Schritt 630 interne und abgehende QoS-Werte unter Verwendung der Eingangs-QoS ausgewählt.
Es kann ein Schalter verwendet werden, der eine Konfiguration hat, die sich von dem in dieser Spezifikation beschriebenen Schalter unterscheidet. Zum Beispiel wird in den beschriebenen Ausführungen die QoS-Anpassung vorzugsweise in einem QoS-Anpasser der Vermittlungsmodule durchgeführt. In anderen Ausführungen kann die QoS-Anpassungs-Funktion ein verteilter Prozess sein, bei dem die gesamte oder ein Teil der QoS-Anpassung in anderen Komponenten durchgeführt wird, wie z.B. in einem Koppelbaustein. Weiterhin wird in den beschriebenen Ausführungen die QoS-Anpassung vorzugsweise durch den Schalter während der Eingangs-Verarbeitung der Pakete durchgeführt. In anderen Ausführungen kann die QoS-Anpassung vom Schalter während der Ausgangs-Verarbeitung der Pakete durchgeführt werden. In noch weiteren Ausführungen können einige Teile der QoS-Anpassung/Konfiguration während der Eingangs-Verarbeitung durchgeführt werden und andere Teile der QoS-Anpassung/Konfiguration können während der Ausgangs-Verarbeitung durchgeführt werden.

Claims

Ein Verfahren zur Anpassung der Dienstqualität, QoS, für einen Datenkommunikationsschalter (100), wobei das Verfahren folgendes umfasst: Empfang eines Paketes, das einen Eingangs-Prioritätswert (410) hat; Bestimmung eines Index (408) zum Abruf von QoS-Information aus dem Paket in Übereinstimmung mit der Paket-Adressierungs-Information; Abruf der QoS-Information für das Paket aus einer Tabelle (400) unter Verwendung des Index (408) und des eintreffenden Prioritätswertes, wobei die QoS-Information einen internen Prioritätswert und einen abgehenden Prioritätswert umfasst, wobei sich der interne Prioritätswert vom abgehenden Prioritätswert unterscheidet; Priorisierung des Paketes im Datenkommunikationsschalter (100) unter Verwendung des internen Prioritätswertes; Einfügen des abgehenden Prioritätswertes in das Paket; und Senden des Paketes vom Schalter (100) mit dem abgehenden Prioritätswert.
Das Verfahren aus Anspruch 1, worin der eintreffende Prioritätswert Informationen von mindestens einem aus dem 802.1Q-Kennungs-Feld in Ebene 2, einem Type-of-Service-(ToS)-Feld in Ebene 3 und einem DiffServ in Ebene 3 enthält.
Das Verfahren aus Anspruch 1, worin die Paket-Adressierungs-Information mindestens eine aus der Ebene-2-Adressinformation, der Ebene-3-Adressinformation und der Ebene-4-Anschlussnummer-Information enthält.
Das Verfahren aus Anspruch 1, worin die Tabelle (400) eine aus einer Vielzahl von Tabellen ist, einschließlich: Interne Prioritäts-Tabellen (404) zum Abruf des internen Prioritätswertes aus dem Index (408) des eintreffenden Prioritätswertes (410); und Ausgangs-Prioritäts-Tabellen (406) zum Abruf des abgehenden Prioritätswertes aus dem Index (408) des eintreffenden Prioritätswertes (410).
Das Verfahren aus Anspruch 1, worin die Tabelle (400) im Betrieb des Schalters (100) aktualisiert werden kann.
Das Verfahren aus Anspruch 1, worin der Schritt des Abrufs der QoS-Information den Schritt der Abbildung des eintreffenden Prioritätswertes auf die Tabelle (400) umfasst.
Ein Datenkommunikationsschalter (100), der eine Vielzahl von Vermittlungsmodulen (101a–101c) hat, die über eine Rückwandplatine (111) miteinander verbunden sind, wobei jedes Vermittlungsmodul (101a–101c) folgendes umfasst: Eine Zugangs-Steuerung (201) zum Empfang eines Paketes von einem Netzwerk, wobei das Paket einen Eingangsschlüssel mit Paket-Adressierungs-Information und einem eintreffenden Prioritätswert enthält; Eine Vermittlungs-Steuerung (211) zum Empfang des Paketes von der Zugangs-Steuerung (201) und zur Bereitstellung des Eingangsschlüssels als Ausgabe; Eine Paket-Weiterleitungs-Logik (220) zum Empfang des Eingangsschlüssels und zur Bereitstellung eines Index als Ausgabe auf der Grundlage des Eingangsschlüssels; und Eine Dienstqualitäts-, QoS-, Anpassungs-Logik (215) zum Empfang des Index (408) und des eintreffenden Prioritätswertes und zur Auswahl von QoS-Information aus einer Tabelle (400) auf der Grundlage des Index (408) und des eintreffenden Prioritätswertes; dadurch gekennzeichnet, dass die QoS-Information einen internen Prioritätswert (404) zur Priorisierung des Paketes innerhalb des Datenkommunikationsschalters (100) und einen abgehenden Prioritätswert (406) enthält, der in dem Paket enthalten ist, das vom Schalter gesendet wird, worin der interne Prioritätswert sich vom abgehenden Prioritätswert unterscheidet.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 7, worin der Eingangsschlüssel ein oder mehrere Fluss-Eigenschaften enthält, die dem Paket zugeordnet sind.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 8, worin der Eingangsschlüssel mindestens eine aus der Ebene-2-Adressinformation, der Ebene-3-Adressinformation und der Ebene-4-Anschlussnummer-Information enthält.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 7, worin der eintreffende Prioritätswert Informationen aus mindestens einem aus dem 802.1Q-Kennungs-Feld in Ebene 2, einem Type-of-Service-(ToS)-Feld in Ebene 3 und einem DiffServ in Ebene 3 enthält.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 9, worin die QoS-Anpassungs-Logik (215) einen QoS-Anpasser (219) enthält.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 7, worin die QoS-Anpassungs-Logik (215) eine Vielzahl von Tabellen enthält und worin der Index (408) dazu verwendet wird, die Tabelle (400) aus der Vielzahl von Tabellen auszuwählen, die zur Auswahl der QoS-Information zu verwenden ist.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 12, worin der eintreffende Prioritätswert auf die Tabelle (400) abgebildet wird, um die QoS-Information auszuwählen.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 7, worin die Paket-Weiterleitungs-Logik (220) den Eingangsschlüssel empfängt und in einem ersten Arbeitsschritt den Index (408) liefert, und die QoS-Anpassungs-Logik (215) den Index (408) und den Eingangs-Prioritätswert empfängt und die QoS-Information in einem zweiten Arbeitsschritt auswählt.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 7, worin der Eingangsschlüssel Informationen von mindestens einem Paket-Feld enthält, das nicht zur Definition der QoS vorgesehen ist.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 12, worin die Tabelle (400) folgendes enthält: Eine interne Prioritäts-Tabelle (404), welche den Index (408) und den eintreffenden Prioritätswert (410) dem internen Prioritätswert zuordnet, und Eine Ausgangs-Prioritäts-Tabelle (406), welche den Index (408) und den eintreffenden Prioritätswert (410) dem abgehenden Prioritätswert zuordnet.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 16, worin der eintreffende Prioritätswert auf die interne Prioritäts-Tabelle (404) abgebildet wird, um den internen Prioritätswert auszuwählen, und worin der eintreffende Prioritätswert auf die Ausgangs-Prioritäts-Tabelle abgebildet wird, um den abgehenden Prioritätswert auszuwählen.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 17, worin das Paket einer oder mehreren Prioritätsklassen zugeordnet ist, und der interne Prioritätswert und der Ausgangs-Prioritätswert auf der Grundlage der zugeordneten Prioritätsklasse ausgewählt werden.
Der Datenkommunikationsschalter (100) aus Anspruch 18, worin alle Pakete eines Flusses, der das Paket enthält, derselben Prioritätsklasse zugeordnet sind.