专利名称：用于在数据链路层内管理源节点和目标节点之间的路径的方法,以及相应的源节点和表的制作方法
技术领域：
本发明的领域涉及局域网内源节点与目标节点之间的数据流传输(称为单播传输)，从而可确定源节点和目标节点之间的至少两条通信路径或轨迹。确切地说，本发明涉及优化位于OSI (开放式系统互联)七层模型中的第二层的数据链路层。本发明尤其适用于家用网络，尤其(但不限于)适用于多技术网络，例如以太网、
Wi-Fi或PLC(电力线通信)，或者也适用于小型专业网络。
背景技术：
稍作提醒便可知道，数据链路层介于物理层与网络层之间。数据链路层在同一网络的节点之间传输帧，尤其是在对所实施的传输媒体的寻址和仲裁进行控制方面。数据链路层尤其受媒体访问控制(MAC)子层的控制。网络的每个节点由其MAC地址识别。通常，在数据链路层中，通过识别单一路径来建立源节点和目标节点之间的链路。这条路径由一系列中间节点确定，这些中间节点是信息到达目标节点的传输过程中必需经过的。因此，从给定源节点到给定目标节点的所有数据流或有待传输的数据流都会经过相同的路径。如果是网状网络，那么通常可以识别连接源节点和目标节点的若干路径。在这种情况下，在现有技术体系中，只选择其中一条路径用于所有数据流，使其在指定的时间从源节点传输到目标节点。如果第一链路出现故障，则由第二路径传送所有的流量。在现有技术协议中，有一种称为“生成树”(或STP)的协议。这是用于交换机或网桥的第2层(数据链路)协议，可在局域网(LAN)中建立无环路的网络拓扑结构。该协议由IEEE 802. ID标准确定。根据该协议，网络在两点之间必需具有单一路径，因此必需提议使用无环路的网络拓扑结构。如果有环路，那么STP协议会检测出环路，然后通过封锁交换机的某些端口来停用网络链路，从而保证两节点之间路径的唯一性。最后，应注意，STP协议是集中式协议(通过使用单一根节点实现的集中式协议)。另一个现有技术协议是根据目标地执行的第2层级“转发”。转发表根据目标地而建立。最佳路径的选择是通过最短路径算法(使用跃点数度量标准或计算到达目标节点所需经过的中间节点的数目)得到的。这两个现有技术的路径选择技术没有对在相同源节点与相同目标节点之间交换若干不同的数据流这一问题提供任何特别的解决方案。在每种情况下，因为不同的数据流具有相同的目标地，所以会采用相同的路径。在某些情况下，例如，如果一个或多个数据流已经在源节点与目标节点之间传输，那么其他数据流的传输会因为路径过载而难以进行。例如，如果是根据目标地进行转发，且如果用于选择的度量标准是跃点的数目，那么当有待传输的数据项过多时，链路会发生饱和并且会在传输结束之前一直处于饱和状态。还提议应用将数据包损失考虑在内的度量标准。在这种情况下，如果检测到第一路径饱和或过载，那么所有的数据流将交换到称为后备路径的第二路径上，这样可能会导致第二路径又处于饱和。然后就会出现摇摆现象(所有的数据流从一条路径交换到另一条路径上)，从而严重降低服务质量。如果使用“生成树”协议，那么会封锁某些端口，从而使每种情况下源节点与目标节点之间的路径都是唯一的路径。两节点之间交换的帧或数据包必需完全采用相同的路径。同样，流向相同目标地且由相同源节点输出的所有数据流必需经过相同的路径。因此，需要能够克服数据链路层的现有技术协议的这些缺陷的技术。
发明内容
本发明提出一种方法来满足这一需要，所述方法用于在包括多个中间节点的网状通信网络中的数据链路层中管理至少一个源节点与至少一个目标节点之间的路径。根据本发明，在给定的瞬间，在所述源节点与所述目标节点之间确定至少两条不同路径来分配有待在所述源节点与所述目标节点之间传输的数据流，且所述方法在所述源节点中实施的步骤如下-为所述数据流指定数据流标识符；-将代表数据流类别的信息片段与所述数据流进行关联；-结合所述数据流标识符和关于数据流类别的所述信息片段，为所述数据流中的一条数据流指定所述路径中的一条路径。因此，本发明提议结合数据流标识符和数据流类别(例如，服务种类)，在若干路径中指定一条路径。指定路径通常对应于指定输出接口或链路、指定与路径的第一部分相对应的源节点，此部分由一系列通向目标节点的中间节点构成。因此，可为预计由源节点发送至相同目标节点的不同类别的数据流指定不同的路径，从而优化负载的管理。这种优化尤其将数据流的类别考虑在内，例如将语音或视频“尽力服务”等服务种类考虑在内。根据一项特定实施例，为所述数据流中的一条数据流指定所述路径中的一条路径的步骤还参考至少一个先前可能的对所述路径给另一个数据流的分配。因此，如果其中一条路径过载，或依照管理条件(超过阈值)被认为过载，那么根据实施例的本发明的方法就可选择没有过载的路径而不采用已选择的路径。特别地，在这种情况下，由源节点传输到目标节点的两条数据流可使用两条不同的路径。根据本发明的一个特定方面，在所述指定步骤中为所述数据流指定的所述标识符，对于数据流或相关数据流的组在所述网络中是唯一的。网络中这种唯一的数据流标识符可以实现对负载进行简单、有效的管理，因为标识符可传送至所有节点。在某些实施例中，可将一个数据流标识符指定给一组数据流。例如，电视会议的声音和图像是两条不同的数据流，但是人们可能希望为这些数据流指定相同的标识符以确保其所经过的路径相同。根据第一特定实施例，例如，所述标识符可通过散列一组数据片段来获得，所述数据片段所在的组中包括源节点地址、目标节点地址、所述数据流的传输协议的标识符、所述源节点中所述数据流的所述传输协议的源端口、所述目标节点中所述数据流的所述传输协议的目标端口。这项散列操作应用数学函数来创建信息的数字水印，将大小可变的信息转换为大小不变的代码，以实现代码的鉴别或存储。例如，源节点的地址是源节点的网络地址，即源节点的第3层级地址。类似地，例如，目标节点的地址是目标节点的网络地址。此实施例尤其适用于硬件架构，其中计算所述函数的速度比采用软件架构情况下的速度更快。根据第二特定实施例，获得所述标识符的方法是，针对包括所述数据片段中的至少一个数据片段的所述数据流，将从其至少一个数据包的至少两个字段中提取的位进行串接，所述数据片段所在的组包括源节点地址、目标代码地址、所述数据流的传输协议的标识符、所述源节点中所述数据流的所述传输协议的源端口、所述目标节点中所述数据流的所
述传输协议的目标端口。此实施例适用于软件架构，因为就针对每个帧编写数据流的标识符所花费的时间而言，软件架构较为有利。这两个实施例确保了数据流的标识符的唯一性。在本发明的一项特定实施例中，所述指定步骤针对所述源节点实施特定的表，用于将所述源节点的输出接口与包括目标节点地址和数据流类别的对进行关联。所述表还可将每个所述对与代表相关输出接口的负载的信息片段进行关联。所述代表负载的信息片段尤其可以是表示正常状态(例如由“默认”表示)还是过载状态(例如由“过载”表示)的二进制信息片段。查询此表可检测到节点的输出接口处于负载状态，因此最好是将待传输的数据流发送至另一个没有过载的接口。根据一项特定实施例，为所述输出接口中的一个接口指定的数据流标识符在所述表中与所述输出接口和与所述输出接口关联的对进行关联。此标识符可记录在(例如)也可存储代表负载的信息片段的字段中，或者此标识符可记录在不同的字段中。在一项特定实施例中，所述网状网络实施至少两种通信媒体。本发明的方法实际上尤其可用于(例如使用以太网、Wi-Fi、PLC和其他技术的)多技术网络中。当然，所述方法也可用于实施如以太网协议的单技术网状网络。根据一项特定的实施例，所述方法包括以下步骤当所述路径上的另一条数据流终止传输时，为正在传输的所述数据流中的至少一条数据流重新指定所述路径中的一条路径。也可当负载变小时重新指定较佳路径。本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括程序代码指令以当由处理器执行时实施本文以上所述的管理路径的方法。本发明也涉及包括多个中间节点的网状通信网络中的源节点。所述源节点包括在网络的所述源节点与目标节点之间确定至少两条不同的路径的构件。这样的源节点尤其包括为待传输至所述目标节点的至少一条数据流指定数据流标识符的构件、将所述至少一条数据流与代表数据流类别的信息片段进行关联的构件，以及为所述至少一条数据流指定一条所述路径的构件，其中涉及所述数据流的标识符和代表数据流类别的所述信息片段。本发明还涉及存储在源节点的存储器中的表，其中源节点能够在包括多个中间节点的网状通信网络中向目标节点传输数据流。该表的关键在于，可用于在所述源节点和所述目标节点之间确定至少两条不同的路径。根据本发明，此类表将对应于所述至少两条路径中的一条路径的所述源节点的输出接口与由目标节点地址和数据流类别所形成的数据对进行关联。通过下文对一项特定实施例的描述，并借助于简单的说明性而非详尽的实例，本发明的其他特性及优点将更加清楚。
图I为根据本发明的多路径网络的一项实例的简图；图2为描述本发明的方法的不同步骤的简化方框图；图3为根据本发明的网络的另一项实施例；图4为根据本发明的源节点的结构的示意图。
具体实施例方式因此，本发明提出一种在适用于网状网络以实现在源节点与目标节点之间确定若干路径，从而在数据链路层(0SI系统的第2层级)中传输数据流的新颖方法。具体而言，网络可以是网状以太网或多技术网络，其节点具有至少两个不同的接口，例如能够分别管理以太网协议、Wi-Fi传输或电力线通信(PLC)进行的传输。本发明提出一种能够在数据链路层中管理多条路径的解决方案，从而在需要的情况下将有待在源节点A与目标节点B之间传输的数据流进行分配，特别地，此分配是根据类别进行的。数据流的类别可以是代表其内容(视频、音频)类型的服务种类。数据流的类别可以只涉及重要程度或优先级。因此，根据本发明的管理方法主要实施以下步骤-将有待传输到目标节点的数据流与代表数据流类别的信息片段进行关联；-结合代表数据流类别的信息，为数据流指定其中一条路径的一部分。因此指定网络中的一条路径或另一条路径尤其会涉及类别。此外，根据所示实施例，为每条数据流指定一个本专利申请文件中称为“数据流-ID”的标识符，以便优化对每条数据流执行的转发(且与现有技术不再相同的是，只转发至目标地)。因此，此转发一方面可能涉及服务的类别或种类，另一方面可能涉及每条路径的负载。换句话说，在所述实施例中，本发明实现了在数据链路层中根据目标地、根据服务的类别或种类、数据流和负载进行的转发。图I所示为实施本发明的方法的多技术网状网络的简化实例。必需考虑源节点A与地址节点(目标节点)B之间的交换。此节点A可分别通过分别由两个输出接口 EthO和WlanO支持的两条路径CO ( “路径O”)或Cl ( “路径I”)与节点B通信。例如，路径CO根据以太网协议经过两个中间节点I和2，至少对于介于节点A与节点I之间的第一部分是这样的。从节点A来看，路径CO与其输出接口 EthO关联，且因此与连接节点A和节点I的路径CO的第一部分关联。在连接节点I和节点2且随后连接节点2和节点B的部分进行的其余传送分别由节点I和2以自身已知的方式进行控制。路径Cl包括中间节点3和4，所述中间节点3和4使用Wi-Fi技术彼此互连，至少对于介于节点A与节点3之间的路径Cl的第一部分是这样的。从节点A来看，路径Cl与其输出接口 WlanO关联且因此与连接节点A和节点3的路径Cl的第一部分关联。之后的传送部分由节点3和4以传统方式来完成。因此，本发明与数据链路层现有技术不同，现有技术为那些必须从节点A传输至节点B的所有数据流提供单路径传输，而本发明可特别依据相关数据流的类别，有选择地选择路径CO或路径Cl。例如，可决定称为标称路径的路径CO优先用于每个类别，而当根据本文中下文所
述的预定过载确定标准检测出标称路径负载过大时，则指定称为后备路径的路径Cl。在这种情况下，选择一条路径还是另一条路径应该根据数据流的类别以及路径的负载而定。根据另一种方法可拟定，路径CO可以是至少一第一类别的默认路径，而需求较少的第二类别在默认情况下使用第二路径即足够，即使第二路径的性能不太好。在实施第一方法中，拟定将数据流编号(数据流-ID)与每条数据流进行关联。这样便可根据具体情况来管理相同类别的、独立流向相同目标地的两条数据流的路线，从而可在需要的情况下为其指定两条不同的路径。为达到此目的，每个源节点为每个目标节点管理转发表，转发表一般在初始化网络拓扑结构时形成，此时尚无数据流。在本发明的另一项实施例中，本文中上述管理方法的步骤(也)会在中间节点中实施。因此，假如网络的所有节点能够发送(并因而能够传输)数据流，那么他们便会实施本文中上述方法的步骤。以下所示为图I的网络中的节点A的初始转发表的实例。此初始表在初始化网络期间建立，这时还没有传输数据流。
目标地服务种类路径度量标准数据流使用情况输出接口
MAC@B尽力服务 O^EthO
MAC@BWWOWlanO
MAC@BUMOEthO
MAC@B尽力服务 WlanO
MAC@B EthO
MAC@BUM WlanO表I-节点A的初始转发表第一列包括目标地址。在图I的实例中，仅拟定一个目标地(节点B)。在真实的情况中，会识别若干个其他目标节点，且会在表中相应地添加所需的行。第二列表示不同的服务种类或数据流的类别。在本实例中，已识别三个类别。-“尽力服务”，指优先级最低的数据流；-“语音”，指语音数据流；-“视频”，指视频或多媒体数据流。当然，在不偏离本发明的框架的情况下，还可确定其他类别，或与此相反地将其数量限制为两个。第三列“路径度量标准”所涉及的度量标准标明相关路径的质量特征。表的前三条或前三行确定三个服务种类的标称路径(度量标准为O (本专利申请文件中零值是最大值))。后三条确定后备路径(度量标准为I)。如果有两个以上的输出接口可用，则将在表中附加额外的行与其他每个接口相对应。此外可拟定，特定类别的标称路径不同于另一类别的标称路径。第四列数据流的“使用情况”特别指相关路径的下一部分的负载状态。在所示实施例中可有两个值，“默认”或“标准”，以及“过载”。第五列“输出接口”指定每以条使用的路径。现在将对更新此表的实例进行说明。如果节点A必须发送被指定发往节点B的第一“尽力服务”类型的数据流，且已指定所述数据流的数据流编号为11，则会根据此数据流的编号更新字段“数据流使用情况”，如下表所示。在另一种方法中，可多拟定一列以在表中记录这些数据流编号。
权利要求
1.一种管理路径的方法，用于在包括多个中间节点(1、2、3、4)的网状通信网络中的数据链路层上管理至少一个源节点(A、C)与至少一个目标节点(B)之间的路径， 其特征在于，在给定的瞬间，在所述源节点(A、C)与所述目标节点(B)之间确定至少两条不同的路径(C0、C1)以分配将在所述源节点(A、C)与所述目标节点(B)之间传输的数据流；且其特征在于，所述方法在所述源节点中实施以下步骤 为所述数据流指定数据流标识符(“数据流-ID”)； 将代表数据流类别的信息片段与所述数据流进行关联； 结合所述数据流标识符和关于数据流类别的所述信息片段，为所述数据流中的一条数据流指定所述路径中的一条路径。
2.根据权利要求I所述的管理路径的方法，其特征在于，为所述数据流中的一条数据流指定所述路径中的一条路径的步骤还参考至少一个先前可能的对所述路径给另一个数据流的分配。
3.根据权利要求I所述的管理路径的方法，其特征在于，在所述指定步骤中为所述数据流指定的所述标识符，对于数据流或相关数据流的组在所述网络中是唯一的。
4.根据权利要求3所述的管理路径的方法，其特征在于，所述标识符可通过散列一组数据片段来获得，所述数据片段所在的组中包括源节点地址、目标节点地址、所述数据流的传输协议的标识符、所述源节点中所述数据流的所述传输协议的源端口、所述目标节点中所述数据流的所述传输协议的目标端口。
5.根据权利要求3所述的管理路径的方法，其特征在于，获得所述标识符的方法是，针对包括所述数据片段中的至少一个数据片段的所述数据流，将从其至少一个数据包的至少两个字段中提取的位进行串接，所述数据片段所在的组中包括源节点地址、目标节点地址、所述数据流的传输协议的标识符、所述源节点中所述数据流的所述传输协议的源端口、所述目标节点中所述数据流的所述传输协议的目标端口。
6.根据权利要求I所述的管理路径的方法，其特征在于，所述指定(24)步骤针对所述源节点实施表(25，T)，用于将所述源节点的输出接口与包括目标节点和数据流类别的对进行关联。
7.根据权利要求2和6所述的管理路径的方法，其特征在于，所述表(25，T)将代表相关输出接口的负载的信息片段与每个所述对进行关联。
8.根据权利要求7所述的管理路径的方法，其特征在于，代表负载的所述信息片段是表示正常状态或过载状态的二进制信息片段。
9.根据权利要求3和6所述的管理路径的方法，其特征在于，为所述输出接口中的一个接口指定的数据流标识符在所述表(25，T)中与所述输出接口以及与所述输出接口关联的所述对进行关联。
10.根据权利要求I所述的管理路径的方法，其特征在于，所述网状网络实施至少两种通信媒体。
11.根据权利要求2所述的管理路径的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤当所述路径上的另一条数据流终止传输时，为正在传输的所述数据流中的至少一条数据流重新指定所述路径中的一条路径。
12.—种计算机程序产品，其包括程序代码指令以当由处理器执行时实施根据权利要求I所述的管理路径的方法。
13.—种包括多个中间节点的网状通信网络中的源节点，其特征在于，所述源节点包括在所述源节点与目标节点之间确定至少两条不同路径的构件，且其特征在于，所述源节点包括 用于为待传输至所述目标节点的至少一条数据流指定数据流标识符的构件， 将代表数据流类别的信息片段与所述至少一条数据流进行关联的构件，以及 结合所述数据流标识符和关于数据流类别的所述信息片段，为所述至少一条数据流指定所述路径中的一条路径的构件。
14.一种实施根据权利要求I所述的方法的表，所述表保存在源节点的存储器中，所述源节点能够在包括多个中间节点的网状通信网络中将数据流传输至目标节点，其特征在于，所述表可在所述源节点与所述目标节点之间确定至少两条不同的路径，且其特征在于，所述表将对应于所述至少两条路径中的一条路径的所述源节点的输出接口与包括目标节点地址和数据流类别的数据对进行关联。
全文摘要
本发明涉及一种用于在包括多个中间节点的网状通信网络中的数据链路层中管理至少一个源节点与至少一个目标节点之间的路径的方法，其特征在于，在给定的瞬间，在所述源节点与所述目标节点之间确定至少两条不同的路径以分配将在所述源节点与所述目标节点之间传输的数据流；且特征在于，所述方法包括在所述源节点中实施以下步骤为所述数据流指定数据流标识符；将代表数据流类别的信息关联到所述数据流；结合所述数据流标识符和所述数据流类别信息，为所述数据流中的一条数据流指定所述路径中的一条路径。
文档编号H04L12/56GK102804707SQ201080025479
公开日2012年11月28日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者菲利普·克里斯丹, 辛达·萨哈里 申请人:法国电信