Спектрально-ограниченная контролирующая пакетная передача для управления перегрузкой и установления вызова в сетях, основанных на пакетах
Изобретение относится к сетям связи. Технический результат заключается в усовершенствовании ограничения перегрузки сети. Узел в сети, такой как маршрутизатор, передает по меньшей мере один поток данных, содержащий множество пакетов данных, во второй узел; потоки данных могут соответствовать существующим речевым вызовам, которые должны передаваться через сеть. Определяют коэффициент использования полосы частот между первым узлом и вторым узлом, а пакеты управления передают из первого узла во второй узел на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот, и скорость будет обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот. Во втором узле перегрузка сети может быть определена на основе скорости, на которой пакеты управления принимают и если перегрузка превышает заданный порог, то установление новых речевых вызовов через второй узел и в сети может быть ограничено. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение направлено, в общем, на сети, основанные на пакетах, и, конкретнее, на способы и устройство для ограничения перегрузки в сетях, основанные на пакетах, в частности, для управления передачей речевого трафика.
Уровень техники
В обыкновенной сети IP (Интернет протокол), ориентированной на пакеты, не существует гарантии достаточной полосы частот. Конечные точки связи вводят трафик в сеть на основе «наилучшего уровня». Это означает, что конечные точки связи вводят трафик в сеть, но магистраль сети может отбрасывать (пропускать) пакеты, когда недоступна достаточная полоса частот для передачи всего трафика, введенного всеми конечными точками связи.
Протоколы IP, такие как протокол управления передачей (ПУП) (ТСР), оптимизируются, чтобы справиться с определенным поведением оборудования передачи. Такие протоколы могут: i) увеличивать полосу частот, вводимую оборудованием передачи, таким как узел сети, при условии, что полоса частот в среде передачи между маршрутизаторами или сетевыми узлами доступна (то есть никакие пакеты не отбрасываются), ii) повторно передаются потерянные пакеты и iii) уменьшается трафик, введенный, когда пакеты начинают теряться. Этим взаимодействием поведения маршрутизаторов (отбрасывание пакетов) и поведения конечных пунктов (реагирование на отброшенные пакеты повторной передачей и введение меньшего трафика) и устанавливается механизм обратной связи. Чтобы избежать колебания этого механизма обратной связи используются активные алгоритмы управления очередями, такие как случайное раннее обнаружение/случайное раннее отбрасывание (СРО) (RED); смотри, например, Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance (Шлюзы случайного раннего обнаружения для избежания перегрузки), Floyd, S., and Jacobson, V.; IEEE/ACM Transactions on Networking, Volume 1, Number 4, August 1993, с. 397-413. Алгоритмы RED отслеживают очередь, используемую для буферизации пакетов перед тем, как они передаются. Необходимость оперировать различными потоками пакетов с различным приоритетом выбрана моделями дифференцированных услуг (ДифУсл) (DiffServ). Согласно некоторым моделям дифференцированных услуг существуют три общих класса передачи данных: Наилучшего уровня (НУ) (ВЕ), Гарантированной пересылки (ГП) (AF) и Срочной пересылки (СП) (EF). Класс НУ трафика данных не имеет гарантии доставки пакетов. Трафик ГП пользуется приоритетом перед трафиком НУ, и пакетные сигналы трафика предпочтительно сохраняются в очередях для задержанной передачи, а не отбрасываются. Для трафика НУ и ГП требуются активные алгоритмы управления очередями, такие как RED. Трафик СП пользуется приоритетом перед трафиками НУ и ГП и является очень чувствительным к задержкам. Для трафика СП (такого как речевой трафик), задержка должна быть минимизирована, и если происходят перегрузки, то пакеты отбрасываются, а не задерживаются, поскольку предполагается, что задержанный пакет бесполезен для приемника. Поскольку трафик СП зависит от коротких очередей, обычный алгоритм RED не является подходящим способом для слежения и реагирования на сетевые ситуации перегрузки.
Поскольку трафик типа СП, который требует низких задержек и дрожания из-за технологии передачи, не может использовать традиционный основанный на очередях RED для обнаружения сетевой перегрузки, то рассмотрены альтернативные способы для управления сетевой загрузкой трафика СП. В одном способе на основании СП на каждый сетевой сегмент допускается резервирование сквозного ресурса (то есть полосы частот), что означает, что либо фиксированное значение полосы частот резервируется для трафика СП между каждой парой конечных пунктов, либо что существует сетевой протокол, который обеспечивает динамическое резервирование между любыми двумя конечными пунктами связи. Однако обе схемы имеют изъяны. Во-первых, схема фиксированного резервирования приводит к недостаточному использованию полосы частот и чрезмерному обеспечению, поскольку сеть должна иметь размеры для наихудших возможных сценариев. Во-вторых, схема протокола динамического резервирования добавляет новое измерение сложности и состояния для безразмерной в противном случае сетевой модели.
Практическая сеть, которая транспортирует трафик СП, часто использует ослабленную версию схемы фиксированного резервирования, аналогичную используемой для обыкновенного трафика НУ; сеть расширяется для случаев нормальной загрузки плюс некоторый коэффициент избыточного обеспечения, который подменяет необычные комбинации трафика. Эта схема, однако, может привести к случаям, в которых промежуточный маршрутизатор или линия связи перегружается, если происходят очень необычные комбинации трафика. Например, сеть может иметь пропускную способность в 5000 Эрлангов между маршрутизатором и медиашлюзами (МШ) (MGW) в одном и том же географическом регионе, таком как восточный или западный береговые регионы США, и 1000 Эрлангов между маршрутизатором в восточном береговом регионе и маршрутизатором в западном береговом регионе. При обычных условиях вызова ожидается, что большинство трафиков остаются локальными для западного или восточного береговых регионов, где сетевая пропускная способность составляет 5000 Эрлангов, а линия связи между маршрутизаторами восточного и западного береговых регионов, имеющими пропускную способность только 1000 Эрлангов, не способна обрабатывать трафик наихудшего случая. Однако во время ненормальных условий (например, спортивные события с тысячами фанатов, путешествующих и звонящих домой по телефону) структура нормального трафика может резко изменяться, перегружая сеть между маршрутизаторами западного берегового и восточного берегового регионов.
Протокол IP является протоколом передачи без установления соединения, так что когда устанавливается новый речевой вызов, неизвестно, имеется ли достаточная сетевая пропускная способность между МШ источника и места назначения, и, таким образом, все вызовы допускаются в сеть. Результатом может быть недостаточная пропускная способность промежуточных линий связи, и маршрутизаторы должны отбрасывать пакеты случайным образом. На все вызовы воздействует перегрузка, и каждый пользователь будет ощущать плохое речевое качество из-за пропуска речевых пакетов. В сценарии наихудшего случая это состояние может продолжаться несколько часов, если вызывающие «зависают» и постоянно повторяют вызовы, что приводит к полностью непригодной речевой сети. RED и аналогичные протоколы используют длину очередей в маршрутизаторе, чтобы определить, находится ли маршрутизатор в ситуации перегрузки. Это хорошо работает, пока имеются очереди для слежения, поэтому это является подходящим способом для трафика НУ и ГП. Взвешенное RED (WRED) работает подобно RED, но позволяет по-разному обрабатывать пакеты в одной и той же очереди. Дифференциация выполняется обычным образом на основании информации, такой как кодовый пункт ДифУсл или поле протокола.
Фиг.1-А и 1-В показывают примерное использование RED для трафика типа СП. В зависимости от уровня наполнения очереди (показана на горизонтальной оси), от 0% до 100% пакетов в очереди отбрасываются (или маркируются). На иллюстрации имеются два профиля для различных видов трафика: первый профиль (Фиг.1-А) используется для речевого трафика, где никакие пакеты не отбрасываются (не маркируются) до тех пор, пока очередь не заполняется, а второй профиль (Фиг.1-В) используется для трафика контроля. Как показано на Фиг.1-В, даже если очередь только слегка заполнена, небольшой процент трафика контроля отбрасывается и по мере заполнения очереди отбрасывается все увеличивающийся процент пакетов контроля. Для трафика СП, однако, желательно поддерживать длину очереди минимальной для минимизации задержки при передаче пакетов. Таким образом, использование длины очереди как основы для принятия решения, следует ли ограничить трафик СП, не является подходящей мерой.
Заявка WO 03/013070 раскрывает систему, которая препятствует пакетам хлынуть потоком в случае атак потока пакетов, где атакующий использует всю полосу частот к жертве. Поэтому набор транзитивно соединенных совместно работающих машин создает соседство. Сайты идентифицируют нежелательные данные и запрашивают маршрутизаторы, которые направляют упомянутые нежелательные данные, снизить скорость, на которой такие нежелательные данные направляются.
Заявка США 2002/181401 А1 раскрывает управление трафиком в сетях, основанных на пакетах, с помощью выделения полосы частот, что основывается на подсчете числа соединений конечных пунктов, ассоциированных с конкретной услугой для соответствующего сетевого устройства. При считывании максимально разрешенных соединений или полос частот для конкретной услуги сетевое устройство останавливает передачу любого нового вызова отбрасыванием пакетов новых вызовов и сообщением конечным пунктам разъединить эти новые вызовы. Полоса частот резервируется периодическими очередями для определения статуса соединения и выделения полосы частот конечных пунктов и вычислением текущего выделения полосы частот для конкретного типа услуги связи на интерфейсе маршрутизатора. Допускается дополнительный трафик связи, если доступна полоса частот.
Соответственно, в уровне техники существует необходимость в улучшенных способах и устройствах для ограничения перегрузки в сетях, основанных на пакетах, в частности для управления передачей трафика типа СП, такого как речевой трафик; предпочтительно, чтобы такие улучшенные способы могли быть просто осуществлены в архитектуре существующих устройств.
Сущность изобретения
В ответ на указанные выше дефициты уровня техники настоящее изобретение предлагает способы и устройство для ограничения перегрузки в сетях, основанных на пакетах, в частности для управления передачей речевого трафика. Узел в сети, такой как маршрутизатор, передает по меньшей мере один поток данных, содержащий множество пакетов данных, во второй узел; потоки данных могут соответствовать существующим речевым вызовам, которые должны передаваться через сеть. Определяют коэффициент использования полосы частот между первым узлом и вторым узлом, а пакеты управления передают из первого узла во второй узел на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот, а скорость будет обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот. Во втором узле перегрузка сети может быть определена на основе скорости, на которой принимают пакеты управления, и, если перегрузка превышает заданный порог, то установление новых речевых вызовов через второй узел и в сеть может быть ограничено.
В общем, способ ограничения перегрузки в сети, основанной на пакетах, заключается в том, что а) передают по меньшей мере один поток данных, содержащий множество пакетов данных, из первого узла во второй узел сети; 2) определяют коэффициент использования полосы частот сети между первым узлом и вторым узлом; 3) передают пакеты управления из первого узла во второй узел, причем пакеты управления передают на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот, а скорость будет обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот. Путем пропуска пакетов управления в ситуациях высокой загрузки и, таким образом, эффективного уменьшения скорости, на которой передаются пакеты управления, большая полоса частот становится доступной для передачи пакетов данных, посредством чего уменьшается перегрузка в сети.
В первом примерном варианте осуществления этап передачи пакетов управления включает в себя этапы, на которых: 1) выбирают профиль пропуска для пакетов управления, причем профиль пропуска определяет процент пакетов, которые будут пропускаться, в виде функции коэффициента использования полосы частот, и при этом процент пропуска увеличивается, поскольку увеличивается полоса частот, используемая для полезного трафика; 2) применяют профиль пропуска к пакетам управления так, чтобы процент принимаемых пакетов управления, определяемых профилем пропуска, передавался второму узлу. Профиль пропуска может быть определен, например, с помощью таблицы данных или алгоритма.
Во втором примерном варианте осуществления этап передачи пакетов управления включает в себя этапы, на которых: 1) выбирают первый профиль пропуска RED (основанного на длине очереди) для пакетов управления, причем первый профиль пропуска определяет первую скорость пропуска, на которой будут пропущены пакеты управления для передачи; 2) выбирают второй профиль пропуска RED (основанного на длине очереди) для пакетов управления, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение, причем второй профиль пропуска определяет вторую скорость профиля, на которой пакеты управления будут пропущены для передачи, при этом вторая скорость пропуска превышает первую скорость пропуска; 3) применяют один из этих профилей пропуска к пакетам управления как функцию коэффициента использования полосы частот так, чтобы процент принимаемых пакетов управления, определяемый выбранным профилем пропуска, передавался во второй узел. Дополнительные профили пропуска могут быть определены для дополнительных заданных значений для коэффициента использования полосы частот, посредством чего разрешается динамическое изменение скорости передачи пакетов управления.
В примерном варианте осуществления этап определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом включает в себя этапы, на которых: 1) измеряют скорость передачи пакетов данных из первого узла во второй узел; 2) сравнивают скорость передачи с максимальной полосой частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом. Если потоки данных связаны с различными классами пакетов, то этап определения коэффициента использования полосы частот может включать в себя этапы, на которых: 1) измеряют скорость передачи из первого узла во второй узел пакетов данных, соответствующих каждому классу пакетов; 2) сравнивают скорость передачи пакетов данных, соответствующих каждому классу пакетов, с максимальной полосой частот, определенной для каждого класса пакетов. Пакеты могут быть связаны, например, с пакетами данных, включающими в себя речевые данные.
Принципы изобретения являются наиболее осуществимыми, соответственно, в маршрутизаторе для передачи пакетов данных в сети, основанной на пакетах. Примерный маршрутизатор в соответствии с принципами изобретения включает в себя: 1) средство для приема по меньшей мере одного потока данных, содержащего множество пакетов данных; 2) средство для передачи по меньшей мере одного потока данных, содержащего множество пакетов данных, во второй узел сети, основанной на пакетах; 3) средство для определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между маршрутизатором и вторым узлом; 4) средство для приема пакетов управления; 5) средство для пропуска по меньшей мере части пакетов управления, причем скорость пропуска является функцией коэффициента использования полосы частот и пропорциональна коэффициенту использования полосы частот; 6) средство для передачи пакетов управления, которые не пропущены во второй узел, посредством чего скорость передачи пакетов управления является функцией коэффициента использования полосы частот и обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот.
В первом примерном маршрутизаторе средство для пропуска по меньшей мере части пакетов управления содержит: 1) средство для выбора профиля пропуска для пакетов управления, причем профиль пропуска определяет процент пакетов, которые будут пропущены, в виде функции коэффициента использования полосы частот и при этом процент пропуска увеличивается, поскольку увеличивается коэффициент использования полосы частот для полезного трафика; 2) применяют этот профиль пропуска к пакетам управления так, чтобы процент принимаемых пакетов управления, определяемых профилем пропуска, передавался во второй узел.
Во втором примерном маршрутизаторе средство для пропуска по меньшей мере части пакетов управления содержит: 1) средство для выбора первого профиля пропуска RED (основанного на длине очереди) для пакетов управления, причем первый профиль пропуска определяет первую скорость пропуска, на которой будут пропущены пакеты управления для передачи; 2) средство для выбора второго профиля пропуска RED (основанного на длине очереди) для пакетов управления, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение, причем второй профиль пропуска определяет вторую скорость профиля, на которой пакеты управления будут пропускаться для передачи, при этом вторая скорость пропуска превышает первую скорость пропуска; 3) применяют один из этих профилей пропуска к пакетам управления как функцию коэффициента использования полосы частот так, чтобы процент принимаемых пакетов управления, определяемый выбранным профилем пропуска, передавался во второй узел.
В примерном маршрутизаторе средство для определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом содержит: 1) средство для измерения скорости передачи пакетов данных из маршрутизатора во второй узел; 2) средство для сравнения скорости передачи с максимальной полосой частот сети, основанной на пакетах, между маршрутизатором и вторым узлом. Если потоки данных связаны с различными классами пакетов, то средство для определения коэффициента использования полосы частот может включать в себя: 1) средство для измерения скорости передачи из первого узла во второй узел пакетов данных, соответствующих каждому классу пакетов; 2) средство для сравнения скорости передачи пакетов данных, соответствующих каждому классу пакетов, с максимальной полосой частот, определенной для каждого класса пакетов.
В частном дополнительном варианте осуществления используются принципы настоящего изобретения для управления передачей речевого трафика через сеть, основанную на пакетах. В таких вариантах осуществления изобретение включает в себя этапы, на которых: 1) принимают по меньшей мере один поток данных, содержащий множество пакетов речевых данных, переданных из первого узла во второй узел сети, основанной на пакетах, причем каждый по меньшей мере один поток данных соответствует существующему речевому вызову, который должен передаваться через сеть, основанную на пакетах; 2) принимают пакеты управления, переданные из первого узла во второй узел, причем пакеты управления передают посредством первого узла на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом, а скорость должна быть обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот; 3) определяют во втором узле перегрузку сети, основанной на пакетах, на основании скорости, на которой принимают пакеты управления; 4) если перегрузка сети, основанная на пакетах, превышает заданный порог, то ограничивают установление новых речевых вызовов через второй узел и в сети, основанной на пакетах.
В первом примерном варианте осуществления изобретения для управления передачей речевого трафика через сеть, основанную на пакетах, передача пакетов управления первым узлом включает в себя этапы, на которых: 1) выбирают профиль пропуска для пакетов управления, причем профиль пропуска отображает коэффициент использования полосы частот в процентах к пакетам, которые будут пропущены, причем процент пропуска увеличивается со значением полосы частот, используемой для полезного трафика; 2) применяют этот профиль пропуска к пакетам управления так, чтобы процент принимаемых пакетов управления, определяемых профилем пропуска, передавался во второй узел.
Во втором примерном варианте осуществления изобретения для управления передачей речевого трафика через сеть, основанную на пакетах, передача пакетов управления первым узлом включает в себя этапы, на которых: 1) выбирают первый профиль пропуска RED (основанного на длине очереди) для пакетов управления, причем первый профиль пропуска определяет первую скорость пропуска, на которой будут пропущены пакеты управления; 2) выбирают второй профиль пропуска RED (основанного на длине очереди) для пакетов управления, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение, причем второй профиль пропуска определяет вторую скорость профиля, на которой пакеты управления будут пропускаться, при этом вторая скорость пропуска превышает первую скорость пропуска; 3) применяют один из этих профилей пропуска к пакетам управления, как функцию коэффициента использования полосы частот так, чтобы процент принимаемых пакетов управления, определяемый выбранным профилем пропуска, передавался во второй узел.
В примерном варианте осуществления изобретения для управления передачей речевого трафика через сеть, основанную на пакетах, этап определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом включает в себя этапы, на которых: 1) измеряют скорость передачи пакетов речевых данных из первого узла во второй узел; 2) сравнивают скорость передачи с максимальной полосой частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом. Если потоки данных связаны с различными классами пакетов, то этап определения коэффициента использования полосы частот может включать в себя этапы, на которых: 1) измеряют скорость передачи из первого узла во второй узел пакетов речевых данных, соответствующих каждому классу пакетов; 2) сравнивают скорость передачи пакетов речевых данных, соответствующих каждому классу пакетов, с максимальной полосой частот, определенной для каждого класса пакетов.
Предшествующее было основой, более широкой, принципов настоящего изобретения, поскольку специалистам может быть лучше понятно подробное описание предпочтительных вариантов изобретения, которое следует далее. Специалистами будет оценено, что они могут легко использовать раскрытую концепцию и примерные варианты осуществления, поскольку основа для создания или изменения других структур и способов приводит к одним и тем же задачам настоящего изобретения. Специалист может также осуществить такие эквивалентные конструкции без отклонения от сущности и объема изобретения в более широкой форме.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания принципов настоящего изобретения сошлемся теперь на последующее подробное описание, взятого вместе с сопутствующими чертежами, на которых:
Фиг.1-А и 1-В показывают примерный уровень техники использования случайного раннего отбрасывания (СРО) (RED) для трафика типа строгой пересылки (СП) (EF);
Фиг.2-А и 2-В показывают примерное использование RED, основанного на полосе частот, для трафика типа строгой пересылки (СП) (EF) в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.3 показывает второе примерное использование RED, основанного на полосе частот, для трафика типа строгой пересылки (СП) (EF) в соответствии с принципами настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Как описывается выше, с помощью длины очереди (физической очереди), как основе для управления, необходимо ли трафику СП ограничиваться или нет самому, приблизительно измеряя, поскольку значительная часть очереди пакетов отображает, что трафик СП был выше максимального значения трафика СП, разрешенного планировщиком для некоторого времени, когда возможно слишком долгое восстановление без потерянных пакетов. Таким образом, для трафика СП необходим другой механизм, чем RED, основанный исключительно на длине очереди. Изобретение обеспечивает новый механизм для упрощения обнаружения ненормальных примеров трафика для трафика высокого приоритета, чувствительного к задержкам, такому как СП ДифУсл, маркирующего IP пакеты. Механизм может быть использован для обнаружения перезагрузки трафика для трафика СП до того, как конечные пользователи заметят любой пропавший пакет полезного трафика, и он осуществляется управлением скоростью пропуска пакетов испытательного трафика (то есть пакетов управления). Механизм может также быть использован для вызова управления доступа в IP сетях связи, без необходимости резервации полосы частот. Хотя механизм подобен RED, новизна заключается в том, что пропуск пакета не инициируется исключительно длиной очереди, но и использованием полосы частот.
Принцип изобретения заключается в адаптации планировщика передачи пакетов так, чтобы число пакетов (или полосу частот, используемую передаваемыми пакетами) можно было измерить. Затем, если планировщик видит слишком много пакетов (или слишком большая полоса частот используется), то пакеты управления пропускаются. Поскольку только пакеты, которые классифицируются как наименее приоритетные (которые используются для наблюдения за статусом перегрузки сети), пропускаются первыми, то изобретение может быть использовано для отображения сетевой перегрузки для связи конечных точек без воздействия на полезный трафик (который затем может быть послан с наименьшим приоритетом). Скорее чем последовательный механизм RED, основанный на очереди, принцип изобретения заключается в новом использовании RED, основанным на полосе частот. Механизм RED, основанный на полосе частот, характеризуется процессами: 1) определением текущей используемой полосы частот, которая может быть вычислена для каждого класса передачи; 2) основанным на коэффициенте использования полосы частот, созданием или пропуском пакетов управления; то есть пакеты управления передаются на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот, причем скорость является обратно пропорциональной используемой полосе частот. Различные профили пропуска могут быть использованы для различных типов трафика.
В примерном варианте осуществления первым шагом является вычисление текущего коэффициента использования полосы частот, которое может быть выполнено для каждого класса передачи. Эти данные обычно обеспечиваются данными выполнения измерения, собранными большинством последовательных маршрутизаторов. Алгоритм, основанный на временном окне, может быть использован для вычисления текущей полосы частот на передаваемый класс; измерения и прыгающего окна и скользящего окна могут быть использованы, хотя измерения скользящего окна должны иметь лучшие результаты. Длина окна должна быть сформирована, чтобы разрешить использовать среднюю полосу частот через основной интервал.
Альтернативой для вычисления действительного коэффициента использования полосы частот является его приближение на основе числа пакетов в секунду. Если средняя пакетная длина может быть предположена, то вычисление пакетов может быть полезным приближением действительного коэффициента использования полосы частот, а подсчитанные пакеты в секунду являются простым вычислением, которое оценивает длины пакетов.
Последовательные текущие доступные маршрутизаторы поддерживают WRED, основанное на длине очереди. Несколько профилей может быть сформировано для одной и той же очереди, а совпадающий профиль выбирается на одной пакетной основе с помощью классификации. Профили пропуска формируются высказываниями формы и обычно часто не изменяются. Фиг.1-А и 1-В показывают пример известной статической формой, используемой последовательными маршрутизаторами. Фиг.1-А показывает профиль пропуска для речевого трафика, а Фиг.1-В показывает профиль пропуска для пакетов управления, где профиль пропуска является функцией длины очереди.
Основной принцип изобретения изображается на Фиг.2-А и 2-В. Фиг.2-А показывает профиль пропуска для речевого трафика, а Фиг.2-В показывает профиль пропуска для пакетов управления, где профиль пропуска является функцией коэффициента использования полосы частот. Вместо определения скорости пропуска пакетов, основанном исключительно на длине очереди, как делается в примерах на Фиг. 1-А и 1-В, скорость пропуска пакетов выбирается как функция коэффициента использования полосы частот. В примерном варианте осуществления ниже определенного порога не пропускаются пакеты, пока описанные выше пакеты с определенным коэффициентом использования полосы частот пропускаются на увеличивающейся (сформированной) скорости, пока они доходят до второго порога. Выше упомянутого второго порога все пакеты управления пропускаются.
Фиг.3 показывает альтернативные осуществления, где традиционные профили пропуска, основанные на длине очереди, используются для получения той же самой функциональности. Показанный вариант осуществления просто осуществляется на текущих доступных маршрутизаторах с помощью WRED, основанного на длине очереди, измерении механизмов полосы частот маршрутизатора. Аппаратные изменения не требуются, а программные для динамического изменения поведение WRED, поскольку функция коэффициента использования полосы частот должна быть обеспечена. Вместо использования профиля пропуска, который относится только к скорости пропуска пакетов для использования полосы частот (как делается на Фиг.2-А и 2-В), а используется набор профилей пропуска, которые относят скорость пропуска к длине очереди. На примере Фиг.3 показаны два различных профиля пропуска для пакетов управления и один порог. Как показано на Фиг.3, первый профиль пропуска для пакетов управления относится к пакетам пропуска, когда очередь обеспечивается наполнением, то используемая полоса частот находится в разрешенном пределе. Второй профиль пропуска начинает пропускать пакеты, даже если очередь пуста, и использует затем коэффициент использования полосы частот, превышающий порог. Дополнительная функция добавляется к выбору, который применяет два профиля пропуска к пакетам управления. Поскольку коэффициент использования полосы находится ниже порога, то используется профиль пропуска с умеренной скорость пропуска, поскольку пакеты только пропускаются, когда последовательности заполняются. Выше порога используется профиль пропуска, а основной процент пакетов управления пропускается, даже если последовательность пуста. В других вариантах осуществления могут быть пустыми дополнительные профили, вызываемые различными порогами. Например, конфигурация, которая позволяет пропустить 50% пакетов управления, когда используемая полоса частот находится выше уровня 1 (даже если последовательность пуста) и пропускает 100% пакетов управления, когда используемая полоса частот находится выше верхнего уровня 2. В маршрутизаторе существует множество осуществлений динамического состояния, описанного выше. Среди альтернатив предпочтительнее два решения: либо динамическое повторное формирование профиля пропуска или повторное формирование классификации пакетов, как функцию коэффициента использования полосы частот. Для динамического повторного формирования профиля пропуска число профилей на очередь не должно изменяться, но возможно для динамического изменения профиля изменение состояния пропуска. Для динамического повторного формирования классификаторов пакетов прежде основной профиль пропуска применяется к пакету, который передается, он пропускает набор классификаторов, которые определяют, что профиль является применимым к пакету. В текущих доступных последовательных маршрутизаторах поддерживаются обычная основа и многосторонняя классификация. Возможно, однако, для увеличения числа профилей на класс передачи; например, из двух профилей «полезные» и пакеты «управления» к трем профилям «полезные», «управляющие ниже порога» и «управляющие выше порога». Это разрешит динамическое повторное формирование классификаторов пакетов, основанных на коэффициенте использования полосы частот. Когда трафик находится ниже порога, то применяется профиль «управляющие ниже порога» к пакетам управления, и затем трафик превышает порог, классификатор повторно формируется для использования профиля «управляющие выше порога».
Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что уменьшение в скорости передачи пакетов управления увеличивает услуги как полоса частот, так индикатор перегрузки в основной линии. Сетевые узлы, управляющие доступом новых вызовов в сеть, могут иметь порог, ассоциированный со скоростью, на которой принимаются пакеты управления, и, если скорость превышает порог, то создание новых вызовов в сети может быть прервано, что помогает гарантировать, что значительная полоса частот останется доступной для всех существующих вызовов без пропущенных речевых пакетов, ассоциированных с такими вызовами.
Из вышеупомянутого специалисту будет понятно, что настоящее изобретение обеспечивает улучшенные способы и устройство для ограничения перегрузки в сети, основанной на пакетах, в частности для управления передачей речевого трафика. Хотя настоящее изобретение подробно описано, специалисту будут понятны различные изменения, замены и перемены к примерным вариантам осуществления, описанным здесь без отклонения от сущности и объема изобретения в его широчайшей форме. Примерные варианты осуществления, представленные здесь, показывают принципы изобретения и не предполагаются для исчерпывающего или для ограничения изобретения в описанной форме; предполагается, что объем изобретения будет ограничен только формулой изобретения, изложенной далее, и ее эквивалентами.
1. Способ ограничения перегрузки в сети, основанной на пакетах, заключающийся в том, что передают, по меньшей мере, один поток данных, содержащий множество пакетов данных, из первого узла во второй узел сети, основанной на пакетах; определяют коэффициент использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом; и периодически передают испытательные пакеты из первого узла во второй узел, причем испытательные пакеты передают на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот, посредством чего указывают статус перегрузки сети, а упомянутая скорость передачи будет обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот.
2. Способ по п.1, в котором этап периодической передачи испытательных пакетов содержит этапы, на которых выбирают первый профиль пропуска для испытательных пакетов, причем первый профиль пропуска определяет первую скорость пропуска, на которой испытательные пакеты, принимаемые в первом узле, будут пропущены для передачи; выбирают второй профиль пропуска для испытательных пакетов, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение, причем второй профиль пропуска определяет вторую скорость пропуска, на которой испытательные пакеты будут пропущены для передачи, при этом вторая скорость пропуска превышает первую скорость пропуска.
3. Способ по п.2, в котором этап периодической передачи испытательных пакетов дополнительно содержит этап, на котором выбирают третий профиль пропуска для испытательных пакетов, когда коэффициент использования полосы частот превышает второе заданное значение, причем третий профиль пропуска определяет третью скорость профиля, на которой испытательные пакеты будут пропущены для передачи, при этом третья скорость пропуска превышает вторую скорость пропуска.
4. Способ по п.2, в котором этап определения использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом содержит этапы, на которых измеряют скорость передачи пакетов данных из первого узла во второй узел; и сравнивают упомянутую скорость передачи с максимальной полосой частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом.
5. Способ по п.2, в котором, по меньшей мере, один поток данных содержит множество пакетов данных, содержащих пакеты, включающие в себя речевые данные, связанные с первым телефонным вызовом.
6. Способ по п.5, в котором дополнительно ограничивают установление новых телефонных вызовов через сеть, основанную на пакетах, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение.
7. Способ по п.2, в котором, по меньшей мере, один поток данных связан с первым классом пакетов, а этап определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом содержит этапы, на которых измеряют скорость передачи пакетов данных, соответствующих первому классу пакетов из первого узла во второй узел; и сравнивают скорость передачи пакетов данных, соответствующих первому классу пакетов, с максимальной полосой частот, определенной для первого класса пакетов.
8. Способ по п.7, в котором первый класс пакетов связан с пакетами данных, включающими в себя речевые данные.
9. Маршрутизатор для маршрутизации пакетов данных в сети, основанной на пакетах, содержащий средство для приема, по меньшей мере, одного потока данных, содержащего множество пакетов данных; средство для передачи по меньшей мере одного потока данных, содержащего множество пакетов данных, во второй узел сети, основанной на пакетах; средство для определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между маршрутизатором и вторым узлом; средство для приема испытательных пакетов; средство для пропуска, по меньшей мере, части испытательных пакетов, причем скорость пропуска является функцией коэффициента использования полосы частот и пропорциональна коэффициенту использования полосы частот; и средство для передачи испытательных пакетов, которые не пропускаются во второй узел, посредством чего скорость передачи испытательных пакетов является функцией коэффициента использования полосы частот и обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот.
10. Маршрутизатор по п.9, в котором средство для передачи испытательных пакетов содержит средство для выбора первого профиля пропуска для испытательных пакетов, причем первый профиль пропуска определяет первую скорость пропуска, на которой испытательные пакеты будут пропущены для передачи; и средство для выбора второго профиля пропуска для испытательных пакетов, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение, причем второй профиль пропуска определяет вторую скорость пропуска, на которой испытательные пакеты будут пропущены для передачи, при этом вторая скорость пропуска превышает первую скорость пропуска.
11. Маршрутизатор по п.10, в котором средство для передачи испытательных пакетов дополнительно содержит средство для выбора третьего профиля пропуска для испытательных пакетов, когда коэффициент использования полосы частот превышает второе заданное значение, причем третий профиль пропуска определяет третью скорость пропуска, на которой испытательные пакеты будут пропущены для передачи, при этом третья скорость пропуска превышает вторую скорость пропуска.
12. Маршрутизатор по п.10, в котором средство для определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом содержит средство для измерения скорости передачи пакетов данных из маршрутизатора во второй узел; и средство для сравнения скорости передачи с максимальной полосой частот сети, основанной на пакетах, между маршрутизатором и вторым узлом.
13. Маршрутизатор по п.10, в котором по меньшей мере один поток данных содержит множество пакетов данных, содержащих пакеты, включающие в себя речевые данные, связанные с первым телефонным вызовом.
14. Маршрутизатор по п.13, дополнительно содержащий средство для ограничения установления новых телефонных вызовов через сеть, основанную на пакетах, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение.
15. Маршрутизатор по п.10, в котором, по меньшей мере, один поток данных связан с первым классом пакетов и средство для определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом содержит средство для измерения скорости передачи пакетов данных, соответствующих первому классу пакетов, из маршрутизатора во второй узел; и средство для сравнения скорости передачи пакетов данных, соответствующих первому классу пакетов, с максимальной полосой частот, определенной для первого класса пакетов.
16. Маршрутизатор по п.15, в котором первый класс пакетов связан с пакетами данных, включающими в себя речевые данные.
17. Способ ограничения перегрузки в сети, основанной на пакетах, заключающийся в том, что принимают, по меньшей мере, один поток данных, содержащий множество пакетов речевых данных, переданных из первого узла во второй узел сети, основанной на пакетах, причем по меньшей мере один поток данных соответствует существующему речевому вызову, предназначенному для передачи через сеть, основанную на пакетах;
принимают испытательные пакеты, переданные из первого узла во второй узел, причем испытательные пакеты передают посредством первого узла на скорости, которая является функцией коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом, посредством чего указывают статус перегрузки сети, а упомянутая скорость должна быть обратно пропорциональна коэффициенту использования полосы частот; определяют во втором узле перегрузку сети, основанной на пакетах, на основании упомянутой скорости, на которой принимают испытательные пакеты; и если перегрузка сети, основанной на пакетах, превышает заданный порог, ограничивают установление новых речевых вызовов через второй узел и в сети, основанной на пакетах.
18. Способ по п.17, в котором передача испытательных пакетов посредством первого узла содержит этапы, на которых выбирают первый профиль пропуска для испытательных пакетов, причем первый профиль пропуска определяет первую скорость пропуска, на которой будут пропущены испытательные пакеты; и выбирают второй профиль пропуска для испытательных пакетов, когда коэффициент использования полосы частот превышает заданное значение, причем второй профиль пропуска определяет вторую скорость пропуска, на которой будут пропущены испытательные пакеты, при этом вторая скорость пропуска превышает первую скорость пропуска.
19. Способ по п.18, в котором передача испытательных пакетов посредством первого узла, дополнительно содержит этап, на котором выбирают третий профиль пропуска для испытательных пакетов, когда коэффициент использования полосы частот превышает второе заданное значение, причем третий профиль пропуска определяет третью скорость пропуска, на которой будут пропущены испытательные пакеты, при этом третья скорость пропуска превышает вторую скорость пропуска.
20. Способ по п.18, в котором определение коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом включает в себя этапы, на которых измеряют скорость передачи пакетов речевых данных из первого узла во второй узел; и сравнивают скорость передачи с максимальной полосой частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом.
21. Способ по п.18, в котором, по меньшей мере, один поток данных связан с первым классом пакетов и этап определения коэффициента использования полосы частот сети, основанной на пакетах, между первым узлом и вторым узлом содержит этапы, на которых измеряют скорость передачи пакетов данных, соответствующих первому классу пакетов из первого узла во второй узел; и сравнивают скорость передачи пакетов данных, соответствующих первому классу пакетов, с максимальной полосой частот, определенной для первого класса пакетов.
