專利名稱：把數據包轉接到其它網的方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的、把分組交換網的數據包轉接到至少一個能確保該數據包所要求品質的其它網的方法。
在通常由多個子網組成的諸如因特網的分組交換網中，源節點的數據包在必要時可通過各子網的多個中間節點和/或接入節點而被傳輸到目標節點。除了信息之外，數據包還特別包括有目標地址。中間節點或接入節點包含有用于確定通信路徑的所謂路由選擇表，在該表中，數據包的每個目標地址都被分配了如下節點(即中間節點或接入節點)的目標地址，即在該節點上轉發數據包。也就是說，如果數據包到達這種節點，數據包便被轉發到與其在路由選擇表中的目標地址項相對應的節點中。
在這種分組交換網內的數據傳輸通常都是無聯系的，也就是說，具有相同源地址和目標地址的數據包是相互獨立地進行傳輸的，這樣，在目標節點內既不保證數據包的順序，也不保證數據包的送入(OSI第3層協議)。因此，在源節點和目標節點之間也不可能保證數據包的傳輸品質，譬如某種帶寬、延遲時間以及一定的信息通過量，等等。
尤其對視頻傳輸業務(譬如視頻點播)和各種電話業務(譬如IP語音)而言，需要在因特網內有一種安全快速的、且具有保證品質的數據傳輸。
在由K.Nichols和S.Blake撰寫的、由因特網工程特別工作組于1998年2月公開的“因特網草案”文件中(因特網頁http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-nichols-dsopdef-00.txt)，建議過一種加速數據包從源節點傳輸到目標節點的方法。
為了尤其快速地轉發數據包，在這種數據包的頭部設置了所謂TOS字節的某些比特。借助該在TOS字節中設置的比特，該數據包可以劃分為不同的類型。按照其類型，利用所設比特標識的數據包優選地在把該數據包從源節點傳輸到目標節點的中間節點內進行處理，由此特別實現了向下一節點(中間節點或目標節點)的快速轉發。
由此，可以看出該方法的一個主要缺點，即與轉發“標準的”需傳輸的數據包相比，在轉發利用所設比特而標識的數據包時的優選處理將會導致一個較大的延遲。
此外，在轉發每個中間節點內的數據包時，不僅要考慮目標地址，而且還要考慮所述的各個TOS字節。
在由Y.Bernet,R.Yavatkar,P.Ford,F.Baker和L.zhang撰寫的、由因特網工程特另工作組于1998年3月公開的另一“因特網草案”文件中(因特網頁http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-bernet-intdiff-00.txt)講述過一種方法，它按照數據包傳輸的保證品質、并借助上述方法把對因特網的多個要求綜合成了多個類型。根據這樣一個類型便可確保相應的、用于傳輸數據包的品質。
由于數據包傳輸所要求的品質同樣是通過一種基于上述TOS字節中所設置的比特的優選處理來保證的，所以該方法又可歸因于開頭所述的方案。因此它也存在開頭所述的缺點。
在美國專利申請5,732,078中曾講述過另外一種方案，它可以給譬如視頻傳輸業務的用戶提供其所要求的、用于傳輸數據包的帶寬。
其中公開了一種針對因特網的接入節點裝置，該節點通過把數據包轉接到其它網來確保用戶所要求的用于傳輸數據包的帶寬。在此，按如下方式來轉接數據包如果用戶為了把數據包從其用戶終端設備傳輸到目標節點而要求某一帶寬，那么就從其上接有用戶終端設備的接入節點出發，經提供所要求帶寬的其它網向接有目標節點的接入節點建立一種點對點的通信連接。
為了把用戶對其傳輸要求要有保證帶寬的數據包轉接到其它網，最后在接有用戶終端設備的接入節點內對當前的路由選擇表作如下修正，使得該路由選擇表除了包括有在其上轉發數據包的節點的各目標地址外，還附加包括有需根據用戶所要求的品質進行轉接的數據包的源地址。
此后，借助在路由選擇表中附加存儲的該源地址，可以如此來選擇輸入到這些接入節點內的數據包，即通過普通的因特網或是通過其它網來轉接它們。
該方法非常昂貴，原因是，對于每個由用戶促成的、具有所要求帶寬的數據包傳輸，都必須通過其它網建立一個自己的通信連接。
另外，在每個由用戶將用戶終端設備接到其上的接入節點中，需根據各個由用戶促成的、具有某一帶寬的數據包傳輸來對路由選擇表進行修正。
還應考慮到另外一種費用，就是所有輸至該接入節點的數據包都是根據其可被用來促使向其它網進行轉接的源地址來分析的。
因此，本發明的任務在于，研制一種如權利要求1的前序部分所述類型的方法，它可以用盡可能少的費用來實現，而且對其周圍環境的影響也會盡可能地小。
該任務由權利要求1的特征部分所述的特征來實現。
本發明的原理為，把分組交換網的、在源節點和目標節點之間傳輸時要求有一定品質的數據包轉接到至少一個能確保該要求品質的其它網中。根據本發明，該轉接通過如下方式來實現，即需要經其它網轉發的數據包在其源節點內分別通過一個由直接或間接經至少一個中間節點與該源節點相連的接入節點已知的比特樣值來標識。當該數據包輸入到這種接入節點內時，分別識別該已知的比特樣值，由此促使把利用該已知比特樣值標識的數據包轉接到其它網。
由此可看出本發明的一個很大的優點，就是位于與該源節點相連的接入節點內的、用于確定通信路徑的表格(路由選擇表)無須為轉接那些對傳輸要求有一定品質的數據包而進行修正。
另外有利的是，只須在與源節點相連的接入節點內根據已知的比特樣值對數據包進行分析。
此外，本發明的特征還在于，通過轉接其傳輸需要確保所要求品質的數據包，利用本發明按已知比特樣值而進行的選擇，普通分組交換網的通信流不會受到防礙。
本發明的其它擴展方案由從屬權利要求給出。
根據本發明的一種優選實施方案，在與該源節點直接或間接相連的接入節點內，由一個濾波器根據該接入節點已知的比特樣值來對從源節點輸入的數據包進行檢驗。如果識別出已知的比特樣值，便促使把利用該比特樣值標識的數據包轉接到其它網中。該優選方案是非常有利的，因為不再需要對所有輸入到接入節點內的數據包的已知比特樣值進行分析，而是只須分析數量極少的、也即來自于源節點的數據包的已知比特樣值。另外，由此還可以避免把從目標節點發回到源節點的、譬如用于確認目的的數據包轉接到其它網，這樣便避免了數據包在回路里產生無意的來回發送。
本發明的另一個優選擴展方案規定，濾波器的功能被集成在為該接入節點而設的、用于確定通信路徑的表格(路由選擇表)內。這可通過附加錄入已知的比特樣值來實現，其中該比特樣值可以促使利用其標識的數據包被轉接到其它網中。由于該濾波功能可以利用已有的存儲器結構而被集成在路由選擇表里，所以該濾波器的實現費用大大降低了。
根據本發明的一種有利擴展方案，這種已知的比特樣值位于需要通過其它網進行轉發的數據包的首部內。因此，可以有目的地、并由此可以快速地根據已知的比特樣值分析數據包。
根據一種擴展方案，為了標識需要經其它網轉發的數據包，本發明方法總是采用相同的比特樣值，且與每次所要求的品質無關。由此可大大簡化關于該數據包是否有已知比特樣值的分析。此外，其傳輸分別要求了不同品質的數據包被綜合為一個類型，這樣，用于傳輸該數據包的其它網只須提供一個所要求的品質。
作為上述擴展的替換方案，為了標識所述的數據包，源節點也可以采用不同的比特樣值，它們分另對應于各個所要求的品質。其優點在于，該數據包可以按其所要求的品質被劃分為多個類型。由此，所述其它網可以為數據包傳輸提供與其類型相對應的品質。
結合上述擴展，本發明的另一擴展方案規定，由每個被識別出的數據包比特樣值促使該數據包被轉接到與該比特樣值相對應的、且具有所要求品質的其它網中。換句話說，一種類型的數據包被轉接到可能其它網中的一個與該類型的比特樣值相對應的、且提供該類型所要求品質的其它網中。
作為本發明的上述擴展的替換方案，也可以由每個被識別出的數據包比特樣值促使該數據包被轉接到能確保與該比特樣值相對應、并由此與該數據包類型相對應的品質的單個其它網中。
上述按照所要求的品質把數據包劃分成多個類型的擴展方案具有如下優。最，即其它網無須明確地為每個要進行的數據包傳輸提供各個所要求的品質。
根據本發明的一種優選擴展方案，在所述的接入節點內，在識別出需通過其它網轉發的數據包的所述比特樣值之后，如果該其它網不能提供與該比特樣值相應的品質，則可以阻止把該數據包轉接到其它網。利用這種方式，所述接入節點可以防止導致過載的數據包進入所述的其它網。
本發明的一種優選擴展方案規定，由準備發送數據包的源節點通過分組交換網把關于需通過其它網轉發的數據包的消息發送給其目標節點，并在必要時等待目標節點的確認。由此可以在源節點和目標節點之間形成一種安全的、點對點通信的通信結構。
本發明的另一種擴展方案在于，由所述直接或間接與所述源節點相連的接入節點向所述其它網的網絡節點發送一個關于由源節點所要求的、需要保證的品質的消息，并在必要時等待該網絡節點的確認。該優選方法可用于通過其它網的網絡節點來可靠地提供所要求的品質。
由此可看出本發明方法的另一種優選擴展方案，即該方法可應用在網絡星座中，其中所述其它網是通過如下方式形成的，即分組交換網的至少一個邏輯信道被預留用于所述需要利用保證品質進行傳輸的數據包。也就是說，其它網由分組交換網的一個或多個邏輯信道組成。這描述了一種尤為經濟的解決方法，原因是由此可以節省用于其它網的附加通信線路。
下面借助附圖
來詳細講述本發明的實施例。
附圖示出了通信網的一部分，其上可以示例地應用本發明方法。
據此，圖中示出了可以想見的多個源節點的兩個源節點U1、U2以及許多可能的目標節點中的一個Z。所述兩個源節點U1、U2直接或間接地通過一個或多個中間節點ZW1、ZW2而連接在接入節點ZK1和具有接入節點ZK2的目標節點Z上，如圖中U1和ZK1之間用劃線標出的中間節點ZW1、以及ZK2和Z之間用劃線標出的中間節點ZW2所示。所述接入節點ZK1和ZK2屬于分組交換網PN，并同時形成分別通往一個或多個其它網AN1至ANn的入口。這種分組交換網譬如可以是因特網，在其內數據包主要是以可變長度傳輸的，或者也可以是ATM網(異步轉移模式)，在其內數據包通常是以固定長度(ATM單元)傳輸的。在確保數據傳輸所要求品質的條件下，這種其它網可以由任意的網絡類型、譬如線路轉接網、分組交換網或ATM網組成。該其它網也可以由分組交換網PN的至少一個邏輯信道組成。
通常，數據包從源節點出發，直接(譬如自U2)或間接地(譬如自U1)通過個或多個譬如為ZW1的中間節點而被發送到譬如為ZK1的接入節點和分組交換網PN。從所述接入節點出發，數據包又通過分組交換網被發送到譬如為ZK2的另一接入節點，然后在那兒直接或間接地通過一個或多個譬如為ZW2的中間節點而被發送到目標節點Z。同樣可以想見數據包在反方向上的傳輸，也即把目標節點作為源節點，以及把源節點作為目標節點。
就整個通信網而言，所示的源節點和目標節點均可理解為通信網的中間節點和終端節點。在此，該終端節點可以看作是業務提供商的計算機，或看作是用戶的數據終端。
在本實施例中，用戶想利用他的數據終端(譬如U1)從業務提供商的計算機(譬如Z)中獲取因特網業務(譬如視頻點播)。為了傳輸這種業務的數據包，在網絡側必須以一定的帶寬形式確保某一品質。通過把屬于該業務的數據包轉接到一個能確保該要求品質的其它網上，可以提供業務所需的帶寬。
據此，從源節點(譬如U1)直接或間接地通過至少一個中間節點(譬如ZW1)向接入節點ZK1發送一個消息，該消息包含有一個轉接數據包-其傳輸要求有一定品質(譬如帶寬)-形式的請求。該接入節點以消息的形式把比特樣值傳輸給源節點U1，并利用該消息來標識需要轉發到其它網的數據包，而且，該接入節點還對由源節點U1發出的帶有該請求的消息進行確認。此外，接入節點還把關于源節點所要求的品質的消息發送到圖中沒有示出的其它網(譬如AN1)節點中，并在必要時等待其確認。源節點U1利用接入節點所獲得的比特樣值對需要用保證品質經其它網傳輸的數據包進行標識。
同樣，也可以按照相應的實現把該比特樣值告訴源節點U1，而無須事先由接入節點通知它。這種比特樣值通常位于該數據包的首部。結合因特網，該比特樣值可以在所謂的TOS字節中找到。
此時，在源節點U1沿接入節點的方向發送數據包-其傳輸需確保有所要求的品質并由此需轉發到其它網-之前，也可以由源節點通過普通的分組交換網PN把關于需通過其它網轉發的數據包的消息發送給其目標節點，并在必要時等待目標節點的確認。
在接入節點中，利用圖中沒有示出的濾波器對從源節點U1輸入的數據包進行比特樣值檢驗。被識別出比特樣值的數據包被轉接到其它網中。可選地，該濾波功能也可以集成在打算裝于接入節點內的路由選擇表中，其方法為，在路由選擇表中附加地錄入比特樣值，并由其促使利用該比特樣值標識的數據包轉接到其它網。
在圖中所示關于源節點U1的布置上，也可以并聯一個或多個其它源節點的相同布置，譬如U2。
在此，為了標識通過其它網(譬如ANn)進行發送的數據包，源節點U2盡可能地采用相同的比特樣值，且與每次要求的品質無關。可選地，源節點U2也可以采用一個比特樣值來標識需要通過對應于所要求品質的其它網進行轉發的數據包。
利用這種方式，從有時為多個的源節點沿接入節點方向發送的數據包可以按照其傳輸所要求的品質而綜合為多個類型。
如果需在接入節點內轉接的數據包可以轉接到多個其它網，則由比特樣值來確定各個其它網。通過這種方式，數據包可被轉接到與比特樣值相對應的、能確保所要求品質的其它網中。
若只有一個其它網可被用來轉接用比特樣值標識的數據包，那么，需要由其它網確保的品質可以按照所標識的數據包的比特樣值來提供。
接入節點可以阻止將那些利用不符合其它網提供的品質的比特樣值所標識的數據包轉接到其它網。
上述布置相互獨立的作用也可以按任意的順序運行。
權利要求
1．把分組交換網(PN)的數據包轉接到至少一個能確保該數據包所要求品質的其它網(AN1…,ANn)的方法，其中，所述分組交換網和所述至少一個其它網形成了通信網的子網，且所述通信網由至少一個源節點(U1,U2)和至少一個目標節點(Z)組成，該源節點和目標節點總是直接或間接地通過至少一個中間節點(ZW1,ZW2)與接入節點(ZK1,ZK2)相連，而所述接入節點既可以向分組交換網形成通信連接，也可以向其它網形成通信連接，而且在所述源節點和目標節點(U1,U2；Z)之間可以傳輸數據包，其特征在于需要經其它網轉發的數據包在其源節點內分別通過一個由直接或間接經至少一個中間節點(ZW1)與該源節點相連的接入節點(ZK1)已知的比特樣值來標識，當該數據包輸入到這種接入節點內時，分別識別該已知的比特樣值，由此促使把利用該已知比特樣值標識的數據包轉接到其它網。
2．根據權利要求1所述的方法，其特征在于在該接入節點內，由濾波器根據接入節點已知的比特樣值對從源節點輸入的數據包進行檢驗，如果識別出已知的比特樣值，則促使把利用該比特樣值標識的數據包轉接到其它網。
3．根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述直接或間接地通過至少一個中間節點與該源節點相連的接入節點包含有一個用于確定通信路徑的表格，濾波功能以如下方式集成在該表格里，即該表格內附加地含有比特樣值，并可由該比特樣值促使利用其標識的數據包被轉接到其它網。
4．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于所述比特樣值位于需要通過其它網轉發的數據包的首部。
5．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于所有源節點采用相同的比特樣值，并與每次要求的品質無關。
6．根據權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于所述源節點采用與每次所要求的品質相對應的比特樣值。
7．根據權利要求6所述的方法，其特征在于由每個被識別出的數據包比特樣值促使該數據包被轉接到與該比特樣值相對應的、且具有一定品質的其它網中。
8．根據權利要求6所述的方法，其特征在于由每個被識別出的數據包比特樣值促使該數據包被轉接到具有與該比特樣值相對應的品質的其它網中。
9．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于在所述的接入節點內，在識別出需通過其它網轉發的數據包的所述比特樣值之后，如果該其它網不能提供與該比特樣值相應的品質，則可以阻止把該數據包轉接到其它網。
10．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于由準備發送數據包的源節點通過分組交換網把關于需通過其它網轉發的數據包的消息發送給其目標節點，并在必要時等待該目標節點的確認。
11．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于由所述直接或間接通過至少一個中間節點與所述源節點相連的接入節點向所述其它網的網絡節點發送一個關于由源節點所要求的、需要保證的品質的消息，并在必要時等待該網絡節點的確認。
12．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于該方法可應用在網絡星座中，其中所述其它網是通過如下方式形成的，即分組交換網的至少一個邏輯信道被預留用于所述需要利用保證品質進行傳輸的數據包。
全文摘要
其傳輸需要確保所要求品質的、分組交換網(PN)的數據包通過至少一個其它網(AN1...ANn)來進行轉發。這些數據包在其源節點(U1,U2)內分別通過一個由直接或間接經至少一個中間節點(ZW1)與該源節點相連的接入節點(ZK1)已知的比特樣值來標識,當該數據包輸入到這種接入節點內時,分別識別該已知的比特樣值,由此促使把利用該已知比特樣值標識的數據包轉接到其它網。
文檔編號H04L12/54GK1311939SQ99809365
公開日2001年9月5日 申請日期1999年7月1日 優先權日1998年8月3日
發明者C·普雷霍菲爾 申請人:西門子公司