專利名稱：一種寬帶綜合服務(wù)數(shù)字遠程通信網(wǎng)絡(luò)中控制通信流的方法及實施此方法的一個網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合服務(wù)數(shù)字遠程通信網(wǎng)絡(luò)中控制通信流的方法，以及實施這種方法的一個網(wǎng)絡(luò)。未來的綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將是寬帶網(wǎng)絡(luò)，并將以異步傳送作為其唯一的數(shù)據(jù)傳送方式。特別地，因不強加固定數(shù)據(jù)傳送速率通道的限制，這種傳送方式有著可能增加不知曉的新的應(yīng)用優(yōu)越性。但當(dāng)擁擠程度增加時，這種形式的網(wǎng)絡(luò)則要引起丟失數(shù)據(jù)的缺陷。
這樣的網(wǎng)絡(luò)終端的定長單元的形式傳送，接收數(shù)據(jù)。在這些單元通道通過構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點時，每個單元都按時間的長短存入隊列中，當(dāng)確定的隊列溢出時，單元丟失。為避免降低網(wǎng)絡(luò)的運行速度。在網(wǎng)絡(luò)中規(guī)定了單元確認(rèn)信號的接收或丟失單元的檢測。這樣簡單的網(wǎng)絡(luò)控制，能得到很高的數(shù)據(jù)傳送速率，可達每秒600兆位。對于各種正在建立之中的共享資源的連接，服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率，隨資源請求而變。
目前，由于絕大多數(shù)終端，以固定數(shù)率發(fā)送數(shù)據(jù)，這種效率與服務(wù)質(zhì)量已被認(rèn)可，而不需提供網(wǎng)絡(luò)中通信流控制?，F(xiàn)在越來越多的實際應(yīng)用，如高清晰度電視，正被設(shè)想用于以高速變化的數(shù)據(jù)傳送速率運行的多終端系統(tǒng)。如果大多數(shù)異步多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)傳送速率，則必須考慮調(diào)節(jié)通信流以使資源利用和服務(wù)質(zhì)量達到最優(yōu)。
異步傳送式交換網(wǎng)絡(luò)僅是包交換網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形式。優(yōu)先權(quán)包交換網(wǎng)絡(luò)提供一種高級的專門化服務(wù)，即恣詢數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)源和接收器中的適應(yīng)性對經(jīng)過各連接的通信流進行控制。該適應(yīng)性經(jīng)把數(shù)據(jù)存入緩沖寄存器獲得。這種存儲則被限制在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的傳送協(xié)議所確定的容差內(nèi)。
優(yōu)先權(quán)協(xié)議X25，并不賦予網(wǎng)絡(luò)中任何特殊的控制通信流方法。但用于網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點時，則能夠?qū)νㄟ^各連接的通信流施加控制。每個節(jié)點完全控制著從相鄰節(jié)點上接收的數(shù)據(jù)的傳送速率。此外，網(wǎng)絡(luò)還間接地控制著數(shù)據(jù)源每個節(jié)點都能對鄰接節(jié)點進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的效果則被傳遞給數(shù)據(jù)源。這樣，網(wǎng)絡(luò)在各節(jié)點的所有輸入/輸出端口處都要有一個服務(wù)控制器。因節(jié)點間服務(wù)信息的交換要占用時間，故限制了此種結(jié)構(gòu)連接的數(shù)據(jù)傳送速率。
在所謂的“幀轉(zhuǎn)接”優(yōu)先權(quán)網(wǎng)絡(luò)中，終端具有適合LAP-D協(xié)議的服務(wù)控制器。與使用X25協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)不同，這種網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點顯然不能接收或拒絕幀。因此，這種控制通信流的方法，在終端上使用了功能確定服務(wù)控制器，并使用了LAP-D協(xié)議。這些確定的功能如下每當(dāng)終端接收到一個單元，便發(fā)送一個確認(rèn)信號。
發(fā)送出第一個單元后，繼續(xù)發(fā)送其它單元，同時等待接收第一個單元相關(guān)確認(rèn)信號。等待期間發(fā)送的單元數(shù)限定在一個預(yù)定值;
若確定數(shù)量的單元發(fā)送完之前，未收到確認(rèn)信號，則在預(yù)定的時間內(nèi)暫停單元的傳送;
若在預(yù)定的持續(xù)時間內(nèi)，仍沒有相應(yīng)的確認(rèn)信號，則重新發(fā)送第一個單元;
若在從第一單元的首次發(fā)送測起的預(yù)定延遲內(nèi)接收不到確認(rèn)，則釋放該終端占用的連接。
網(wǎng)絡(luò)對溢出連接的數(shù)據(jù)通信流，是通過延遲數(shù)據(jù)幀或?qū)⑵鋭h去的方法進行調(diào)整。這些由發(fā)送數(shù)據(jù)終端和接收數(shù)據(jù)終端承擔(dān)。它們的作用在于引起幀的重復(fù)產(chǎn)生不發(fā)送幀的時間間隔，從而全面降低數(shù)據(jù)傳送速率，緩解網(wǎng)絡(luò)的擁擠。
這些已知的控制通信流方法，依賴于分別由X25和LAP-D預(yù)定了參數(shù)值所確定的容差。這些參數(shù)值根據(jù)專門用于恣詢數(shù)據(jù)庫的連接上所能允許的延遲和數(shù)據(jù)損失的影響也不盡相同。數(shù)據(jù)庫恣詢不能容忍數(shù)據(jù)的損失，都能很好地承受數(shù)據(jù)延遲。
電話連接不能容納了超過100ms的延遲，然而可接受少量數(shù)據(jù)包損失。且對這些數(shù)據(jù)包不再重發(fā)。
相反地，終端裝備有適于緩和延遲變化的存儲器的傳送電視圖象的連接，在限定了兩個預(yù)定終端之間的延遲后，就可以接受若干秒的延遲。不過，所傳送的圖象有可能對數(shù)據(jù)損失很敏感，當(dāng)采用利用早期圖象對現(xiàn)圖象。
本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種綜合各種類型服務(wù)的寬帶異步多路網(wǎng)絡(luò)中控制通信流的方法，此法注重連接上的服務(wù)類型旨在對資源利用和服務(wù)質(zhì)量，同時進行優(yōu)化。在此方法中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上都不要求使用服務(wù)控制器。
本發(fā)明提供一種異步多路網(wǎng)絡(luò)中控制通信流的方法，其出發(fā)點在于，在由連接相互聯(lián)續(xù)起來終端所提供的服務(wù)類型預(yù)定的限制內(nèi)延遲數(shù)據(jù)單元或允許它們丟失。
根據(jù)發(fā)明，在寬帶綜合服務(wù)數(shù)字遠程通信網(wǎng)絡(luò)-包括一個異步多路交換網(wǎng)絡(luò)，及諸多的不同數(shù)據(jù)傳輸速率運轉(zhuǎn)、提供不同服務(wù)的終端，該終端的定長單元的形式傳送，接收數(shù)據(jù)并使用一種適應(yīng)異步多路重復(fù)的通信協(xié)議-中控制通信流的方法描述如下;
對每個終端每當(dāng)終端接收到一個單元，便發(fā)送一個確認(rèn);
發(fā)送出第一個單元后繼續(xù)發(fā)送其它單元，同時等待接收第一個單元的相關(guān)確認(rèn)，等待期間，發(fā)送的單元數(shù)目限定在預(yù)定值W;
若所有W個單元發(fā)送完之前，未收到確認(rèn)，則在預(yù)定的持續(xù)時間Trep內(nèi)，暫停單元的發(fā)送;
若在持續(xù)時間Trep內(nèi)，仍沒有相應(yīng)的確認(rèn)，則重新發(fā)送第一個單元;
若在從第一個單元首次發(fā)送測起的預(yù)定延遲Tmox內(nèi)，接收不到確認(rèn)，則釋放該終端占用的連接;
其中，W，Trep和Tmax的預(yù)定值，由其終端提供的服務(wù)類型確定。
若交換網(wǎng)絡(luò)近于擁擠狀態(tài)，其法則為依據(jù)各連接聯(lián)起來的終端所提供的服務(wù)類型為每一個連接確定參數(shù)W，Trep及Tmax的值;
延遲各連接上傳送的一系列單元，該系列中單元的數(shù)目限定為少于或少于W;并且釋放連接上發(fā)送的單元限制與單元損失相關(guān)的持續(xù)時間少于Tmax。
以下陳述及有關(guān)圖解可使我們更好地了解本發(fā)明詳細情況

圖1為發(fā)送數(shù)據(jù)單元、等待的協(xié)議的序圖。
圖2所示為實現(xiàn)本發(fā)明的一個具體的綜合服務(wù)數(shù)字電信網(wǎng)絡(luò)的方框圖。
常規(guī)的異步多路網(wǎng)絡(luò)不包括通信流控制協(xié)議只要有要傳送數(shù)據(jù)終端;就傳送數(shù)據(jù)單元，它并不要求任何確信或其他網(wǎng)絡(luò)信息。終端接收數(shù)據(jù)僅檢驗該連接的實際通道的標(biāo)識符，在沒有任何確信或任何通信流控制信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)或傳送給數(shù)據(jù)終端的情況下，所有包含有正確標(biāo)識符單元也被接受。
根據(jù)本發(fā)明，接收單元的終端要向發(fā)送該單元的終端發(fā)回一個確信。延遲發(fā)送單元的終端經(jīng)過一定量的傳送延遲后接收到確信，表明該單元已被正常傳遞。然后，進行一系列預(yù)定操作。由于每一個單元傳送一個數(shù)，故可為一完整的單元序列傳送單一確信。它被理解為包括與確信有關(guān)的單元在內(nèi)的所有被傳送單元的確信的接收。
圖1所示為終端發(fā)出單元C0，但未接到確信，及特殊地，為改善網(wǎng)絡(luò)的擁擠或準(zhǔn)擁擠而延遲所傳遞的單元或使之消失的情況。終端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)單元C1、C2、C3，同時等待與單元C0的或后序單元的有關(guān)的確信，等待期間發(fā)送的包括第一個單元C0在內(nèi)的單元數(shù)目被限定在預(yù)定值W之內(nèi)，在本例中，其值為4。
在所有W個單元C0，…，C3被發(fā)送完之前若仍未接收到確信，終端則延遲單元的傳送一個預(yù)定的持續(xù)時間Trep。若在持續(xù)時間Trep內(nèi)未收到C0單元的相關(guān)確信，該終端重新發(fā)送第一個單元C0，接著發(fā)送C1、C2和C3。單元伴隨有暫停持續(xù)時間Trep被重發(fā)幾次，從第一個單元C0發(fā)送之初計時。其后在預(yù)定的最長時間Tmax內(nèi)單元C0相關(guān)的確信，仍未收到，則釋放該終端所占用的連接。Tmax被選定為傳送數(shù)據(jù)的單元與接收網(wǎng)絡(luò)中的確信所承受的最大延遲時間。
在各個終端，這些功能由控制其它以定長單元傳送、接收數(shù)據(jù)的控制器的“服務(wù)”控制器及應(yīng)用適應(yīng)異步時間多路的協(xié)議實現(xiàn)。參數(shù)W、Trep、及Tmax根據(jù)終端所提供的服務(wù)類型預(yù)定。
因為既不需要等待應(yīng)答信號也不需要重復(fù)丟失數(shù)據(jù)的單元的傳遞，對電話終端來說參數(shù)W是無限定的。對其他型式的服務(wù)，W有確定的值，依該服務(wù)類型所忍受的傳遞延遲而定。其忍耐程度由在這種服務(wù)中用于信息分段的協(xié)議推斷。同樣，Trep預(yù)定值的選擇也如是。Tmax值與從一個終端至另一終端傳遞所能允許的最大延遲相關(guān)。同時，要考慮服務(wù)并觀察是否延遲變得不可接受而不得不放棄連接。
網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的控制方法如下圖2所示為一種本發(fā)明的綜合服務(wù)數(shù)字遠程通信網(wǎng)絡(luò)例圖，包括一個異步時間多路開關(guān)網(wǎng)絡(luò)1及兩個用戶設(shè)備12和13。
設(shè)備12包括與各自的“服務(wù)”控制器6和7耦合的終端2和3，在兩種不同的服務(wù)X與Y如電話傳送及電視圖象廣播中應(yīng)用上述協(xié)議。服務(wù)控制器6和7與一個共同的ATM控制器10耦合，控制器10使用一個適應(yīng)異步多路交換網(wǎng)絡(luò)的處理器以單元的形式發(fā)送，接收數(shù)據(jù)。控制器10接在網(wǎng)絡(luò)1的節(jié)點心上。
與設(shè)備12類似，設(shè)備13包括兩個終端4和5，4和5分別與服務(wù)控制器8和9耦合，控制器8、9為服務(wù)X和Y提供上述的協(xié)議。服務(wù)控制器8和9耦合于共同的ATM控制器11上，控制器11使用適應(yīng)時間多路交換網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議以單元的形式傳送和接收數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)1由一系列“ATM”節(jié)點15，…，16組成，通信流控制設(shè)備18分布在節(jié)點之間。每個ATM節(jié)點15，…，16帶有傳統(tǒng)的、根據(jù)標(biāo)號及信號交換數(shù)據(jù)的控制設(shè)備。設(shè)備18迭加在這些傳統(tǒng)設(shè)備上，并對它們進行控制。每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于重負(fù)荷，控制設(shè)備18通過延遲W平均通信速度進行傳送平緩?fù)ㄐ欧逯担踔猎诰W(wǎng)絡(luò)接近于擁擠時允許一些單元丟失。因此，服務(wù)的質(zhì)量通過對單元進行選擇的延遲或壓縮得以保持不變。某些類型的服務(wù)在通信量達到尖峰時不能承擔(dān)附加的單元延遲或損失，而其他類型的服務(wù)都可容忍數(shù)據(jù)的延遲或損失。
對各個連接來說，控制設(shè)備18根據(jù)由該連接相互聯(lián)結(jié)起來的終端所提供的服務(wù)型式確定參數(shù)W，Trep以及Tmax、終端的服務(wù)類型是已知的，例如可在終端要求建立時連接，借助于所接收到的信息得知。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷很重時，設(shè)備18可通過適當(dāng)?shù)匮舆t一系列傳送于各連接上的單元保存時間。該系列中單元的數(shù)目小于或等于W。設(shè)備18把每個單元的延遲時間限制在Tmax內(nèi)。對電話傳送，則只有此項限制，而W是不確定的。
例如，在圖1所示的場合，控制設(shè)備18可延遲單元C0，C1，C2和C3的傳送將這些單元寫入隊列，并至少保持到接收到C3，將C3寫進隊列之后。設(shè)備18知道傳送終端由于單元C0的非傳送-即由網(wǎng)絡(luò)在該處造成的延遲-產(chǎn)生的無確信缺乏將自動暫停一段持續(xù)時間Trep。
自然地，儲存少于W的單元，則可能避免較短的延遲。
為了節(jié)省時間，在網(wǎng)絡(luò)接近于擁塞狀態(tài)時，控制裝置18利用傳送終端將幾次重復(fù)持續(xù)時間Trep的暫停及重新傳送單元C0、C1、C2和C3的事實丟棄一些數(shù)據(jù)。控制設(shè)備18將與之有關(guān)的持續(xù)時間限制在Tmax值是為防止在傳送終端的服務(wù)控制器，固釋放連接而破壞線路。
通過考慮在給定時刻各連接上提供的服務(wù)類型特有的三個參數(shù)W、Trep和Tmax值，可實行對經(jīng)過每個連接的通信流的個別控制，從而防止網(wǎng)絡(luò)進入擁擠狀態(tài)，避免各種形式的服務(wù)質(zhì)量惡化。對于提供電話服務(wù)的連接，W與持續(xù)時間Trep都是不確定的，不需要確信，沒有丟失單元的重復(fù)。持續(xù)時間Tmax則等于100ms。相比之下，對于提供傳播電視圖象服務(wù)的連接，W＝20，Trep≤100ms，Tmox＝1s。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)近于擁擠狀態(tài)時，控制設(shè)備18幾乎不能放慢，容差Tmax＝100ms的提供電話服務(wù)的連接中的單元，而它們可允許這些連接的確定單元消失一段小于Tmax＝100ms的持續(xù)時間。相反地，控制設(shè)備18可避免圖象傳送連接上的數(shù)據(jù)釋放，都可通過順次儲存20個單元引起延遲最大的延遲直到Tmax＝1秒。
本發(fā)明的范圍并不局限于上述示例，只要規(guī)定好參數(shù)W、Trep和Tmax的值，就可提供相當(dāng)寬領(lǐng)域內(nèi)的服務(wù)，這樣就可以延遲數(shù)據(jù)單元而不對服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響情況下或?qū)⑵鋭h除。
對各種服務(wù)，采用不同的參數(shù)值，相當(dāng)于把一個物理網(wǎng)絡(luò)作為分別對應(yīng)于不同服務(wù)的諸多實際網(wǎng)絡(luò)的并列來處理。每個單一的實際服務(wù)網(wǎng)絡(luò)都與一套給定的參數(shù)W，Trep和Tmax有關(guān)，并存著其自身特殊預(yù)定服務(wù)。事實上，具有類似通信特性的服務(wù)可以聚集在同一個實際網(wǎng)絡(luò)中。亦即，具有相同的參數(shù)W，Trep和Tmax值。
權(quán)利要求
1.一種寬帶綜合服務(wù)數(shù)字遠程通信網(wǎng)絡(luò)中控制通信流的方法，其特征為包括異步多路交換網(wǎng)絡(luò)(1)，以不同的數(shù)據(jù)傳送速率中運行、提供不同形式的服務(wù)的諸多終端(2至5)，這些終端以定長單元形式傳送、接收數(shù)據(jù)，并使用適于異步多路交換的通信協(xié)議；方法要點如下，在各終端(2至9)每當(dāng)該終端接收到一個單元，便發(fā)送一個確認(rèn)；發(fā)送出第一個單元CO后，繼續(xù)發(fā)送其他單元C1，C2，C3，同時等待接收第一個單元CO的相關(guān)確認(rèn)。等待期間發(fā)送的單元數(shù)限定在一個預(yù)定數(shù)值W；若所有W個單元(CO，C1，…C3)發(fā)送完之前，未收到確認(rèn)信號，則在預(yù)定的持續(xù)時間Trep內(nèi)暫停單元的傳送；若在Trep時間內(nèi)，仍沒有相關(guān)確認(rèn)，則重新發(fā)送第一個單元(CO)；若在從第一單元(CO)的首次傳送測起預(yù)定的延持時間Tmax內(nèi)，接收不到確認(rèn)，則釋放該終端占用的連接其中W，Trep和Tmax的預(yù)定值，由其終端提供的服務(wù)類型確定；若交換網(wǎng)絡(luò)(1)近于擁擠狀態(tài)，其法則為依據(jù)各連接聯(lián)系起來的終端所提供的服務(wù)類型為每一個連接確定參數(shù)W，Trep和Tmax的值；延遲各連接上的一系列單元，該系列中單元的數(shù)目限定為少于或等于W；并且，釋放連接上發(fā)送的單元，限制與單元損失相關(guān)的持續(xù)時間少于Tmax。
2.如權(quán)利要求1所述方法的寬帶綜合服務(wù)數(shù)字遠程通信網(wǎng)絡(luò)，其特征為終端(2至5)耦合于第一裝置10上，用于接收和發(fā)送固定長度的數(shù)據(jù)單元，并根據(jù)適合于異步多路交換的通信協(xié)議進行工作;終端與第二裝置耦合(6至9)，控制第一裝置(10，11)，實現(xiàn)下述功能每當(dāng)該終端接收到一個單元，便發(fā)送一個確認(rèn);發(fā)送出第一個單元(C0)后，繼續(xù)發(fā)送其他單元(C1，C2，C3)，同時等待接收第一個單元(C0)的相關(guān)確認(rèn)。等待期間發(fā)送的單元數(shù)限定在一個預(yù)定值W;W值由該終端提供的服務(wù)確定;若所有W個單元(C0，…C3)發(fā)送完之前，未收到確認(rèn)信號，則在預(yù)定的持續(xù)時間Trep內(nèi)，暫停單元的傳送;Trep由該終端所提供的服務(wù)而定;若在Trep時間內(nèi)，仍沒有相關(guān)確認(rèn)，則重新發(fā)送第一個單元(C0);若在從第一單元(C0)的首次傳送測起預(yù)定的延遲時間Tmax內(nèi)，接收不到確認(rèn)，則釋放該終端占用的連接。Tmax由該終端所提供的服務(wù)而定。對包括控制裝置(18)的交換網(wǎng)絡(luò)(1)根據(jù)由連接相互聯(lián)結(jié)起來的終端所提供的服務(wù)類型確定每個連接的W，Trep和Tmax的數(shù)值;若網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷很重，延遲的一系列發(fā)送的單元溢出連接，限定該系列單元的數(shù)目為W，延遲為Tmax。若網(wǎng)絡(luò)近于擁塞，釋放一個單元及其他由發(fā)送該單元的終端重新發(fā)送的類似單元，限定與單元丟失相關(guān)的延遲小于Tmax。
全文摘要
在擁擠狀態(tài)時的控制方法為根據(jù)連接提供的服務(wù)類型確定各個連接的參數(shù)W，T
文檔編號H04L12/56GK1053338SQ90109440
公開日1991年7月24日 申請日期1990年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月27日
發(fā)明者巴曼·莫巴色 申請人:阿爾卡泰爾有限公司