[发明专利]三级Clos网络架构中链路拥塞检测及带宽控制的方法与系统

说明书

三级Clos网络架构中链路拥塞检测及带宽控制的方法与系统，该拥塞检测方法包括以下步骤，各交换平面通过心跳信号定期检测输入链路以及输出链路的双向链路互联的有效性；实时计算每条输出链路的剩余缓存容量，并据此获得每条输出链路绑定的输出缓存拥塞情况与输出链路绑定缓存状态；根据源FAP至该交换平面的所有有效的输入链路与目的FAP至该交换平面的所有有效的输出链路的带宽比，判断输出链路绑定拥塞是否会发生；若拥塞会发生，根据每条输出链路绑定的输出缓存拥塞情况以及输出链路绑定的缓存状态，向相应的源FAP发送取消拥塞或使能拥塞的控制通告消息。

技术领域

本发明涉及光网络通信技术领域，具体涉及基于三级Clos网络架构链路拥塞检测及拥塞控制的方法与系统。

背景技术

随着互联网及其数据业务不断的飞速发展，互联网中交换和路由系统的容量要求也越来越高。为了解决对数据交换和传输的需求，作为交换和路由系统核心的交换结构，也呈现越来越复杂的趋势。单级交换结构如纵横式(crossbar)交换已经无法单独满足大容量的交换需求；于是更大规模的多级多平面交换结构得到了更多的应用。多级多平面交换系统整合多个交换结构和输入输出线卡，形成巨大的信息处理能力，可以满足Tbps级别的交换需求。其中，三级Clos网络由于模块化强和良好的可扩展性及能够在交换网络内部实现严格无阻塞而受到越来越多人的青睐。

如图1所示，为目前常见的基于信元的三级Clos架构交换系统：

其中，每个源FAP与目的FAP分别连接Fabric Plane0至Fabric Planem-1；源FAP与目的FAP分别对应于三级Clos网络中的第一级(输入)和第三级(输出)，简称Fabric适配接入。源FAP完成输入业务流的格式变换(从分组业务或者时分复用TDM业务变换为信元)，将信元流量均衡的扇出到所有交换平面，最后由目的FAP完成信元到业务流的再生。

每个FAP和一个交换平面(Fabric Plane)连接的所有链路定义为一个链路绑定(Link Bundle)，根据信号送到交换平面的方向，可以细分为输入链路绑定(Input LinkBundle)和输出链路绑定(Output Link Bundle)，一个链路绑定由多条物理链路实体构成。

上述现有技术中的故障及拥塞原因如图2所示：

一般三级Clos网络也成为对称式Clos网络，在图2的网络中，所有FAP和不同交换平面之间的链路绑定(Link Bundle)的连接数目应该是完全相同的；所有输入链路绑定的物理带宽和输出链路绑定的物理带宽也完全相同。

对于一个大容量交换平面，所有链路绑定对应的物理链路的传输速率可能在10Ghz以上，物理连接可以是光互连或者电信号互连。

如果此故障发生在输入链路绑定，则会造成源FAP到Fabric Plane的输出带宽的减少，造成此FAP的输入业务拥塞，但是如果故障发生在输出链路绑定，则会造成交换平面在相关链路输出拥塞，在对应的链路输出上的缓存结构会产生拥塞，一些信元会被丢弃。此拥塞如果不进行有效控制，可能会对一个交换平面的所有流量均产生影响。

目前一些通用的解决方案需要Fabric Plane0将每一级之间的链路互连情况传递到源FAP，由源FAP来进行拥塞控制的判断和操作。存在以下问题：

(1)由于三级Clos网络的源FAP，交换平面，目的FAP在交换系统实现中是分散于不同的单盘，每一级互连情况的收集和传递到源FAP需要占用较多的链路带宽，并且信息的传递和处理都存在时延，不能快速进行拥塞控制，甚至导致信元的丢失。

(2)因为目的FAP和Fabric Plane之间只交换链路互连情况，Fabric Plane输出链路的缓存情况无法实时传递给目的FAP，所以即使Fabric Plane输出不拥塞，目的FAP的拥塞控制机制也会触发拥塞控制的情况，降低了链路带宽的使用效率。