CN101073227A - 使用粗略的和细密的测试时间段凭经验调度网络分组 - Google Patents

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Abstract

一种在网络上发送分组的方法，其包括下列步骤：在时间上粗略间隔开的第一多个时间区期间发送第一多个测试分组；确定第一多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；在时间上细密间隔开的第二多个时间区期间，在网络上发送第二多个测试分组，其中以有利网络业务条件为基础来选择第二多个时间区；确定第二多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；以及使用一个或多个由细密隔开的测试分组所确定的有利时间区，在网络上发送数据分组。该方法通过检测测试分组之间分组等待时间上的差异而可以被用于“聚焦”于拥塞的网络时间段。

Description

使用粗略的和细密的测试时间段凭经验调度网络分组
相关申请的交叉引用
这是序号为10/663378、于2003年9月17日在先提交的美国申请的部分继续申请，在此要求其优先权。
技术领域
本发明一般涉及用于允许连接至网络(例如IP或以太网络)的设备与其他这种设备合作从而在网络上无损地发送和接收数据分组的系统。
背景技术
如通常所了解的，以太网和互联网协议(IP)是用于在通信网络上的不同点之间传送分组的系统。这些交换系统称为“基于连接的”系统。也就是说，所有发送器争夺网络资源。所有发送器可以同时发送。在这种情况下，网络资源可能被过度预订。当这种情况发生时，数据可能被延迟或丢失，这导致网络受损。
如图1所示，四个分组流被输入至分组交换机112，分组交换机112基于包含在每个分组中的寻址信息而将分组发送至一个或多个输出。分组可能在不可预知的时间到达交换机，这导致必须处理的输入突发。交换机典型地维持一个或多个能存储少量分组的分组队列114(例如一个队列用于每个输出端口)。队列可以包括按分组优先级排列的多个队列，以便例如优先级为3的分组优先于优先级为1的分组。如果发生输入突发，则队列填满并且一些分组可能被丢弃。典型地，较高优先级队列在较低优先级队列之前被清空，以便较低优先级队列更可能先丢失数据。
IP系统遭受损害，例如分组丢失和抖动。发生这种情况是由于没有对在任何指定时刻有多少这种分组到达路由器进行控制。如果两个分组在相同时间到达路由器并去往相同端口，则一个将不得不被延迟。两个不能被同时传送。一个分组将被保存在队列中，直到第一个分组完全被发送。
图2示出了包括端点100，101，102和103的计算机网络。该计算机网络包括路由器104至107。如图中所示，如果端点100和101在相同时间与端点102和103通信，则可能在路由器105和106之间形成瓶颈。这种情况可能发生，因为太多的分组可能在路由器之间被同时传送，这引起路由器丢弃溢出的分组。这种情况甚至可能在较低级别的平均网络利用率时发生。
已经提出不同的方法用以克服以太网和IP网络上的数据丢失。主要的方法是使用附加协议来替代丢失数据。这是事后解决方案。实例是已知的传输控制协议(TCP)。TCP能够检测数据丢失，并引起数据的重传，直到全部数据文件的准确副本被传送至接收设备。
由于太慢，许多设备可能不能使用TCP或任何重传方法。实时应用要求数据的准确的首次递送。为使这些应用良好的实施，甚至光速也会引起不期望的延迟。增加重传时延是不可行或不期望的。
一个问题是确定如何在基于连接的网络上提供可靠的首次递送。已经尝试了不同的方法。所提出的最常见的系统依赖于网络中数据的优先级。利用该方法，具有实时限制的数据用优先编码来标识关联，以便它可以在其它数据之前被传送。
优先级首先被视为良好的解决方案。然而，它遇到相同的困难。优先级仅提供相对于较低优先级数据的递送优势。它不提供对其他优先数据的优势。分析和测试显示该方法在某些情况下能够起作用，但仅仅是当优先数据量小的时候。对于如语音的简单应用，总计的百分比必须是8％或更少。其他应用必须占用甚至更小的总网络资源百分比。如图1所示，如果太多的高优先级分组在短时间内被发送，则即使高优先级分组也可能被丢弃。对于许多网络，这使得优先级并不实用。
另一个方法是多路复用数据。利用该方法，与一个数据流相关联的数据块与另一个数据流的块分开。多路复用通常使用一些类型的时域系统(称为时分复用TDM)来分开流。多路复用的主要问题是它消除了网络的原则性优势，也就是减少了对于总体可用的平均带宽。换句话说，网络上每个潜在发送器都被确保一网络上的时隙，即使该时隙很少被使用。这导致低效的资源利用。
异步传输模式(ATM)是另一种用于多路复用数据网络以减少竞争的技术。ATM将所有数据流分成相等长度的数据信元。而且，ATM能够限制对任何流或应用可用的数据信元的数量。通过超额提供信元，使得在任何指定时刻对于最大数量的信元总有足够的带宽，结果是实质上的TDM系统。
TDM和ATM二者均提供了竞争减少，但是以增加复杂度、成本、部件以及丧失带宽性能为代价。其他方法依赖于专用硬件来调度分组递送，这导致硬件成本。
发明内容
本发明的实施例针对要在网络上的两个端点之间递送的分组而提供凭经验确定的递送调度。需要根据已知数据速率(例如支持语音电话呼叫)发送分组的的发送节点利用不同的分组发送时间通过网络发送一系列测试分组至预期接收者。所述测试分组被评估以确定哪些发送时间经历最小的等待时间、抖动和/或分组丢失，并且那些发送时间被用于在发送期间调度分组。其他端点使用相似的方案，以便每个端点都能够评估哪些递送调度最适合于以最小可能的分组丢失和等待时间来发送分组。不同的优先级被用于发送数据、测试分组以及网络中的其他数据。所述系统凭经验确定期望的时间调度，用于在网络上两个端点之间传送数据分组。
根据本发明的一个变型，端点首先发送在时间上被较宽地(粗略地)间隔开的测试分组，以便宽泛地检查那些可能提供可靠递送的时间段。通过在看上去有利的粗略间隔期间传送细密间隔开的附加测试分组，来进一步检查看上去能提供可靠递送服务的粗略的间隔(例如，那些显示较小等待时间和域丢弃分组率的间隔)。最后(可选地)，细密的时间间隔可以通过发送更多测试分组而被进一步检查，所述测试分组用更细密的分组间距被间隔开。
附图说明
图1示出了突发分组在分组交换机造成溢出条件导致分组丢失的问题；
图2示出了在两组端点共享公共网络资源的情况下，在突发条件下网络拥塞是如何导致瓶颈的；
图3示出了一种用于分配不同优先级给被调度数据(实时级别)、测试分组(发现级别)以及其他网络业务(数据级别)的方法；
图4示出了帧结构，其中递送调度可以被分解成主帧、子帧以及次子帧；
图5是流程图，其具有根据一个实施例执行本发明不同原理的步骤；
图6示出了利用测试分组从第一端点至第二端点的递送调度的系统；
图7示出了一个系统，其中用于实时业务的队列(优先级为3)在一个分组交换机几乎充满，但业务仍通过了网络；
图8示出了根据本发明一种方法的一组可行的步骤，用于发送粗略间隔开的测试分组，随后是细密间隔开的测试分组；
图9示出了一个网络，根据本发明的一个实施例，一系列测试分组在该网络上被发送；
图10A示出了根据本发明一个实施例的粗略的、细密的以及非常细密的测试分组的发送；
图10B示出了细密测试分组的发送，该细密测试分组允许作出关于现有分组业务的位置和长度的推断；
图11示出了两个端点是如何参考时间间隔的，该时间间隔是通过参考具有不同相位但参考公共时钟的帧而指定的。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，优先级方案被用于分配优先级给网络中的数据分组，以便旨在实时或接近实时递送的分组递送(例如电话呼叫，视频帧或转换成IP分组的TDM数据分组)被分配以网络中的最高优先级。第二高优先级被分配给用于测试的数据分组(即所谓的测试分组)。第三高优先级被分配给系统中剩余的数据分组，例如由web浏览器使用的TCP数据。
图3示出了该方案。通过实现已在许多分组路由器中可用的分组优先级方案，这些优先级可以被分配。在这三个级别之上和之下的其他优先级也可以包含在内。例如，实时级别之上的优先级可以针对紧急情况或网络级消息(例如指示路由器或其他设备执行不同功能的消息)而被分配。
图4示出了任意持续一秒(主帧)的递送时间段是如何被分解成子帧的，每个子帧持续100毫秒，以及每个子帧是如何被进一步分解成次子帧的，每个次子帧持续10毫秒。每个次子帧又分成持续1毫秒的时间递送区。根据本发明的一个变型，针对每个传送时间段的递送调度是利用如图4所示的方案被分解的，并且根据该调度，分组被分配给一个或多个时间区以发送测试分组并递送数据。在这个意义上，该方案与传统的TDM系统类似。然而，与TDM系统不同的是，没有端点能够被确保具有一个或多个特定时隙。作为替代，网络上的节点利用根据测试分组在两个端点之间的在先传送而凭经验确定为有利的时间区进行发送(注意：为了区别于TDM，使用术语“间隔区”或“时间间隔区”或“时间区”而不是“时隙”)。应该理解，图4中示出的时间段仅用于说明；当然，在不背离本发明原理的情况下也可以使用其他时间段、时间间隔以及分解。每个时间区可以被编号或利用任何不同的方案来标识(例如，连续编号；相对于主帧、子帧以及次子帧等的编号)。
图5示出了方法步骤，其可以用于执行本发明的不同原理。开始于步骤501，确定网络(例如以太网络或IP网络)上的两个端点期望通信。该确定可以是电话听筒被拿起且电话号码正拨出的结果，这表明两个节点需要发起基于IP的语音连接。可选地，单向连接可能需要在发送视频数据的节点和接收节点之间被建立。期望这些连接类型中的每一个都在网络上施加一定量的数据分组业务。例如，基于IP的语音连接可能需要每秒64k比特的传输速率，使用80字节的分组有效负荷(不包括分组报头)，其中每10毫秒发送分组。典型地，视频流将对网络施加较高的带宽需求。
注意，对于双向通信，通常建立两个分离的连接：一个用于节点A发送至节点B，另一个连接用于节点B发送至节点A。尽管将关于单向传输描述本发明原理，然而应当理解，在双向连接的情况下在另一端点重复相同的步骤。
在步骤502中，根据如图4显示的方案，递送调度被分成时间间隔区。(该步骤可以事先完成，并且不需要在每次在两个端点之间建立连接时重复)。该递送调度可以从例如由全球定位系统(GPS)提供的时钟中导出。作为一个实例，可以为主帧建立一秒的任意时间段，其还可以被分成子帧和次子帧，其中每个子帧由10个时间间隔组成，每个持续10毫秒，而每个次子帧由10个时间间隔组成，每个持续1毫秒。因此，一秒的时间段包括每个持续1毫秒的1000个时间区。当然，也可以使用其他时间段，并且本发明不限于任何特定的时间方案或分解方法。
在步骤504中，在不同的时间区期间，多个测试分组以对于支持期望带宽所必需的速率被发送。每个测试分组利用“发现”级优先级(见图3)被发送，该优先级比标准数据分组(例如TCP分组)的优先级要高，但是比实时数据业务(下面将讨论)的优先级要低。例如，暂时转至图6，假设调度已经被分成一毫秒的时间区。该测试分组可以在如所示的时间区1、3、5、7、9、11和12期间被发送。优选地，每个测试分组包括“发现”级优先级；时间标记，用以指示何时发送分组；唯一序列号，分组在被发送之后可以根据该序列号而被识别；以及一些用于识别哪个时间区被用于发送分组的装置(时间区可以从序列号中推断)。接收端点在接收到测试分组时可以将该分组返回给发送方，这使得发送方能够：a)确定有多少发送的分组被实际接收到；以及b)确定每个分组的等待时间。当然，可以使用其他用于确定等待时间的方法。评估可以由发送方、接收方或二者的组合来完成。例如，接收方可以发送回表明每个分组的接收时间和/或其它统计的报告。一个或多个统计消息可以被发送以为测试分组序列提供统计。
在步骤505中，发送方评估测试分组，以确定哪个或哪些时间区最有利于执行连接。例如，如果确定利用时间区#1发送的分组比其他时间区经历了更低的平均分组丢弃率，则该时间区是优选的。类似地，导致最低分组等待时间(从发送方往返)的时间区相对于其他具有较高等待时间的时间区是优选的。原理是开始遭受压力的分组交换机具有开始填满的队列，这导致等待时间、抖动和丢弃分组的增加。因此，根据本发明不同的原理，也可以使用其他时间区来避免在可能增加那些交换机中的队列长度的时间段期间发送分组。在一个变型中，时间区可以是“超负载的(overstressed)”，以使将系统扩大。例如，如果实际上仅需要80字节的分组，则160字节的分组可以在测试阶段被发送以表示过载条件。过载条件可能揭示标准80字节分组不能揭示的瓶颈。
接收方对所收集的测试分组执行统计并发送回标识与每个时间区关联的等待时间和分组丢弃率的报告，而不是由接收方发送回标记时间的分组。
如上文所解释的，分组报头开销已经被忽略，但是典型地包括在评估过程中(即对80字节的分组增加分组报头的大小)。用于测试分组的时间区选择可以被随机地确定(即用于测试分组的时间区的随机选择)，或者它可以基于先前使用的时间间隔区而被确定。例如，如果发送节点已经在时间间隔3中发送，则它事先得知这样的时间间隔对于第二连接可能不是期望的选择。如另一实例，如果发送节点已经在时间区3中发送，则测试分组可以在距时间区3最远的时间区被发送，以尽可能地的扩展分组分布。
在步骤506中，在两个端点之间建立连接，并且利用较高的“实时”优先级并利用确定为更有利于发送的时间区来发送分组。由于使用了较高优先级，因此连接不受穿越网络而发送的测试分组的影响，所述测试分组处于较低优先级。在一个变型中，IP分组报头中的IP优先级字段可以用来建立不同的优先级。
图6示出了采用本发明不同原理的系统。如图6所示，两个端点每个都依赖于GPS接收器，用于准确的时钟同步(例如，为了进行时间标记和等待时间确定)。IP网络可能包括能从一个端点将分组(例如，IP或以太网分组)最终发送至另一端点的路由器和/或其他网络设备。假设配置网络的机构能够控制网络上使用的优先级以防止其他节点使用发现优先级和实时优先级。一个或多个设备可以在每个端点和网络单元(例如路由器、代理设备或如下文描述的其他设备)之间被插入。这种设备可以执行本发明原理以建立连接，而不是每个端点直接执行这种操作。
应该认识到，不是在不同时间区期间同时发送测试分组，而是单个时间区被测试，然后是另一个等等，直到找到适合用于发送的时间区。这增加了建立连接所需的时间。同样，如上文描述的，对于双向连接，两个端点都执行所述步骤以建立连接。
还应该理解，所有帧的相位可能彼此无关；它们仅需要从公共时钟中导出。不同的端点不需要使帧彼此同步。当然，也可以使用其他方法。
因为凭经验的方法检测到正接近于丢弃条件，所以本发明也可以结合路由器队列中的“早期丢弃”设置。
在一个实施例中，分组等待时间和分组丢弃率可以在端点之间的连接期间被监控，并且基于检测到任一参数中的下降趋势，可以发送附加的测试分组以查找将连接移动至其中的较好时间区。
图7示出了一个系统，其中第一端点701通过多个分组交换机703至705与第二端点706通信。每个分组交换机维持多个分组队列(例如每端口一个)。为了进行说明，显示了四个不同的优先级，其中4是最高级别，1是最低级别。假设端点701试图发起通过网络的与端点706的连接。端点701利用优先级2发送多个“测试”分组。如所显示的，分组交换机703被轻度加载并且队列跟上业务量没有困难。
然而，分组交换机704被重度加载。在该交换机中，优先级为1的队列是满的，这导致丢弃的分组、抖动以及分组等待时间。类似地，由端点701以优先级2发送的测试分组引起该队列溢出，引起丢弃分组、抖动以及较长的等待时间。然而，优先级为3的队列(现有实时业务)还未满，因此那些分组通过在给定时刻未受影响的网络而被传输。依照本发明的一个实施例，通过检测在特定时间区期间发送的测试分组被丢弃和/或经历较长等待时间，端点701选择那些具有最低丢弃率和/或最低等待时间的时间区，并使用那些时间区来调度分组(其然后利用优先级3被发送)。
假设图7中的每个端点都包括节点(即具有网络接口的计算机)，该节点包括计算机可执行指令用于执行一个或多个上述功能。
还应该理解，所有帧的相位可以彼此无关；它们仅需要从公共时钟中导出或者与公共时钟一致。不同的端点不必使帧彼此在相位上同步。换句话说，只要两个端点都能够参考相同的相对时间段，每个时间间隔就不需要在不同端点之间被唯一地标识。该原理被显示在图11中，图11示出了两个端点是如何参考时间间隔的，该时间间隔是参考具有不同相位但参考公共时钟的帧而指定的。
如图11所示，假设端点A(图11的底部)需要通过引入分组时延的WAN与端点B(图11的顶部)通信。每个端点具有关联的网络连接设备(NCD)，该网络连接设备处理与WAN的连接(一个可能的这种设备在本申请人的未决的美国申请中被描述，该申请于2004年10月13日提交，序号为10/962521，标题为“Network Connection Device”)。还假设穿越图11顶部的时间线和穿越图11底部的时间线表示“绝对”时间；即，在图11顶部的时间间隔1与在图11底部的时间间隔1出现于绝对时间中的相同时刻。进一步假设NCD A在时间间隔1期间穿越网络发送第一测试分组X，并在时间间隔3期间穿越网络发送第二测试分组Y。由于WAN所引入的分组时延，测试分组X不会到达端点B直到端点B认识到是时间间隔4。类似地，测试分组Y不会到达端点B直到端点B认识到是时间间隔6。但是，端点A和B(通过其各自的网络连接设备NCD A和NCD B)需要关于在哪个时间间隔发送将来的分组而达成一致。
简言之，当NCD B确定测试分组X以最小时延被接收时，它通知NCDA标识为“分组X”的测试分组凭经验而言是有利于将来的发送的。因此，NCD A将相关时间间隔标识为间隔1，而NCD B将相关时间间隔标识为间隔4。类似地，NCD A将分组Y的相关时间间隔标识为间隔3，而NCDB将分组Y的相关时间间隔标识为间隔6。只要图11顶部的时间线和图11底部的时间线不相对于彼此移动，系统就能够适应分组时延，并且端点(或它们的代理)就能够关于应使用哪些时间间隔区发送分组而达成一致。当然，其他方法也可以被使用。
图8示出了根据本发明另一实施例的不同步骤，用于利用测试分组执行细密的发现过程。根据该方法，为了评估哪些时间段(例如子帧或次子帧)可以作为进一步检查的候选，发送端点首先发送在时间上较宽间隔开的测试分组。此后，端点在一个或多个时间段期间发送在时间上紧密相隔的测试分组，所述时间段是被确定为进一步检查的合适候选的时间段。两步测试过程的结果被用来调度用于递送的将来的分组。第三级的细密测试也是可能的。
开始于步骤801，网络中的端点启动至另一端点的连接。如前面所解释的，网络可以包括局域网(LAN)，像以太网，或者它可以包括广域网(WAN)，像互联网。当然，其他网络类型也可以被使用，并且本发明不旨在限于此。
在步骤802中，端点(或代表端点运行的另一设备)发送在时间上粗略地间隔开的测试分组。例如，如图9所示，假设端点A正在发送分组至端点F，并且路径携带分组通过路由器B、C、D和E。假设路由器C正在时间段903期间发送分组(在图9中用P标记的分组)，并且更具体地是在时间区11、12、13以及16-17期间。假设端点G需要与端点H建立将携带分组通过路由器C和D的虚拟连接。由于路由器C已经正在间隔11、12、13以及16-17期间发送分组，根据本发明的一方面，为了识别在其中发送分组的有利的时间区而执行测试。然而，依照一个实施例，分组首先在粗略间隔开的时间段期间被发送并且该粗略测试的结果在执行更细密的测试之前被评估，而不是广泛地测试许多不同的时间间隔区。
例如，如图9所示，通过在时间段901期间发送一个或多个分组，时间段901(包括多个小段902和903，每个小段由十个独立时间区组成)首先被测试。类似地，测试分组也在其他“粗略”时间段(没有在图9中示出)期间被发送，并且结果(例如分组丢失率和/或等待时间)是针对这些粗略时间间隔而被评估的。假设确定了与在其他粗略段(没有在图9中示出)期间发送的测试分组相比，在粗略段901期间发送的测试分组被认为更有利。根据图8的步骤803，端点G(或代表它而运行的代理设备)确定粗略时间段901是有利的，但是，需要进一步检查以缩小在段901内的那些时间区，应当针对它们而发送分组。
在步骤804中，为了识别那些有利于发送的时间间隔区，端点G在一个和多个候选段(例如，在段901期间和/或更具体地可选段902和903期间)期间发送更细密间隔开的附加测试分组。在本发明的一个实施例中，附加测试分组在落在粗略时间段901内的不同时间间隔区期间被发送。在本发明的另一实施例中，为了确定(例如)已经支持业务量的时间段902比时间段903更有利于分组发送，在粗略段901期间发送一个或多个测试分组之后，附加测试分组在“细密的”时间段902和903期间被发送。在步骤805中，基于细密测试分组的有利时间区被识别，并且在步骤806中，实际数据分组在那些时间区期间被发送。
这个分组的逐步细密的检查可以以任何期望的程度被执行。图8的步骤示出两个级别的测试过程，但是三个级别(或其他多个级别)也在本发明原理的范围内。
图10A示出根据本发明不同原理的粗略的、细密的、非常细密测试分组的发送。图10A顶部示出了在多个“粗略的”时间段中每一个的期间一个测试分组的发送。例如，每个粗略的时间段可以对应于如图4所示的帧或子帧，但是本发明不限于此。其他时间段可以被使用，并且可以包括任意时间段。为了进行说明，假设粗略的时间段1001对应于持续100毫秒的子帧，以使得多个粗略的段1001等于一秒的发送时间。进一步假设粗略的时间段1001可以进一步分解成更小的段(例如，每个持续10毫秒的次子帧)等等。
假设在每个如图10A所示的粗略时间段期间发送一个测试分组之后，确定粗略段1001提供了有利的分组发送特性(例如，低等待时间和/或最低分组丢弃率)。此后，根据本发明的一个实施例，为了确定时间段1001的哪些部分最有利于分组发送，大量测试分组在该粗略段期间被发送。如图10A所示，多个附加的细密测试分组在粗略时间段1001内被发送，并且结果(例如等待时间和/或分组丢弃率)被评估。作为另一个步骤，利用如图10A底部所示的非常细密的测试分组来进一步检查那些提供最好分组发送特性的段1001中的部分。一旦识别了一个或多个有利时间区，那些区就可以被用于发送数据分组(利用较高的数据分组发送优先级)。
尽管本发明不限于此，然而图10A底部的测试分组被显示为更短(更小)的持续时间。例如，在粗略时间段期间发送的测试分组可以包括1000字节的分组，而那些在细密和非常细密的时间段期间发送的分组可以分别包括更小(例如500字节和100字节)的大小。可选地，相同的分组大小可以在所有测试时间段期间被使用。而且，尽管显示为在粗略时间段1001期间发送单个测试分组，然而可以替代地在每个粗略时间段期间发送多个测试分组。然而，根据本发明的一个实施例，为了聚焦于有利于分组发送的时间区，更多分组在细密测试时间段期间被发送。通过从大量稀疏隔开的测试分组“压缩”至大量细密隔开的测试分组，端点能够迅速地识别有利于数据分组发送的时间区。术语“粗略的”、“细密的”和“非常细密的”是相对的术语，并且不旨在限于任何数值。然而，“粗略的”分组是以比“细密的”分组相距更宽的间隔而被发送的，并且“细密的”分组是以比“非常细密的”分组相距更宽的间隔而被发送的。
应当认识到，测试分组的数量以及它们的大小可以根据所期望连接的带宽需求而变化。例如，如果需要每秒64k比特的带宽来支持给予IP的语音连接，则80字节的分组大小(包括分组报头)可以被使用，并且可能需要平均每10毫秒一个分组的分组发送速率。在使用80字节分组大小的粗略测试分组在每个粗略测试时间段期间被发送一次之后，在多个细密时间段期间每10毫秒发送一次的80字节的细密测试分组可以被发送。当然，其他变型是可能的。
图10B示出了测试分组的发送，以及当一些测试分组由于现有分组业务而被延迟时所产生的分组等待时间。如图10B所示，五个“细密的”测试分组1001在每个时间间隔期间被发送。假设每个分组以测试分组序号(1、2、3、4和5)被发送，并且每个分组指示了测试分组之间的间距(例如3毫秒)。如图10B所示，假设现有网络业务包括在每个时间间隔期间发送的较大分组1002。第一测试分组是以很小的时延或无时延地被接收，但是剩余的四个测试分组1003被延迟，并且由于网络业务而在时间上被聚在一起。网络业务可能引起网络中一个或多个队列的累积，从而延迟网络中的测试分组。
根据本发明的一个实施例，接收节点(或者如果统计分组被返回给发送器，则是发送节点)确定一些测试分组被延迟，并且能够推断网络业务的存在以及网络业务的相对时间区。此后，它可以调度数据分组以避开每个间隔期间的拥塞的时间段。该技术可以被用于网络诊断和测试，这与为进行分组调度而使用它无关。例如，该技术可以被用于创建网络业务拥塞图。
例如，假设每个测试分组被隔开3毫秒，并且第一测试分组被无时延地接收，但是第二测试分组被延迟12毫秒。因此，它在3+12＝15毫秒之后到达，而不是如期望的那样在第一测试分组之后3毫秒到达。从该情况可以推断，网络业务出现在从接收到第一测试分组到接收到第二测试分组的时间段内，并且这12毫秒的时间段是拥塞的。还可以推断，由于第二至第五测试分组是聚在一起被接收到的(即它们没有以3毫秒间隔开，而是以小于1毫秒的间隔到达)，因此在拥塞的时间段之后紧接的时间段内没有拥塞。该信息可以被用于在网络中调度数据分组。
尽管上文没有明确说明，但是网络可以包括一个或多个维持电话号码数据库并将其映射到IP地址的软电话交换机(实质上是耦合至网络的小型计算机)。为了进行至预期接收方的电话呼叫，电话交换机被联系以确定对应于接收方电话号码的IP地址。本发明的系统和方法也可以与视频终端一起被使用，以跨过网络发送视频级的数据；也可以与发送计算机数据的计算机终端一起使用；或者任何其他类型的数据。
这里所描述的任何方法步骤可以在计算机软件中被实现，并被存储在计算机可读介质上用于在通用或专用的计算机或设备(包括PLD、PGA等)中执行，并且这种计算机可读介质包括在本发明的范围内。专用或通用计算机可以包括网络接口，用于在网络上通信以实现本发明的不同原理。权利要求中与过程步骤相关联的编号仅是为了便利，并且不应被理解为需要任何特定的排序或顺序。

Claims (34)

1.一种在网络上发送分组的方法，该方法包括下列步骤：
(1)在时间上粗略间隔开的第一多个时间区期间，在所述网络上发送第一多个测试分组；
(2)在步骤(1)的基础上，确定所述第一多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；
(3)在时间上细密间隔开的第二多个时间区期间，在所述网络上发送第二多个测试分组，其中，以在步骤(2)中确定的有利网络业务条件为基础，选择所述第二多个时间区；以及
(4)在步骤(3)的基础上，确定所述第二多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件。
2.根据权利要求1的方法，还包括这样的步骤：
(5)在一个或多个在步骤(4)确定的有利时间区期间，在所述网络上发送数据分组。
3.根据权利要求2的方法，其中，步骤(1)和(3)包括利用比在步骤(5)中用于发送数据分组低的优先级来发送所述测试分组。
4.根据权利要求1的方法，其中，步骤(2)包括评估与所述第一多个测试分组相关联的分组等待时间。
5.根据权利要求1的方法，其中，步骤(2)包括评估与所述第一多个测试分组相关联的分组丢弃率。
6.根据权利要求1的方法，其中，步骤(3)包括以与所需连接带宽相对应的数据速率来发送所述测试分组。
7.根据权利要求1的方法，其中，步骤(2)包括发送节点评估与所述第一多个时间区相关联的分组等待时间和分组丢弃率中的一个。
8.根据权利要求1的方法，其中，步骤(2)包括接收节点评估与所述第一多个时间区相关联的分组等待时间和分组丢弃率中的一个。
9.根据权利要求2的方法，其中，所述测试分组和所述数据分组包括在分组交换网络上发送的互联网协议分组。
10.根据权利要求9的方法，其中，所述互联网协议分组被调度，用于在与时钟同步的帧内的时间区期间发送。
11.根据权利要求2的方法，其中，所述测试分组是以这样的优先级被发送的：比步骤(5)中的数据分组低，但是比包含网络上发送的其他数据的其它数据分组高。
12.根据权利要求2的方法，其中，所述数据分组包括语音数据。
13.根据权利要求2的方法，其还包括这样的步骤：针对所述网络中两个节点之间的双向连接的每一侧重复步骤(1)至(5)。
14.根据权利要求1的方法，其中，所述网络是包括维持分组队列的分组交换机的分组交换网络。
15.根据权利要求1的方法，其中，所述第一多个测试分组具有与所述第二多个测试分组的分组大小不同的分组大小。
16.根据权利要求2的方法，该方法还包括在步骤(5)之前的下列步骤：
(a)在时间上比步骤(3)中更细密间隔开的第三多个时间区期间，发送第三多个测试分组，其中，基于在步骤(4)确定的有利网络业务条件来选择所述第三多个时间区；
(b)在步骤(a)的基础上，确定所述第三多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；以及
(c)使用在步骤(b)确定的时间区作为在步骤(5)中发送数据分组的基础。
17.根据权利要求1的方法，该方法还包括这样的步骤：检测测试分组之间等待时间上的差异，并且使用所检测的差异来识别与拥塞相对应的时间段。
18.一种用于在包括多个分组交换机的互联网协议网络中发送数据分组的方法，该方法包括下列步骤：
(1)建立包括多个时间区的时间参考帧，在所述时间区期间穿过所述互联网协议网络来发送互联网协议分组；
(2)凭经验确定，所述多个时间区中哪一个关于预期的接收节点而与降低的分组拥塞率相关联；以及
(3)在步骤(2)中凭经验确定为与降低的分组拥塞率相关联的一个或多个时间区期间，从发送节点发送多个数据分组至预期的接收节点，
其中，通过发送在时间上粗略间隔开的第一多个测试分组，以及然后发送在时间上细密间隔开的第二多个测试分组来执行步骤(2)，其中，在被选择为与由所述第一多个测试分组所确定的相对无拥塞网络的时间段相对应的时间区期间发送所述第二多个测试分组。
19.根据权利要求18的方法，其中，步骤(2)包括利用比在步骤(3)中用于发送所述多个数据分组的分组优先级要低的分组优先级来发送测试分组。
20.根据权利要求18的步骤，其中，步骤(2)包括以足够支持步骤(3)中的期望带宽的数据速率来发送测试分组。
21.一种用计算机可执行指令编程的计算机，所述指令当被执行时执行下列步骤：
(1)在时间上粗略间隔开的第一多个时间区期间，在网络上发送第一多个测试分组；
(2)在步骤(1)的基础上，确定所述第一多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；
(3)在时间上细密间隔开的第二多个时间区期间，在所述网络上发送第二多个测试分组，其中，基于在步骤(2)确定的有利网络业务条件来选择所述第二多个时间区；
(4)在步骤(3)的基础上，确定所述第二多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；以及
(5)利用一个或多个在步骤(4)确定的有利时间区、在所述网络上发送数据分组。
22.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令还执行利用连接至所述网络的第二计算机评估分组等待时间这一步骤。
23.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令利用比步骤(5)中用于发送数据分组的优先级要低的优先级来执行步骤(1)和(3)。
24.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令通过评估与所述第一多个测试分组相关联的分组等待时间来执行步骤(2)。
25.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令通过评估与所述第一多个测试分组相关联的分组丢弃率来执行步骤(2)。
26.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令通过以与所需连接带宽相对应的数据速率发送所述测试分组来执行步骤(3)。
27.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令执行这样的步骤：检测测试分组之间等待时间上的差异并使用所检测的差异来识别与拥塞对应的时间段。
28.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令调度分组以在与时钟同步的帧内的时间区期间发送。
29.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令以这样的优先级来发送测试分组：比步骤(5)中发送的数据分组低，但是比包含在所述网络上发送的其他数据的其它数据分组高。
30.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令发送包括语音数据的数据分组。
31.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令利用与所述第二多个测试分组的分组大小不同的分组大小来发送所述第一多个测试分组。
32.根据权利要求21的计算机，其中，所述计算机可执行指令在步骤(5)之前执行下列步骤：
(a)在时间上比步骤(3)中更细密隔开的第三多个时间区期间，发送第三多个测试分组，其中，基于在步骤(4)确定的有利网络业务条件来选择所述第三多个时间区；
(b)在步骤(a)的基础上，确定所述第三多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；以及
(c)使用在步骤(b)确定的时间区作为在步骤(5)中发送数据分组的基础。
33.根据权利要求21的计算机，
其中，所述计算机可执行指令通过在跨越多个时间区的第一时间段期间发送测试分组来执行步骤(1)；以及
其中，所述计算机可执行指令通过在所述第一时间段的子集期间发送测试分组来执行步骤(3)。
34.一种包括计算机指令的计算机可读介质，所述计算机指令在被计算机执行时执行下列步骤：
(1)在时间上粗略间隔开的第一多个时间区期间，在网络上发送第一多个测试分组；
(2)在步骤(1)的基础上，确定所述第一多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；
(3)在时间上细密间隔开的第二多个时间区期间，在所述网络上发送第二多个测试分组，其中，基于在步骤(2)确定的有利网络业务条件来选择所述第二多个时间区；
(4)在步骤(3)的基础上，确定所述第二多个时间区中哪一个对应于有利的网络业务条件；以及
(5)利用一个或多个在步骤(4)确定的有利时间区、在所述网络上发送数据分组。
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