[发明专利]基于QoS的分组调度的系统和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及电信领域，具体地说，本发明涉及针对基于通信分组的系统的服务质量(QoS)和服务供应商的管理，所述系统如分组交换机或因特网路由器。

背景技术

基于通信分组的系统的作用是将输入数据分组路由到系统输出。在内嵌分组交换机的卫星的情况下，输出资源是使用在时分和/或频分复用模式下的下行链路波束。每个分组被期望具有称为“时隙”的恒定持续时间。基于分组的系统可以个别地处理分组或把它们作为脉冲串处理。脉冲串可以被认为是具有共同头部特征(例如相同目的地和QoS)的连续输入分组群。

在基于分组的系统中，在每个系统输出的瞬时数据分组率是统计上的并，当发生输出拥塞时不得不受限于输出容量。为了在每个系统输出建立数据分组流，必须确定哪个分组可以被首先分配给输出与否。对于没有立即分配给输出的分组，它们被缓冲(并在稍后分配)，且如果缓冲器满了，这些数据分组可能被丢弃。所有这些判定被称为分组调度。完成分组调度所需要的信息位于数据分组的分组头(PH)，通常(例如：IP，ATM)输出目的地、服务质量(QoS)、持续时间、带宽、供应商成员资格等可以从PH内容直接读取或(通过映射表)间接推出。

用于多服务综合到下一代基于通信分组的系统的重要主题是，在调度分组时考虑对网络QoS和服务供应商的管理。各种类型的网络应用需求不同的分组调度方案(scheduling profiles)：例如，基于IP的语音传输(VoIP)或视频流应用能忍受丢失(丢弃)但对时间敏感性(很少或没有缓冲)，而电子邮件可以支持延迟(缓冲)但几乎没有丢失。对于这些调度面，没有通用的标准，它们可以随着网络的类型、传输层、服务供应商需求和网络的发展而变化。

存在两种在未来因特网中用于支持服务质量的模型：综合服务(Intserv)和差分服务(Diffserv)。综合服务要求巨大复杂度去管理大的基于分组的系统(例如数以万计的连接用户)。差分服务将复杂度转移到网络的边缘(也就是在卫星系统中的终端)并使得交换机变得更加具有可缩放性。简单的差分服务算法仅仅提供基本的QoS层次，对于空间其他应用则被考虑得太复杂。而且，简单的差分服务算法通常在拥塞期间遭受不公平性(对服务供应商的重要标准)，这使得高优先级的分组完全阻塞低优先级的分组。

另外，存在被多个通信服务供应商共享的交换系统的不断增长的需求。这意味着分组调度处理过程应该考虑这样的事实：输出资源必须在不同供应商之间共享。输出资源属性规则应该根据每个服务供应商的资本出资来公平地定义。传统卫星系统在不同供应商之间按照固定和严格的配置来分配它的输出资源。这样，就永久地保证了协商的带宽，但是整个系统的性能对比其下行链路资源在供应商之间完全共享的系统来说不是最佳的。事实上，在“严格供应商资源分割”的情况下和给定的输出之内，在每个供应商资源分区内具有拥塞的所有概率之和比在这假设忽略供应商区分的输出内具有拥塞的概率要高。而且，基于“每供应商队列”的传统分组交换系统高度依靠分区的定义：在设计的时候队列的数目就固定了。于是，由于这种设计的约束限制了商业开发。这个问题对于卫星更加敏感，因为它们在轨道运行了好几年而没有设计修改的可能性，且在这里“每供应商队列”的数目可以不必调整到最大。

发明内容

于是，现在需要的是提供解决这些缺陷的系统和处理方法。通过用于将硬件输出资源属性调度到不同服务供应商处理的并且待发送的数据分组的系统，上述需求至少得到部分满足，所述系统包含：

-提取设备，适于提取包含在分组头中的服务质量参数；

-随机值产生器；

-可编程键属性设备，依靠服务质量参数和产生的随机值、根据可编程规则，将优先级键归属到分组；

-调度设备，包含按顺序产生分组交换指令的指令产生器，所述顺序依赖于被归属到每个分组头的优先级键值；

-交换设备，按产生的分组交换指令的顺序，将所述分组路由至硬件输出资源。

根据另一方面：

-该系统包含用于确定每个服务供应商的容量溢出的装置；

-其中所述调度设备首先产生用于服务供应商容量输出溢出没有被检测到的分组的分组输出指令，并其次产生用于在硬件输出资源界限内溢出被检测到的分组的分组输出指令。

根据另一方面：

-所述调度设备包含各自涉及不同的优先级键的不同队列，分组头分类器在对应其归属的优先级键的队列中存储分组头；