弹性分组环中单点阻塞情况下提高公平带宽利用率的方法

摘要

本发明公开了一种弹性分组环中单点阻塞情况下提高公平带宽利用率的方法，该方法是：环上的站点k收到发生单点阻塞的站点i、j发送过来的公平控制帧，同时提取站点i、j环0和环1上的公平控制值并进行比较，如果站点i、j的各自两个较小的公平值相差大于或等于X％，且该站点k距离环0阻塞点的跳数大于或等于环上站点总数的Y％，则该站点k上环0的公平业务转向环1发送；其中，1≤X≤99，1≤Y≤99。本发明通过将环0上的公平业务转向环1上进行发送，在单点阻塞产生时可充分利用此时环1上的富余带宽，可实现双环的公平带宽资源共享，提高公平业务的实际可使用带宽。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，确切的说是涉及一种在弹性分组环网络中利用公平控制协议提高双环公平带宽利用率的方法。

背景技术

弹性分组环(RPR：Resilient Packet Ring)技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型媒体访问控制(MAC：Material Access Control)层协议，能够适应多种物理层(如SDH：Synchronous Digital Hierarchy(同步数字体系)、以太网、DWDM：Dense Wavelength-division Multiplexing(密集波分复用)等)，可有效地传送数据、话音、图像等多种业务类型。

RPR的核心基础是以太网技术，其处理的基本数据单元还是分组数据包。类似于光纤分布式数据接口(FDDI：Fiber Distributed Data Interface)的物理结构，RPR也是利用两根光纤或其它介质连接而成的双环结构(内环和外环)，内环和外环上的信号传送方向相反。每端RPR站点设备都拥有一个MAC地址，同时拥有环中所有站点的网络拓扑表，网络建立初始通过拓扑发现协议建立该拓扑表。利用站点拓扑发现协议，可支持站点的即插即用功能，如果要在原有的RPR环中增加一端新设备，则由新加入设备发起握手协商，更新环中各设备所维护的网络拓扑表。

RPR的技术还具有空间复用、双环自动保护、业务分类等功能。业务分类：空间复用就是环上不同跨段之间的业务不会相互干扰，可以相互独立的占用本跨段环上的带宽。RPR标准还定义了双环自动保护协议，提供steering(源路由方式)  、wrapping(绕回方式)两种保护倒换方式。根据802.17标准RPR业务分为三类：class A、class B和class C。这三类业务具有不同的优先级A类业务具有最高优先级，B类业务次之。C类业务属于尽力传送的业务。

公平算法所能控制的业务类型包括C类业务和B类业务中超出保证带宽的那部分业务。这部分业务通常称为公平业务。A类业务和B类业务的保证带宽部分属于非公平业务。非公平业务不受公平算法的调控，可以直接上环。RPR整个环的带宽在每个站点都是可见的。整个环的保证带宽之和不能超过环的总带宽。环总带宽于保证带宽的差值就是剩余带宽，这部分带宽由公平业务来使用，公平业务受公平算法全环调度。下面介绍公平算法和与这个算法相关的公平业务。

公平算法是802.17标准中的重要内容之一。为此定义了公平控制帧，目的在于全环每个站点的公平业务在公平控制帧的调节下能公平的上环，全局长时间统计来看不会出现有的站点上环业务多有的上环业务少的情况。公平控制帧包含五个域：环控制、源MAC地址、公平控制值、帧校验序列。公平控制值是其中的关键部分，该字段中的值显示了该站点的公平速率值。公平算法帧没有目的站点，其报文不会被发送到指定站点，而是被发送到该站点最近的邻居(上游站点)或广播到整个环(通过公平控制帧头中的TTL生存时间来设定，发送给上游邻居站点时TTL＝1，广播时TTL＝255)。802.17标准中定义公平帧发布周期为100us。

在公平算法中遵循着一些基本原则是：经过本点的业务比本点的上环业务有更高的优先级，即在进行转发时优先转发其它站点的业务；当有站点发生阻塞时，希望本站点能够按照设定的权重占用带宽。环上每个站点都会统计环路上的带宽使用情况，进行如下操作：接收、计算、选择使用、发送。

接收：从环上接收下游站点发送过来的公平速率，从环0接收的公平帧，其公平控制值标识环1的公平状态；从环1接收的公平帧，其公平控制值标识环0的公平状态。

计算：每个站点都会根据一段公平周期内经过本站点的过环流量、空闲带宽容量计算本站点的上环速率。在公平算法控制中，当一个站点计算出的建议公平速率比其它站点的建议公平速率小的话，其它站点的都采用这个最小公平速率进行控制。那么该站点就称为阻塞点。预示着经过本点的业务流量过大，其它站点应该减少发送流量。

选择使用：选择公共速率的原则很简单，就是将本点建议公平速率和接收的公平速率进行比较。选择公平速率最小的值。

发送：通过统计本点过环和上环流量判断上游发送过来的业务是否与阻塞点相关，如果相关的话发送公平速率。如果不相关则公布本点建议公平速率。

本站点用公平速率控制本点业务的上环。实际环上每个站点都会进行上述的四个操作。RPR环为双环结构，每个环都这样运行着。以图1为例：假设站点D环0阻塞，那么站点D就会根据本站点上环和过环的业务计算一个公平控制值FD0，站点D按照自己的建议公平速率上公平业务到环0，然后从环1发布该公平控制值FD0。站点C收到FD0之后，首先计算出自己的FC0，然后比较FC0是否大于FD0，如果是，那么公布FD0，站点C的公平业务使用公平速率FD0上环，站点C继续公布FD0。依次类推到站点B和站点A以及环0上的其它站点E、F、G等。

由于RPR环网是双环的结构，阻塞产生站点就可能存在三种情况：(1)环0阻塞+环1不阻塞；(2)环0阻塞+环1阻塞；(3)环0不阻塞+环1阻塞。阻塞点计算公平控制值，环0和环1都会单独进行计算，没有产生阻塞的环公平控制值设为最大，此时它的所有上游站点都不会受到本点公平值的约束。两个环阻塞程度可能是不相同的，但是目前已经公布的技术是将RPR环的两个环独立地考虑的，没有充分考虑到相互之间的关系，无论环0阻塞的程度如何，所有上环0的公平业务在没有发生保护倒换的情况下都必须从环0走，使得环0负担重，可上环的业务少。当环0阻塞的时候，环1可能比较空闲或者阻塞程度比较低。因此，按照现有的控制方法就降低了双环带宽的使用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种弹性分组环中单点阻塞情况下提高公平带宽利用率的方法，能够减轻环0的阻塞程度，让双环带宽得到更充分的利用。

本发明的一种弹性分组环中单点阻塞情况下提高公平带宽利用率的方法，该方法是：环上的站点k收到发生单点阻塞的站点i、j发送过来的公平控制帧，同时提取站点i、j环0和环1上的公平控制值并进行比较，如果站点i、j的各自两个较小的公平值相差大于或等于X％，且该站点k距离环0阻塞点的跳数大于或等于环上站点总数的Y％，则该站点k上环0的公平业务转向环1发送；其中，1≤X≤99，1≤Y≤99。

优选地，如果所述站点i、j的各自两个较小的公平值相差小于这两个公平值中最小的一个的X％，则所述站点k的公平业务依然在环0上发送。

优选地，如果所述站点k距离环0阻塞点的跳数小于环上站点总数的Y％，则所述站点k的公平业务依然在环0上发送。

4、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述X优选为：20≤X≤40。

5、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述Y优选为：30≤Y≤50。

本发明通过将环0上的公平业务转向环1上进行发送，在单点阻塞产生时可充分利用此时环1上的富余带宽，可实现双环的公平带宽资源共享，提高公平业务的实际可使用带宽。

附图说明

图1为现有弹性分组环的业务上环方向；

图2为多个站点的RPR环；

图3为采用本发明后的弹性分组环的业务上环方向。

具体实施方式

环上所有站点在进行公平控制帧处理的时候，按照前面所述有四个操作步骤：接收、计算、选择使用、发送。本发明针对选择使用和发送两个操作。站点对公平帧的接收和本站点建议公平控制值的计算都是一样的。

图2中RPR环有n个站点，站点i计算的公平控制值环0为Fi0，环1为Fi1。Fi0通过环1往下游站点公布，Fi1通过环0往站点i的下游站点公布。

例如在环0站点i发生阻塞，在环1站点j发生阻塞。站点i计算并公布公平控制值Fi0、Fi1；站点j计算并公布公平控制值Fj0、Fj1；由于i站点的环1和j站点的环0都没有阻塞，公平控制值Fi1和Fj0应为最大值。它们不影响下游站点公平业务的发送。

环上站点k接收到的公平帧有Fi0、Fj1。站点k需要做的事情有五步：

步骤一、比较Fi0和Fj1的大小，计算|Fi0-Fj1|＞＝(X％×min(Fj1，Fi0))是否成立。如果不成立则跳到步骤六执行。

步骤二、计算本站点距离发送min(Fj1，Fi0)的阻塞点的距离(跳数)d，d＝(255-当前收到的公平帧中的TTL值)。

步骤三、从本地拓扑数据库中读取环上站点总数T；

步骤四、比较d＞＝Y％×T是否成立，如果不成立则跳到步骤六执行。

步骤五、本点上环的公平业务转向到计算的公平控制值大的环。结束流程。

步骤六、根据802.17的原则等待本站点的公平控制值调整到适合的值之后，公平业务上环。结束流程。

在步骤一和步骤四中分别设置合适的门限值，目的是防止一个环阻塞时业务马上倒换到另外的一个环，然后该环又马上阻塞，因为反复这样就会造成倒换震旦。上面的X和Y的选择范围是：1≤X≤99，1≤Y≤99。优选范围是：20≤X≤40，30≤Y≤50。

正如上面六个步骤所述，选择适合的公平速率之后发送公平业务到拥塞程度低的环。

下面以图1举例说明：

假设环上D点检测到环0阻塞，G点检测到环1阻塞。那么D点计算环0公平控制值FD0、环1公平控制值FD1，FD1的值为最大值；G点计算环0公平控制值FG0、环1公平控制值FG1，FG0的值为最大值。然后发送公平帧，环0的公平控制值在环1上传送，环1的公平控制值在环0上传送。

实施例1  A点收到的公平值为FD0和FG1。

步骤一、FD0＜FG1且(FG1-FD0)＞＝20％×FD0，说明环0比环1阻塞严重。

步骤二、根据TTL值计算A点距离阻塞点D的距离d＝3。

步骤三、读取环上的总站点数t＝7；

步骤四、3＞＝40％×t成立；

步骤五、A点上环0的公平业务转向到环1发送。如图3所示。

实施例2  C点收到的公平值为FD0和FG1。

步骤一、FD0＜FG1且(FG1-FD0)＞＝20％×FD0，说明环0比环1阻塞严重。

步骤二、根据TTL值计算C点距离阻塞点D的距离d＝1。

步骤三、读取环上的总站点数T＝7；

步骤四、1＞＝40％×T不成立，跳到步骤六；

步骤六、C点上环0的公平业务根据802.17标准的规则依然在环0发送，不在该技术约速范围。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。