CN1910870A - 负载分散方法、节点和控制程序 - Google Patents

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Abstract

当通道状态信息被更新时，更新生效的时间被记录下来。基于新的状态信息和有效时间之后的数据发送历史预测各个通道中分组到达时间。分组被发送到能够提供最快分组到达时间的通道。这种方法将从接收端可用的通道状态反应到过去发送的数据上，因此可以预测真实的数据到达时间、接近接收完成时间的到达时间、或者接收完成时间。

Description

负载分散方法、节点和控制程序
技术领域
本发明涉及一种在两个节点之间使用多个通信通道的通信系统。特别地，本发明涉及一种利用发送节点在通道之间分散负载的技术。
技术背景
在两个节点之间的多条通道中，发送端将流量分散地输入不同的通道，接收端从不同的通道将流量重新整合。这样，原则上可以得到比使用单一通道的情形下更高的发送速率。这种机制涉及到一种将不同的通道联合起来构建一个逻辑通道的技术。典型地，比如已知的反转多路(Multiplexing)技术，该技术被用来根据多个低速率连接获得一个逻辑宽带线路。在数据通信中的应用有ATM线路的多路复用和点对点连接的多路复用协议Multilink PPP。
在流量分散方案中，典型的例如将多个通道联合形成一个逻辑通道的反转多路技术中，将分组或者片段依次输入不同通道的轮叫方案(round robin scheme)被广泛采用(参见非专利文档1)。这种方法在每一个通道中的速率几乎相同并保持稳定的时候是有效的。但问题是当通道之间的速率不平衡的时候，发送速率就会被限制为与速率最低的通道相同。
为了解决这一问题，加权轮叫方案根据速率来控制每条通道的使用频率。轮叫被安装在与联合多个通道形成一个逻辑通道的技术对应的路由器产品上。Cisco制造的产品中采用了实现优化负载分散的方法，该方法对输入分组进行散列算法(hashing)以便决定输出通道。各公司所发布的文档中描述了这一系列信息(例如非专利文档2)。
所有以上提到的已知技术都假定每个通道只由一条电缆链路组成。
在这种联合多个通道构建一个逻辑通道的技术中，有人提议包含无线连接的通道。在此提议方案中，输入分组被分成片段以便将它们分派到每个通道上去，每个片段大小的比例只根据每个发送通道的速率而变化(例如非专利文档3和专利文档6)。
在多通道选择通信系统中，如下技术被提出来：监视每个通道的状态并根据通道状态或延迟时间来选择一个通道。(例如，参见专利文档1，专利文档2，专利文档3，专利文档4和专利文档5)。
专利文档1：日本申请：特开2000-49862
专利文档2：日本申请：特开2001-308917
专利文档3：日本申请：特开2001-333100
专利文档4：日本申请：特开2002-176441
专利文档5：日本申请：特开昭58-27449
专利文档6：日本申请：特开2000-216815
非专利文档1：″Striping Within the Network Subsystem″，IEEENetwork.1995年7/8月
非专利文档2：Cisco系统公司″Load Balancing with Cisco ExpressForwarding″，Cisco应用说明，1998年1月。
非专利文档3：″Adaptive Inverse Multiplexing for Wide-AreaWireless Networks″，Snoeren等，Proceedings of IEEE GlobeCom，1999年12月。
本发明解决的问题
传统技术中当两个节点之间的通道存在无线连接时，发送节点查询每个通道的速度或延迟并作为发送通道遴选的选择标准。但是，由于包含动态地改变速率或延迟的无线连接的通道容易累积通道状态的测量误差，因此很难精确地预测被发送的分组到达接收端的时间或者接收完成时间。结果是当根据预测的结果来进行通道选择的时候，实际上会选中一个速率显著降低的通道。这样导致的问题是多路效率降低。
在图8中说明预测发送分组的到达时间或接收完成时间的传统技术。
参见图8，数字700-1，700-2，700-3分别表示数据分组。在时间轴上表示出发送节点中的分组发送历史(实线)、接收节点中的分组接收历史(实线)、关于分组到达时间和接收完成时间的预测(点线)。
首先，对于实际的分组发送和接收，发送节点在时间T1开始发送数据分组700-1，在时间T2完成发送操作。接收节点在时间T3开始接收分组700-1，在时间T5完成接收。
然后，发送节点在时间T4开始发送数据分组700-2，在时间T7结束发送。由于通信速率降低，接收节点在时间T6开始接收数据分组700-2，在时间T11结束接收。
此外，发送节点在时间T8开始发送数据分组700-3，在时间T9结束发送。接收节点在时间T12开始接收分组700-3，在时间T13完成接收。
比较起来，传统技术中基于通道状态信息——例如接收节点在完成数据分组700-1的接收后发布的发送速率——来预测分组到达和接收完成时间。
参考图8，发送节点在例如时间TX收到来自接收节点的通道状态信息。为了预测数据分组700-3的到达时间和完成接收时间，发送节点使用了在时间TX收到的通道状态信息。结果是发送端知道了发送延迟I1，将数据分组700-3的发送时间T8加上发送延迟I1的T10预测为数据分组700-3的到达时间。
但是数据分组700-3实际到达的时间是T12，与预测到达时间T10相比，产生了一个裕量时间误差ID。
预测时间和实际时间的巨大误差导致了错误的通道选择，从而导致多路效率的降低。
如果可以实时获得预测时间的通道状态并在发送时间上反映出来，就可以解决以上问题。但是实际上实时接收和发送当前通道状态是不可能的。
本发明是考虑以上提到的问题而作出的。本发明的一个目的是提供一种将从接收端获得的通道状态反映到过去发送的数据中并预测数据真实抵达时间、或接近完成发送时间的抵达时间、或完成发送时间的技术。
本发明的另一目的是提供一种具有优异的多路效率的技术。在该技术中，当两个节点之间可以选择多个通道来发送数据时，从接收端获得的通道状态被反映到先前发送的数据中。预测实际数据到达时间、或者接近完成发送时间的到达时间、或者完成发送时间，并根据该预测进行通道选择。
本发明另一个更进一步的目的是提供一种技术，在两个节点间发送数据有多个通道可供选择，分组来回延迟与时间常数相比不可忽略，每一个通道的性能动态变化时，能够有效地利用通道资源。
问题的解决办法
本发明是为解决以上问题而作出的。本发明的第一个方面是一种负载分散方法，其特征在于，对于每一个输入到发送节点的分组，在有多路通信通道可供选择的2个节点之间，基于以下信息进行通道选择或者通道选择优先级更新，所述信息为：可选择通道的通道状态信息；关于上述通道状态信息何时生效或者关于已发送的分组的标识信息；以及在上述通道状态信息生效的时间之后的发送历史或者由已发送的分组的标识信息确定的分组的发送后的发送历史方面的信息。
本发明的第二个方面是一种负载分散方法，其特征在于，包括以下步骤：对于每一个输入到发送节点的分组，在有多路通信通道可供选择的2个节点之间，监视各路可选通道的通道状态，储存关于该通道状态的通道状态信息、上述通道状态信息生效的时间或者分组标识信息；基于通道状态信息、在上述通道状态信息生效的时间之后的分组发送历史或者上述已发送分组的标识信息确定的分组被发送之后的分组的发送历史，估算各路通道中分组预测到达时间；并且，基于上述估算的预测到达时间更新通道选择或者选择优先级。
本发明的负载分散方法中，上述通道状态信息包含通道的延迟。
本发明的负载分散方法中，上述通道状态信息包含通道的发送速率。
本发明的负载分散方法中，上述通道状态信息包含通道的负载。
本发明中的负载分散方法中进一步包含了以下步骤：当因为通道选择或选择优先级的更新通道状态信息被更新时，对各路通道状态信息更新前被发送的分组的发送成本计算结果进行修正。
本发明的负载分散方法中进一步包含以下步骤：当各路通道的发送成本计算结果被修正时，舍弃在最新的通道状态信息生效时或者生效后已发送的第一个分组以前的历史。
本发明的负载分散方法中进一步包含了以下步骤：选择在接收节点估算的接收完成时间为最早的通道作为分组发送通道。
本发明的负载分散方法中进一步包含以下步骤：选择在接收节点到特定时间为止能完成接收的数据量的估算值最大的通道作为分组发送通道。
本发明的负载分散方法中进一步对各路通道根据估算的当前通道状态中断数据发送。
本发明的负载分散方法中，上述数据发送中断的条件是估算的接收完成时间等于或大于某个具体值。
在本发明的负载分散方法中，通道选择或发送中断的判断是按照因发送数据的各种属性而异的策略来决定的。
本发明的负载分散方法中进一步包含了以下步骤：从一张将通信接口的地址和用上述的通信接口可以到达的目标地址联系起来的表中选择与接收分组的目标地址相对应的通信接口，当上述接收分组中存在用来指定发送源地址或通信接口的信息时，从上述选定的多个通信接口中选择与上述发送源地址或通信接口相对应的通信接口；当上述接收分组中不存在发送源地址或通信接口信息时，从上述选定的多个通信接口中选择任意一个通信接口；然后向所选定的通信接口发送上述接收分组。
本发明另一方面是能够选择多路分组发送通道的节点，具备：对于每一个被输入的分组，基于以下信息进行通道选择或者通道选择优先级更新的单元，所述信息为：各路可选择通道的通道状态信息；关于上述通道状态信息何时生效或者关于已发送的分组的标识信息；以及在上述通道状态信息生效的时间之后的发送历史或者由已发送的分组的标识信息确定的分组的发送后的发送历史方面的信息。
能够选择多路分组发送通道的节点，具备：监视单元，对于每一个输入到发送节点的分组，监视各路可选通道的通道状态，并监视关于通道状态的通道状态信息以及该通道状态信息的生效时间或分组的标识信息；存储单元，存储上述通道状态信息和在上述通道状态信息生效后的可用分组发送历史；调度单元，基于上述通道状态信息和上述通道状态信息生效后的分组发送历史，估算各通道中分组的预测到达时间，并且基于上述估算的预测到达时间更新通道选择或选择优先级。
在本发明的节点中，上述通道状态信息包含通道的延迟。
在本发明的节点中，上述通道状态信息包含通道的发送速率。
在本发明的节点中，上述通道状态信息包含通道的负载。
在本发明的节点中，当更新通道选择或选择优先级各路通道状态信息被更新时，上述调度单元对更新前被发送的分组的发送成本计算结果进行修正。  在本发明的节点中，当各路通道的发送成本计算结果被修正时，上述调度手段舍弃使最新的通道状态信息生效的第一个已发送分组以前的历史。
本发明的节点中，上述调度单元选择在接收节点估算的接收完成时间为最早的通道作为分组发送通道。
在本发明的节点中，上述调度单元选择在接收节点到特定时间为止能完成接收的数据量的估算值最大的通道作为分组发送通道。
在本发明的节点中，上述调度单元对各路通道根据估算的当前通道状态中断数据发送。
在本发明的节点中，上述数据发送中断的条件是估算的接收完成时间等于或大于某个具体值。
在本发明的节点中，上述调度单元按照因发送数据的各种属性而异的策略来进行通道选择或发送中断的判断。
本发明的节点进一步包含：一张将通信接口的地址和用上述的通信接口可以到达的目标地址联系起来的表；和路由单元，从上述表中选择与发送分组的目标地址相对应的通信接口，当上述发送分组中存在用来指定发送源地址或通信接口的信息时，从上述选定的多个通信接口中选择与上述发送源地址或通信接口相对应的通信接口；向所选定的通信接口发送上述发送分组。
本发明的另一方面是应用于可以选择多路分组发送通道的节点的节点控制程序，
上述控制程序使节点发挥基于以下信息对每一个输入分组更新通道选择或选择优先级的单元的功能，所述信息为：每路可选择通道的通道状态信息；关于上述通道状态信息生效的时间或已发送分组的标识信息；以及上述通道状态信息生效的时间之后的发送历史或由已发送分组的标识信息确定的分组发送后的发送历史。
本发明的另一方面是应用于可以选择多路分组发送通道的节点的节点控制程序，
上述节点控制程序控制节点作为：监视单元，对于每一个输入到发送节点的分组，监视各路可选通道的通道状态，并监视关于通道状态的通道状态信息以及该通道状态信息的生效时间或分组的标识信息；和调度单元，基于上述通道状态信息和上述通道状态信息生效后的分组发送历史，估算各通道中分组的预测到达时间，并且基于上述估算的预测到达时间更新通道选择或选择优先级。
在本发明的节点控制程序中，上述通道状态信息包含通道的延迟。
在本发明的节点控制程序中，上述通道状态信息包含通道的发送速率。
在本发明的节点控制程序中，上述通道状态信息包含通道的负载。
本发明中，节点控制程序进一步控制上述调度单元，当在通道选择或选择优先级的更新中各路通道的通道状态信息被更新时，对与更新前被发送的分组相关的发送成本计算结果进行修正。
本发明的节点控制程序进一步控制上述调度单元，当各路通道的发送成本计算结果被修正时，舍弃使最新的通道状态信息生效的第一个已发送分组以前的历史。
本发明的节点控制程序进一步控制上述调度单元，选择在接收节点估算的接收完成时间为最早的通道作为分组发送通道。
本发明的节点控制程序进一步控制上述调度单元，选择在接收节点到特定时间为止能完成接收的数据量的估算值最大的通道作为分组发送通道。
本发明的节点控制程序进一步控制上述调度单元，对各路通道根据估算的当前通道状态中断数据发送。
在本发明的节点控制程序中，上述数据发送中断的条件是估算的接收完成时间等于或大于某个具体值。
本发明的节点控制程序进一步控制上述调度单元，按照因发送数据的各种属性而异的策略来进行通道选择或发送中断的判断。
本发明的节点控制程序作为路由单元进行：从一张将通讯接口的地址和用上述的通讯接口可以到达的目标地址联系起来的表中选择与发送分组的目标地址相对应的通讯接口，当上述发送分组中存在用来指定发送源地址或通讯接口的信息时，从上述选定的多个通讯接口中选择与上述发送源地址或通讯接口相对应的通信接口，向所选定的通讯接口发送上述发送分组。
本发明的另一方面是一种发送分组时间估算方法，其特征在于，是估算发送分组的到达时间或接收完成时间的发送分组时间估算方法，包含以下步骤：添加识别分组的分组标识信息到从上述发送节点发送的发送分组然后进行发送；在上述发送节点将已发送分组的发送历史和分组标识信息一起储存起来；将关于通道状态的信息以及在上述通道状态下关于最新收到的分组的分组标识信息一起从接收节点发送到发送节点；基于上述通道状态和由包含在上述通道状态的信息中的分组标识信息确定的分组之后被发送的分组的发送历史，在发送节点估算要发送的分组的到达时间或接收完成时间。
本发明的另一方面是一种节点，其特征在于，具备：添加识别分组的分组标识信息到发送分组并进行发送的单元；将已发送分组的发送历史和分组标识信息一起储存起来的单元；和接收从接收侧发送过来的通道状态的信息，并基于上述通道状态和使上述通道状态生效的分组之后被发送的分组的发送历史，估算要发送的分组的到达时间或接收完成时间的单元。
本发明的另一方面是一种节点控制程序，其特征在于，是发送分组的节点的控制程序，上述控制程序使上述节点成为：添加识别分组的分组标识信息到发送分组并进行发送的单元；将已发送分组的发送历史和分组标识信息一起储存起来的单元；和接收从接收侧发送过来的通道状态的信息，并基于上述通道状态和使上述通道状态生效的分组之后被发送的分组的发送历史，估算要发送的分组的到达时间或接收完成时间的单元。
本发明中，在数据(分组)被发送的时候存储发送数据(分组)的发送历史。发送历史描述了例如用于识别发送数据(分组)的标识符和开始发送的时间。接收端向发送端发送数据(分组)运送中所经过的通道的状态信息(例如速率或分组延迟)。通道状态信息包含用于识别最新的数据(分组)的信息，通道状态信息——例如上面描述过的数据(分组)的标识符——被应用在这些数据(分组)上。
发送端接收通道状态信息。通过使用包含在通道状态中用来识别数据(分组)的信息(例如标识符)，发送端参考发送历史获取使通道状态生效的已发送数据(分组)。至于对已经取得的数据(分组)随后的数据，通过应用收到的通道状态可以预测完成接收时间。此外，可以在预测和收到的状态信息的基础上预测每个通道中即将被发送数据的到达时间或完成接收时间。
在通道选择中，在预测的数据到达时间或数据接收完成时间的基础上选择一个最优通道，例如具有最早(快)到达时间的通道。
发明的效果
根据本发明，从接收端获得的通道状态信息被应用在该信息生效的之前发送的数据(分组)上。通过将该结果反应到即将被发送的数据(分组)，可以预测数据到达时间或完成接收时间。与传统技术相比，这种方法预测的精度更高。原因是在传统技术中，只将从接收端获得的通道信息应用在将被发送的数据(分组)上来预测到达时间或接收完成时间。
根据本发明，为了在都能选择多个通道的两个节点之间发送数据，从接收端获得的通道状态数据被应用到该信息生效的之前发送的数据上。其结果被反映到将被发送的数据的预测上，数据到达时间和完成接收时间被预测出来。由于通道选择是在该预测的基础上作出的，合适的通道被选出来，不会因为预测出错而选择错误的通道。这样可以避免多路效率下降。
根据本发明，在都能选择多个通道的两个节点之间进行发送，即使每个通道的性能动态地变化，即使存在与时间常数相比不可忽略的比较大的返回延迟，通道资源也可以很好地被利用。
附图说明
图1是表示本发明的节点之间的通道的示意图。
图2是表示发送节点结构的示意图。
图3是表示本发明的实施方式中说明发送节点上分组处理的时序和接收节点上的分组处理时序的示意图。
图4是表示实施方式的调度器操作流程图。
图5是表示本发明的另一实施方式中说明发送节点上分组处理的时序和接收节点上的分组处理时序的示意图。
图6是表示另一实施方式的调度器操作流程图。
图7是说明一实施方式发送节点上到达时间或完成接收时间的预测和接收节点上到达时间或完成接收时间的预测的示意图。
图8是描述了一种传统技术的示意图。
图9是通信接口具有单独IP地址的配置实例的示意图。
图10是表示图9所示系统中发送节点100-2的内部结构的示意图。
图11是表示IP路由处理器1318的示意图。
图12是表示通道控制表1321的示意图。
图13是表示接口地址管理表1322的示意图。
图14表示了保存在存储体315-2中的通道与通信接口的对应表1330的一个实例。
图15表示发送IP分组生成数据1510的结构。
图16表示传输IP分组1610的结构。
图17是发送接口判定/传输处理器1320关于发送接口决定的流程图。
图18是表示其他的发送IP分组生成数据的示意图。
图19是表示其他的发送IP分组的示意图。
图20是发送接口判定/传输处理器1320关于发送接口决定的流程图。
图21是说明通道控制表1321的项的示意图。
符号说明
10   数据生成节点
11   目标节点
100  发送节点
101  接收节点
102  电缆网
200  无线发射机
201  无线接收器
202  无线连接
300  无线网络
310  通信接口
312  队列段
313  调度器
314  通道状态监视器
315  存储器
本发明最佳实施方式
下面说明本发明的一种最佳实施方式。
假定本发明是应用在将多个通道联合起来构建一个逻辑通道的技术中，通道的速率和延迟动态变化，特别地，通道中包括无线连接。下面说明反转多路技术，作为一种通过联合多个通道构建单一逻辑通道技术的实例。
图1表示本实施方法的结构上的实例。
参考图1，实现了反转多路技术的发送节点100和接收节点101存在于数据生成节点10和目标节点11之间的通道上。发送节点100和接收节点101之间有3条通道。无线连接202-1和202-3分别位于无线发送单元200-1到200-3和无线接收单元201-1到201-3之间的通道上。图1表示了3条通道，但也可以配备两条或者更多。发送节点和接收节点之间的所有通道都可以由无线连接构成。然而，通道中通常包括电缆网102。通常每个无线连接属于一个不同的无线网络300。本例中通道202-1、202-2属于蜂窝网络300-1，无线网络300-2是无线局域网。
在图1的系统中，发送节点100基于状态信息将数据生成节点10收到的流量分散到各自的通道。接收节点101将从发送节点100经过各自通道发送过来的流量重新整合并将结果发送到目标节点11上。
发送节点100的内部结构表示在图2中。
通信接口310-1接收从数据生成节点10发送过来发往目标节点11的流量。反转多路连接中发送端通信接口310-2或310-3通过队列单元312和调度器313发送流量。在某些情形中多路连接共享靠近发送节点的物理连接。因此构成反转多路连接的通道不需要逐个与通信接口对应。
调度器313从队列单元312中取出输入数据送往特定通道。为发送所获得的数据的通道选择是参考由通道状态监视器314管理的通道状态来实现的。通道状态监视器314通过通信接口310-2或310-3从接收节点101间歇接收每个通道的状态信息和用来表示可以使更新生效的发送分组的信息(下面提到时称之为报告)。在此基础上通道状态监视器314更新存储在存储器315中的通道状态信息。
通道状态信息通常描述关于通信性能的通信性能指标上的信息。本实施方式中使用通道状态信息中的通道速率和分组延迟。通道状态信息的生效时间并不意味着发送节点中通道状态信息的更新，而是意味着通道成为由通道状态信息显示出来的通道状态的时间，或者在该通道状态中由被传送的分组确定的时间。因此通道状态信息的有效时间后的发送历史意味着通道状态信息的有效时间之后的被发送分组的发送历史。该时间是基于本来是用于时间测量的分组信息(识别分组的标识符)或基于从接收节点发送过来的接收时间获得的。然而可能多少有些变化。多种在接收节点测量速率和延迟来获得通道状态信息的方法已经被提了出来。下面描述本实施方式设想的方法。
发送节点100在每个发送到接收节点101的分组上插入标识符和发送时间，然后进行发送。接收节点通过比较自己接收到分组的时间和发送节点插入的时间来测量分组延迟。发送节点周期性的发送一串用于测量的分组，接收节点在到达时间变化的基础上估算速率。在例如Dovrolis，Ramanathan和Moore在2001年的IEEE INFOCOM会议上所写的″What Do Packet Dispersion Techniques Measure？″中透露了这一估算方法。在Dovrolis等人的文章中，发送节点同时发送两个分组，并且发送侧在两个分组到达时间的差值的基础上估算连接速率。发送延迟导致分组到达有时间间隔。因为发送延迟和连接速率有关，速率可以从到达时间间隔中估算出来。
接收节点101将这些测量值作为通道状态信息周期性发送到发送节点100。同时接收节点101发送至此时为止接到的最新的分组标识符作为使要发送的状态信息生效的分组的标识信息。发送节点接收作为报告的这些信息的集合。此系统作为例示。实施这一发明的可能性并不取决于决定和发送通道状态信息和使该通道状态信息生效的分组的方法。
对于下一个将被发送的分组，调度器313按每个发送通道参照当前通道信息及使该信息生效的分组发送时之后的发送历史。由此，调度器313预测分组到达接收节点101的延迟时间。发送历史被保存在存储器315中。对于下一个将被发送的分组，调度器313选择具有预测出的最小到达延迟时间的通道作为发送通道，在分组被发送到选定的通道之后，将发送时间添加到存储器315中的发送历史里。
图3阐述了一种调度器313操作的每条通道的到达延迟估算方法。图3中数字400-1、400-2、或400-3表示数据分组。时间轴上分别表示了发送节点100中发送历史和预测值以及接收节点101中的接收历史和预测值。例如，发送节点在时间T1开始发送数据分组400-1，在时间T2结束发送操作。此外接收节点在时间T3开始接收分组400-1，在时间T4完成接收操作。时间T1和时间T3之间的差值I1相当于发送延迟。时间T4和T2之间的差值12相当于总延迟，总延迟是发送延迟I1再加上由于发送接口和发送通道的速率差别导致了分组离散的结果。
这里假定分组400-3是在时间轴上TP表示的当前时间发送的。对于通道，由于在T5和TP之间收到了一个报告结果的通知，通道状态信息被更新。通道状态信息从分组400-1起生效。考虑到分组400-1和400-2，分组400-3的完成接收时间是基于在使通道状态信息生效的分组(400-1，400-2)的发送历史被估算出来的。
接收节点101中分组400-1之后发送的分组400-2的开始接收时间和完成接收时间是基于包含在当前正在接收的通道状态信息的速率和发送历史估算出来的。图3中估算的接收开始时间为T5，接收完成时间为T7。如果通道状态信息中表示的延迟时间等于I1，则在TP开始发送的分组400-3应该会在时间T6被接收。但是，假设接收节点还没有完成接收分组400-2。因此分组的接收开始时间被假定为T7，此时分组400-2的接收结束。估算的分组400-3的接收完成时间成了T8，这其中已经添加了从通道状态信息中包含的通道速率估算出来的分组离散时间。类似地对每一条通道都估算分组400-3的接收完成时间。分组400-3被发送到能提供最快的接收时间的通道。
图3所示用于在时间TP进行接收端到达时间估算的通道状态信息会由于T5和TP之间的报告结果通知被更新。被发送的分组400-2的到达时间是在时间TP在旧的通道状态信息的基础上被估算的。假设旧的通道状态信息为信息A，在T5和TP之间更新的新信息为信息B。如果由于连接状态的变化引起信息A和B中包含的延迟和通道速率彼此不同的话，基于信息A作出的到达时间估算值和基于信息B作出的到达时间估算值也会不同，如图3所示。这样图3中分组400-1的到达时间预测值和分组400-2的到达预测值反映了对从信息B获得的结果的修正。一旦通道状态信息被更新，先于使更新生效的分组的分组发送历史被舍弃掉，因为不再需要它们作参考了。
此外下面通过参考图7具体地说明本发明中分组到达时间估算和完成接收时间和传统技术中分组到达时间估算和完成接收时间的差别。
参考图7，数字500-1，500-2，或500-3表示将被发送的数据分组。发送节点中分组的发送历史(用实线表示)和接收节点中实际的分组的接收历史(用实线表示)分别在时间轴上被标示出来。分组到达时间和接收完成时间的预测值(用点线表示)在时间轴上被标示出来。图7上面部分的曲线表示发送通道的速率变化。图7表示发送速率随时间滞后的状态。
在实际的分组发送和接收中，发送节点首先在时间T1开始发送数据分组500-1，在时间T2结束发送。接收节点在时间T3开始接收分组500-1，在时间T5完成接收。
然后，发送节点在时间T4开始发送数据分组500-2，在时间T7结束发送。由于通信速率降低，接收节点在时间T7开始接收数据分组500-2，在时间T13结束接收。
然后，发送节点在时间T9开始发送数据分组500-3，在时间T10结束发送。接收节点在时间T14开始接收分组500-3，在时间T16完成接收。
下面说明借助于本发明在实际的分组发送和接收中对分组到达时间和接收完成时间的预测。
发送节点在时间T1一起发送数据分组500-1和关于数据分组500-1的发送时间以及分组标识符的信息，在时间T2结束发送。发送节点储存数据分组500-1的发送时间和分组标识符作为发送历史。
接着，发送节点在时间T4一起发送数据分组500-2和关于数据分组500-2的发送时间以及分组标识符的信息，在时间T8结束发送。此时，用类似于前面提到方法，发送节点储存发送数据分组500-2的时间和分组标识符作为发送历史。
接收节点在时间T3开始接收分组500-1，在时间T5完成接收。此时，接收节点将关于数据分组500-1的标识符和接收完成时间以及通信速率作为报告发送到发送节点。
如果在时间TX收到从接收节点过来的报告，基于报告中包含的数据分组500-1的标识符，发送节点可以确定报告的通道状态信息有效的时间为数据分组500-1的发送时间T1。
发送节点在时间T1后的发送历史的基础上预测数据分组500-3的到达时间和接收完成时间。由时间T1以后的发送历史可知，数据分组500-1和500-2接下来会被处理。根据报告，数据分组500-1的接收完成时间为T5。数据分组500-2的到达时间和接收完成时间的预测中使用了报告中数据分组500-1的通信速率和接收完成时间。在这一系列信息的基础上，可知发送延迟或总的分组延迟时间。发送延迟为时间T1和T3之间的差别I1。分组的总延迟是发送延迟I1加上由发送接口和发送通道之间的速率差别引起的分组离散。时间T5和时间T2之间的差别为I2。数据分组500-2的到达时间在发送延迟I1的基础上获得并被预测为T6，T6是数据分组500-2的发送时间T4加上发送延迟I1得到的。由于数据分组延迟可以在报告中的通信速率的基础上获得，数据分组500-2的接收完成时间被预测为T12。因此可以预见数据分组500-3在这条通道中的接收节点的到达时间是T12之后的某个时间。当在时间T12开始接收时，通过分组离散预测可以预测到接收完成时间为T15。根据预测结果，预测的数据分组500-3到达时间T12和数据分组50-3实际到达时间T14的差值是ID1。
在传统技术对分组到达时间和接收完成时间的预测中，接收节点获得的报告的到达时间，报告所示的通道状态信息是生效的。通道状态没有任何变化就被用来预测数据分组500-3。那就是说，数据分组500-3的到达时间被预测为T11，是数据分组500-3的发送时间T9加上发送延迟I1得到的。根据这样的预测结果，预测的数据分组500-3到达时间T11和实际的数据分组500-3的到达时间T14之间的差值为ID2。
从附图可知，对于相对于实际到达时间的时间误差ID1和时间误差ID2，根据本发明预测的时间误差ID1小于时间误差ID2。
接下来，图4表示了包含上述到达时间估算的调度器选择通道的过程。
首先，队列单元312接收分组(步骤100)。
接着，在通过任意一条通道发送的最后的分组之后，确定通道状态信息是否已经更新(步骤101)。当通道状态信息被更新时，删除所有被更新过的通道中在通道状态信息生效以前的发送历史(步骤102)。
依次在每条通道中以通道状态信息和发送历史为基础预测(估算)分组到达时间(步骤103)。然后将分组发送到具有最快的预测(估算)到达时间的通道上(步骤104)。
最后更新用来发送分组的通道的发送历史(步骤105)。
如上所述，在更新通道状态信息中，修正更新以前对已发送分组的到达时间的预测值。修正过的到达时间反映在对后续分组发送的判断上。因此，以前的发送记录可以被补偿。补偿的效果在每个通道结果的往返延迟比较大并且在通道状态变化周期内不能忽略的情况下变得显著。其原因在下面描述。
如果在例如往返延迟的时间内通道状态发生了变化，当发送节点获得一系列状态信息时相应通道的状态可能已经发生了变化。因此这样的信息是不可靠的。这样的话就不可能对在分组发送时对通道选择和时序设定进行优化了。通常分组是以不适合的时序在不适合的通道上发送。在状态信息更新时修正到达时间的预测值等价于根据状态信息更新操作间隔的时间来评估已经实行的不适宜的发送的影响。例如，分组以过高速率发送时，通过状态信息的更新，已发送分组的到达预测时间值会被延长。这增加了通道发送成本。
如前所述，由于状态信息的更新而对以前的发送分组的到达时间预测值的修正有效地优化了通道选择。然而，将到达时间预测值的修正不仅仅反馈到通道选择，也反馈到发送时间控制上，可以长期地优化每条通道的拥塞控制。
下一步将说明另一种实施方式。
接下来的实施方式说明包含简单时间控制的操作。
用与前面所述实施方式中类似的方法，另一种实施方式对每条通道估算发送分组的接收完成时间，选择具有最高值的通道。然而，此实施方式能够引入简单时间控制，其中对于一条新通道定义一个允许估算延迟值，发送节点控制发送时间使估算延迟值不超过允许值。此实施方式的操作将参考图5来解释。
图5中，允许估算延迟值TM意味着对于在时间TP发送的分组，它必须被估计为到时间TM+TP之前被完全接收。用与上述方式相同的装置估计的分组400-3的接收完成时间为T8，是(TM+TP)的将来时。发送节点100不使用该通道发送分组400-3直至估计的接收完成时间到TM+TP为止。在此情形中发送节点100滞留分组400-3，直到有一条通道的估算接收完成时间是TM+TP或更小。发送节点100通过解除滞留时间最早的通道发送分组。以这种方式工作的调度器313的操作流程表示在图6中。
首先，队列单元312接收消息分组(步骤200)。
接着，在通过任意一条通道发送的最后的分组之后，确定通道状态信息是否已经更新(步骤201)。当通道状态信息被更新时，删除所有被更新过的通道中在通道状态信息生效以前的可用发送历史(步骤202)。
接着，每条通道中依次在通道状态信息和发送历史的基础上，预测(估算)消息分组到达时间(步骤203)。利用预测(估算)的到达时间，确定所有通道中预测(估算)到达时间是否大于(当前时间+允许估算延迟值)(步骤204)。在有任意一条通道的(预测(估算)到达时间≤(当前时间+允许估算延迟值))的情形中，分组被发送到具有最早预测(估算)到达时间的通道上(步骤205)。
当所有通道都保持(预测(估算)到达时间)＞(当前时间+允许估算延迟值)时，保持等待状态直到有任意一条通道的当前时间变成(预测到达时间-允许估算延迟值)。当任意一条通道满足条件时，流程处理进行到步骤205(步骤206)。
最后更新用来发送分组的通道的发送历史(步骤207)。
可以独立地为每条通道设置延迟允许值TP。例如，当每条通道的延迟或分组通过的服务器的缓冲量显著不同的时候，可以在每条通道中设置不同的TM值，特别是在负载繁重的情况下。这样被认为可以有效利用每条通道的频带。
在估算接收完成时间之外如果还能监测丢分组率和线路使用收费，它们可以被择优估计。确定方法可能依赖于数据类型。例如，对于声音数据，选择要着重于延迟，而对于不太紧急的文件发送，选择要着重于线路使用收费。无论哪种情形，本发明的特点是：在发送节点更新通道状态信息的同时获得使更新生效的发送分组或时间，根据在有效分组或有效时间之后的可用发送历史，估计发送成本的影响，并将下一个分组发送到具有最小成本的通道。结果是即使延迟比较大，与通道状态变化的时间常数相比不能被忽略，由过去不当的发送已经产生的对成本标准的影响也可以在后续发送时间的调整中反映出来来补偿延迟。这样就有效地改善了通道使用效率。
接下来解释本发明应用在如图9所示IP网络中的通道选择方法。
图9表示在本实施方式中具有单独IP地址的通信接口的配置。
参考图9，发送节点100-2和接收节点101-2都拥有多条通道，位于数据生成节点10-2和地址节点11-2之间。发送节点100-2和接收节点101-2之间有3条通道。在图9的配置中，发送节点100-2拥有通信接口S-IF#1 1310-1，S-IF#2 1310-2，S-IF#3 1310-3和S-IF#4 1310-4作为发送手段。从S-IF#1 1310-1至S-IF#3 1310-3的通信接口分别属于无线网络1300-1至1300-3。通信接口S-IF#1 1310-1至S-IF#3 1310-3分别通过无线连接202-4至202-6连接到安装在蜂窝载波网络上的载波网络网关1400-1，1400-2和1400-3上。通信接口S-IF#4 1310-4通过电缆连接或无线连接202-7连接到安装在数据生成节点10-2上的通信接口D-IF 1200。接收节点101-2包括作为接收装置的通信接口R-IF 1500-1。接收节点101-2通过通信接口R-IF 1500-1和电缆网络102-2连接到载波网络网关1400-1至1400-3上。
在图9的系统中，通信接口S-IF#1 1310-1至S-IF#3 1310-3分别用点对点协议(PPP)分配[100.1.2.3]，[110.1.2.3]和[120.1.2.3]作为单独的IP地址。然后通信接口R-IF 1500-1包括固定设置方法或动态主机配址协议(DHCP)方法来分配[200.7.8.9]作为IP地址。通信接口D-IF 1200包括固定设置方法或动态主机配址协议(DHCP)方法来分配[192.168.2.50]作为IP地址。
图10说明图9系统中发送节点100-2的内部配置。为了进行IP通信，发送节点100-2包括分组队列区312-2，调度器313-2，通道状态监测器314-2，存储器315-2，IP分组生成器1316，IP分组队列区1317和IP路由处理器1318。
调度器313-2从队列区312-2中取出输入数据(目标数据和发送数据)选择一个具体的通信接口。通过参照通道状态监测器314-2管理的通道状态选择用来发送取出数据的通信接口(通道)。在调度器313-2和通道状态监视器314-2的通道选择方法中，通道是根据与调度器313和通道状态监视器314中所用的类似的方法来选择和确定的。存储器315-2用与存储器315相类似的方法储存通道状态信息。接下来的解释是针对调度器313-2和通道状态监视器314-2的，它们用类似于前面描述过的操作选择通信接口(通道)。
IP分组生成器1316在从调度器313-2收到的数据中加入IP头以产生一个IP分组。IP分组队列区1317是保存由IP分组生成器1316产生的IP分组的缓冲区。IP路由处理器1318导出储存在IP分组队列区1317中的IP分组，决定IP分组的下一个发送目标，用S-IF#1 1310-1至S-IF#4 1310-4中适合的通信接口发送出去。
图11是表示IP路由处理器1318的配置的示意图。IP路由处理器1318有一张通道控制列表1321(在图12中表示)，用来确定传输的IP分组的发送目标。此外，准备接口地址管理表1322(在图13中表示)，它记录为安装通信接口而分配的IP地址。通道控制表包括发送接口判定/发送处理器1320。利用通道控制表1321和接口地址管理表1322，接口判定/发送处理器1320判定传输到IP路由处理器1318的IP分组的发送目标，然后将IP分组发送到对应的通信接口S-IF#1 1310-1至S-IF#4 1310-4上。
图14描绘了一个储存了通信通道和对应的通信接口的对应关系的表，它们被储存在存储器315-2中，(下文中提到时称为通道至通信接口的对应表1330)。调度器313-2和通道状态监视器314-2识别的各通信通道的通信通道号码或标识符，用来进行通信通道连接的通信接口名称储存在通道至通信接口对应表1330的项中。
图12所示的通道控制表1321中，对于每一个作为IP分组发送目标的目标网络IP地址描述了网络掩码和用来发送IP分组到网络作为下一个发送目标的网关IP地址。通道控制表1321也记录关于连接到具有与网关IP地址同一地址的子网的通信接口的信息。实际上通常设置一个多点广播地址以便将分组发送到属于同一子网的所有通信设备上。但这里省略关于这方面的实例和说明。
图13表示的接口地址管理表1322记录安装在发送节点的通信接口和分配给它们的IP地址的对应关系。每一次分配给通信接口的IP地址改变时接口地址管理表1322中的内容会被更新。
本实施方式中接收节点101-2包括作为接收单元的通信接口R-IF1500-1。发送节点100-2包括通信接口S-IF#1 1310-1至S-IF#4 1310-4，每一个都被分配了一个不同的IP地址。由于这个原因，通道控制表1321中有项1321-a，1321-b和1321-c，对于同一个目标网络IP地址[200.7.8.9]，它们分别注册了不同的网关IP地址和不同的通信接口。此外，通道控制表1321中存在通道信息1321-d，这是到数据生成节点10-2的通道信息。
发送接口判定/发送处理器1320实现了所谓的IP路由处理，即利用收到的IP分组头部信息和通道控制表1321，确定用来发送IP分组的接口。
本实施方式，如图12所示，拥有″目标网络IP地址″是重复的多个项。IP路由处理确定用来传输的接口。
然后，在图9所示的本实施方式中，调度器313-2选择在通道至通信接口对应表1330中注册为例如通信通道号码3的发送通道。这样的话，使用与所确定的通道对应的通信接口S-IF#2 202-5来发送IP分组。用同样的处理也可以实现选择其他通道。
当选择了通信通道号码3的通信通道时，调度器313-2从通道至通信接口对应表1330中获取于通信通道对应的通信接口名S-IF#2。
下一步调度器313-2以得到的通信接口S-IF#2为关键字检索在IP路由处理器1318内接口地址管理表1322，然后得到分配给通信接口S-IF#2的IP地址[110.1.2.3]。下一步调度器313-2产生发送IP分组生成信息(下文中称之为发送IP分组生成数据)并移交给IP分组生成器1316。
图15表示发送IP分组生成数据1510的结构。生成数据1510将接收节点101-2的通信接口1500-1的IP地址[200.7.8.9]存储为″目标IP地址″，将通信接口S-IF#2 1310-2的IP地址[110.1.2.3]存储为″发送源IP地址″。
IP分组生成器1316在收到的发送IP分组生成数据1510的基础上产生图16所示的发送IP分组1610，并将它添加到IP分组队列区1317中。在发送IP分组生成数据1510中包含的信息的基础上，发送IP分组1610在IP头的″发送源IP地址″域中存储通信接口S-IF#2 1310-2的IP地址[110.1.2.3]。此外，发送IP分组1610在IP头的″目标IP地址″域中存储接收节点101-2的通信接口R-IF 1500-1的IP地址[200.7.8.9]。
下一步，IP路由处理器1318发送接口判定/发送处理器1320从IP分组队列区1317中导出发送IP分组1610，并使用通道控制表1321和接口地址管理表1322来确定传输发送IP分组的通信接口。然后执行发送过程。
图17的流程图表示了本实施方式中发送接口判定/发送处理器1320的发送接口决定流程。当随着项x构建通道控制表1321时，发送接口判定/发送处理器1320准备好计数值i，第一候选列表，计数值m，计数值j，第二候选列表和计数值n作为变量。计数值i表示在第一条件下当实行了搜索处理时通道控制表1321中要被处理的项。第一候选列表存储在第一条件下通道控制表中被选为发送候选的项的一个排列。计数值m表示存储在第一候选列表中的项数目。计数值j表示在第二条件下当实行了选择过程时第一候选列表中一个被处理的项。第二候选列表存储第二条件下被选为发送候选的发送接口的一个排列。计数值n表示存储在第二候选列表中的项数目。首先从IP分组队列区1317中导出发送IP分组1610(步骤300)。将计数值i和j设为初始值″1″，将计数值m和n设为″0″(步骤301)。然后流程执行到步骤302。
下一步通过比较计数值i和计数值x，确定第一候选检索是否已经完成(步骤302)。特别地，当计数值i等于计数值x时，完成第一候选检索。当计数值i不等于计数值x(步骤302为否)时，比较发送IP分组1610中目标IP地址中存储的值和通道控制表中第i个项中目标网络IP地址中存储的值(步骤303)。当比较结果为匹配(步骤303为是)时，复制通道控制表中第i项的内容到第一候选列表中第m项(步骤304)。然后将计数值m增加1(步骤305)，将计数值i增加1(步骤306)。流程继续到下一个通道控制表项。当发送IP分组1610中目标IP地址中存储的值和通道控制表中笫i项中目标网络IP地址中存储的值不匹配(步骤303为否)时，流程不作任何改变执行到步骤306。
通过重复步骤302至306之间的过程，这一过程可以从第一项开始依次处理通道控制表中各自的项。当处理到最后的项(步骤302为是)时，流程执行到步骤307来确定第一候选列表中是否有项存在。
特别地，第一候选是否存在由计数值m来确定。计数值m为″0″(步骤307为是)时，用于发送发送IP分组1610的通信接口不存在，因此处理结束。计数值m不为″0″(步骤307为否)时，第一候选存在，所以过程执行到步骤308。下一步确定计数值m是否为″1″(步骤308)。计数值m为″1″(步骤308为是)时，发送发送IP分组1610的通信接口被唯一确定。因此第一候选列表中第一项记录的通信接口被取到(步骤309)。用获得的通信接口发送发送IP分组1610(步骤322)，然后处理结束。计数值m不为″1″(步骤308为否)时，用来发送发送分组1610的通信接口不能被唯一确定，所以流程执行到步骤310。
在步骤310中，确定第二候选检索是否已经完成。特别地，当计数值j等于计数值m时，第二候选检索已经完成。如果计数值j不等于计数值m(步骤为否)，第一候选列表中第j项的通信接口首先被获得(步骤311)。下一步从接口地址管理表1322中取得与步骤310中被获得的通信接口对应的分配IP地址(步骤312)。依次比较发送IP分组1610的发送源IP地址和步骤311中获得的分配IP地址(步骤313)。当发送IP分组1610的发送源IP地址与分配IP地址匹配(步骤313为是)时，复制步骤311中获得的通信接口到第二候选列表中的第n个项(步骤314)。然后将计数值n加1(步骤315)。此外将计数值j加1(步骤316)。流程执行到第一候选列表中下一个项的处理。如果发送IP分组1610的发送源IP地址与分配IP地址不匹配(步骤313为否)，流程不作任何改变执行到步骤316。
通过重复步骤310和316之间的过程，第一候选列表中从第一个项开始每一个项的处理被依次执行。
当处理到最后的项(步骤310为是)时，流程执行到步骤317来确定第二候选列表中是否有项存在。
特别地，第二候选是否存在由计数值n来确定。计数值(n＝)″0″表示能够将发送IP分组1610发送到第一候选列表的通信接口存在但没有被唯一确定。计数值(n＝)″1″表示能够发送发送IP分组1610的通信接口被唯一确定。计数值(n＝)″2″或更大值表示能够将发送IP分组1610发送到第二候选列表的通信接口存在但没有被唯一确定。
计数值n为″1″(步骤317为是)时，从第二候选列表中的第一个项中获得通信接口(步骤318)。用获得的通信接口发送发送IP分组1610(步骤322)，然后处理结束。计数值n不为″1″(步骤317为否)时流程执行到步骤319。
下一步当计数值n为″0″(步骤319为是)时，从第一候选列表中的给定项中获得通信接口(步骤320)。用获得的通信接口发送发送IP分组1610(步骤322)，然后处理结束。当计数值n不为″0″(步骤319为否)时，从第二候选列表中的给定项中获得通信接口(步骤321)。用获得的通信接口发送发送IP分组1610(步骤322)，然后处理结束。
发送IP分组1610的IP头中，[200.7.8.9]被存储到目标IP地址，[110.1.2.3]被存储在发送源IP地址中。因此第一候选对应于通道控制表1321中的1321-a，1321-b和1321-c项，如图21所示。在步骤307的处理执行中，第一候选列表的第一个项存储了通道控制表1321中1321-a项的内容。此外第一候选列表的第二个项存储了通道控制表1321中1321-b项的内容。第一候选列表的第三个项存储了通道控制表1321中1321-c项的内容。″3″被存储在计数值m中。步骤312中，对于j＝1，[100.1.2.3]被获得作为分配IP地址；对于j＝2，[110.1.2.3]被获得作为分配IP地址；对于j＝3，[120.1.2.3]被获得作为分配IP地址；在步骤317的执行中，第二候选列表只将″S-IF#2作为通信接口储存。″1″被存储为计数值。即，在步骤317作出的确定结果的基础上，步骤318的处理被执行。在步骤318中，″S-IF#2作为一个通信接口被获得。发送接口判定/发送处理器1320用和于被调度器313-2选中的通道号码为3的通道对应的通信接口S-IF#2 1310-2来发送发送IP分组1610。
结果是发送IP分组1610从通信接口S-IF#2 1310-2被发送。接收节点101-2的通信接口R-IF 1500-1经过载波网络GW 1400-3接收发送IP分组1610。
本实施方式包括多个通信接口，这其中发送节点100-2和接收节点101-2不是一一对应的，每个通信接口都被分配了单独的IP地址。通过执行上面所说的处理，即使这样配置也能使用由调度器313-2确定的通道发送IP分组。没有特别存储发送源IP地址并且希望使用传统技术中的IP路由的IP分组也能被IP路由处理。
此外，根据另一实施方式，发送节点100-2中的调度器313-2可能选择通信通道号码为″3″的通信通道，然后将递交到IP分组生成器1316的发送IP分组生成信息转换到图18所示的格式。
图18表示本实施方式中的发送IP分组生成数据1511。调度器313-2存储接收节点101-2中通信接口1500-1的IP地址[200.7.8.9]作为发送IP分组生成数据1511的″目标IP地址″。此外调度器313-2存储与从通道至通信接口对应表1330中通信通道号码″3″对应的通信接口″S-IF#2″作为发送IP分组生成数据1510的″发送源接口″。
当接收到发送IP分组生成数据1511时，IP分组生成器1316产生图19所示的发送IP分组1611，并将它添加到分组队列区1317中。在发送IP分组1611中，在包含在发送IP分组生成数据1511中的信息的基础上，通信接口名″S-IF#2″被存储在IP头的″发送源IP地址″域。此外，接收节点101-2中的通信接口R-IF 1500-1的IP地址[200.7.8.9]被存储在IP头的″目标IP地址″域。
在IP路由处理器1318中，发送接口判定/发送处理器1320从IP分组队列区1317中获得发送IP分组1611，并使用通道控制表1312和接口地址管理表1322来确定传输发送IP分组的通信接口。然后执行发送处理。
图20的流程图表示了本实施方式中发送接口判定/发送处理器1320的发送接口决定流程。在这一实施方式中，当随着项x构建通道控制表1321时，发送接口判定/发送处理器1320准备好计数值i，第一候选列表，计数值m，计数值j，第二候选列表和计数值n作为变量。计数值i表示在第一条件下当实行了检索处理时通道控制表1321中要被处理的项。第一候选列表存储在第一条件下通道控制表中被选为发送候选的项的一个排列。计数值m表示存储在第一候选列表中的项数目。计数值j表示在第二条件下当实行了选择处理时第一候选列表中要被处理的项。第二候选列表存储第二条件下被选为发送候选的发送接口的一个排列。计数值n表示存储在第二候选列表中的项数目。首先从IP分组队列区1317中导出发送IP分组1611(步骤400)。″1″被设为计数值i，j的初始值，″0″被设为计数值m，n的初始值(步骤401)。然后流程执行到步骤402。
下一步通过比较计数值i和计数值x，确定第一候选检索是否已经完成(步骤402)。特别地，当计数值i等于计数值x时，第一候选检索完成。当计数值i不等于计数值x(步骤402为否)时，比较发送IP分组1611中目标IP地址中存储的值和通道控制表中第i个项中目标网络IP地址中存储的值(步骤403)。当比较结果为匹配(步骤403为是)时，复制通道控制表中第i项的内容到第一候选列表中第m项(步骤404)。然后将计数值m加1(步骤405)。此外当计数值i增加1(步骤406)时，流程执行到通道控制表中下一个项的处理。当发送IP分组1611中目标IP地址中存储的值和通道控制表中第i项中目标网络IP地址中存储的值不匹配(步骤403为否)时，流程不作任何改变执行到步骤406。
通过重复步骤402和406之间的过程，通道控制列表中从第一个项开始每一个项的处理被依次执行。当处理到最后的项(步骤402为是)时，流程执行到步骤407来确定第一候选列表中是否有项存在。
特别地，第一候选是否存在由计数值m来确定。计数值m为″0″(步骤407为是)时，因为不存在可以发送IP分组1611的通信接口，处理结束。计数值m不为″0″(步骤407为否)时，第一候选存在，流程执行到步骤408。下一步确定计数值m是否为″1″(步骤408)。计数值m为″1″(步骤408为是)时，发送发送IP分组1611的通信接口被唯一确定。由此，获得第一候选列表中第一个项记录的通信接口(步骤409)，并用获得的通信接口来发送发送IP分组1611(步骤422)。然后结束处理。计数值m不为″1″(步骤408为否)时，因为用来发送发送IP分组1611的通信接口不能被唯一确定，流程执行到步骤410。然后流程执行到步骤410。
步骤410中确定第二候选检索是否已经完成。特别地，当计数值j等于计数值m时，第二候选检索已经完成。如果计数值j不等于计数值m(步骤为否)，第一候选列表中第j项的通信接口首先被获得(步骤411)。下一步比较存储在发送IP分组1611的发送源IP地址中的通信接口和步骤411中获得的通信接口(步骤412)。如果匹配(步骤412为是)，复制步骤411中获得的通信接口到第二候选列表中的第n个项(步骤413)。然后计数值n加1(步骤414)。此外计数值j加1(步骤415)。流程执行到第一候选列表中下一个项的处理。如果发送IP分组1611的发送源IP地址中存储的接口和步骤411中获得的通信接口不匹配(步骤412为否)，流程不作任何改变执行到步骤415。
通过重复步骤410和415之间的过程，第一候选列表中从第一个项开始每一个项的处理被依次执行。当处理到最后的项(步骤410为是)时，流程执行到步骤417来确定第二候选列表中是否有项存在。
特别地，第二候选是否存在由计数值n来确定。计数值(n＝)″0″表示能够将发送IP分组1611发送到第一候选列表的通信接口存在但没有被唯一确定。计数值(n＝)″1″表示能够发送发送IP分组1611的通信接口被唯一确定。计数值(n＝)″2″或更大表示能够将发送IP分组1611发送到第二候选列表的通信接口存在但没有被唯一确定。
计数值n为″1″(步骤416为是)时，从第二候选列表中的第一个项中获得通信接口(步骤417)。用获得的通信接口发送发送IP分组1611(步骤421)，然后处理结束。计数值n不为″1″(步骤416为否)时流程执行到步骤419。
下一步当计数值n为″0″(步骤418为是)时，从第一候选列表中的给定项中获得通信接口(步骤419)。用获得的发送接口发送发送IP分组1611(步骤421)，然后处理结束。当计数值n不为″0″(步骤418为否)时，从第二候选列表中的给定项中获得通信接口(步骤420)。用获得的通信接口发送发送IP分组1611(步骤421)，然后处理结束。
在发送IP分组1611的IP头中，目标IP地址存储[200.7.8.9]，发送源IP地址实际上存储着标识符″S-IF#2″(不是一个IP地址)。通道控制表1321中项1321-a，1321-b和1321-c对应于第一候选。在步骤407的处理执行中，第一候选列表的第一个项存储了通道控制表1321中1321-a项的内容。第一候选列表的第二个项存储了通道控制表1321中1321-b项的内容。第一候选列表的第三个项存储了通道控制表1321中1321-c项的内容。″3″被存储在计数值m中。在步骤416的处理执行中，第二候选列表仅仅储存″S-IF#2″作为发送接口和″1″作为计数值。步骤418的处理在步骤417处理所作的判定结果的基础上被执行。在步骤418中，″S-IF#2作为通信接口被获得。发送接口判定/发送处理器1320用与被调度器313-2选中的通道号码为3的通道对应的通信接口S-IF#21310-2来发送发送IP分组1611。
结果是通信接口S-IF#2 1310-2发送发送IP分组1611，接收节点101-2的通信接口R-IF 1500-1通过载波网络GW 1400-3接收发送IP分组1611。
在上述程序中，本实施方式包含多个通信接口，这其中发送节点100-2和接收节点101-2彼此之间没有一一对应。在每个通信接口都分配有独立的IP地址的IP网络结构中，IP分组可以用调度器313-2确定的通道来发送。
IP路由处理过程可以应用到那些希望利用没有特别指定通信接口的传统IP路由技术中的IP分组。
在上述实施方式的发送节点中，队列区、调度器和通道状态监视器是分别建立的。但是可以由在控制程序操作下的CPU(中央处理器)来构建这些组件的全部或一部分。

Claims (42)

1.一种负载分散方法，其特征在于，
对于每一个输入到发送节点的分组，在有多路通信通道可供选择的2个节点之间，基于以下信息进行通道选择或者通道选择优先级更新，所述信息为：可选择通道的通道状态信息；关于上述通道状态信息何时生效或者关于已发送的分组的标识信息；以及在上述通道状态信息生效的时间之后的发送历史或者由已发送的分组的标识信息确定的分组的发送后的发送历史方面的信息。
2.一种负载分散方法，其特征在于，包括以下步骤：
对于每一个输入到发送节点的分组，在有多路通信通道可供选择的2个节点之间，监视各路可选通道的通道状态，储存关于该通道状态的通道状态信息、上述通道状态信息生效的时间或者分组标识信息；
基于通道状态信息、在上述通道状态信息生效的时间之后的分组发送历史或者上述已发送分组的标识信息确定的分组被发送之后的分组的发送历史，估算各路通道中分组预测到达时间；并且
基于上述估算的预测到达时间更新通道选择或者选择优先级。
3.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的延迟。
4.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的发送速率。
5.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的负载。
6.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
当因为通道选择或选择优先级的更新通道状态信息被更新时，对各路通道状态信息更新前被发送的分组的发送成本计算结果进行修正。
7.如权利要求6所述的负载分散方法，其特征在于，
当各路通道的发送成本计算结果被修正时，舍弃在最新的通道状态信息生效时或者生效后已发送的第一个分组以前的历史。
8.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
选择在接收节点估算的接收完成时间为最早的通道作为分组发送通道。
9.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
选择在接收节点到特定时间为止能完成接收的数据量的估算值最大的通道作为分组发送通道。
10.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
对各路通道根据估算的当前通道状态中断数据发送。
11.如权利要求10所述的负载分散方法，其特征在于，
上述数据发送中断的条件是估算的接收完成时间等于或大于某个具体值。
12.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
通道选择或发送中断的判断是按照因发送数据的各种属性而异的策略来决定的。
13.如权利要求1所述的负载分散方法，其特征在于，
从一张将通信接口的地址和用上述的通信接口可以到达的目标地址联系起来的表中选择与接收分组的目标地址相对应的通信接口，
当上述接收分组中存在用来指定发送源地址或通信接口的信息时，从上述选定的多个通信接口中选择与上述发送源地址或通信接口相对应的通信接口；
当上述接收分组中不存在发送源地址或通信接口信息时，从上述选定的多个通信接口中选择任意一个通信接口；然后
向所选定的通信接口发送上述接收分组。
14.一种节点，其特征在于，是能够选择多路分组发送通道的节点，具备：
对于每一个被输入的分组，基于以下信息进行通道选择或者通道选择优先级更新的单元，所述信息为：各路可选择通道的通道状态信息；关于上述通道状态信息何时生效或者关于已发送的分组的标识信息；以及在上述通道状态信息生效的时间之后的发送历史或者由已发送的分组的标识信息确定的分组的发送后的发送历史方面的信息。
15.一种节点，其特征在于，是能够选择多路分组发送通道的节点，具备：
监视单元，对于每一个输入到发送节点的分组，监视各路可选通道的通道状态，并监视关于通道状态的通道状态信息以及该通道状态信息的生效时间或分组的标识信息；
存储单元，存储上述通道状态信息和在上述通道状态信息生效后的可用分组发送历史；
调度单元，基于上述通道状态信息和上述通道状态信息生效后的分组发送历史，估算各通道中分组的预测到达时间，并且基于上述估算的预测到达时间更新通道选择或选择优先级。
16.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的延迟。
17.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的发送速率。
18.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的负载。
19.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
当更新通道选择或选择优先级各路通道状态信息被更新时，上述调度单元对更新前被发送的分组的发送成本计算结果进行修正。
20.如权利要求19所述的节点，其特征在于，
当各路通道的发送成本计算结果被修正时，上述调度手段舍弃使最新的通道状态信息生效的第一个已发送分组以前的历史。
21.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述调度单元选择在接收节点估算的接收完成时间为最早的通道作为分组发送通道。
22.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述调度单元选择在接收节点到特定时间为止能完成接收的数据量的估算值最大的通道作为分组发送通道。
23.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述调度单元对各路通道根据估算的当前通道状态中断数据发送。
24.如权利要求23所述的节点，其特征在于，
上述数据发送中断的条件是估算的接收完成时间等于或大于某个具体值。
25.如权利要求15所述的节点，其特征在于，
上述调度单元按照因发送数据的各种属性而异的策略来进行通道选择或发送中断的判断。
26.如权利要求15所述的节点，其特征在于，具备：
一张将通信接口的地址和用上述的通信接口可以到达的目标地址联系起来的表；和
路由单元，从上述表中选择与发送分组的目标地址相对应的通信接口，当上述发送分组中存在用来指定发送源地址或通信接口的信息时，从上述选定的多个通信接口中选择与上述发送源地址或通信接口相对应的通信接口；向所选定的通信接口发送上述发送分组。
27.一种节点控制程序，其特征在于，是应用于可以选择多路分组发送通道的节点的节点控制程序，
上述控制程序使节点发挥基于以下信息对每一个输入分组更新通道选择或选择优先级的单元的功能，所述信息为：每路可选择通道的通道状态信息；关于上述通道状态信息生效的时间或已发送分组的标识信息；以及上述通道状态信息生效的时间之后的发送历史或由已发送分组的标识信息确定的分组发送后的发送历史。
28.一种节点控制程序，其特征在于，是应用于可以选择多路分组发送通道的节点的节点控制程序，
上述节点控制程序控制节点作为：
监视单元，对于每一个输入到发送节点的分组，监视各路可选通道的通道状态，并监视关于通道状态的通道状态信息以及该通道状态信息的生效时间或分组的标识信息；和
调度单元，基于上述通道状态信息和上述通道状态信息生效后的分组发送历史，估算各通道中分组的预测到达时间，并且基于上述估算的预测到达时间更新通道选择或选择优先级。
29.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的延迟。
30.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的发送速率。
31.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
上述通道状态信息包含通道的负载。
32.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
进一步控制上述调度单元，当在通道选择或选择优先级的更新中各路通道的通道状态信息被更新时，对与更新前被发送的分组相关的发送成本计算结果进行修正。
33.如权利要求32所述的节点控制程序，其特征在于，
进一步控制上述调度单元，当各路通道的发送成本计算结果被修正时，舍弃使最新的通道状态信息生效的第一个已发送分组以前的历史。
34.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
进一步控制上述调度单元，选择在接收节点估算的接收完成时间为最早的通道作为分组发送通道。
35.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
进一步控制上述调度单元，选择在接收节点到特定时间为止能完成接收的数据量的估算值最大的通道作为分组发送通道。
36.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
进一步控制上述调度单元，对各路通道根据估算的当前通道状态中断数据发送。
37.如权利要求36所述的节点控制程序，其特征在于，
上述数据发送中断的条件是估算的接收完成时间等于或大于某个具体值。
38.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
进一步控制上述调度单元，按照因发送数据的各种属性而异的策略来进行通道选择或发送中断的判断。
39.如权利要求28所述的节点控制程序，其特征在于，
作为路由单元进行：
从一张将通讯接口的地址和用上述的通讯接口可以到达的目标地址联系起来的表中选择与发送分组的目标地址相对应的通讯接口，当上述发送分组中存在用来指定发送源地址或通讯接口的信息时，从上述选定的多个通讯接口中选择与上述发送源地址或通讯接口相对应的通信接口，向所选定的通讯接口发送上述发送分组。
40.一种发送分组时间估算方法，其特征在于，是估算发送分组的到达时间或接收完成时间的发送分组时间估算方法，包含以下步骤：
添加识别分组的分组标识信息到从上述发送节点发送的发送分组然后进行发送；
在上述发送节点将已发送分组的发送历史和分组标识信息一起储存起来；
将关于通道状态的信息以及在上述通道状态下关于最新收到的分组的分组标识信息一起从接收节点发送到发送节点；
基于上述通道状态和由包含在上述通道状态的信息中的分组标识信息确定的分组之后被发送的分组的发送历史，在发送节点估算要发送的分组的到达时间或接收完成时间。
41.一种节点，其特征在于，具备：
添加识别分组的分组标识信息到发送分组并进行发送的单元；
将已发送分组的发送历史和分组标识信息一起储存起来的单元；和
接收从接收侧发送过来的通道状态的信息，并基于上述通道状态和使上述通道状态生效的分组之后被发送的分组的发送历史，估算要发送的分组的到达时间或接收完成时间的单元。
42.一种节点控制程序，其特征在于，是发送分组的节点的控制程序，
上述控制程序使上述节点成为：
添加识别分组的分组标识信息到发送分组并进行发送的单元；
将已发送分组的发送历史和分组标识信息一起储存起来的单元；和
接收从接收侧发送过来的通道状态的信息，并基于上述通道状态和使上述通道状态生效的分组之后被发送的分组的发送历史，估算要发送的分组的到达时间或接收完成时间的单元。
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