CN100550824C - 用于控制队列缓冲器的方法及装置 - Google Patents

Abstract

描述一种队列缓冲控制系统，其中，队列长度参数QL与长度门限值Lth进行比较，用于触发拥塞通知过程，它包括用于判定是否执行拥塞通知的判定过程。还提供用于根据估算链路容量值LC来适配门限Lth的自动门限适配过程S5。自动门限适配过程S5可用于至少第一和第二适配模式其中之一，第一适配模式与使排队延迟最小相关联并根据n·LC(其中n≥1)来适配门限值Lth，以及第二适配模式与使利用率最大相关联并根据m·LC来适配门限值Lth，其中m＞1且m＞n。

Description

用于控制队列缓冲器的方法及装置

技术领域

本发明涉及用于控制队列缓冲器的方法及装置，其中，所述队列缓冲器在一个或多个队列中对数据单元排队。

背景技术

在基于数据单元的通信、即要发送的信息被分为多个单元并且各个单元通过通信网络发送的通信中，已知的是沿网络在链路上提供队列缓冲器，使得可缓冲在这种链路上传送的数据单元。缓冲器可能是发送或输出缓冲器(即用于要通过出局链路发送的数据单元的缓冲器)或者接收或输入缓冲器(即用于已经通过入局链路发送的数据单元的缓冲器)。

用于传送数据的这类单元可带有各种名称，诸如协议数据单元、帧、分组、段、信元等，取决于具体上下文、所使用的具体协议和其它某些惯例。在本文献的上下文中，数据的所有这类单元一般将称作数据单元。

把数据单元放入队列中、使它们在队列中前移以及从队列中删除数据单元的过程被称作队列管理或队列控制。

队列管理的许多概念是已知的，包括监测队列长度参数(例如队列的绝对长度或平均长度)并与长度门限值比较、以便在超过门限值时执行拥塞通知过程的这类概念。这种拥塞通知过程可包括丢弃数据单元和/或标记数据单元(例如在数据单元中设置拥塞通知标志)。在EP-A-1249972的介绍中描述了例如全满时丢弃或随机早期检测(RED)等的这类管理概念的各种实例。因此，在此不需要重复进行。

EP-A-1249972提出一种方案，其中，要与队列长度参数进行比较的长度门限值根据排队数据单元要通过其发送的链路的一个或多个特性自动更新。通过使自动门限适应一个或多个链路特性，获得一种非常灵活的主动队列管理形式，它可提供改进的吞吐量和减小的延迟，特别是在具有时变特性的链路、比如无线链路上。具体来说，EP-A-1249972提出，根据链路的数据速率来估算链路容量值，并根据所估算链路容量来适配门限值。

发明目的

本发明的一个目的是提供队列缓冲器管理的改进方法及装置。

发明内容

这个目的通过本申请的独立权利要求中所述的方法及装置来实现。在从属权利要求中描述有利的实施例。

根据本发明，在一种系统中，队列缓冲器控制或队列缓冲器管理包括确定与队列长度相关的长度参数的值，把这个值与门限进行比较，并且在超过门限时执行拥塞通知过程，以及在其中，提供自动门限适配过程，自动门限适配过程可用于至少第一和第二适配模式其中之一，其中第一适配模式与使排队延迟最小相关联并根据n·LC来适配门限值Lth，其中LC表示估算链路容量值且n＝1，第二适配模式与使利用率最大相关联并根据m·LC来适配所述门限值Lth，其中m＞1且m＞n。

根据本发明，控制队列缓冲器和队列缓冲控制器的方法通过下列方式来设置：至少两个不同的操作模式是可能的，一个为减小排队延迟而提供，另一个为增加利用率而提供。在用于增加利用率的模式中，门限值设置成比用于减小排队延迟的模式中更高。原因在于，如果门限更高，则平均队列长度会更长，但发送方将能够在传送数据单元的网络上放置更多负荷(例如增加发送窗口或发送速率)，因为拥塞通知因更高的门限而较少被发送。这提高了利用率，因为它意味着一般始终有数据单元要通过链路传送，但是也增加了排队延迟。另一方面，如果希望减小排队延迟，则在该处可能开始拥塞通知过程的门限应当更低，从而使数据单元发送方更频繁地减少其在网络上的负荷，从而减小平均排队延迟。但是，减少负荷也承担了降低利用率的更高风险，因为负荷可能变成减少到存在没有数据单元要传送、即链路未充分利用的周期的程度。因此，本发明提供队列控制方法及系统，通过为每种情况提供相应的模式，它们在延迟与利用率之间的折衷的平衡方面是灵活的。

第一和第二模式的设置可通过任何所希望的方式来实现。例如，设置可由操作员手动进行，例如操作员设置控制过程用来标识要使用哪一种模式的参数。根据另一个实例，模式的设置可自动进行。自动设置优选地考虑在其中配备受控制的缓冲器的传输装置外部出现的数据单元丢失指示事件的数量。也就是说，在一个优选实施例中，如果数据单元丢失指示事件的数量超过预定值，则自动模式设置过程把门限适配设置为第二模式(更高门限)。预定值的超过表明数据单元丢失正在发生，在其中，这些数据单元丢失将引起数据单元发送方减少其负荷，使得拥塞通知(例如数据单元丢弃和/或数据单元标记)的额外执行可能导致不必要的进一步负荷减少，最终导致链路利用不足。

换句话说，所述的实施例假定在发送方和/或接收方执行的流量控制使得在确定已经发生数据单元丢失时发送方将减少它在传送数据单元的网络上的负荷(即，发送更少的数据单元)。在受控制的队列缓冲器上提供的拥塞通知的目的另外还是向发送方表明要减少网络上的负荷。因此，该实施例具有能够依靠其中配备了缓冲器的数据单元传输装置外部可能的数据丢失来调节拥塞通知的发出的优点。这使得能够在以下情况中避免拥塞通知(数据单元丢弃和/或数据单元标记)：无论什么原因出现数据单元丢失，使得拥塞通知可能引起发送方减少其负荷超过所需程度，这又可能导致配备了队列缓冲器的链路的利用不足。利用不足意味着链路是空闲的、即没有传送任何数据单元的状态。非常希望避免链路利用不足，因为空闲链路是资源的浪费。

根据另一个优选实施例，控制队列缓冲器和队列缓冲控制器的方法以下列方式设置：对于在给定适配模式内动态适配长度门限值，还考虑表明在队列缓冲器中排队的流的可能数据单元丢失的事件。换言之，在已经设置给定模式之后(例如手动或者自动，其中可能已经根据丢失指示事件的所测量数量进行了自动设置)，这表示门限值基本上根据n·LC或m·LC来适配，其中LC表示链路容量且m＞n，进一步动态调节可依靠丢失指示事件的测量数量来执行。

要注意，丢失指示事件可能是能够暗示可能的数据丢失的任何事件。例如，这种事件可能是排队的数据单元序列中的丢失数据单元(这意味着来自排队缓冲器的上游可能数据丢失)或者从排队流的接收方发送给排队流的发送方的确认数据单元中包含的丢失指示信息。这种丢失指示信息可能是显式的、例如流接收方送往流发送方的关于序列的特定数据单元丢失的显式通知，或者可能是隐式的、例如序列中正确接收的最后一个数据单元的重复确认的发送。

以第一模式或者第二模式操作的自动门限适配的功能意味着，受控制的缓冲器中的给定队列按照模式之一进行操作。可能的是，缓冲器保持多个队列，各与可用模式之一关联(无疑可存在两种以上可用操作模式，例如其中长度门限根据q·LC，其中q＞m来适配的第三模式)。换言之，每个队列具有它的用于与相应测量长度参数进行比较的相应长度门限值，以及各长度门限分别被适配。在这样一种情况中，一种实施例是有利的，在这个实施例中，要排队的入局数据单元被区分为与模式关联的类别，然后被放入按照所区分模式操作的队列中。例如，缓冲控制器可剖析数据单元以得到特定信息、例如首标中的协议标识符或端口标识符，并把延迟敏感类型的数据单元(例如从Telnet应用传送段的数据单元)分配到以减小延迟的模式操作的队列，以及把吞吐量敏感类型的数据单元(例如从ftp应用传送段的数据单元)分配到以使利用率最大的模式操作的队列。

附图说明

通过以下参照附图进行的详细说明和优选实施例，本发明的其它方面和细节将变得明显，附图包括：

图1说明根据本发明的缓冲器和缓冲控制器的示意框图表示，

图2说明本发明的一个方法实施例的流程图，

图3说明本发明的另一个方法实施例的流程图，以及

图4说明本发明的一个基本方法实施例的流程图。

具体实施方式

虽然以下实施例的一部分可能参照具体协议、如TCP/IP，但是本发明可适用于其中采用了队列管理方案、传送数据单元的任何系统，在其中，拥塞通知过程根据队列长度参数达到长度门限值的事件来进行。本发明不限于任何特定的这种长度门限和拥塞通知方案，因而例如可适用于任何已知的RED方案，可适用于在队列全满时丢弃数据单元、例如尾端丢弃、随机丢弃或前端丢弃的方案，以及可适用于执行作为对数据单元丢弃的替代或补充的显式拥塞通知的任何已知的方案。

优选地是结合EP-A-1249972中公开的主动队列管理来应用本发明的方法及装置。本文献的完整公开及其美国相应申请通过引用结合于本文中。

图1说明队列缓冲控制器10的示意表示，它能够实现用于控制队列缓冲器20中的数据单元的管理的本发明。参考标号3表示通信网络，数据单元30通过它到达队列缓冲器20，以便在通过链路40发送之前被放入队列21。参考标号50涉及其中配备了缓冲器20和控制器10的数据单元传送装置。数据单元传送装置例如可能是连接到通信网络3的路由器或服务器。

在队列21中排队的数据单元30可能属于一个或多个流。流一般由源和目标地址、源和目标服务接入点(SAP)标识符和协议标识符来标识。流的定义和概念是本领域例如从TCP/IP众所周知的，在TCP/IP的情况中，源和目标地址称作IP地址，以及SAP标识符为端口地址，使得在此不需要进一步说明。

现在描述用于在队列缓冲控制器10中体现本发明的概念的具体元件。要注意，队列缓冲控制器一般包括不止这些元件、即用于处理所接收数据单元和管理缓冲器的已知元件，为了简洁起见没有对它们进行明确说明。特别是控制器10还可能具有具体体现如EP-A-1249972中所述的系统的附加元件。

参考标号101描述用于确定与队列21的长度相关的长度参数的值的队列长度确定器。此外，提供比较器102以用于把已确定长度值与门限适配器104所提供的长度门限值Lth进行比较，门限适配器104设置成通过根据链路40的数据速率DR估算链路容量值LC自动适配长度门限值。比较器102连接到在已确定长度值大于长度门限值时执行拥塞通知过程的拥塞通知器103。下面将会更详细地继续说明，要确定的长度参数可通过任何适当或所希望的方式来选择，例如是绝对长度队列长度QL或者平均队列长度QLav，以及拥塞通知过程可同样选择为适当或所希望的，例如是数据单元丢弃过程和/或显式数据单元标记过程。

拥塞通知器103优选地包括用于判定是否对于队列21中的一个或多个数据单元执行拥塞通知的判定单元1031。换言之，拥塞通知器103按照下列方式设置：如果队列长度参数超过长度门限值，则不一定执行拥塞通知。这在本领域例如从RED或EP-A-1249972中所述的一些系统基本上是已知的，在其中，长度门限值为第一或较低门限，并且还提供第二或较高长度门限，如果队列长度参数超过第一门限但没有超过第二门限，则对于针对一个或多个数据单元执行拥塞通知进行基于概率的判定。

根据本发明，门限适配器104可用于至少两种适配模式其中之一。第一适配模式与使排队延迟最小相关联，并且根据n·LC来适配长度门限值Lth，其中n≥1。例如，n可能为1，以及第一适配模式设置Lth＝LC或者Lth＝LC+Δ1，其中Δ1为小于LC的正因子，例如0＜Δ1≤LC/10。第二适配模式与使利用率最大相关联，并且根据m·LC来适配长度门限值Lth，其中m＞1且m＞n。例如，m可能为3，以及第二适配模式设置Lth＝3·LC或者Lth＝3·LC-Δ2，其中Δ2为小于LC的正因子，例如0＜Δ2≤LC/10。如果在模式设置之后提供关于环境事件(例如丢失指示事件)的动态适配的特征，则以上设置是初始的，并且之后可根据这类事件的出现来改变。如果没有提供动态适配特征，则Lth的值将保持以上设置，但是要注意，LC的值一般不是静态的，即LC将随时间改变，并且这引起Lth的值相应改变的可能性。

因子n和m可以是任意正数，但是优选地为正自然数。

第一模式或第二模式的设置可通过任何适当或所希望的方式进行。例如，它可由操作员借助于图1中由可设置成第一模式M1或第二模式M2的开关106表示的适当机制手动进行。元件106可能是实际开关，但是优选地是软件元件，用户可通过它把门限适配器设置为预期模式。

链路容量值可被理解为所考虑流的发送方必须发出、使得链路40分配给所述流的带宽被完全利用的最小数据量。完全利用表示分配到给定流的链路带宽的份额始终被完全利用。以稍微不同的方式来表达，如果考虑仅服务于单个流的链路40的简化实例，则这意味着那个流的发送方发送如此多的数据，使得链路40一直忙，即不断发送数据单元而在中间没有任何空闲时间。再换句话说，链路容量是发送方发送的数据量，使得被发送的任何附加数据不会增加吞吐量，因为附加数据被排队。

因此，链路容量还可被理解为链路40提供给所关注流的数据速率与无负荷网络的情况的所述流关联的往返时间(RTT)相乘之积。无负荷网络表示没有排队延迟。因此，无负荷RTT的值等于流的实际RTT与所述流的所有排队延迟之间的差值。链路容量有时又称作流端点之间的假设管线的管线容量，所述管线具有等于无负荷RTT的“宽度”DR和“长度”。

因此，链路容量值的估算一般包括确定表示无负荷RTT的时间值，并把这个值与链路40为所关注流提供的数据速率DR相乘。这个无负荷RTT的确定可通过任何适当或所希望的方式进行。一个实例是计算常数RTT_WC与链路40所提供的RTT之和。RTT_WC是除了来自链路40的成分之外的整个无负荷RTT的最坏情况估算，并且可具有150到300ms、更优选为150到250ms的值。采用这种概念的优点在于，不需要获得流特定信息。

估算给定流的无负荷RTT的一个备选可能性包括例如通过保持缓冲数据单元30在队列21中花费的时间量的平均值，并计算流的实际RTT与这个排队延迟之间的差值，来计算缓冲器20上的排队延迟。流的实际RTT的值例如可由发送方插入所述流的数据单元中，并由控制器10读取。

要注意，链路容量的估算值LC一般与实际瞬时链路容量不相同。估算链路容量的过程优选地使估算值超过实际链路容量，即估算值是保守的。这可通过任何适当或所希望的方式来实现，例如通过采用以上所述的无负荷RTT的最坏情况估算值和/或通过把预定正因子加至估算链路容量时所使用的参数的一个或多个。换言之，可把预定因子加至无负荷RTT和/或链路的RTT和/或DR，以及可把预定正因子加至计算结果，即，用LC+ε来取代LC的计算值：LC←LC+ε。

第一和第二模式的参数n和m的选择优选地根据数据单元发送方在接收拥塞通知时将表现的反应来进行。如果发送方具有将它在网络上的负荷按因子k减少的类型，例如在采用基于窗口的流量控制时将其发送窗口除以k，则n优选地被选择为k-1，以及m优选地被选择为k²-1。原因说明如下。

如上所述，估算链路容量LC使得一旦比这个值更多的数据单元正在传送中，则排队开始。因此，在达到长度门限值Lth时，传送中的数据量为LC+Lth。因此，当拥塞通知开始时，基于窗口的发送方将具有等于LC+Lth的发送窗口。

作为把Lth设置成用于使排队延迟最小的模式的一个条件，希望取得使平均队列长度保持为短以及使链路保持繁忙之间的合理平衡，即，希望使队列长度尽可能短而没有引起利用不足。这引起以下考虑：在拥塞通知开始时，即在Lth+LC的发送窗口除以k，所得窗口大小等于LC时，因为这意味着负荷足以使链路保持繁忙： $\frac{L_{\mathrm{th}}+\mathrm{LC}}{k}=\mathrm{LC},$ 这产生Lth＝LC·(k-1)。

作为把Lth设置成用于使利用率最大的模式的一个条件，考虑除了用于减少发送方放在网络上的负荷的拥塞通知的执行之外，发生数据丢失指示事件，这也引起发送方减少其负荷。然后进行以下最坏情况假设：在发送窗口按k的第一次减小之后，发生数据丢失事件(不是拥塞通知的上下文中的有意数据丢弃)，引起按k的进一步减小。在意味着受控制的缓冲器所在的传送装置的外部的数据丢失的出现的这种情况中，这产生条件： $\frac{L_{\mathrm{th}}+\mathrm{LC}}{k^2}=\mathrm{LC},$ 从而导致Lth＝LC·(k²-1)。

在TCP/IP中，k＝2，即发送方在接收拥塞通知或者确定数据单元丢失指示事件时把发送窗口减少到一半。因此，如果受控制的缓冲器用于对TCP段排队，则n优选地为1，以及m优选地为3。

根据本发明的一个优选实施例，另外还提供丢失指示事件检测器105。检测器105设置成用于检测所述数据单元传送装置50外部的事件，该事件表明在队列21中排队的流中的可能数据单元丢失。

在图1的实例中，丢失指示事件检测器105连接到门限适配器104以及判定单元1031，使得它们两者可考虑从其中导出的所检测丢失指示事件或信号。但是，只有门限适配器104考虑丢失指示事件检测器105的结果，或者只有判定单元1031考虑丢失指示事件检测器105的结果，也在本实施例的范围内。

上述元件执行的过程的更多细节稍后结合可在图1的缓冲控制器中体现的本发明的方法实例来描述。

要注意，上述元件101-105可作为硬件、软件或者硬件和软件的任何适当组合来提供。控制器10优选地是可编程数据处理器，以及元件101至105是软件元件、例如程序代码部分。

图4说明本发明的方法的一个基本实施例的流程图，该方法可采用图1所示的控制器10来执行。在第一步骤S1，确定与队列21的长度相关的长度参数的值。这个队列长度相关参数可通过任何所希望或适当的方式与队列长度相关，例如可能是实际或瞬时队列长度QL，或者从实际或瞬时队列长度导出的参数、如平均值QLav。

在图4的实例中，队列长度相关参数是实际队列长度QL。如果希望采用平均队列长度QLav，则这个平均值可按照任何已知的适当求平均算法来确定，以及这种算法通常可包括通过计算旧平均值与第一加权因子相乘再加上瞬时队列长度与第二加权因子相乘之和来更新旧平均值。例如，QLav可计算为

QLav(新)＝QLav(旧)×(1-1/2^wf)+(QL×1/2^wf)

其中QL表示瞬时队列长度值，以及wf是在0与1之间可调整的指数加权因子。

回到图4，在步骤S2，队列长度参数QL与长度门限值Lth进行比较。如果超过长度门限值Lth，则执行拥塞通知过程S3，否则省略拥塞通知过程S3。

如以上所述，拥塞通知过程可通过任何适当或所希望的方式来选择。例如，它可包括从队列21中丢弃/标记一个或多个预定或者随机选择的数据单元，或者在把一个或多个新到达的数据单元放入队列21之前将其丢弃/标记。

拥塞通知过程还可包括用于判定是否对于队列21中的数据单元的一个或多个实际执行拥塞通知的判定过程。如上所述，这种判定过程例如可取决于概率函数，如先有技术已知的那样。

在图4的实例中，控制过程然后继续进行到步骤S5，在其中进行自动门限适配过程。如上所述，自动门限适配过程S5可用于至少第一和第二适配模式其中之一，第一适配模式与使排队延迟最小相关联并根据n·LC(其中n＝1)来适配长度门限值Lth，以及第二适配模式与使利用率最大相关联并根据m·LC来适配长度门限值Lth，其中m＞1且m＞n。

S5操作采取的模式可由操作员手动设置，或者可由专用于这个任务的例程自动设置。现在将描述这种例程的一个实例。

图2说明一个方法实施例，它包括图4的实施例的所有步骤，使得不需要重复说明，以及在步骤S2、S3之后添加了丢失指示事件检测过程S4。这个丢失指示事件检测过程S4能够检测表明队列21中排队的流的一个或多个中的可能数据单元丢失的事件，在其中，这个可能数据单元丢失在数据单元传送装置15的外部发生。例如，丢失指示事件检测过程S4可包括监测排队流的数据单元的序列标识符，在其中，数据单元从序列中的丢失表明可能的数据单元丢失。作为替代或补充，丢失指示事件检测过程可包括监测从流接收方发送给流发送方的确认数据单元中的丢失指示信息，在其中，这个丢失指示信息可能是显式或隐式的。

根据图2的实例，自动门限适配过程S5考虑丢失指示事件检测过程S4所提供的结果，以便自动设置第一或第二适配模式。例如，丢失指示事件检测过程S4可输出表示这类丢失指示事件的数量的计数值(稍后更详细地继续说明)，以及如果这个计数值超过预定值，则适配过程被设置为以第二模式(利用率优化)操作，否则被设置为第一模式(延迟优化)。

在利用丢失指示事件检测过程的结果自动设置适配模式之外，作为补充或替代，还可能利用丢失指示事件检测过程的结果动态适配第一或第二模式中的门限值Lth。换言之，在已经设置给定模式之后(例如手动或者自动，其中可能已经根据丢失指示事件的所测量数量进行了自动设置)，这表示门限值基本上根据n×LC或m×LC来适配，进一步动态调节可依靠丢失指示事件的测量数量来执行。

例如，如果丢失指示事件检测过程表明传送装置50外部的某个数量的可能数据单元丢失，则用于触发拥塞通知过程的门限Lth可增加到超过在给定模式中它被设置的值。例如，它可增加到超过可能是第一模式中Lth的初始选择的估算链路容量值LC。增加只是LC的几分之一、例如达到LC的十分之一，作为给定模式中的一种“微调”。

门限值Lth的增加具有使队列长度参数QL在步骤S2中达到门限Lth不太可能、从而不太可能执行拥塞通知的作用。

因而能够避免虽然流发送方已经因独立于拥塞通知过程发生的数据单元丢失而减少网络上的负荷、但仍然执行拥塞通知的情况。传送单元50外部的数据单元丢失与来自传送单元50的拥塞通知可能共同引起流发送方过多地减少它在网络上的负荷，这又可能导致链路40的利用不足。

要注意以下事实：图2和图4所示的步骤的具体排列只是一个实例。特别是，共同组成用于判定拥塞通知过程的触发的过程的步骤S1、S2和S3与步骤S5所实施的适配过程无关。因此，步骤S1-S3可与S5无关地设置。同样，步骤S4可与S1-S3和S5无关地设置，例如作为与其它步骤并行运行的过程，和/或作为子例程被有选择地调用。

对于图2和图4的实例还要注意，所有所示步骤一般都包含在控制或管理队列缓冲器20的更大的方法中，更大的方法具有更多步骤和过程，但是其中这些附加步骤和过程没有示出，因为它们不属于本发明。图2和图4的方法正如本发明的所有方法实施例一样，可实现为软件，其中步骤S1-S3例如可在一个线程中实现，而S5可在另一个独立线程中实现。步骤S4可在又一个独立线程中实现。

在图2的实例中，步骤S5中的Lth的适配过程可通过任何预期或适当方式来考虑丢失指示事件检测过程S4的结果。一般来说，门限适配过程以下列方式来设置：长度门限Lth将随数据单元传送装置50外部的可能数据丢失的出现增加而增加，以便使拥塞通知过程S3的触发不太可能，如上所述。

根据一个优选实施例，丢失事件检测的方法通过下列方式来设置：提供计数过程以用于计算所考虑的排队流中在传送装置50外部出现的数据单元丢失指示事件的数量，以及提供用于从那个计算数量中导出特性计数值的过程。自动门限适配过程则包括用于设置适配模式和/或根据这个特性计数值对长度门限值Lth进行微调的步骤。

导出特性计数值的过程可通过任何适当或所希望的方式来选择。例如，它可包括确定在p(其中p为自然数)个相应的预定时间间隔的每个内在所考虑的排队流中在数据单元传送装置50外部出现的丢失指示事件的数量，然后在数目之间选择最大值作为特性计数值。如果p为1，则这表示只计算预定间隔内的丢失指示事件的数量，并输出每个连续间隔的计数值。为了使特性计数值不太容易受到短时波动的影响，优选地选择p大于1，例如p＝5。在这种情况中，该过程保存五个最近间隔中的丢失指示事件的计数，并输出最近五个间隔的丢失指示事件之中的最大值作为特性计数值。

在其中计算丢失指示事件的数量的预定一个或多个间隔可通过任何适当或所希望的方式来选择，例如具有预定的固定长度。优选地，它们被动态定义为通过拥塞通知过程中包含的判定过程执行一个或多个数据单元的拥塞通知的两个相继判定之间的时间。换言之，一旦拥塞通知过程中的判定过程决定执行拥塞通知，则新的间隔开始，因而丢失指示事件的新的计数开始。丢失指示事件的这个计数继续进行到拥塞通知的下一次执行。

导出特性计数值的另一种可能性包括确定在传送装置50外部出现的丢失指示事件的平均数量。可通过正像上述实例中那样监测连续预定间隔中的丢失指示事件的数量、然后在间隔数量上对于以这种方式计的数求平均，来进行这种求平均。这种求平均运算优选地作为移动平均来进行，例如：

AV(新)＝AV(旧)×(1-q)+Num×q

其中AV表示平均值，q为加权因子且0＜q＜1，以及Num是最近的完整间隔中的丢失指示事件的数量。

如已经一般描述的那样，长度门限适配过程S5在特性计数值表示丢失指示事件的增加时将增加长度门限值Lth。

对于丢失指示事件的计数要注意，作为丢失指示事件来计数的对象的选择可通过任何适当或所希望的方式来执行。例如，如果丢失指示事件检测过程包括监测所考虑的流中的数据单元的序列标识符，则序列中的丢失数据单元的每次检测(序列中的“间隙”)可作为丢失指示事件来计数。这个过程还可经过修改：这种间隙的识别不是直接作为丢失指示事件来计数，而是该过程首先等待预定的等待周期，如果在等待周期内没有出现丢失数据单元，才对丢失指示事件计数。这种等待周期的引入使该过程更好地抵抗网络3中的传输路径上的数据单元的重新排序。

作为另一个实例，如果丢失指示事件检测过程包括监测确认数据单元中的丢失指示信息，则例如丢失指示信息的每次出现可作为丢失指示事件来计数。以TCP/IP作为一个实例，丢失指示事件可能是重复确认的出现。这样，重复确认的每次出现可作为丢失指示事件来计数。但是，当监测确认数据单元中的丢失指示信息时，优选地是使缓冲控制器按照与数据单元发送方对于数据单元丢失事件的标识的相同方式操作。换言之，缓冲控制器应当运用与数据单元发送方为了流量控制的同样的判决数据单元丢失事件的标准。例如，在TCP/IP中，数据单元发送方将在已经接收到预定数量(例如3)的重复确认之后判断已经出现数据单元丢失。在这种情况中，优选地是，缓冲控制器还对重复确认计数，并判断在预定数量的重复确认中已经出现的数据单元丢失事件已经被计数。

如果缓冲控制器执行的拥塞通知是数据单元丢弃，则控制器应当优选地设置成与丢弃数据单元的序列号相关联地记录这些丢弃，以便能够标识与所述所丢弃数据单元相关的那些确认消息，并且不把这种丢失指示信息作为表明传送装置50外部的数据丢失的事件来计数。

现在参照图3来描述本发明的另一个实施例。步骤S1和S2与已经结合图2和图4所述的相同，使得不需要重复说明。但是，在图3的实例中，拥塞通知过程S3由步骤S31、S32和S33组成，它们与图2或图4的实例不同。步骤S31表示用于判定是否对于一个或多个数据单元来执行拥塞通知的判定过程。例如，这可能是检查概率函数的上述实例。如果这个判定过程的结果为肯定，则进行步骤S32、即用于确定是否对于所考虑的流出现表明数据传送装置50外部的可能数据单元丢失的事件的过程，以及如果出现这种事件，则取消步骤S31中执行拥塞通知的判定。换言之，在这种情况中没有执行拥塞通知。

在图3的具体实例中，步骤S32包括确定在检测到长度参数的值QL已经超过长度门限值Lth之后的预定保护时间GT内是否出现丢失指示事件。

换言之，在QL超过Lth的检测之后，监测在保护时间GT内是否出现丢失指示事件LIE。如果出现丢失指示事件，则步骤S31中判定的拥塞通知被取消或禁用、即不执行，因为假定流发送方将根据传送装置50外部的所表明数据单元丢失来减少它送入网络的负荷，使得拥塞通知的执行可能导致在流发送方这方面的所发送数据单元的过度减少，从而可能导致链路40的利用不足。

另一方面，如果在步骤S32的过程中，在保护时间GT内没有检测到丢失指示事件，则在步骤S33执行在步骤S31中判定的拥塞通知。

在图3的以上实例中，由步骤S31、S32和S33组成的判定过程考虑丢失指示事件检测结果。在图2的实例中，是自动门限适配过程S5考虑丢失指示事件检测结果。要注意，利用丢失指示事件检测结果的这两种可能性还可以组合，即，自动门限适配过程以及判定过程考虑丢失指示事件检测的结果。

现在描述另一个实施例。以第一模式或者第二模式操作的自动门限适配S5或者门限适配器104的功能意味着，受控制的缓冲器中的给定队列按照模式之一操作。可能的是，缓冲器保持多个队列，各与可用模式之一关联。无疑可能存在两种以上可用操作模式、例如第三模式，其中长度门限根据s×LC来适配，其中s＞m。换言之，每个队列具有它的用于与相应测量长度参数进行比较的相应长度门限值，以及各长度门限分别被适配。在这种情况中，提出一种实施例，在这个实施例中，要排队的入局数据单元被区分为与模式关联的类别，然后被放入按照所区分模式操作的队列中。例如，缓冲控制器可剖析数据单元以得到特定信息、如首标中的协议标识符或端口标识符，并把延迟敏感类型的数据单元(例如从Telnet应用传送段的数据单元)分配到以减小延迟的模式操作的队列，以及把吞吐量敏感类型的数据单元(例如从ftp应用传送段的数据单元)分配到以使利用率最大的模式操作的队列。

虽然已经通过具体实例描述了本发明，但不是要进行限制，因为本发明的范围由所附权利要求来定义。权利要求中的参考标号仅用来使权利要求更易于阅读，同样不是要具有任何限制作用。

Claims (36)

1.一种控制数据单元传送装置(50)中的队列缓冲器(20)的方法，

所述队列缓冲器设置成在队列(21)中对数据单元(30)排队并且连接到链路(40)，包括

确定(S1)与所述队列的长度相关的长度参数的值QL；QLav，

把所述长度参数的值QL；QLav与长度门限值Lth进行比较(S2)，并且如果所述长度参数的值QL；QLav大于所述长度门限值Lth，则对于来自所述队列的一个或多个数据单元执行(S3)拥塞通知过程，以及

自动门限适配过程(S5)，包括根据所述链路(40)的数据速率DR来估算链路容量值LC，并且根据所述估算链路容量值LC来适配所述门限值Lth，

其特征在于

所述自动门限适配过程(S5)可用于至少第一和第二适配模式其中之一，所述第一适配模式与使排队延迟最小相关联并根据n·LC来适配所述门限值Lth，其中LC表示估算链路容量值并且n≥1，以及所述第二适配模式与使利用率最大相关联并根据m·LC来适配所述门限值Lth，其中m＞1且m＞n。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述队列缓冲器设置成用于接收来自执行基于窗口的流量控制的发送方的数据单元，并且在接收到拥塞通知时或者在检测到数据单元丢失时将其发送窗口除以k，k＞1，其中n＝k-1以及m＝k²-1。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，k＝2，n＝1以及m＝3。

4.如权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，所述第一模式或所述第二模式的设置由操作员手动进行。

5.如权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，包括用于自动设置所述第一模式或所述第二模式的自动模式设置过程。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括用于检测在所述队列缓冲器中排队的流中在所述数据单元传送装置(50)外部的可能数据单元丢失的丢失指示事件检测过程。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述丢失指示事件检测过程包括监测所述排队流中的数据单元的序列标识符。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述丢失指示事件检测过程包括监测从所述排队流的接收方发送给所述排队流的发送方的确认数据单元中的丢失指示信息。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述丢失指示事件检测过程包括：

计数过程，用于计算在所述排队流中在所述数据单元传送装置外部出现的数据单元丢失指示事件的数量，以及

用于从所述计算数量中导出特性计数值的过程。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，用于导出特性计数值的所述过程确定在p个相应预定间隔的每个中在所述排队流中在所述数据单元传送装置外部出现的丢失指示事件的数量，p为自然数，以及在所述数量当中选择最大值作为所述特性计数值。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定间隔被定义为对于所述排队流中的数据单元执行拥塞通知的两个相继判定之间的时间。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，用于导出特性计数值的所述过程把所述排队流中在所述数据单元传送装置外部出现的丢失指示事件的平均数量确定为所述特性计数值。

13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述自动模式设置过程考虑所述丢失指示事件检测过程的结果。

14.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述自动门限适配过程为了动态适配所述第一或所述第二适配模式中的所述门限值Lth考虑所述丢失指示事件检测过程的结果。

15.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述拥塞通知过程包括用于判定是否对于一个或多个数据单元执行拥塞通知过程的判定步骤，所述判定步骤取决于所述丢失指示事件检测过程的结果。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，包括监测在检测到与所述队列的长度相关的所述长度参数的所述值QL，QLav大于所述长度门限值Lth之后的预定时间周期GT内是否出现表明排队流中的可能数据单元丢失的事件，以及所述判定步骤包括如果在所述预定时间周期GT内出现表明可能数据单元丢失的事件，则不执行拥塞通知，否则执行所述拥塞通知。

17.如权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，所述队列缓冲器设置成保持至少第一队列和第二队列，所述自动门限适配过程根据所述第一适配模式来适配与所述第一队列关联的第一门限值Lth_1，以及根据所述第二适配模式来适配与所述第二队列关联的第二门限值Lth_2。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，包括用于根据要排队的数据单元的内容来区分要排队的数据单元以及根据区分结果把数据单元放入所述第一或所述第二队列的区分和放置过程。

19.一种用于控制数据单元传送装置(50)中的队列缓冲器(20)的队列缓冲控制器(10)，所述队列缓冲器(20)设置成在队列(21)中对数据单元(30)排队并且连接到链路(40)，包括

队列长度确定器(101)，用于确定与所述队列(21)的长度相关的长度参数的值QL；QLav，

比较器(102)，用于把所述长度参数的值与长度门限值Lth进行比较，

拥塞通知器(103)，用于在所述长度参数的值大于所述长度门限值时执行拥塞通知过程，以及

门限适配器(104)，用于通过根据所述链路(40)的数据速率DR估算链路容量值LC以及根据所述估算链路容量值LC适配所述长度门限值Lth来自动适配所述长度门限值Lth，

其特征在于

所述门限适配器(104)可用于至少第一和第二适配模式其中之一，所述第一适配模式与使排队延迟最小相关联并根据n·LC来适配所述门限值Lth，其中LC表示估算链路容量值并且n≥1，以及所述第二适配模式与使利用率最大相关联并根据m·LC来适配所述门限值Lth，其中m＞1且m＞n。

20.如权利要求19所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述队列缓冲器设置成用于接收来自执行基于窗口的流量控制的发送方的数据单元，并且在接收到拥塞通知时或者在检测到数据单元丢失时将其发送窗口除以k，k＞1，所述门限适配器(104)经过设置，使得n＝k-1以及m＝k²-1。

21.如权利要求20所述的队列缓冲控制器，其特征在于，k＝2，n＝1，以及m＝3。

22.如权利要求19至21其中之一所述的队列缓冲控制器，其特征在于，包括用于由操作员手动设置所述第一模式或所述第二模式的设置机制。

23.如权利要求19至21其中之一所述的队列缓冲控制器，其特征在于，包括用于自动设置所述第一模式或所述第二模式的自动模式设置机制。

24.如权利要求23所述的队列缓冲控制器，其特征在于，包括用于检测在所述队列缓冲器中排队的流中在所述数据单元传送装置(50)外部的可能数据单元丢失的丢失指示事件检测器(105)。

25.如权利要求24所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述丢失指示事件检测器(105)包括用于监测所述排队流中的数据单元的序列标识符的监测器。

26.如权利要求24所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述丢失指示事件检测器(105)包括用于监测从所述排队流的接收方发送给所述排队流的发送方的确认数据单元中的丢失指示信息的监测器。

27.如权利要求24所述的队列缓冲控制器，其特征在于，包括：

计数器，用于计算在所述排队流中在所述数据单元传送装置外部出现的数据单元丢失指示事件的数量，以及

计算数量处理器，用于从所述计算数量中导出特性计数值。

28.如权利要求27所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述计算数量处理器设置成用于确定在p个相应预定间隔的每个中在所述排队流中在所述数据单元传送装置外部出现的丢失指示事件的数量，p为自然数，以及在所述数量当中选择最大值作为所述特性计数值。

29.如权利要求28所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述预定间隔被定义为对于所述排队流中的数据单元执行拥塞通知的两个相继判定之间的时间。

30.如权利要求27所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述计算数量处理器设置成用于把所述排队流中在所述数据单元传送装置外部出现的丢失指示事件的平均数量确定为所述特性计数值。

31.如权利要求24所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述自动模式设置机制设置成用于考虑所述丢失指示事件检测器的输出。

32.如权利要求24所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述门限适配器(104)设置成用于为动态适配所述第一或所述第二适配模式中的所述门限值Lth考虑所述丢失指示事件检测过程的输出。

33.如权利要求24所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述拥塞通知器(103)包括用于判定是否对于一个或多个数据单元执行拥塞通知的判定单元(1031)，所述判定单元(1031)设置成用于考虑所述丢失指示事件检测器(105)的输出。

34.如权利要求33所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述丢失指示事件检测器(105)设置成用于监测在检测到与所述队列的长度相关的所述长度参数的所述值QL，QLav大于所述长度门限值Lth之后的预定时间周期GT内是否出现表明排队流中的可能数据单元丢失的事件，以及所述判定单元(1031)设置成如果在所述预定时间周期GT内出现表明可能数据单元丢失的事件，则不执行拥塞通知，否则执行所述拥塞通知。

35.如权利要求19至21其中之一所述的队列缓冲控制器，其特征在于，所述队列缓冲器设置成保持至少第一队列和第二队列，所述门限适配器设置成用于根据所述第一适配模式来适配与所述第一队列关联的第一门限值Lth_1，以及根据所述第二适配模式来适配与所述第二队列关联的第二门限值Lth_2。

36.如权利要求35所述的队列缓冲控制器，其特征在于，包括用于根据要排队的数据单元的内容来区分要排队的数据单元以及根据区分结果把数据单元放入所述第一或所述第二队列的区分和放置单元。

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