专利名称：Rpr公平类型业务控制系统、传输方法及流量控制方法
技术领域：
本发明涉及弹性分组环网领域，特别是涉及一种RPR公平类型业务控制系统、传输方法及流量控制方法。
背景技术：
弹性分组环网(Resilient Packet Ring，RPR)是一种面向数据分组业务的传送技术。目前IEEE802.17工作组已经完成其标准化工作，即RPR标准。弹性分组环网将特有的电信级特性与以太网的面向数据业务的高带宽分发、灵活性和可扩展能力有效结合起来，可以为运营商提供数据优化的带宽管理和高性价比的多优先级业务传输解决方案。
图1为弹性分组环网(RPR)结构和节点结构。弹性分组环网(RPR)为逆向双环结构，分内环和外环，最多可以支持255节点互连，其中外环定义为ringlet0，内环定义为ringlet1，内外环都可以完成数据帧发送和接收；弹性分组环网(RPR)节点由用户侧单元媒质接入控制(Medium AceessControl，MAC)客户端(client)、物理层(PHY)单元和媒质接入控制(MAC)单元组成。其中媒质接入控制(MAC)单元包含一个MAC控制单元、一个环向选择单元和两个数据通道单元(分别同内外环相关联)。MAC客户端(client)可以通过内外两个环的数据通道收发数据。
弹性分组环网(RPR)支持多种优先级业务，其中包括尽力转发业务，即RPR标准中的公平类业务(classB EIR业务和classC业务)，其表示当环网带宽还有宽裕的时候，可以为公平类业务提供服务，否则要优先服务高优先级业务。
在弹性分组环网中，公平类型业务受RPR公平算法控制。
RPR公平算法，是对弹性分组环网中的公平类型业务提供动态、公平的带宽控制调节。当环网发生拥塞时，RPR公平算法将调节环网中拥塞域内的节点公平占用网络可用带宽，实现拥塞域内节点对网络带宽的公平占用。
为了实现对弹性分组环网公平类业务流量的动态、公平带宽分配，RPR标准给出了公平算法的实现机制。该公平分配的机制可以概括为3个步骤拥塞判断、公平信息通告、接入流量控制。
其中，接入流量控制是RPR公平算法对拥塞域内节点带宽公平调节的最终体现。一般地，弹性分组环网(RPR)的公平算法通过接收到的公平信息速率receivedRate，产生接入允许速率allowedRateCongested，控制接入流量，通常，发送到拥塞节点以远的业务速率被限制在接入允许速率范围之内，而接入允许速率的生成又同拥塞节点的发送速率相关联，因此，RPR公平算法通过所述3个步骤在拥塞域内形成一个反馈系统，通过不断的调节上环业务流量，进行生成新的公平速率，之后再调节上环业务流量，促使各个节点获得一个公平的接入带宽。
RPR公平算法在节点流量均衡的情况下，可以很好的实现拥塞域内的带宽公平分配。但是，在拥塞节点发送的流量小于公平预期的情况下，则将导致上游节点发送流量的强烈震荡，使得上游节点平均流量带宽降低，导致网络带宽利用率急剧下降，这是RPR标准公平算法的缺陷。
公平预期是拥塞节点如果能够发送足够的流量，但是由于链路处理能力有限，发生拥塞的时候，拥塞节点可以预期得到的公平带宽。
特别是在弹性分组环网采用激进模式下，在拥塞节点的流量小于公平预期的情况下，将导致拥塞域内上游节点上环速率急剧震荡、且无法收敛，网络的带宽利用率将急剧下降。图2和图3所示是在流量不均衡模型(该实例中拥塞域内可用的公平类型带宽为600Mbps)及其仿真结果，在这种不均衡的情况下，网络带宽的利用率只有60％。
事实上，由于数据业务流量具有很大的随机性，流量不均衡的情况在实际的网络环境中是非常普遍的。RPR公平算法在流量不均衡情况下，性能将急剧恶化，会导致网络运营商可提供的带宽发生非预期的降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷而提供的一种弹性分组环网的公平类型业务控制系统、传输方法及流量控制方法，其解决弹性分组环网拥塞域内上游节点上环速率震荡，进而使网络带宽利用率急剧下降的问题，提高了弹性分组环网络的性能。
为实现本发明目的而提供的一种弹性分组环网公平类型业务控制系统，包括MAC控制单元和环向选择单元，以及外环数据通道和内环数据通道，所述MAC控制单元包括平滑过滤单元和上环接入流量控制单元；平滑过滤单元，用于对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率。
上环接入流量控制单元，用于从平滑过滤单元中调取平滑接入允许速率，并根据平滑接入允许速率对弹性分组环网中的上环公平类型业务进行上环接入流量控制。
所述平滑接入允许速率为当弹性分组网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，接入允许速率占据1/lpCoef的权重，而上个周期得到的平滑接入允许速率所占据的权重为(1-1/lpCoef)，两者相加而得到，其中，lpCoef为低通平滑过滤系数。
所述低通平滑过滤周期是弹性分组网中公平算法的的老化周期的n倍。
所述低通平滑过滤系数为16，32，64，128，256或者512。
为实现本发明目的还提供了一种弹性分组环网公平类型业务传输实现方法，包括下列步骤步骤A′)在弹性分组环网传输公平类型业务的过程中，判断本节点是否拥塞；步骤B′)当节点拥塞发生时，向相邻节点通告公平信息，通报节点的拥塞情况；步骤C′)对节点的接入允许速率进行低通平滑滤波，产生平滑接入允许速率，利用平滑接入允许速率对上环公平类业务进行流量限制。
所述步骤C′)包括下列步骤步骤C1′)弹性分组环网的节点中的MAC控制单元根据节点接收到的公平信息速率，产生接入允许速率；步骤C2′)对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；步骤C3′)将所述平滑接入允许速率与本节点的发送到拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率相比较，产生流量控制信号，控制节点的接入流量。
所述步骤C2′)包括下列步骤步骤C21′)初始化平滑接入允许速率为0；判断低通平滑过滤周期是否到达；步骤C22′)如果低通平滑过滤周期到达，则计算并生成平滑接入允许速率；步骤C23′)如果低通平滑过滤周期没有到达，则平滑接入允许速率保持不变，直到低通平滑过滤周期到达，返回步骤C22′)。
在所述步骤C3′)之前还包括下列步骤步骤C31′)统计本节点发送上环的，并且是拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率。
为实现本发明目的又提供了一种弹性分组环网的公平类型业务接入流量控制方法，包括下列步骤步骤A)弹性分组环网的节点中的MAC控制单元根据节点接收到的公平信息速率，产生接入允许速率；步骤B)对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；步骤C)利用平滑接入允许速率对上环公平类业务进行流量限制。
所述步骤B)包括下列步骤步骤B1)初始化平滑接入允许速率为0；判断低通平滑过滤周期是否到达；步骤B2)如果低通平滑过滤周期到达，则计算并生成平滑接入允许速率；步骤B3)如果低通平滑过滤周期没有到达，则平滑接入允许速率保持不变，直到低通平滑过滤周期到达，返回步骤B2)。
所述步骤B2)中计算并生成平滑接入允许速率的方法为弹性分组网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，接入允许速率占据1/lpCoef的权重，而上个周期得到的平滑接入允许速率所占据的权重为(1-1/lpCoef)，将两者相加而得到平滑接入允许速率，其中，lpCoef为低通平滑过滤系数。
所述低通平滑过滤系数为16，32，64，128，256或者512。
所述步骤C)包括下列步骤
步骤C1)统计本节点发送上环的，并且是发送到拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率；步骤C2)通过比较平滑接入允许速率和发送到拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率，产生流量控制信号，控制节点的接入流量。
所述步骤C2)中产生流量控制信号的方法为判断上环总速率是否小于平滑接入允许速率，且是否需要控制上环公平类型业务；当判断结果都为真时，产生流量控制信号为真，可以发送报文；否则，产生流量控制信号为假，不能发送报文。
所述低通平滑过滤周期是弹性分组网中公平算法的老化周期的n倍。
本发明的有益效果是本发明的弹性分组环网的公平类型业务控制系统和方法，通过平滑接入允许速率对拥塞节点的上环速率进行控制，可以有效的解决在流量不均衡情况下，即拥塞节点发送流量小于公平预期的时候，导致拥塞域内上游节点上环速率震荡，进而使带宽利用率急剧下降的问题，其显著提高网络带宽利用率，优化网络性能，同时具有实现简单、兼容现有标准的优点。其特别在公平信息通告的激进模式下，可以很好地调节上环业务流量。进一步地，在流量均衡的情况下，也可以很好地调节带宽，与现有的标准公平算法具有良好的兼容性，适用于多种状况下公平算法的业务控制。
图1是现有的弹性分组环网(RPR)和环网节点结构示意图；图2是现有的弹性分组环网公平算法非均衡流量模型示意图；图3是图2的非均衡流量模型在激进模式下现有公平算法接入流量控制的仿真结果图；图4是本发明RPR公平算法过程示意图；图5是本发明RPR公平算法SCFF帧格式示意图；图6是本发明RPR公平算法拥塞控制反馈过程示意图；图7是图2的非均衡流量模型在激进模式下本发明公平算法在流量不均衡情况下的仿真结果图；图8是本发明公平算法在流量均衡情况下的仿真结果图。
具体实施例方式
下面结合附图1和2，图4～8进一步详细说明本发明的弹性分组环网的公平类型业务控制系统、传输方法及流量控制方法。
一般地，弹性分组环网主要关注的是OSI参考模型中的数据链路层(datalink)中的MAC控制(control)和MAC数据通道(datapath)，以及与上层涉及到的同MAC客户端(client)的接口。
在本发明实施例中，如图1所示，弹性分组环网(RPR)的外环(ringlet0)通过从西向东物理单元接收数据，通过东向物理单元发送数据；内环(ringlet1)通过从东向西物理单元接收数据，通过西向物理实体发送数据。MAC客户端(client)可以通过内外两个环的数据通道收发数据。但是本发明并不以此为权利要求的限制，本发明同样适用于弹性分组环网内外环各方向接收和传送数据的情况。
如图1所示，本发明的弹性分组环网(RPR)的MAC单元包括一个MAC控制(control)单元和环向选择(select)单元，以及两个数据通道单元外环数据通道(ringlet0 datapath)和内环数据通道(ringlet1 datapath)。
本发明的弹性分组环网的公平类型业务控制系统，是在MAC控制单元中，还包括平滑过滤单元，用于对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；上环接入流量控制单元，用于从平滑过滤单元中调取平滑接入允许速率，并根据平滑接入允许速率对弹性分组环网中的上环公平类型业务进行上环接入流量控制。
平滑接入允许速率是通过对接入允许速率allowedRateCongested进行低通平滑滤波后得到的。当弹性分组网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，接入允许速率占据1/lpCoef的权重，而上个周期得到的平滑接入允许速率所占据的权重为(1-1/lpCoef)，两者相加而得到，其中，lpCoef为低通平滑过滤系数。
即lp_allowedRateCongested＝lp_allowedRateCongested+(allowedRateCongested-lp_allowedRateCongested)/lpCoef。
其中，lp_allowedRateCongested为平滑接入允许速率，allowedRateCongested为接入允许速率，lpCoef为低通平滑过滤系数，该值的选取范围是{16，32，64，128，256，512}，较佳值为512。
对接入允许速率allowedRateCongested的低通平滑过滤是周期性进行的，低通平滑过滤周期可以是弹性分组环网(RPR)公平算法的老化周期(Agingnterval)，也可以是老化周期的n倍，其中n为大于0的实数，即可以为整数1、2、3……，也可以是小数倍，如n为0.1，0.2，……。较佳地，n值为16。
低通平滑滤波是一个变量的当前值同历史值按照一定的权重进行平均，得到一个新的当前值，从平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested的生成方法中可以看出，当弹性分组环网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，要生成一个新的平滑接入允许速率lp_allowedRtateCongested，其中当前变量值即接入允许速率allowedRateCongested占据1/lpCoef的权重，而历史值即上个周期得到的平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested所占据的权重为(1-1/lpCoef)，两者相加即得到新的平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested。
可以看出，由于上述过程是周期进行的，即使实际的变量比如接入允许速率allowedRateCongested有剧烈的震荡，经过上述周期性的平滑后，平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested的变化也是比较平缓的，因此叫平滑滤波。
弹性分组环网的RPR公平算法是一个拥塞域内的反馈过程，其在拥塞节点发送流量小于公平预期的情况下，拥塞域内的上游节点的接入允许速率将在拥塞节点通告的公平速率和预期公平速率之间震荡，正是这种震荡，导致拥塞域内上游节点平均带宽无法达到公平预期，恶化了网络性能。因此，允许上环速率的震荡是造成网络带宽利用率降低的直接原因。
本发明以上环接入流量控制单元中的平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested对上环公平类业务进行流量控制。将平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested与本节点发送上环网的并且发送到拥塞节点以远的上环公平类业务总速率AddRateCongested相比较，产生流量控制信号addRateCongestedOk，从而对上环公平类业务进行流量限制。
通过比较平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested和上环总速率addRateCongested，判断上环总速率addRateOk是否小于平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested，且是否需要控制上环公平类型业务addRateOk；当判断结果都为真时，产生流量控制信号addRateCongestedOk为真，可以上环发送报文；否则，产生流量控制信号addRateCongestedOk为假，不能上环发送报文。
即addRateCongestedOk＝addRateOk&&(addRateCongested＜lp_allowedRateCongested)。
其中，addRateOK为节点发送公平类业务流量控制信号，包括拥塞以远和拥塞以近的所有流量，其用意是要保证公平类业务不能占用预留带宽的业务，当节点发送的、转发的非预留类业务流量超过非预留带宽时，则需要立即控制上环公平类业务流量，保证预留类业务带宽不被占用。
流量控制信号addRateCongestedOk用于控制MAC客户端单元是否继续发送拥塞以远的业务数据报文，该信号为一个布尔变量，为1时表示真，可以发送报文，为0时表示假，不能发送报文。
下面详细描述本发明的RPR公平类型业务传输实现方法过程弹性分组环网(RPR)中处于竞争网络带宽资源的节点处于一个拥塞区域，RPR公平算法的目的就是当网络由于流量过大发生拥塞时，对拥塞域内的节点上环接入流量进行公平调节，实现拥塞域内节点对网络带宽的公平占用。
为了实现对弹性分组环网公平类型业务传输，实现流量的动态、公平带宽分配，RPR公平类型业务传输方法(即公平算法)可以概括为3个步骤拥塞判断、公平信息通告、接入流量控制。
本发明的描述中所采用的关键技术术语，等同于IEEE802.12-2004中的协议中的关键术语，为现有技术，本发明不再详细描述。
如图4所示，为本发明实施例RPR公平类型业务传输方法(公平算法)实现过程，RPR公平算法通过所述3个步骤协同工作，实现对拥塞域内节点接入带宽的公平调节。
步骤A拥塞判断，即在弹性分组环网(RPR)传输公平类型业务的过程中，判断本节点是否拥塞；如图4所示的RPR公平算法中，节点S1、S2、S3通过外环(ringlet0)往节点S4发送公平类业务，由于3条业务流都要通过节点S3和S4之间的链路，因此3条数据流存在带宽资源竞争。对于3条数据流，当只有一条数据流处于激活状态时，该数据流可以独享网络带宽，当两条以上的数据流处于激活状态、且发送能力超过网络可用带宽时，则发生网络拥塞，拥塞节点为S3。造成该拥塞的原因为节点S1、S2和S3接入的流量之和超过节点S3和S4之间的链路带宽处理能力。因此，节点S1、S2、S3处于同一个拥塞区域，S3为拥塞域头，S1为拥塞域尾。
其中，弹性分组环网(RPR)的拥塞判断条件为localCongested＝(stqDepth＞＝stqLowThreshold)‖(nrXmitRate＞unreservedRate)。
其含义为当STQ(Secondary Transit Queue，第二转发队列)缓存的报文深度大于低门限或者发送和转发的非A0业务速率超过非保留带宽时，即发生拥塞。
A0类业务为弹性分组环网(RPR)中A类业务，即最高优先级业务中的一种，弹性分组环网为A0类业务分配保留带宽，这部分带宽是绝对保证不会被其他业务占用的。
其中，localCongested表示本地拥塞；stqDepth表示STQ队列中缓存的报文字节数；stqLowThreshold表示STQ拥塞门限；nrXmitRate表示转发和发送的非预留业务的速率；unreservedRate表示非预留带宽。。
步骤B公平信息通告，即当节点拥塞发生时，向相邻节点通告公平信息，通报节点的拥塞情况。
当弹性分组环网(RPR)中的节点根据步骤A的判断条件，断定该节点已经发生拥塞时，则该节点即启动公平信息通告过程。
公平信息实质上是一种速率信息，即fairRate，该速率信息由拥塞节点产生。弹性分组环网有两种产生公平信息fairRate的方式激进方式(aggressive)和保守方式(conservative)。两种方式都是通过统计本节点的发送上环的公平类业务速率获得。
在激进模式下公平信息fairRate＝lpaddRate/normCoef。
其中lpaddRate为本节点发送上环公平类业务速率的低通滤波参数，主要目的是对发送速率进行平滑过滤，消除数据流的抖动对速率统计带来的偏差；normCoef为归一化系数，主要携带权重信息。
在保守模式下公平信息faiRate为本节点发送上环速率的低通平滑值，同激进模式相比，其差异在于，当拥塞节点统计到的链路带宽利用率小于85％的时候，将平滑的增加公平信息fairRate的值，目的在于提高链路带宽利用率；当链路带宽利用率大于95％的时候，则平滑的减小公平信息faiRate的值，目的在于提前预防链路拥塞的发生。
公平信息fairRate通过RPR标准定义的一种叫做公平信息包的报文(SCFF)向上游节点传送，SCFF中携带的fairRate可以划分为两类，即满速率信息FULL_RATE和非满速率信息。
SCFF帧格式结构如图5所示。
其中，ttl域为生存时间；baseControl域为帧的基本控制信息，其中Ri为环向指示，用于携带公平算法帧的环号信息；FE为是否受控于公平算法的指示；FT为帧类型指示；SC为业务等级；WE为倒换允许指示；P为奇校验位。
saCompact域为节点的源地址信息，SA为节点的源地址信息。
faimessHeader域的高3比特为公平算法帧类型指示(ffType)域，FF_TYPE指示公平算法帧类型，为000，表示为单节点拥塞公平算法帧(SCF)；为001，表示此帧为多节点拥塞公平算法帧(MCF)；faimessHeader域其他比特保留。fairRate用于存放向上游节点通告的允许速率的值，如fairRate为FFFFH表示满速率(FULL_RATE)。
FCS域用于对公平算法帧的校验。
公平信息报文SCFF在弹性分组环网(RPR)中逐点转点传递。
步骤B)可以包括下列步骤步骤B1)每个节点根据自己收到的SCFF帧判断相邻节点的拥塞情况步骤B11)当拥塞域内的上游节点收到拥塞节点发送的公平信息后，将公平信息fairRate提取出来，即receivedRate。
步骤B12)如果公平信息fairRate为满速率信息，即fairRate＝＝FFFF，则判断下游节点没有拥塞；步骤B13)如果公平信息fairRate为非满速率信息，即fairRate＜FFFF，判断下游节点拥塞拥塞，即downstreamCongested＝(fairRate＜FFFF)。
其中，downstreamCongestioned表示下游拥塞。
步骤B2)每个节点根据自己统计到的发送速率和转发速率来决定公平信息速率是继续转发还是重新生成步骤B21)如果本地拥塞而下游不拥塞，则通告本地公平信息；步骤B22)如果本地拥塞，下游节点也拥塞，但是本地比下游更拥塞，则通告本地公平信息；步骤B23)如果本地不拥塞而下游拥塞，则继续向上游节点转发收到公平信息。
步骤B24)如果本地不拥塞同时下游节点也不拥塞，或者转发速率小于接收到的公平信息速率，则通告全速信息，即本节点为拥塞域尾。公平速率信息在拥塞域的传递方法，是弹性分组环网(RPR)对拥塞域内的节点进行流量公平调节的前提，正是基于对公平速率信息的获取，拥塞域内的节点才能按照此公平速率进行上环接入流量控制，从而实现公平调节。
步骤C)接入流量控制，即对节点的接入允许速率allowedRateCongested进行低通平滑滤波，产生平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested，然后与本节点发送上环网的并且上发送到拥塞节点以远的上环总速率相比较，产生流量控制信号，控制节点的接入流量。
步骤C)实际上实现了弹性分组环网(RPR)公平类型业务的节点上环接入流量控制的过程。
本发明的弹性分组环网中公平类型业务上环接入流量控制方法的基本原理是如图6所示，设定一个流量分布状态，在每个节点都有发送不少于公平预期的流量带宽的能力，如果拥塞区域内的某个上游节点发送的业务流量超过了公平预期，则由于拥塞点的链路带宽处理能力是有限的，拥塞节点可以获得的带宽必定小于公平预期，则拥塞节点发送到上游节点的公平信息速率也将小于公平预期，上游节点接收到该速率信息后，将发送速率调节到公平预期速率以下，即上游节点流量降低，由于上游节点流量降低，则拥塞节点拥塞解除，同时拥塞节点可以获得更多的带宽，当拥塞节点拥塞解除后，上游节点将接收到一个满速率信息，因此其接入允许速率将平滑上升，当上升到一定的速率水平后，又将导致下游节点拥塞，之后再一次进入公平速率调节进程，直到所有节点的接入流量都维持到一个公平预期带宽，才可达到稳定状态。即公平的带宽分配是该反馈系统的稳态，除此之外的任何状态都是一个非稳态。
接入流量控制是RPR公平算法的对拥塞域内节点带宽公平调节的最终体现，发送到拥塞节点以远的业务速率被限制在接入允许速率范围之内，而接入允许速率的生成又同拥塞节点的发送速率相关联，因此，如图6所示，RPR公平算法在拥塞域内形成一个反馈系统，通过不断的调节上环业务流量，进而生成新的公平速率，之后再调节上环业务流量，促使各个节点获得一个公平的接入带宽。
步骤C)所描述的弹性分组环网(RPR)公平类型业务的节点上环接入流量控制的过程包括下列过程步骤C1)首先，节点中的MAC控制单元根据节点接收到的公平信息速率receivedRate，产生一个接入允许速率allowedRateCongested，也就是允许发送到拥塞域头节点以远的流量速率，即对拥塞有贡献的接入流量；接入允许速率allowedRateCongested是在每个老化周期对其进行更新，生成算法如下if(receivedRate！＝FULL_RATE) //判断接收速率是否为不满速率allowedRateCongested＝receivedRate*normCoef；//如果是，则允许发送速率为接收速率乘以归一化系数elseallowedRateCongested+＝(maxAllowedRate-
allowedRateCongested)/rampUpCoef//否则，接入允许速率为最大允许速率减去原来的允许发送速率的结果，除以平滑增长系数，再加上个老化同期的接入允许速率步骤C2)根据接入允许速率allowedRateCongested，对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested；对allowedRateCongested的低通平滑过滤是周期性进行的，低通平滑过滤周期可以是RPR标准公平算法中的老化周期(Agingnterval)，也可以是老化周期的n倍，其中，n为大于0的实数，即可以是整数如1、2、3...，也可以是小数，如0.1，0.2.……。较佳地，n＝16。
平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested的生成方法过程为步骤C21)初始化平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested＝0；判断低通平滑过滤周期是否到达；步骤C22)如果低通平滑过滤周期到达，则计算并生成平滑接入允许速率；平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested是对接入允许速率allowedRateCongested进行低通平滑滤波得到的。当弹性分组网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，接入允许速率占据1/lpCoef的权重，而上个周期得到的平滑接入允许速率所占据的权重为(1-1/lpCoef)，两者相加而得到，其中，lpCoef为低通平滑过滤系数。
即平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested＝lp_allowedRateCongested+(allowedRateCongested-lp_allowedRateCongested)/lpCoef。
其中lp_allowedRateCongested为平滑接入允许速率，allowedRateCongested为接入允许速率，lpCoef为低通平滑过滤系数，该值的选取范围是{16，32，64，128，256，512}，较佳值为512。
步骤C23)如果低通平滑过滤周期没有到达，则平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested保持不变，直到低通平滑过滤周期到达，返回步骤C22)。
步骤C3)利用平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested对上环公平类业务进行流量限制；步骤C31)统计本节点发送上环的，并且是拥塞节点以远的上环总速率addRateCongested，也就是对发送到拥塞节点以远的流量速率进行统计；步骤C32)通过比较平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested和上环总速率addRateCongested，产生流量控制信号addRateCongestedOk，控制节点的接入流量。即该信号用于控制MAC客户端(Client)是否继续发送拥塞以远的公平类业务报文。
通过比较平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested和上环总速率addRateCongested，判断上环总速率addRateOk是否小于平滑接入允许速率lp_allowedRateCongested，且是否需要控制上环公平类型业务addRateOk；当判断结果都为真时，产生流量控制信号addRateCongestedOk为真，可以上环发送报文；否则，产生流量控制信号addRateCongestedOk为假，不能上环发送报文。
即流量控制信号addRateCongestedOk的生成如下addRateCongestedOk＝addRateOk&&(addRateCongested＜lp_allowedRateCongested)。
其中，addRateOK为节点发送公平类业务流量控制信号，包括拥塞以远和拥塞以近的所有流量，其用意是要保证公平类业务不能占用预留带宽的业务，当节点发送的、转发的非预留类业务流量超过非预留带宽时，则需要立即控制上环公平类业务流量，保证预留类业务带宽不被占用，流量控制信号addRateCongestedOk控制MAC客户端单元是否继续发送拥塞以远的业务数据报文，该信号为一个布尔变量，为1是表示可以发送报文，为0表示不能发送报文。
针对图2所示的流量不均衡模型，采用本发明给出的改进的RPR公平算法进行仿真，图7为仿真结果，可以看出，拥塞域内远端节点的速率震荡得到了较好的抑制，flow(1，4)和flow(2，4)两条业务流量可以达到585M的带宽(现有RPR公平算法下为360M)，并且其上环速率同现有的RPR公平算法要平滑的多，带宽利用率也由原来的60％提高到97.6％。
在流量均衡情况下，本发明给出的改进RPR公平算法也可以实现良好的公平带宽分配，还以图2给出的业务模型为例，如果节点3具有同节点1、2相同的发送能力，即都可以满线速发送上环网业务—流量均衡。图8为采用本发明改进的RPR公平算法的仿真结果，可以看出，网络带宽在拥塞域内得到公平分配，且带宽利用率可以到达100％。该仿真结果表明本发明的改进公平算法同现有的标准公平算法具有良好的兼容性。
本发明相对于现有的RPR标准公平算法，对上环流量控制方法进行了改进，通过对接入允许速率平滑过滤，产生一个新的平滑接入允许速率，来限制上环的发送到拥塞节点以远的公平类业务流量。本发明的改进可以有效的解决流量不均衡，即拥塞节点发送流量小于公平预期情况下导致的拥塞域内远端节点上环速率震荡问题，从而获得更高的带宽利用率和更平滑的流量，其特别在公平算法的激进模式下，可以很好地调节上环业务流量。而且，在流量均衡的情况下，也可以很好地调节带宽，与现有的标准公平算法具有良好的兼容性，适用于多种状况下公平算法的业务控制。
本发明的实施例是为了更好地理解本发明进行的详细的描述，而并不是对本发明所保护的范围的限定，因此，本领域普通技术人员不脱离本发明的主旨情况下，未经创造性劳动而对本明所做的改变，是在本发明的保护范围内的。
权利要求
1.一种弹性分组环网公平类型业务控制系统，包括MAC控制单元和环向选择单元，以及外环数据通道和内环数据通道，其特征在于，所述MAC控制单元包括平滑过滤单元和上环接入流量控制单元；平滑过滤单元，用于对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；上环接入流量控制单元，用于从平滑过滤单元中调取平滑接入允许速率，并根据所述平滑接入允许速率对弹性分组环网中的上环公平类型业务进行上环接入流量控制。
2.根据权利要求1所述的公平类型业务控制系统，其特征在于，所述平滑接入允许速率为当弹性分组网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，接入允许速率占据1/lpCoef的权重，而上个周期得到的平滑接入允许速率所占据的权重为(1-1/lpCoef)，两者相加而得到，其中，lpCoef为低通平滑过滤系数。
3.根据权利要求2所述的公平类型业务控制系统，其特征在于，所述低通平滑过滤周期是弹性分组网中公平算法的老化周期的n倍。
4.根据权利要求2所述的公平类型业务控制系统，其特征在于，所述低通平滑过滤系数为16，32，64，128，256或者512。
5.一种弹性分组环网公平类型业务传输实现方法，其特征在于，包括下列步骤步骤A′)在弹性分组环网传输公平类型业务的过程中，判断本节点是否拥塞；步骤B′)当节点拥塞发生时，向相邻节点通告公平信息，通报节点的拥塞情况；步骤C′)对节点的接入允许速率进行低通平滑滤波，产生平滑接入允许速率，利用所述平滑接入允许速率对上环公平类业务进行流量限制。
6.根据权利要求5所述的弹性分组环网公平类型业务传输实现方法，其特征在于，所述步骤C′)包括下列步骤步骤C1′)弹性分组环网的节点中的MAC控制单元根据节点接收到的公平信息速率，产生接入允许速率；步骤C2′)对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；步骤C3′)将所述平滑接入允许速率与本节点的发送到拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率相比较，产生流量控制信号，控制节点的接入流量。
7.根据权利要求6所述的弹性分组环网公平类型业务传输实现方法，其特征在于，所述步骤C2′)包括下列步骤步骤C21′)初始化平滑接入允许速率为0；判断低通平滑过滤周期是否到达；步骤C22′)如果低通平滑过滤周期到达，则计算并生成平滑接入允许速率；步骤C23′)如果低通平滑过滤周期没有到达，则平滑接入允许速率保持不变，直到低通平滑过滤周期到达，返回步骤C22′)。
8.根据权利要求6所述的弹性分组环网公平类型业务传输实现方法，其特征在于，在所述步骤C3′)之前还包括下列步骤步骤C31′)统计本节点发送上环的，并且是拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率。
9.一种弹性分组环网的公平类型业务接入流量控制方法，其特征在于，包括下列步骤步骤A)弹性分组环网的节点中的MAC控制单元根据节点接收到的公平信息速率，产生接入允许速率；步骤B)对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；步骤C)利用平滑接入允许速率对上环公平类业务进行流量限制。
10.根据权利要求9所述的接入流量控制方法，其特征在于，所述步骤B)包括下列步骤步骤B1)初始化平滑接入允许速率为0；判断低通平滑过滤周期是否到达；步骤B2)如果低通平滑过滤周期到达，则计算并生成平滑接入允许速率；步骤B3)如果低通平滑过滤周期没有到达，则平滑接入允许速率保持不变，直到低通平滑过滤周期到达，返回步骤B2)。
11.根据权利要求10所述的接入流量控制方法，其特征在于，所述步骤B2)中计算并生成平滑接入允许速率的方法为弹性分组环网公平算法的低通平滑过滤周期到达时，接入允许速率占据1/lpCoef的权重，而上个周期得到的平滑接入允许速率所占据的权重为(1-1/lpCoef)，将两者相加而得到平滑接入允许速率，其中，lpCoef为低通平滑过滤系数。
12.根据权利要求11所述的接入流量控制方法，其特征在于，所述低通平滑过滤系数为16，32，64，128，256或者512。
13.根据权利要求9或10所述的接入流量控制方法，其特征在于，所述步骤C)包括下列步骤步骤C1)统计本节点发送上环的，并且是发送到拥塞节点以远公平类型业务的上环总速率；步骤C2)通过比较所述平滑接入允许速率和所述上环总速率，产生流量控制信号，控制节点的接入流量。
14.根据权利要求13所述的接入流量控制方法，其特征在于，所述步骤C2)中产生流量控制信号的方法为判断所述上环总速率是否小于所述平滑接入允许速率，且是否需要控制上环公平类型业务；当判断结果都为真时，产生流量控制信号为真，可以发送报文；否则，产生流量控制信号为假，不能发送报文。
15.根据权利要求10或11所述的接入流量控制方法，其特征在于，所述低通平滑过滤周期是弹性分组网中公平算法的老化周期的n倍。
全文摘要
本发明公开了RPR公平类型业务控制系统、传输方法及流量控制方法。本系统包括MAC控制单元和环向选择单元，以及外环数据通道和内环数据通道，所述MAC控制单元包括平滑过滤单元和上环接入流量控制单元。本发明接入流量控制方法，包括下列步骤MAC控制单元根据节点接收到的公平信息速率，产生接入允许速率；对接入允许速率进行低通平滑滤波，生成平滑接入允许速率；利用平滑接入允许速率对上环公平类业务进行流量控制。本发明还提供一种RPR公平类型业务传输实现方法。其解决RPR拥塞域内上游节点上环速率震荡，进而使带宽利用率急剧下降的问题，提高了RPR网络的性能。
文档编号H04L12/42GK1968189SQ20061007232
公开日2007年5月23日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者张帆, 尚秋平 申请人:华为技术有限公司