CN101577709A - 一种可避免分片的ip分组复用控制方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可避免分片的IP分组复用控制方法及设备,避免了在业务传输过程中产生分片。源设备确定去往目标设备的传输路径上的路径最大传输单元后,将所述路径最大传输单元设置为所述传输路径上传输复用报文时的报文长度上限;所述源设备在所述传输路径上使用分组复用技术向所述目标设备传输业务数据时,分组复用后的报文长度不大于所述报文长度上限。本发明提高了复用报文在传输过程中的传输复用效果和业务传输质量和现有传输复用技术实施的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,具体地说,是涉及一种可避免分片的IP分组复用控制方法及设备。
背景技术
随着互联网协议(IP)技术在下一代网络(NGN)、第三代移动通信网络(3G)中的广泛部署,如何提高传统话音业务在IP网络中的传输效率一直是业界关注的焦点。由于传统话音业务在一个发送时间间隔(TTI)内产生的典型字节数为几个字节至数十字节,而典型IPv4首部和传输层(如用户数据报协议UDP)首部总长度为28字节,因此传统基于实时传输协议(RTP)的网络电话(VoIP)传输技术使得传输线路的带宽利用率一直处于较低的水平。采用IPv6以后,由于IPv6基础首部就有40个字节,因此使用IPv6承载传统电信业务的带宽利用率将进一步下降。
提高基于IP网络的话音承载技术的传输效率有两种思路:一是对传输协议的首部开销进行压缩,典型的技术如压缩实时传输协议(cRTP),可将IPv4+UDP+RTP共计40字节的首部开销压缩至5字节。但这种技术最大的问题是由于压缩了传输层的首部,因此无法穿越路由器和交换机,一般仅适用于点对点环境。此外这种技术没有减少线路上传输的报文总数,因此没有减少中间路由转发设备的压力。另外一种思路是将具有相同传输目的以及传输属性的报文复用在一起形成一个传输包,从而摊薄了每个话音分组的传输开销,3GPP TR29.814就是该技术的典型代表。这种技术由于可穿越交换机和路由器,因此可应用于各种组网环境,而且由于采用了复用技术,减少了传输线路上报文的总数,因此减少了对中间路由转发设备的压力。此外还有一些技术结合了上述两种思路的优点,在交换机和路由器可见的传输层次上只作复用不作压缩,而在交换机和路由器不可见的传输层次上实现传输首部压缩,从而获取更高的带宽使用效率,不过这种混合技术的应用场景有限,即需要在一个4层传输信道上存在多个业务信道,并且该技术处理复杂,实用性较差。
3GPP TR29.814采用了报文复用的思路,并针对WCDMA R4阶段的Iu口和Nb口定义了完善的复用协商机制,是目前较为成熟的IP传输复用方案。但是该规范描述的方案中没有考虑复用可能引起的分片问题。前面提到,传统话音业务在一个TTI间隔内产生的典型字节数为几个字节至数十个字节。不使用复用技术时,话音业务分组加上传输协议封装后总的报文长度一般不超过100字节,而现有支持IP的网络中,最大传输单元(MTU)均大于100字节(以太网典型MTU为1500字节,子网MTU不小于576字节),因此VoIP分组在端到端的整个传输路径中不会产生分片报文。但是,如果采用类似3GPP TR29.814定义的分组复用技术,复用后的报文长度往往会超过1500字节,如果不加以控制,则复用后的报文在传输过程中可能被端设备或中间路由转发设备分片。如果产生这种分片则会导致两个不利后果:
(1)由于分片后的分组要分别封装IP层和数据链路层的首部,因此降低了端设备执行复用处理后对线路带宽利用率的提升
(2)需要端设备和中间路由转发设备执行分片重组操作,对端设备提出了更高的要求,延长了业务分组端到端的传输时延。在端设备提供的IP重组能力不足的情况下,会显著恶化业务传输质量。
此外,更为严重的是,如果通信的两个设备中至少有一台不支持重组,那么一旦复用引起分片,将导致通信失败。
目前业界还没有就此问题提出公开的解决方案,3GPP TR29.814最新版本也未对此问题做出说明,因此有必要提出一种方法以避免基于IP网络的传输复用后导致端设备或中间路由转发设备对复用后的报文进行分片。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在于需要提供一种可避免分片的IP分组复用控制方法及设备,避免在业务传输过程中产生分片。
为了解决上述技术问题,本发明首先提供了一种可避免分片的IP分组复用控制方法,源设备确定去往目标设备的传输路径上的路径最大传输单元后,将所述路径最大传输单元设置为所述传输路径上传输复用报文时的报文长度上限;所述源设备在所述传输路径上使用分组复用技术向所述目标设备传输业务数据时,分组复用后的报文长度不大于所述报文长度上限。
如上所述的方法中,所述源设备可以通过配置或者路径最大传输单元自动发现机制确定所述路径最大传输单元。
如上所述的方法中,所述源设备确定所述路径最大传输单元后,可以进一步将所述路径最大传输单元发送给所述目标设备。
进一步地,所述源设备发现所述传输路径的所述路径最大传输单元发生变化,则可以通过复用协商报文通知所述目标设备。
以及,所述源设备可以在会话描述协议的请求和/或确认报文中增加一路径最大传输单元属性,将所述路径最大传输单元属性的值取为所述路径最大传输单元,将所述路径最大传输单元带入复用协商报文中发送给所述目标设备。
如上所述的方法中,所述源设备在所述传输路径上使用分组复用技术向所述目标设备传输业务数据,可以包括:
判断如果待复用报文的长度与当前传输复用报文长度的和大于所述传输路径的报文长度上限,则将当前传输复用报文发送出去,并重新构造传输复用报文作为当前传输复用报文,将所述待复用报文复用到所述当前传输复用报文中,并读取下一待复用报文重复上述判断步骤直到数据发送完毕;判断如果待复用报文的长度与当前传输复用报文长度的和不大于所述报文长度上限,则将所述待复用报文复用到当前传输复用报文中,并读取下一待复用报文重复上述判断步骤直到数据发送完毕。
为了解决上述技术问题,本发明还提供了一种可避免分片的IP分组复用控制设备,所述设备包括控制模块、发现模块及复用处理模块,其中:
所述发现模块,用于根据所述控制模块的命令计算去往目标设备的传输路径上的路径最大传输单元,并将所述路径最大传输单元反馈给所述控制模块;
所述控制模块,用于触发所述发现模块计算所述传输路径上的路径最大传输单元,将所述发现模块反馈的所述路径最大传输单元设置为所述传输路径上传输复用报文的报文长度上限,并将所述报文长度上限通知给所述复用处理模块;及
所述复用处理模块,用于根据所述控制模块通知的所述报文长度上限对发往所述目标设备的业务数据进行分组复用处理,保证所述分组复用后的报文长度不大于所述报文长度上限。
如上所述的设备中,所述发现模块可以根据配置或路径最大传输单元自动发现机制计算出所述传输路径上的所述路径最大传输单元。
如上所述的设备中,所述控制模块可以进一步通过复用协商报文,将所述路径最大传输单元发送给所述目标设备。
进一步地,所述控制模块可以在会话描述协议的请求和/或确认报文中增加一路径最大传输单元属性,将所述路径最大传输单元属性的值取为所述路径最大传输单元,将所述路径最大传输单元带入所述复用协商报文中发送给所述目标设备。
本发明通过在基于IP网络的传输复用中引入PMTU,用于控制传输复用报文的报文长度上限,提高了复用报文在传输过程中的传输复用效果和业务传输质量,提高了现有传输复用技术实施的有效性。此外本发明可以和现有各种基于IP网络的传输复用实现相结合,不依赖于具体的传输复用实现方法。
附图说明
图1是本发明方法步骤示意图。
图2是本发明方法实施例的步骤示意图
图3是本发明中基于报文长度上限的复用处理步骤示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
图1示出了本发明方法的步骤示意图,其包括如下步骤:
步骤110,源设备通过配置或者路径最大传输单元(PMTU)自动发现机制,确定去往目标设备某个传输路径上的PMTU,其中路径两侧的通信终端设备,可以互为源设备和目标设备;
在因特网协议中,一条因特网传输路径的PMTU,被定义为从源地址到目的地址所经过“路径”上的所有IP跳的最大传输单元的最小值;或者从另外一个角度来看,就是无需进一步分片就能穿过这条“路径”的最大传输单元的最大值;
步骤120,源设备将所确定的PMTU设置为该传输路径上传输复用报文时的报文长度上限;
步骤130,源设备使用分组复用技术将业务数据分组复用到同一个传输分组中时,复用后的传输报文长度不大于该传输路径上所设置的报文长度上限。
可以在每次分组复用之前即执行步骤130之前均进行步骤110和步骤120的报文长度上限配置,也可以通过策略进行阶段性设置比如定期进行PMTU的确定和报文长度上限的配置,或者在需要时主动或由其他设备触发进行PMTU的确定和报文长度上限的配置。如果重新确定的PMTU发生变化,则重新配置报文长度上限,否则可以不重新配置报文长度上限,目的是保证当前的报文长度上限是最新的PMTU。
对于有协商过程的分组复用,源设备可以将该PMTU带入复用协商报文中供目标设备参考,目标设备可以使用该PMTU计算其向源设备发送报文时的报文长度上限,这在源设备和目标设备间的路由器实施多条路由间的动态复合分担或者目标设备不能有效支持PMTU发现时尤其重要,当然该PMTU也可以用于其他计算和判决,例如根据该PMTU进行报文缓存资源的分配,以提高缓存资源的使用效率。
如果源设备和目标设备支持PMTU自动发现机制,并且源设备和目标设备实现的分组复用技术具有复用协商流程,则源设备可以通过复用协商报文通知目标设备发现PMTU发生变化。
下面结合图2和图3进一步详细说明本发明的具体实现方式。需要注意本发明可以和现有各种基于IP网络的传输复用实现相结合,不依赖于具体的传输复用实现方法。此外关于PMTU的发现方式,本发明不做任何限定,可以通过配置,也可以通过RFC1191和RFC1981定义的方法自动发现PMTU。
图2示出了本发明方法实施例的步骤,其示出了通过复用协商交互通信设备各自发现PMTU,并设置传输报文长度上限,控制复用处理的流程,其中通信设备1为本实施例中的源设备,通信设备2为本实施例中的目标设备,从通信设备1到通信设备2的传输路径为P,从通信设备2到通信设备1的传输路径为P1。如图2所示,其包括以下步骤:
步骤210,在启用传输复用前,首先通信设备1的传输复用控制模块100触发通信设备1的PMTU发现模块200计算传输路径P发送方向上的PMTU;
通信设备1准备针对某条向通信设备2的传输路径P启用传输复用技术,这里提到的传输路径可以是由一个源IP地址、一个目标IP地址和一个IP服务类型共同确定的,也可以是由一个源IP地址、一个目标IP地址、一种协议类型、一个源端口号、一个目标端口号和一个IP服务类型共同确定的,但不限于上述两种定义;
其中,上述的IP服务类型是指以IP首部中服务类型(TOS)字段标识的IP分组类型;使用服务类型可以在基于传输地址的路径定义中进一步细分出更多的路径;
步骤215,通信设备1中的PMTU发现模块200根据配置或PMTU自动发现机制计算出传输路径P发送方向上的PMTU,并反馈给通信设备1的传输复用控制模块100;
步骤220,通信设备2准备针对某条传输路径P1启用传输复用技术,在启用传输复用前,首先设备2的传输复用控制模块400触发通信设备2的PMTU发现模块500计算传输路径P1发送方向上的PMTU;
本步骤执行时间与通信设备1执行步骤210可以具有关联性,也可以没有关联性;本步骤与步骤210之间是否具有关联性与具体的复用协商机制相关。比如在TR29.814中定义的复用协商机制中,通信双方地位对等,可以独立向对端发送复用协商报文,在时间上没有先后和因果关系,这种情况就没有关联性;如果在其他某种协商机制中,设备有主从之分,总是主设备先发起协商,从设备只有接收到主设备发送的复用协商报文后才能做出应答等协商动作,这种情况就是有关联性的。
步骤225,通信设备2中的PMTU发现模块500根据配置或PMTU自动发现机制计算出传输路径P1发送方向上的PMTU,并反馈给通信设备2的传输复用控制模块400;
本步骤执行时间与通信设备1执行步骤215可以具有关联性,也可以没有关联性;本步骤与步骤215之间是否具有关联性与具体的复用协商机制相关。
步骤230,通信设备1的传输复用控制模块100向通信设备2的传输复用控制模块400发送复用协商报文,在该复用协商报文中携带通信设备1在步骤215中计算出来的PMTU;
特别地,可以在会话描述协议(SDP)的请求(OFFER)和/或确认(ANSWER)报文中增加一个路径最大传输单元属性a=pmtu:,其取值为设备1到设备2报文发送方向上路径的PMTU,单位为字节,这样设备1可以通过IP承载控制协议(IPBCP)的请求(REQUEST)和/或确认(ACK)或会话初始协议(SIP)的邀请(INVITE)和/或确认(ACK)等协议报文携带PMTU给设备2。
步骤235,通信设备2的传输复用控制模块400向通信设备1的传输复用控制模块100发送复用协商报文,在该复用协商报文中携带通信设备2在步骤4中计算出来的PMTU;
特别地,可以在SDP OFFER和/或ANSWER中增加一个路径最大传输单元属性a=pmtu:,其取值为设备2到设备1报文发送方向上路径的PMTU,单位为字节,这样设备2可以通过IPBCP REQUEST和/或ACK或SIP INVITE和/或ACK等协议报文携带PMTU给设备1。本步骤的执行时间与通信设备1执行步骤230可以具有关联性,也可以没有关联性;本步骤与步骤230之间是否具有关联性与具体的复用协商机制相关。
步骤240,通信设备1中的传输复用控制模块100将本设备PMTU模块200计算得到的PMTU设置为目标传输路径P传输复用报文的报文长度上限,并通知给通信设备1的复用处理模块300;
步骤245,通信设备2中的传输复用控制模块400将本设备PMTU发现模块500计算得到的PMTU设置为目标传输路径P1传输复用报文的报文长度上限,并通知给通信设备2的复用处理模块600;
步骤250,通信设备1复用处理模块300根据步骤240中得到的报文长度上限对业务数据进行分组复用处理,确保在传输路径P上发送的复用报文长度不大于报文长度上限;
步骤255,通信设备2复用模块600根据步骤245中得到的报文长度上限对业务数据进行分组复用处理,确保在传输路径P1上发送的复用报文长度不大于报文长度上限。
在实际应用中,如果源设备到目标设备传输路径与目标设备到源设备的传输路径一致,且该传输路径上各IP跳的正反向PMTU相同(即源设备到目标设备传输路径上的PMTU与该目标设备到源设备的传输路径上的PMTU相同),那么源设备在获得到目标设备的传输路径上的PMTU后,可以通过协商机制将PMTU值发往目标设备,该目标设备将该PMTU设置为向源设备发送报文时的报文长度上限。
图3示出了本发明中基于报文长度上限的复用处理的基本流程,其包括以下步骤:
步骤310,读取下一个待复用的报文SP;
步骤320,根据报文的目标地址,源地址以及其他信息确定报文SP的发送路径P,以及路径P对应的传输复用长度上限值MAXMUX;
步骤330,提取待复用报文SP的长度L1;
步骤340,提取路径P当前传输复用报文TP的长度L2;
步骤350,计算L1+L2的值,并和MAXMUX比较,如果L1+L2>MAXMUX,则转步骤360处理,否则转步骤390处理;
步骤360,发送路径P当前传输复用报文TP;
步骤370,构造路径P新的传输复用报文TP1;
步骤380,将SP复用到TP1中,转步骤310处理;
步骤390,将SP复用到TP中,转步骤310处理。
源设备重复上述步骤直到数据发送完毕。
本发明提供的方法避免设备或中间路由转发设备对复用后的报文进行分片,该方法可以和现有的各种基于IP网络的传输复用技术结合使用,与具体复用算法无任何关联,适用于解决3G移动网络及NGN网络中进行IP传输复用过程中可能产生的分片问题,有效避免了复用报文在传输过程中发生分片而引起的传输复用效果下降、业务传输质量恶化甚至于通信失败等问题,提高现有传输复用技术实施的有效性。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1、一种可避免分片的IP分组复用控制方法,其特征在于,源设备确定去往目标设备的传输路径上的路径最大传输单元后,将所述路径最大传输单元设置为所述传输路径上传输复用报文时的报文长度上限;所述源设备在所述传输路径上使用分组复用技术向所述目标设备传输业务数据时,分组复用后的报文长度不大于所述报文长度上限。
2、如权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述源设备通过配置或者路径最大传输单元自动发现机制确定所述路径最大传输单元。
3、如权利要求1或2所述的方法,其特征在于:
所述源设备确定所述路径最大传输单元后,进一步将所述路径最大传输单元发送给所述目标设备。
4、如权利要求3所述的方法,其特征在于:
所述源设备发现所述传输路径的所述路径最大传输单元发生变化,则通过复用协商报文通知所述目标设备。
5、如权利要求3所述的方法,其特征在于:
所述源设备在会话描述协议的请求和/或确认报文中增加一路径最大传输单元属性,将所述路径最大传输单元属性的值取为所述路径最大传输单元,将所述路径最大传输单元带入复用协商报文中发送给所述目标设备。
6、如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述源设备在所述传输路径上使用分组复用技术向所述目标设备传输业务数据包括:
判断如果待复用报文的长度与当前传输复用报文长度的和大于所述传输路径的报文长度上限,则将当前传输复用报文发送出去,并重新构造传输复用报文作为当前传输复用报文,将所述待复用报文复用到所述当前传输复用报文中,并读取下一待复用报文重复上述判断步骤直到数据发送完毕;判断如果待复用报文的长度与当前传输复用报文长度的和不大于所述报文长度上限,则将所述待复用报文复用到当前传输复用报文中,并读取下一待复用报文重复上述判断步骤直到数据发送完毕。
7、一种可避免分片的IP分组复用控制设备,其特征在于,所述设备包括控制模块、发现模块及复用处理模块,其中:
所述发现模块,用于根据所述控制模块的命令计算去往目标设备的传输路径上的路径最大传输单元,并将所述路径最大传输单元反馈给所述控制模块;
所述控制模块,用于触发所述发现模块计算所述传输路径上的路径最大传输单元,将所述发现模块反馈的所述路径最大传输单元设置为所述传输路径上传输复用报文的报文长度上限,并将所述报文长度上限通知给所述复用处理模块;及
所述复用处理模块,用于根据所述控制模块通知的所述报文长度上限对发往所述目标设备的业务数据进行分组复用处理,保证所述分组复用后的报文长度不大于所述报文长度上限。
8、如权利要求7所述的设备,其特征在于:
所述发现模块根据配置或路径最大传输单元自动发现机制计算出所述传输路径上的所述路径最大传输单元。
9、如权利要求7所述的设备,其特征在于:
所述控制模块进一步通过复用协商报文,将所述路径最大传输单元发送给所述目标设备。
10、如权利要求9所述的设备,其特征在于:
所述控制模块在会话描述协议的请求和/或确认报文中增加一路径最大传输单元属性,将所述路径最大传输单元属性的值取为所述路径最大传输单元,将所述路径最大传输单元带入所述复用协商报文中发送给所述目标设备。
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Eggert et al. | AVT Working Group V. Singh Internet-Draft T. Karkkainen Intended status: Experimental J. Ott Expires: August 28, 2011 S. Ahsan Aalto University |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20091111 |