[发明专利]数据分组网络

说明书

本发明涉及在数据分组网络中控制分组的方法，所述方法包括以下步骤：源节点经由中间节点通过数据分组网络向接收方节点发送第一分组集，其中，第一分组集被标记为具有使得在中间节点处存在分组队列的情况下阻止第一分组集被转发到接收方节点的服务类别；源节点从接收方节点接收对所述第一分组集的接收分组的确认；以及所述源节点通过所述数据分组网络向所述接收方节点发送第二分组集。

技术领域

本发明涉及数据分组网络并且涉及在数据分组网络中控制分组的方法。

背景技术

现今使用中的大多数网络使用经由一个或更多个中间节点在发送方节点与接收方节点之间传送的离散数据分组。这些数据分组网络中的常见问题是发送方节点具有很少或不具有关于数据分组网络中的可用容量的信息，并且因此不能立即确定它可以发送数据分组的适当的传输速率。适当的传输速率将是在不引起网络拥塞的情况下可用来发送数据分组的最大速率，否则网络拥塞将使一些数据分组被丢弃并且也可使在其它数据流(例如在共享沿着其相应传输路径的一个或更多个中间节点的其它对节点之间)上的数据分组被丢弃。

为了解决此问题，数据分组网络中的节点使用闭环或开环拥塞控制算法。闭环算法依靠被供应给发送方节点的某个拥塞反馈，从而使得它能够确定或估计用来发送将来的数据分组的适当速率。然而，这个拥塞反馈可在非常短的时间内变得无用，因为网络中的其它对节点(共享沿着其传输路径的一个或更多个中间节点)可以随时启动或停止数据流。因此，拥塞反馈可快速地变得过时，并且闭环算法无法准确地预测要发送数据分组的适当速率。这个缺点随着数据分组网络中的链路的容量增加而变得越来越严重，意味着容量和拥塞的大增加或减少可能发生。

通常在存在很少或没有来自网络的拥塞信息时开始新数据流时使用开环拥塞控制算法。最常见的拥塞控制算法中的一种是用于网际协议IP网络的传输控制协议TCP“慢启动”算法，该算法具有初始指数增长阶段，然后是拥塞避免阶段。当新的TCP慢启动流开始时，发送方的拥塞窗口(表示网络上的拥塞的估计的值)被设定为一个初始值并且第一分组集被发送到接收方节点。接收方节点针对它接收到的每个数据分组向发送方节点发送回确认。在初始的指数增长阶段期间，发送方节点针对接收到的每个确认分组将其拥塞窗口增加一个分组。拥塞窗口以及因此传输速率因此每往返时间加倍。一旦拥塞窗口达到发送方节点的慢启动阈值(‘ssthresh’)，那么指数增长阶段就结束并且它开始拥塞避免阶段，在该拥塞避免阶段中，拥塞窗口对于它接收到确认的每个往返仅被增加一个分组，而不管接收到多少个确认分组。如果在任何时候确认分组(或其不存在)指示已发生丢失(这很可能是由于网络上的拥塞而导致的)，则发送方节点通过使拥塞窗口减半来响应以试图减少由该特定数据流所引起的拥塞量。然而，发送方节点在其传输速率超过了可用容量之后的一个往返时间内接收此反馈(即指示已发生丢失的确认分组)。截止发送方节点接收到此反馈时，发送方节点将已发送了可用容量两倍快的数据。这被称为“超调(overshoot)”。

指数增长阶段可对非TCP业务造成问题。考虑在原本空的1GB/s链路上进行中的低速率(例如64kB/s)恒定比特速率语音流的情况。进一步想象大的TCP流在具有十个1500B分组的初始拥塞窗口和200ms的往返时间的同一链路上开始。流保持每次往返将其拥塞窗口加倍，直到在将近十一次往返之后其窗口是每次往返16,666个分组(1Gb/s)为止。在下一往返中，它将在它得到检测到暗示它在前一往返超过了网络中的可用容量的丢弃的第一反馈之前加倍到2Gb/s。此下一往返中的分组的大约50％(16,666个分组)将被丢弃。

在此示例中，TCP慢启动算法已花费十一个往返时间(超过两秒)来找到它正确的工作速率。此外，当TCP丢弃这样大数量的分组时，它可能花费长时间来恢复，有时导致更多秒的中断。由于在此时段期间语音分组的至少50％被丢弃，语音流也很可能中断达至少200ms并且常常会更长。

因此超调问题有两个主要后果。首先，数据流需要很长时间稳定在针对可用网络容量的适当的速率，并且其次，具有共享网络的现在拥塞部分的传输路径的任何数据流发生非常大量的损害。

现在将描述数据分组网络的另外的概念。