[发明专利]用于基于周期的负载均衡的网络设备、系统和方法

说明书

本发明涉及传输网络、基于分组的网络系统和这类网络系统中的负载均衡的领域。更具体地，所述负载均衡是在网络周期级别上执行的。本发明提供了一种用于基于周期的负载均衡的网络设备(100)，用于获取包括输入周期标识符(102)和关联的输出标识符(103)的负载均衡策略(101)。所述网络设备(100)还用于：获取所述网络设备(100)的输入周期(105)中的网络数据包(104)；根据所述输入周期(105)、所述输入周期标识符(102)和所述关联的输出标识符(103)确定所述网络设备(100)的输出(106)；将所述网络数据包(104)提供给所述网络设备(100)的所述输出(106)。

优先权要求申明

本申请要求2020年4月3日递交的发明名称为“用于基于周期的负载均衡的网络设备、系统和方法”(NETWORK DEVICE,SYSTEM AND METHOD FOR CYCLE-BASED LOADBALANCING)的第PCT/EP2020/059573号专利合作条约专利申请案的在先申请优先权，这个在先申请的内容均以全文引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明涉及传输网络、基于分组的网络系统和这类网络系统中的负载均衡的领域。更具体地，所述负载均衡是在网络周期级别上执行的。具体地，提供了一种用于基于周期的负载均衡的网络设备，以及对应的系统和方法。

背景技术

在传统的网络系统中，确定性网络(deterministic networking，DetNet)和时间敏感网络(time sensitive networking，TSN)保证了服务质量(quality of service，QoS)，并限制了时间关键型应用的端到端延迟和抖动。延迟定义为在源节点发送数据包与在目的地节点接收同一数据包之间的时间间隔。抖动定义为连续数据包之间端到端延迟的变化。

在传统的网络系统中，存在两种节点：运营商边缘(provider edge，PE)节点和运营商(provider，P)节点。为了控制网络节点(如PE节点或P节点)中数据包的转发，可以使用流表或分段路由(segment routing，SR)策略。在流表中，每个输入端口都与流转发到的输出端口(以及DetNet的传输周期)关联。在这种情况下，必须在处理流的所有中间设备中设置转发规则。

在SR的情况下，SR ID(也称为SID)列表由PE节点添加到数据包中，并由数据包经过的每个中间P节点或PE节点消耗。该列表(也称为标签栈)确定每跳的路由(即出端口)和调度(即输出传输队列或输出传输周期)。

但是，使用单一路径路由来自同一流的所有网络数据包会导致网络利用率低下。通常，传统的负载均衡在交换机和路由器等网元内，例如使用基于哈希的分流或加权成本多径(weighted cost multi pathing，WCMP)实现。在这两种情况下，一旦对流做出决策，来自流的所有数据包都必须遵循相同的决策(相同的路径)。还可以使用等价多径(equalcost multiple path，ECMP)或非等价多径(unequal cost multiple path，UCMP)在多条路径上对流量分流。

但是，由于传统的负载均衡只能在每条路径级别上实现，因此对端到端抖动和延迟要求严格的确定性网络流量没有负载均衡方案。此外，在网络故障或网络数据包发生突发的情况下，传统的负载均衡无法满足关于抖动和延迟严格的端到端要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的实施例的目的是改进传统的负载均衡方案。

该目的或其它目的可以通过所附独立权利要求中描述的本发明的实施例实现。本发明的实施例的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。

具体地，本发明的实施例通过根据接收网络数据包的输入周期决定如何在确定性网络中路由和调度数据包来解决传统负载均衡的问题。具体地，网络数据包的输出端口或输出周期可以根据接收网络数据包的输入周期确定，从而满足关于抖动和延迟严格的端到端要求。