能够改进能量使用效率的多径通信装置及其用于改进能量使用效率的业务分配方法

摘要

本发明涉及能够改进能量使用效率的多径通信设备以及用于改进其能量使用效率的业务分发方法，其能通过根据业务级别合适地调整用于传送业务的路径的数目并分发业务、而不向所有可能路径分发和传送业务，来改进多径通信中整个网络的能量使用效率。

说明书

技术领域

本发明涉及多径通信技术，并更具体地，涉及能够改进能量效率的多径 通信设备以及用于改进其能量效率的业务分发方法。

背景技术

一般，在通信网络中通过选择两个节点之间具有低路径成本的最佳路 径，来传送业务。当存在具有相同成本的多个最佳路径时，多径通信方法使 用多个最佳路径来传送业务，而不是仅选择一个路径。

作为代表性示例，存在多机框互联(Multi-chassis)LAG，其中将定义 两个节点之间的链路组的根据IEEE 802.3ad标准的链路聚合组(LAG)延伸 到多个节点，并且该链路组能与两个或多个相邻节点连接。美国专利号 7,463,579(2008.12.09)公开了用于向两个或多个相邻节点设置LAG的技术。

存在L3路由协议中的相同成本多径(ECMP)功能，诸如开放最短路 径优先(OSPF)和中间系统到中间系统(IS-IS)。作为用于在没有STP的情 况下有效构建大规模L2网络的协议的Trill(生成(spanning)树协议)也支 持ECMP。

这样的多径通信的原理在于按照分布方式将业务同样传送到多个路径。 这是为了有效使用网络资源。然而，在这样的业务负荷平衡原理下，由于即 使当业务数量小时也将业务传送到所有路径，所以在其中整个网络的能量效 率也重要的当前情况下，存在改进空间。

发明内容

技术问题

已考虑到前述问题而作出本发明，并且本发明提供了在多径通信中能改 进整个网络的能量效率的多径通信设备，使得不向所有可用路径传送业务， 而是通过基于业务级别适当调整业务所传送到的路径的数目来分发业务，并 提供了用于改进其能量效率的业务分发方法。

技术方案

在一个一般方面中，提供了一种能够改进能量效率的多径通信设备，包 括：多个物理链路；处理器，被配置为从所述多个物理链路中选择在用于每 一分组目的地的相同成本多径中包括的两个或多个物理链路作为路径链路， 生成并管理包括作为组成员的所选择的路径链路的至少一个目的地特定多 径链路组，和基于所述目的地特定多径链路组的业务级别来从所述目的地特 定多径链路组选择按照分布方式向其传送业务的路径链路；业务仪表，被配 置为测量该处理器所管理的目的地特定多径链路组中包括的路径链路的业 务级别；和业务分离器，被配置为向该处理器所选择的路径链路分发和传送 用于对应多径链路组的目的地的业务报头。

该处理器可基于所述目的地特定多径链路组中包括的每一路径链路的 优先级，来管理每一路径链路作为活动路径链路或空闲路径链路。

所述路径链路的每一个的优先级可包括与对应路径链路连接的相邻节 点的节点优先级、和与对应路径链路对应的物理链路的链路优先级。

该处理器可基于节点优先级选择活动路径链路，并且当两个或多个路径 链路连接到同一相邻节点时，该处理器可基于与连接到同一相邻节点的每一 路径链路对应的物理链路的链路优先级，来选择活动路径链路。

可通过在路由协议中使用的路由器ID，来确定该节点优先级。

可通过与该路径链路对应的物理链路的端口号或链路层地址，来确定该 链路优先级。

当确定该多径链路组的活动路径链路的数目对于该多径链路组的业务 级别太大时，该处理器可基于该多径链路组中包括的路径链路的优先级，来 将一些活动路径链路切换为空闲路径链路。

当确定该多径链路组的活动路径链路的数目对于该多径链路组的业务 级别太小时，该处理器可基于该多径链路组中包括的路径链路的优先级，来 将一些空闲路径链路切换为活动路径链路。

当选择一个物理链路作为用于多个多径链路组的每一多径链路组的路 径链路时，该处理器可对于每一多径链路组独立指定对应物理链路作为活动 路径链路或空闲路径链路。

该业务仪表可监视该处理器所管理的目的地特定多径链路组中包括的 路径链路的业务的数量，并确定该目的地特定多径链路组中包括的活动路径 链路的平均业务负荷作为对应多径链路组的业务级别。

该业务仪表可分别比较该多径链路组的业务级别与上阈值和下阈值，并 确定该多径链路组的活动路径链路的数目对于该多径链路组的业务级别是 太大还是太小。

当该多径链路组的业务级别大于上阈值时，该业务仪表可向该处理器提 供确定该多径链路组的活动路径链路的数目对于该业务级别太小的通知。

当该多径链路组的业务级别小于下阈值时，该业务仪表可向该处理器提 供确定该多径链路组的活动路径链路的数目对于该业务级别太大的通知。

当基于所述业务分组的报头信息的散列结果将其确定为新分组流时，该 业务分离器可向具有较低业务数量的路径链路分配并分发该新分组流中包 括的分组。

该设备可按照硬件类型实现，所述硬件类型构成多径通信系统中包括的 有线或无线主机的一些或全部组件、交换机的一些或全部组件、或路由器的 一些或全部组件。

在另一方面中，提供了一种用于改进多径通信设备的能量效率的业务分 发方法，包括：对于每一目的地选择在相同成本多径中包括的两个或多个物 理链路作为路径链路，并生成包括作为组成员的所选择的路径链路的至少一 个目的地特定多径链路组，基于在所述多径链路组生成操作中生成的所述目 的地特定多径链路组中包括的每一路径链路的优先级来设置每一路径链路 作为活动路径链路或空闲路径链路，并初始化该路径链路，测量所述目的地 特定多径链路组中包括的路径链路的业务级别，基于所述业务测量操作中测 量的所述目的地特定多径链路组的业务级别，来从对应目的地特定多径链路 组的路径链路中选择按照分布方式向其传送业务的活动路径链路，和向在所 述活动路径链路选择操作中所选择的活动路径链路分发和传送要向对应目 的地传送的业务。

有利效果

根据本发明，业务不按照分布方式传送到所有可用路径，而是被分发使 得基于业务级别来适当调整业务所传送到的路径的数目。所以，当业务数量 小时，不使用所有可用路径，而是使用一些路径来传送业务。另一方面，当 业务数量大时，添加未使用路径以传送业务。结果，可能改进整个网络的能 量效率。

附图说明

图1是图示了根据本发明实施例的能够改进能量效率的多径通信设备的 配置的框图。

图2是图示了根据本发明实施例的应用到具有对称结构的通信网络的能 够改进能量效率的示范多径通信设备的图。

图3是图示了根据本发明实施例的用于改进能够改进能量效率的多径通 信设备的能量效率的业务分发方法的流程图。

具体实施方式

其后，为了促进本领域技术人员理解和实施，将通过参考附图解释示范 实施例来描述本发明。

当认为相关公知功能和配置的详细描述可使得这些实施例的主题模糊 时，将省略那些详细描述。

这里使用的一些术语通过考虑这些实施例中的功能来定义，并且含义可 取决于例如用户或操作者的意图或习惯而改变。所以，应基于贯穿该说明书 的内容，来解释这些实施例中使用的术语的含义。

在描述本发明之前，该说明书中使用的多径通信表示有效使用网络的通 信方法，使得当在从特定节点到特定目的地的路径之中存在具有不同输出链 路的两个或多个最佳路径(例如，具有相同最小成本的路径)时，按照分布 方式将业务传送到所有最佳路径的输出链路。

代表性示例可包括根据IEEE 802.3ad链路聚合组(LAG)标准开发的、利 用两个或多个相邻节点来配置一个链路组的多机框互联LAG(MC-LAG)， 以及L3路由协议中支持的相同成本多径(ECMP)(诸如开放最短路径优先 (OSPF)或中间系统到中间系统(IS-IS))，以及用于在没有生成树协议(STP) 的情况下在例如数据中心中构建大规模L2网络的Trill中的ECMP技术。另 外，可包括与以上多径通信的定义匹配的所有分组转发技术。

根据本发明的能够改进能量效率的多径通信设备可按照硬件类型实现， 所述硬件类型构成包括多径通信系统中包括的有线或无线主机、交换机、或 路由器的一些或全部网络节点。

图1是图示了根据本发明实施例的能够改进能量效率的多径通信设备的 配置的框图。如图1中图示的，根据该实施例的能够改进能量效率的多径通 信设备100包括多个物理链路110、处理器120、业务仪表130、和业务分离 器140。

物理链路110是被配置为在多径通信系统中与相邻节点物理通信的硬件 组件。物理链路110可以是任意有线和/或无线通信链路，并且可以是接口之 一，诸如以太网、无源光网络(PON)、同步光纤网上的分组(POS)、无线 LAN、码分多址(CDMA)、和全球移动通信系统(GSM)。

处理器120从所述多个物理链路110中选择在用于每一分组目的地的相 同成本多径中包括的两个或多个物理链路作为路径链路，生成并管理包括作 为组成员的所选择的路径链路的至少一个目的地特定多径链路组，和基于所 述目的地特定多径链路组的业务级别来从所述目的地特定多径链路组选择 按照分布方式向其传送业务的路径链路。

处理器120可选择例如具有最小路径成本的两个或多个物理链路作为路 径链路。其间，当处理器120选择一个物理链路作为用于多个多径链路组的 每一多径链路组的路径链路时，可将对应物理链路指定为用于每一多径链路 组的活动路径链路或空闲路径链路。

其间，基于目的地特定多径链路组中包括的每一路径链路的优先级，处 理器120可管理每一路径链路作为活动路径链路或空闲路径链路。在该情况 下，活动路径链路表示被设置为对于对应多径链路组的目的地传递业务报头 的物理链路，并且空闲路径链路是被设置为不对于对应多径链路组的目的地 传递业务报头的物理链路。

每一路径链路的优先级可包括例如与对应路径链路连接的相邻节点的 节点优先级、和与对应路径链路对应的物理链路的链路优先级。在该情况下， 处理器120可基于节点优先级来选择活动路径链路，并且当两个或多个路径 链路连接到同一相邻节点时，可基于与连接到同一相邻节点的每一路径链路 对应的物理链路的链路优先级，来选择活动路径链路。

如图1中图示的，特定多径链路组包括物理链路P1、P2、P3和P4的路 径链路。基于路径链路的优先级，选择与P1、P2和P3通信的路径链路作为 活动路径链路，并选择与P4通信的路径链路作为空闲路径链路。

其间，作为节点优先级，可使用网络管理者适当设置的值，可使用已在 节点中设置的其他系统参数(即，在诸如OSPF或IS-IS的路由协议中使用 的路由器ID)、或者还可以使用使用诸如管理接口的IP地址的各种系统参数 的值。

网络中的每一通信节点可具有唯一节点优先级或非唯一节点优先级。当 每一通信节点被设置为具有唯一节点优先级时，由于易于在特定传输节点上 集中业务，所以很可能使得该物理链路和剩余传输通信节点处于空闲状态。

其间，作为链路优先级，可使用操作者设置的值，或者可使用使用向对 应链路分配的其他参数(即，诸如端口号或链路层地址的各种系统参数)的 值。

为了不按照分布方式向所有可用路径传送业务、而是通过适当调整业务 所传送到的路径的数目来分发业务，当确定特定多径链路组的活动路径链路 的数目对于对应多径链路组的业务级别太大时，处理器120可基于对应多径 链路组中包括的路径链路的优先级，来将一些活动路径链路切换到空闲路径 链路。

另一方面，当确定特定多径链路组的活动路径链路的数目对于对应多径 链路组的业务级别太小时，处理器120可基于对应多径链路组中包括的路径 链路的优先级，来将一些空闲路径链路切换到活动路径链路。

所以，处理器120主动调整多径链路组的路径链路状态，使得当业务数 量小时，将业务传送到一些路径而不是所有可用路径，并且当业务数量大时， 通过添加未使用路径来传送业务。并且通过使用向路径链路的正确优先级分 配策略，基于业务数量将业务传送到仅一些物理链路。按照该方式，可能改 进整个网络的能量效率。

业务仪表130测量该处理器120所管理的目的地特定多径链路组中包括 的路径链路的业务级别。例如，业务仪表130可监视该处理器120所管理的 目的地特定多径链路组中包括的路径链路的业务数量，并可确定该目的地特 定多径链路组中包括的活动路径链路的平均业务负荷作为对应多径链路组 的业务级别。

其间，业务仪表130可分别比较多径链路组的业务级别与上阈值和下阈 值，并且可确定多径链路组的活动路径链路的数目对于对应多径链路组的业 务级别是太大还是太小。

当多径链路组的业务级别大于上阈值时，业务仪表130可向处理器120 提供这样的通知，即将多径链路组的活动路径链路的数目确定为对于该业务 级别太小。

另一方面，当多径链路组的业务级别小于下阈值时，业务仪表130可向 处理器120提供这样的通知，即将多径链路组的活动路径链路的数目确定为 对于该业务级别太大。

所以，根据来自业务仪表130的通知，处理器120可确定多径链路组的 活动路径链路的数目是否对于该业务级别太大。取决于多径链路组的活动路 径链路的数目是否对于该业务级别太大，调整活动路径链路和空闲路径链路 的数目，使得可能改进整个网络的能量效率。

业务分离器140向处理器120选择作为按照分布方式向其传送业务的活 动路径链路的路径链路分发和传送业务。在该情况下，业务分离器140可对 业务分组的报头信息执行散列。基于散列结果，业务可分发到处理器120所 选择的路径链路。

例如，基于业务分组的报头信息的散列结果，业务分离器140可分发业 务，使得向特定路径链路分发被确定为包括在同一流中的分组，并所以同一 流中包括的分组的序列不改变。

例如，当基于业务分组的报头信息的散列结果被确定为新分组流时，业 务分离器140还可以向具有较低业务数量的路径链路分配和分发该新分组流 中包括的分组。

按照该方式，根据本发明，业务不按照分布方式传送到所有可用路径， 而是被分发使得基于业务级别来适当调整业务所传送到的路径的数目。所 以，当业务数量小时，不使用所有可用路径，而是使用一些路径来传送业务。 另一方面，当业务数量大时，添加未使用路径以传送业务。结果，可能改进 整个网络的能量效率。

图2是图示了根据本发明实施例的应用到具有对称结构的通信网络的能 够改进能量效率的示范多径通信设备的图。如图2中图示的，在数据中心或 企业网络中，一般来说，服务器连接到机柜顶部(TOR)交换机或接入交换机， 并且一层或两层的内核交换机对称连接，用于与TOR交换机或接入交换机 链接。

在图2中，在根据本发明的能够改进能量效率的多径通信设备所应用到 的TOR交换机或接入交换机中，直到目的地B、C和D的最佳路径是两个 (通过内核交换机X和内核交换机Y)，并且对于每一目的地B、C和D分 别形成多径链路组。由于内核交换机X的节点优先级(NP＝5)大于内核交 换机Y的节点优先级(NP＝6)，所以设置TOR交换机或接入交换机A中 的所有多径链路组，使得当业务级别相当低时，将与内核交换机X连接的路 径链路设置为活动路径链路，并将与内核交换机Y连接的路径链路设置为空 闲路径链路。

所以，当用于每一目的地B、C和D的多径链路组的业务级别在TOR 交换机或接入交换机A中低时，业务仅集中在内核交换机X上，但是不传 送到内核交换机Y。

其间，即使当接入交换机B、C或D向剩余接入交换机传送业务时，在 相同原理下，当其业务级别低时，业务仅集中在内核交换机X上，但是不传 送到内核交换机Y。结果，内核网络的一半进入空闲状态，使得可能将网络 能量节约最大化。

另一方面，当用于每一目的地B、C和D的多径链路组的业务级别在 TOR交换机或接入交换机A中高时，将与内核交换机Y连接的路径链路切 换到活动路径链路，将业务分发到内核处理器X和Y两者，并且整个内核 网络进入活动状态。所以可能主动改进适于动态业务负荷变化的网络能量效 率。

将参考图3来描述根据本发明的用于改进能够改进能量效率的上述多径 通信设备的能量效率的业务分发操作。图3是图示了根据本发明实施例的用 于改进能够改进能量效率的多径通信设备的能量效率的业务分发方法的流 程图。

首先，在多径链路组生成操作(310)中，多径通信设备对于每一目的地 选择相同成本多径中包括的两个或多个物理链路作为路径链路，并生成包括 所选择的路径链路作为组成员的至少一个目的地特定多径链路组。在该情况 下，在多径链路组生成操作(310)中，多径通信设备可选择具有最小路径成 本的两个或多个物理链路作为路径链路。

随后，在多径链路组初始化操作(320)中，基于在多径链路组生成操作 (310)中生成的目的地特定多径链路组中包括的每一路径链路的优先级,多 径通信设备将每一路径链路设置为活动路径链路或空闲路径链路，并初始化 该路径链路。

在该情况下，在多径链路组初始化操作(320)中，当选择一个物理链路 作为用于多个多径链路组的每一多径链路组的路径链路时，该多径通信设备 还可以对于每一多径链路组独立指定对应物理链路作为活动路径链路或空 闲路径链路。

其间，每一路径链路的优先级可包括与对应路径链路连接的相邻节点的 节点优先级、和与对应路径链路对应的物理链路的链路优先级。

在多径链路组初始化操作(320)中，例如，多径通信设备可基于节点优 先级来设置活动路径链路，并且当两个或多个路径链路连接到同一相邻节点 时，可基于与连接到同一相邻节点的每一路径链路对应的物理链路的链路优 先级，来设置活动路径链路。

在该情况下，可通过路由协议中使用的路由器ID来确定节点优先级， 并且可通过与该路径链路对应的物理链路的端口号或链路层地址，来确定该 链路优先级。

随后，在业务测量操作(330)中，多径通信设备测量该目的地特定多径 链路组中包括的路径链路的业务级别。在该情况下，在业务测量操作(330) 中，多径通信设备可监视该目的地特定多径链路组中包括的路径链路的业务 数量，并将该目的地特定多径链路组中包括的活动路径链路的平均业务负荷 确定为对应多径链路组的业务级别。

其间，在业务测量操作(330)中，多径通信设备可分别比较多径链路组 的业务级别与上阈值和下阈值，并且可确定该多径链路组的活动路径链路的 数目对于对应多径链路组的业务级别是否太大。

在业务测量操作(330)中，当多径链路组的业务级别大于上阈值时，多 径通信设备可确定多径链路组的活动路径链路的数目对于该业务级别太小。

另一方面，在业务测量操作(330)中，当多径链路组的业务级别小于下 阈值时，多径通信设备可确定多径链路组的活动路径链路的数目对于该业务 级别太大。

接下来，在活动路径链路选择操作(340)中，基于在业务测量操作(330) 中测量的目的地特定多径链路组的业务级别，多径通信设备可在对应目的地 特定多径链路组的路径链路中选择按照分布方式向其传送业务的活动路径 链路。

在该情况下，在活动路径链路选择操作(340)中，多径通信设备可确定 多径链路组的活动路径链路的数目是否对于该业务级别太大，并调整活动路 径链路和空闲路径链路的数目。

在活动路径链路选择操作(340)中，例如，当确定多径链路组的活动路 径链路的数目对于该业务级别太大时，多径通信设备可基于对应多径链路组 中包括的路径链路的优先级，而将一些活动路径链路切换到空闲路径链路。

另一方面，在活动路径链路选择操作(340)中，当确定多径链路组的活 动路径链路的数目对于该业务级别太小时，多径通信设备可基于对应多径链 路组中包括的路径链路的优先级，而将一些空闲路径链路切换到活动路径链 路。

随后，在业务分发操作(350)中，多径通信设备向在活动路径链路选择 操作(340)中选择的活动路径链路分发和传送要向对应目的地传送的业务。

在该情况下，在业务分发操作(350)中，多径通信设备可对业务分组的 报头信息执行散列，并基于散列结果向在活动路径链路选择操作(340)中选 择的路径链路分发业务。

其间，在业务分发操作(350)中，当基于业务分组的报头信息的散列结 果将其确定为包括在同一流中时，多径通信设备可分发业务，使得向特定路 径链路分发被确定为包括在同一流中的分组，并所以包括在同一流中的分组 的序列不改变。

其间，在业务分发操作(350)中，当基于业务分组的报头信息的散列结 果将其确定为新流时，多径通信设备可向具有较小业务数量的路径链路分配 和分发该新分组流中包括的分组。

按照该方式，根据本发明，不按照分布方式向所有可用路径传送业务， 而是分发业务，使得基于业务级别来适当调整业务所传送到的路径的数目。 所以，当业务数量小时，不使用所有可用路径，而是使用一些路径来传送业 务。另一方面，当业务数量大时，添加未使用路径来传送业务。结果，可能 改进整个网络的能量效率并实现本发明的上述目的。

尽管已参考附图中图示的示范实施例而描述了本发明，但是显而易见的 是，能进行落入所附权利要求的范围内的所有修改和等效。

能将本发明实现为计算机可读记录介质中的计算机可读代码。计算机可 读记录介质包括其中存储计算机可读数据的所有类型记录介质。计算机可读 记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、和光学数据 存储器。此外，该记录介质可按照(例如因特网传送中使用的)载波的形式 实现。另外，计算机可读记录介质可通过网络在计算机系统之间分发，使得 可按照分布方式来存储和运行计算机可读代码。

上面已描述了几个示例。尽管如此，将理解的是，可进行各种修改。例 如，如果按照不同顺序执行所描述的技术和/或如果按照不同的方式组合所描 述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其他组件或其等效来替换或补 充所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可实现合适的结果。因此， 其他实现在以下权利要求的范围内。