專利名稱：用于異步傳輸網(wǎng)中實時服務(wù)的全會話期預(yù)同步成幀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過利用全會話期幀來排定一ATM網(wǎng)中的單元的方法；并且，更具體地，涉及一種能夠找出抖動信息以由此控制抖動而不將該抖動信息從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點的方法。
B-ISDN(寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))是一種數(shù)字網(wǎng)，該網(wǎng)通過將集中的或分散的用戶與服務(wù)器根據(jù)一種寬帶傳送和交換技術(shù)連接起來而提供諸如連續(xù)實時服務(wù)和集中數(shù)據(jù)服務(wù)的各種服務(wù)。在實現(xiàn)此B-ISDN過程中，采用ATM(異步傳輸模式)技術(shù)來將信息傳送通過該用戶網(wǎng)接口，其中該ATM技術(shù)是一種基于分組的異步時分多路復(fù)用技術(shù)，并且能夠利用傳統(tǒng)電路交換和分組交換的優(yōu)勢來處理各種服務(wù)。
將來的ATM網(wǎng)需要提供在數(shù)量上和在質(zhì)量上具有非常不同的傳輸特性的巨多的不同服務(wù)。所需求的服務(wù)須滿足在通過量、延時、抖動和損失率方面的嚴(yán)格需求；并且由于實時服務(wù)變成了寬帶網(wǎng)的主要服務(wù)，對于延時和抖動的需求將尤為苛刻，因為如果不在一時限內(nèi)傳送實時信息，該實時信息將被認(rèn)為丟失了。
已報道了有關(guān)能夠支持高速分組交換網(wǎng)中的實時通信服務(wù)的排隊術(shù)的許多研究。它們可被分成工作保留型和非工作保留型。在具有工作保留服務(wù)原理的網(wǎng)絡(luò)中，在先前節(jié)點處的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載波動可能使連接的業(yè)務(wù)量的分布情況不正常并且引起在某一節(jié)點處的瞬時傳送率增加，即使當(dāng)該連接滿足了用戶指定的在該網(wǎng)絡(luò)入口處的傳送率限制。在一連接中的通信量的猛增通常在沿從一源至一目的地的連接通路的每一跳變處積累，由此需要更多的資源用于下游節(jié)點。
為了糾正此問題，已建議了幾種非工作保留分組服務(wù)原理以便規(guī)范在中間節(jié)點處的分組抖動以預(yù)防業(yè)務(wù)量猛增。分層圓拉賓和停止-再傳輸技術(shù)(Hierarch-ical round robin and stop-and-go techniqnes)是它們中典型的例子；將時間軸分成恒長的幀并將一定數(shù)量的分?jǐn)嗟膸峙浣o每一連接。在這種成幀方法中，只對被分配的時間幀允許分組服務(wù)，并因而能限止該延時抖動。然而，此方法本質(zhì)上有帶寬粒度和延時限止之間的耦合問題，因而導(dǎo)致一低帶寬的應(yīng)用。一種抖動最早到期和一種控制傳送率的靜止優(yōu)先技術(shù)(a jitter earliest-due-date and a rate-controlled static priority techniques)根據(jù)每一分組控制分組抖動，但是需要計算在每一節(jié)點處的每一分組的導(dǎo)引時間并將其標(biāo)記在頭部用于傳送至下一節(jié)點。
參考

圖1，說明了傳統(tǒng)的抖動最早到期技術(shù)。VTi-1，jk是第k個單元到達(dá)連接j的節(jié)點(i-1)處的虛擬到達(dá)時間；DLi-1，jk是連接j的在節(jié)點(i-1)處的第k個單元的截止時間，在此時間之前必須為該單元服務(wù)；STi-1，jk是當(dāng)連接j的在節(jié)點(i-1)處的第k個單元被實際服務(wù)于節(jié)點(i-1)的下一節(jié)點(即節(jié)點i)時該單元的服務(wù)時間；而di-1，j是連接j的在節(jié)點(i-1)處的延時限止。進(jìn)一步地，li是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時；ATi，jk是連接j的在節(jié)點i處的第k個單元的實際到達(dá)時間；HTi，jk是保持時間，在此期間第k個單元被暫時存儲在一抖動控制器；DLi，jk是連接j的在節(jié)點i處的第k個單元的截止時間，在此時間之前必須對該單元服務(wù)；STi，jk是當(dāng)連接j的在節(jié)點i處的第k個單元被實際服務(wù)于下一節(jié)點時該單元的服務(wù)時間；而di，j是連接j的在節(jié)點i處的延時限止。在第k個單元在節(jié)點(i-1)處被服務(wù)后，它被用其截止時間和服務(wù)時間，即(DLi-1，jk-STi-1，jk)之間的差作標(biāo)記。在第k個單元被作成適合排定之前，在節(jié)點i的入口處的抖動控制器將第k個單元保持此段時間HTi，jk，并且在第k個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間VTi-1，jk將此第k個單元發(fā)送至一調(diào)度器。
然而，現(xiàn)有的非工作保留分組服務(wù)原理以其當(dāng)前的形式并不適用于ATM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因為它們通過利用成幀方法或通過使用分組頭部來傳送抖動信息而控制延時抖動。前者由于其本質(zhì)上的耦合問題不能完全有效地滿足連接的各種特性要求，而后者則要求一頭部空間來發(fā)送該時間標(biāo)記，這在ATM網(wǎng)中幾乎是不允許的。
因此，本發(fā)明的一主要目的是提供一種能夠找到抖動信息以由此控制抖動而不將該抖動信息從一個節(jié)點傳送至另一個節(jié)點的方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種方法，用于在一網(wǎng)絡(luò)中傳送抖動信息，其中自源節(jié)點通過多個節(jié)點至目的節(jié)點建立一用于呼叫的連接，并且在每一節(jié)點處設(shè)置一幀計數(shù)器，該方法包括下列步驟(a)檢測相鄰節(jié)點對之間的傳播延時和相應(yīng)的非匹配延時、在每一節(jié)點處的延時限止、以及該連接的幀大小，其中每一相鄰節(jié)點對包括一指向源節(jié)點的上游節(jié)點和一指向目的節(jié)點的下游節(jié)點，而該相應(yīng)的非匹配延時是由一上游節(jié)點和一下游節(jié)點之間的時隙邊界中的非匹配引起的；(b)根據(jù)相鄰節(jié)點對之間的傳播延時和相應(yīng)的非匹配延時、在每一節(jié)點處的延時限止、以及該連接的幀大小，同步并激活幀計數(shù)器，每個幀計數(shù)器位于每個節(jié)點處，及(c)根據(jù)相應(yīng)幀計數(shù)器的值，服務(wù)一個從源節(jié)點通過每一節(jié)點至目的節(jié)點的單元。
本發(fā)明的以上和其它目的和特點將通過對隨附圖給出的以下優(yōu)選實施例的描述變得顯而易見。
圖1說明傳統(tǒng)的抖動最早到期原則；圖2顯示了一個多個節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)的示例圖；圖3顯示了PSPS服務(wù)原理的一節(jié)點的系統(tǒng)布局；圖4提供了幀計數(shù)器同步的時序圖；圖5表示當(dāng)在節(jié)點處的延時限止等于一幀大小時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第一實施例；圖6描述了當(dāng)延時限止小于幀大小時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第二實施例；圖7描述了當(dāng)延時限止大于幀大小時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第三實施例；及圖8提供了用于各種傳播延時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第四實施例。
在本發(fā)明的一通信模式中，一網(wǎng)絡(luò)由一組通過一組鏈路連起來的節(jié)點組成，如圖2所示。每一單向鏈路允許兩個節(jié)點通過一帶寬通信。一連接的一個分組或單元在自其源節(jié)點向其目的節(jié)點運行中所穿過的該組鏈路被稱為該分組的路徑。圖2中的例子具有2個連接；一個連接J1，所跟的路徑是P1＝{AC，CD，DE}；又一連接J2，所跟的路途是P2＝{BC，CD，DF}。對于鏈路CD，使用鏈路CD的該組連接是{J1，J2}。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計了一種適于實時通信服務(wù)的新排隊策略，該策略提供具有保證數(shù)據(jù)量和幾乎恒定的端對端延時的不堵塞通信。本發(fā)明的排隊策略使用了一種全會話期預(yù)同步(PSPS)成幀策略。通過在每一節(jié)點處的一幀計數(shù)器將一連接的每一幀進(jìn)行定義為每一會話期間，而該幀的邊界通地幀計數(shù)器的預(yù)同步在連接建立階段對齊。此些同步的幀計數(shù)器能有效地控制延時抖動，而不需要傳送該抖動信息的頭部空間。因此，此PSPS成幀策略能被直接應(yīng)用于ATM網(wǎng)，提供了一種解決緊要時間信息傳送的有吸引力的方案，這些緊要時間信息是諸如在ATM網(wǎng)中的聲音、視頻和電路仿真的實時通信信號。
圖3顯示了PSPS服務(wù)策略的一節(jié)點的系統(tǒng)布局。一節(jié)點i的系統(tǒng)30包括控制器32至34及一個EDD(最早到期)調(diào)度器36。抖動控制器32至34中的每一個接納屬于連接中的相應(yīng)連接J1至JM的輸入單元，保持它們直到相應(yīng)的虛擬到達(dá)時間，并隨之將其連同它們的截止信息傳送到調(diào)度器36，連接J1至JM穿過節(jié)點i和其下一節(jié)點(i+1)。一單元的虛擬到達(dá)時間指包含該單元的幀的結(jié)束時間，而截止時間指自該虛擬到達(dá)時間量起的該單元的延時限止的結(jié)束時間。EDD調(diào)度器36比較該調(diào)度器中的所有單元的截止時間，并服務(wù)于節(jié)點(i+1)最接近其截止時間的那個截止時間。根據(jù)本發(fā)明，每一抖動控制器其中包括一例如32-1或34-1的預(yù)同步幀計數(shù)器；而該截止時間信息由自該幀計數(shù)器來的計數(shù)值表示。
對于PSPS成幀策略，每一相鄰節(jié)點對的幀邊界應(yīng)對齊以便上游節(jié)點(例如節(jié)點i)的抖動信息能被有效地傳至下游節(jié)點(例如節(jié)點(i+1))。該對齊過程可為一呼叫設(shè)置一連接期間被往回運行。該目的節(jié)點激活其幀計數(shù)器并將一計數(shù)值從該幀計數(shù)器發(fā)往相鄰的上游節(jié)點。在收到該值時，此上游節(jié)點用反映如下所述的相關(guān)傳播延時和其它因數(shù)的值為該呼叫而初始化相應(yīng)于該連接的幀計數(shù)器。對于每一相鄰節(jié)點對一直重復(fù)該過程直到該源節(jié)點集成了該對的相鄰上游節(jié)點。
參考圖4，示出了一時序圖，用于解釋幀計數(shù)器預(yù)同步過程。令Si，j表示連接j的節(jié)點i處的一幀開始時間。于是在兩相鄰節(jié)點i和(i+1)之間保持如下關(guān)系Si+1，j＝Si，j+di，j+τi+1+θi+1.....等式(1)其中，Si+1，j表示連接j的節(jié)點(i+1)處的幀開始時間；di，j表示連接j的節(jié)點i處的延時限止；li+1表示節(jié)點i和節(jié)點(i+1)之間的傳播延時；而θi+1表示由在節(jié)點i和節(jié)點(i+1)之間的時隙邊界中的非匹配引起的相應(yīng)的非匹配延時。如果攜帶幀計數(shù)器信息的一單元由節(jié)點(i+1)出發(fā)，當(dāng)其幀計數(shù)器值為Ci+1時，則它將在時間Si+1，j+(K*Tj-Ci+1+1)+li+1到達(dá)節(jié)點i，k取整數(shù)，其中，Tj表示連接j的一幀大小，并假設(shè)在一單元傳送期間經(jīng)歷一時隙。
此到達(dá)時間意指自節(jié)點i的幀邊界算起已經(jīng)流逝的時間量是di，j+2li+1+θi+1-Ci+1+1，并且因而在該單元到達(dá)以后的下一時隙，節(jié)點i處的幀計數(shù)器后被初始化為Ci，其值由下式給出Ci＝Ci+1-1-di，j-[2li+1+θi+1](mcd Tj)……等式(2)當(dāng)此初始過程進(jìn)行完畢，幀計數(shù)器以時隙的速率倒計數(shù)，并在其達(dá)到0值時被重置為值Tj。一旦在呼叫初始化階段將一連接中的幀計數(shù)器如上述進(jìn)行了同步，每一幀計數(shù)器可以獨立地工作。以下，為方便起見，把節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時與由節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的時隙邊界中的非匹配導(dǎo)致的附加延時之和用li’表示。
從另一個角度看，幀計數(shù)器被預(yù)同步，以便能夠確定一單元到達(dá)每一節(jié)點處的虛擬到達(dá)時間，而不將該抖動信息由一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點。更具體地，一幀計數(shù)器Ci，j在等式(3)成立的條件下工作，其中幀計數(shù)器Ci，j位于連接j的節(jié)點i處。
其中VTi-1，jk表示第k個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間；di，j表示連接j的節(jié)點i處的延時限止；li+1表示節(jié)點i和節(jié)點(i+1)之間的傳播延時；ATi，jk表示連接j的節(jié)點i第k個單元的實際到達(dá)時間；而Ci，j(ATi，jk)表示ATi，jk時的計數(shù)器值。
結(jié)果，第k個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間VTi，jk可通過將該第k個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的實際到達(dá)時間ATi，jk與ATi，jk時的幀計數(shù)器的值Ci，j相加來計算，因為Ci，j(ATi，jk)代表了自ATi，jk至VTi，jk的剩余時間。
參考圖5，示出了當(dāng)在節(jié)點處的延時限止等于相應(yīng)連接j的幀大小時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第一實施例。白箭頭表示進(jìn)入的單元，每一個都到達(dá)相應(yīng)的節(jié)點，而黑箭頭表示離開的單元，每一個都離開相應(yīng)的節(jié)點。如果連接j的時間幀在時刻So，j開始，第k個單元到達(dá)連接j的一源節(jié)點的虛擬到達(dá)時間VTo，jk氣可按下式計算
其中VTo，jK-1表示第(K-1)個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點的虛擬到達(dá)時間；Tj表示連j的幀大小；ATo，jk表示第K個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點的實際到達(dá)時間；而
表示一算子，該算子將其操作數(shù)舍尾取整化成比其大或與其相等的最小整數(shù)。且，第K個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間可按下式計算
其中VTi，jk表示第K個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間；VTi-1，jk表示第K個單元到達(dá)連接j的節(jié)點(i-1)的虛擬到達(dá)時間；Tj表示連接j的幀大??；而li表示節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時。當(dāng)?shù)贙個單元到達(dá)源節(jié)點時，它被一直保持到其虛擬到達(dá)時間VTo，jk，并在VTo，jk和VTo，jk+Tj之間的時間間隔期間被發(fā)送至下一個節(jié)點1。
幀計數(shù)器被分配至圖5中的連接j的每一個節(jié)點。每一幀計數(shù)器被根據(jù)上述的預(yù)同步過程預(yù)同步、每一個時隙減去1、并且當(dāng)其值變成0時被重設(shè)置成連接j的幀大小Tj。更具體地，幀計數(shù)器是通過考慮兩相鄰節(jié)點間的傳播延時而被預(yù)同步的，以便Ci，j滯后于Ci-1，j的大小是li′，Ci，j是位于連接j的節(jié)點i處的一幀計數(shù)，Ci-1，j是位于連接j的節(jié)點(i-1)處的一幀計數(shù)器，而li是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時；Ci+1，j滯后Ci，j的大小為li+1′，Ci+1，j是位于連接j的節(jié)點(i+1)處的一幀計數(shù)器，而li+1是節(jié)點i和節(jié)點(i+1)之間的傳播延時；而Ci+2，j滯后Ci+1，j的大小為li+2′，Ci+2，j是位于連接j的節(jié)點(i+2)處的一幀計數(shù)器，而li+2是節(jié)點(i+1)的節(jié)點(i+2)之間的傳播延時。
假設(shè)當(dāng)Ci-1，j的值是2時第K單元到達(dá)節(jié)點(i-1)，當(dāng)Ci-1，j的值是5時第K個單元離開至節(jié)點i。由于節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時是2，Ci，j滯后Ci-1，j的大小是2。因此，當(dāng)Ci-1，j的值是5時離開節(jié)點(i-1)的第K個單元當(dāng)Ci，j的值還是5時到達(dá)單元i。然后當(dāng)Ci，j的值是0時該第K個單元被認(rèn)為到達(dá)了節(jié)點i，保持5個時隙，再被發(fā)送至節(jié)點(i+1)。
同時，在一通常的成幀策略中，由相應(yīng)連接的幀大小給出在第一節(jié)點處的延時限止，而該幀大小是分配給該相應(yīng)連接的帶寬的倒數(shù)。相應(yīng)地，帶寬的分配與該延時限止耦合，這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源利用的失效。可以通過將該延時界限分配從帶寬的分配中解耦合來減輕此種失效。
參考圖6，描述了當(dāng)延時限止小于幀大小時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第二實施例，該例是將帶寬分配從延時限止中解耦合的一例。白箭頭表示進(jìn)入的單元，每一個單元到達(dá)一節(jié)點，而黑箭頭表示離開的單元，每一個單元離開一節(jié)點。具有虛擬到達(dá)時間VTi，jk的連接j的節(jié)點i處的第K個單元的截止時間變成VTi，jk+di，j而非VTi，jk+Tj，其中在節(jié)點i的第K個單元的截止時間意味著在此之前第K個單元必須被發(fā)送至一節(jié)點(i+1)的時刻，di，j是連接j的節(jié)點i的延時限止，而Tj是連接j的幀大小。而且，位于連接j的每一節(jié)點的每一幀計數(shù)器被預(yù)同步，以使當(dāng)在位于連接j的節(jié)點(i-1)的幀計數(shù)器的值是C時離開節(jié)點(i-1)的單元到達(dá)連接j的節(jié)點i，以發(fā)現(xiàn)位于連接j的節(jié)點i的幀計數(shù)器的值是C-(Tj-di-1，j)，其中Tj是連接j的幀大小，而di-1，j是連接j的節(jié)點(i-1)的延時限止。
一幀計數(shù)器被分配給圖6中的連接j的每一節(jié)點。每一幀計數(shù)器根據(jù)上述的預(yù)同步過程被預(yù)同步、每一時隙減去1，并且當(dāng)其值變成0時被重置成該幀的大小。更具體地，幀計數(shù)器是通過考慮兩相鄰節(jié)點間的傳播延時、連接j的每一節(jié)點的延時限止、及連接j的幀大小而被預(yù)同步的，以便Ci，j滯后于Ci-1，j的大小是li-(Tj-di-1，j)，Ci，j是位于連接j的節(jié)點i處的一幀計數(shù)器，Ci-1，j是位于連接j的節(jié)點(i-1)處的一幀計數(shù)器，而li是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時，Tj是連接j的幀大小，而di-1，j是連接j的位于節(jié)點(i-1)的延時限止；Ci+1，j滯后Ci，j的大小為li+1-(Tj-di，j)，Ci+1，j是位于連接j的節(jié)點(i+1)處的一幀計數(shù)器，li+1是節(jié)點i和節(jié)點(i+1)之間的傳播延時，而di，j是連接j的節(jié)點i的延時限止；Ci+2，j滯后Ci+1，j的大小為li+2-(Tj-di+1，j)，Ci+2，j是位于連接j的節(jié)點(i+2)的一幀計數(shù)器，li+2是節(jié)點(i+1)和節(jié)點(i+2)之間的傳播延遲，而di+1，j是連接j的節(jié)點(i+1)的延時限止。
假設(shè)當(dāng)Ci-1，j的值是2時第K個單元到達(dá)節(jié)點(i-1)，而當(dāng)Ci-1，j的值是5時離開至節(jié)點i。節(jié)點(i-1)的延時限止是9，而連接j的幀大小是10。由于節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時是3，Ci，j滯后Ci-1，j的大小是3-(10-9)＝2。因此，當(dāng)Ci-1，j的值是5時離開節(jié)點(i-1)的第K個單元在Ci，j的值是4時到達(dá)節(jié)點i。于是，第K個單元被認(rèn)為在Ci，j的值是0時到達(dá)節(jié)點i，保持4個時隙，并被傳送至節(jié)點(i+1)。
參考圖7，描述了當(dāng)延時限止大于幀大小時幀計數(shù)器的預(yù)同步的第三實施例，該例是將帶寬分配從延時限止中解耦合的另一例。白箭頭表示進(jìn)入的單元，每一個到達(dá)一個節(jié)點，而黑箭頭表示離開的單元，每一個離開一個節(jié)點。通過服務(wù)一集成幀Tj內(nèi)的多個單元，相同的帶寬允許較大的延時限止，該集成幀Tj′的大小被增至n*Tj，Tj是連接j的原始幀大小，n是大于1的整數(shù)，而延時限止大于(n-1)*T并不小于n*Tj。換句話說，n個幀被集成進(jìn)一個幀以由此在該集成的一個幀期間服務(wù)n個單元。到達(dá)連接j的節(jié)點i的第K個單元的虛擬到達(dá)時間可按下法計算n個單元中最多的單元能在一幀間隔Tj′期間被服務(wù)，只要通過在等式(4)中用VTi，jk-n代替VTo，jk-1，在等式(5)中用VTi，jk-n代替VTi，jk-1。
對幀計數(shù)器的預(yù)同步可用與本發(fā)明第二實施例中用的相同的方式進(jìn)行。這就是，幀計數(shù)器被分配給用7中的連接的每一個節(jié)點，且n的值是2。每一幀計數(shù)器被根據(jù)上述的預(yù)同步過程預(yù)同步、每一時隙減去、并且當(dāng)其值變成0時被重新設(shè)置成幀大小。更具體地，幀計數(shù)器是通過考慮兩相鄰節(jié)點間的傳播延時、連接j的每一節(jié)點的延時限止、及連接j的幀大小而被預(yù)同步的，以便Ci，j滯后于Ci-1，j的大小是li-(Tj′-di-1，j)，Ci，j是位于連接j的節(jié)點i處的一幀計數(shù)器，Ci-1，j是位于連接j的節(jié)點(i-1)處的一幀計數(shù)器，而li是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時，Tj是連接j的幀大小，而di-1，j是連接j的位于節(jié)點(i-1)的延時限止；Ci+1，j滯后Ci，j的大小為li+1-(Tj′-di，j)，Ci-1，j是位于連接j的節(jié)點(i+1)處的一幀計數(shù)器，li+1是節(jié)點i和節(jié)點(i+1)之間的傳播延時，而di，j是連接j的節(jié)點i的延時限止；Ci+2，j滯后Ci+1，j的大小為li+2-(Tj′-di+1，j)，Ci+2，j是位于連接j的節(jié)點(i+2)的一幀計數(shù)器，li+2是節(jié)點(i+1)和節(jié)點(i+2)之間的傳播延遲，而di+1，j是連接j的節(jié)點(i+1)的延時限止。
假設(shè)當(dāng)Ci-1，j的值是8時第K個單元到達(dá)節(jié)點(i-1)，并且當(dāng)Ci-1，j的值是4時第(K+1)個單元到達(dá)節(jié)點(i-1)，當(dāng)Ci-1，j的值是14時第K個單元離開至節(jié)點i，當(dāng)Ci-1，j的值是11時第(K+1)個單元離開至節(jié)點i。節(jié)點(i-1)的延時限止是16，連接j的集成幀大小是20。由于節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時是4，且連接j的節(jié)點(i-1)處的延時限止是16，Ci，j滯后于Ci-1，j的大小是4-(20-16)=0，這就是說，Ci，j完全同步于Ci-1，j。因此，當(dāng)Ci-1，j的值是14時離開節(jié)點(i-1)的第K個單元在Ci，j的值是10時到達(dá)節(jié)點i，且當(dāng)ci-1，j的值是6時離開節(jié)點(i-1)的第(K+1)個單元在Ci，j的值是2時到達(dá)節(jié)點i。于是，第K個單元被認(rèn)為在Ci，j的值是0時到達(dá)節(jié)點i，保持10個時隙，并被傳送到節(jié)點(i+1)；而第(K+1)個單元被認(rèn)為是在Ci，j的值是0時到達(dá)節(jié)點i，保持2個時隙，并被傳送至節(jié)點(i+1)。
根據(jù)上述本發(fā)明的三個實施例，能夠推演出一個一般的算法來推廣到在0(di，j＜∞范圍中的所有可能的延時限止，其中di，j是連接j的節(jié)點i的一延時限止。多個單元被服務(wù)于一個幀間隔，而每個節(jié)點的延時限止被設(shè)置成小于該幀大小的任意值。于是，無論帶寬的大小，所有端對端的延時需求都能被滿足。在這個一般算法中，虛擬到達(dá)時間按下式計算在一源節(jié)點，
其中，VTo，jk是第K個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點的虛擬到達(dá)時間；So，j是連接j的源節(jié)點處的時間幀開始的時間；n是在一幀期間被服務(wù)的單元數(shù)；VTo，jk-n是第(k-n)個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點的虛擬到達(dá)時間，而當(dāng)(k-n)小于或等于“0”時，VTo，jk-1被認(rèn)為是So，j雖然并無第(k-n)個單元；Tj是連接j的幀大??；ATo，jk是第K個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點實際到達(dá)時間；而
是一個算子，它舍去操作數(shù)的尾數(shù)以使其成為大于或等于該操作數(shù)的最小整數(shù)；且在其它節(jié)點，
其中VTi，jk氣是第K個單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間；di-1，j是連接j的節(jié)點(i-1)處的延時限止；而li是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時。
此一般算法可很好地被用于具有恒定傳播延時的網(wǎng)絡(luò)中，因為它依賴于被認(rèn)為是在呼叫建立階段被同步的幀計數(shù)器。然而，在某些限制下，該算法也能被用于具有可變傳播延時的網(wǎng)絡(luò)中。如果連接j的幀大小Tj大于Tj大于或等于連接j的節(jié)點(i-1)處的延時限止di-1，j與相應(yīng)的傳播延時變化(limax-limin)之和，即Tj≥di-1，j+limax-limin，則可以應(yīng)用此一般算法。在這種情況下，虛擬到達(dá)時間的定義變成VTi，jk＝VTi-1，jk+di-1，j+li′，其中l(wèi)i′(＝limax)表示節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的最大傳播延時。
參考圖8，示出了用于可變傳播延時的幀計數(shù)器的預(yù)同步的第四實施例，其中傳播延時在預(yù)定范圍內(nèi)是可變的。由于傳播延時的變化變得更加復(fù)雜的幀計數(shù)器的同步可通過利用諸如網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(見例如，D.Mills″Internet timesynchronizationthe Network Time Protocol″，IEEE Trans.commun，vol.39，no.10第1482-1493頁，1991年10月)的傳統(tǒng)同步協(xié)議來完成。
假設(shè)幀大小Tj＝15，連接j的節(jié)點(i-1)處的延時限止di-1，j＝10，節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時變化limax-limin＝1，且當(dāng)位于連接j的節(jié)點(i-1)處的幀計數(shù)器Ci-1，j的值為2時到達(dá)節(jié)點(i-1)的第K個單元在Ci-1，j的值為10時離開節(jié)點(i-1)。由于Tj是15，而di-1，j是10，第K個單元離開節(jié)點(i-1)比延時限止早5個時隙。于是，如果節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時是最小的，則第K個單元在位于連接j的節(jié)點i處的幀計數(shù)器Ci，j的值是6時到達(dá)節(jié)點i；且如果節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時是最大的，則第K個單元在位于連接j的節(jié)點i處的幀計數(shù)器Ci，j的值是5時到達(dá)節(jié)點i。在圖8中，第K個單元經(jīng)歷節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的最小延時，于是，當(dāng)Ci，j的值是6時第K個單元到達(dá)節(jié)點i。然后，第K個單元被認(rèn)為是在Ci，j的值是0時到達(dá)節(jié)點i，保持6個時隙，并被發(fā)送到節(jié)點(i+1)。
根據(jù)提供至此的本發(fā)明的4個實施例，幀計數(shù)器的值有兩個含義。對于抖動控制器中的單元，它意味著到虛擬到達(dá)時間的時間剩余量，而對于調(diào)度器中的單元，它意味著到截止時間的時間剩余量。例如，如果一個單元比其截止時間早3個時隙在一節(jié)點處被服務(wù)，此單元到達(dá)其下一節(jié)點以發(fā)現(xiàn)在該節(jié)點處的幀計數(shù)器的值是3，因此，它在抖動控制器中被保持3個時隙后進(jìn)入調(diào)度器。從調(diào)度器的角度看，該單元看起來好象它經(jīng)歷了最大的延遲。這就是說，此單元進(jìn)入當(dāng)前節(jié)點的調(diào)度器中的時刻是相同的，而不管在先前節(jié)點處得到服務(wù)所花費的時間。
一個單元被發(fā)送好象它被在該連接的節(jié)點處在一幀的最后一個時隙被服務(wù)似的。因而，處理所有單元都好象它們被在一固定的時間間隔服務(wù)似的，其中該時間間隔的大小與該連接的幀大小相同。
通過利用全會話期幀并調(diào)整幀大小和服務(wù)時限、并通過用與每一延時限止相應(yīng)的偏置同步該幀計數(shù)器，本發(fā)明能夠克服成幀策略中固有的耦合問題，因而能夠靈活地分配網(wǎng)絡(luò)資源。
雖然對本發(fā)明的描述只參考了某些優(yōu)選實施例，但在不背離在以下權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以作出其它更改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于在一網(wǎng)絡(luò)中傳送抖動信息，其中自源節(jié)點通過多個節(jié)點至目的節(jié)點建立一用于呼叫的連接，并且在每一節(jié)點處設(shè)置一幀計數(shù)器，該方法包括下列步驟(a)檢測相鄰節(jié)點對之間的傳播延時和相應(yīng)的非匹配延時、在每一節(jié)點處的延時限止、以及該連接的幀大小，其中每一相鄰節(jié)點對包括一指向源節(jié)點的上游節(jié)點和一指向目的節(jié)點的下游節(jié)點，而該相應(yīng)的非匹配延時是由一上游節(jié)點和一下游節(jié)點之間的時隙邊界中的非匹配引起的；(b)根據(jù)相鄰節(jié)點對之間的傳播延時和相應(yīng)的非匹配延時、在每一節(jié)點處的延時限止、以及該連接的幀大小，同步并激活幀計數(shù)器，每個幀計數(shù)器位于每個節(jié)點處；及(c)根據(jù)相應(yīng)幀計數(shù)器的值，服務(wù)一個從源節(jié)點通過每一節(jié)點至目的節(jié)點的單元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括以下步驟(b1)根據(jù)相鄰節(jié)點對之間的傳播延時和在該連接的每一節(jié)點處的延時限止初始化該幀計數(shù)器；(b2)對每一時隙將該幀計數(shù)器的值減去1，并將其值變?yōu)椤?”的計數(shù)器重設(shè)置為該幀的大小，其中該連接的一幀由多個時隙組成，該單元到達(dá)一個節(jié)點和該單元離開一個節(jié)點都在一個時隙內(nèi)完成；以及(b3)重復(fù)步驟(b2)，直到該單元到達(dá)目的節(jié)點。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中如果在該連接的每一節(jié)點處的所有延時限止小于或等于該連接的幀大小，則該連接的幀大小是T，以由此在T期間服務(wù)一個單元；及如果在該連接的一節(jié)點處的延時限止大于(n-1)*T且不大于n*T，則通過將n個幀集成到一個幀來將該連接的幀大小增加到n*T，以由此在n*T期間服務(wù)n個單元，n是一個大于1的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中如果一相鄰節(jié)點對之間的傳播延時是固定的，則同步該幀計數(shù)器，以便當(dāng)位于上游節(jié)點處的幀計數(shù)器的值是C時離開該相鄰節(jié)點對的一個上游節(jié)點的單元到達(dá)下游節(jié)點，以發(fā)現(xiàn)位于該下游節(jié)點的幀計數(shù)器的值是C-(T-d)，其中d是在該上游節(jié)點處的延時限止；以及如果一相鄰節(jié)點對之間的傳播延時在一預(yù)定范圍內(nèi)是可變的、并且該連接的幀的大小大于或等于在該相鄰節(jié)點對的一個上游節(jié)點處的延時限止與在最大傳播延時和最小延時之間的差之和，則通過使用一傳統(tǒng)同步協(xié)議來同步該幀計數(shù)器，上述最大傳播延時是介于上游節(jié)點和其不游節(jié)點之間的最大傳播延時，而最小延時是介于上游節(jié)點和其下游節(jié)點之間的最小延時。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中當(dāng)位于一節(jié)點處的幀計數(shù)器的值變成0時，一單元在該節(jié)點處被通過保持該單元直至該單元在該節(jié)點的虛擬到達(dá)時間來進(jìn)行服務(wù)，然后在該節(jié)點處的延時限止內(nèi)將該單元傳送到其下游節(jié)點。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該單元到達(dá)該連接的節(jié)點處的虛擬到達(dá)時間定義如下在源節(jié)點，VT0,jk={max[VT0,jk-n+Tj,S0,j+Tj[AT0,jk-S0,jTj]],k≥1S0,j,k≤0]]>其中VTo，jk是第K個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點處的虛擬到達(dá)時間；So，j是連接j的幀開始時間；n是在一幀期間被服務(wù)的單元數(shù)；VTo，jk-n是第(k-n)個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點的虛擬到達(dá)時間，且當(dāng)(k-n)小于或等于“0”時，VTo，jk-n被認(rèn)為是So，j雖然并沒有第(k-n)個單元；ATo，jk是第K個單元到達(dá)連接j的源節(jié)點的實際到達(dá)時間；
是一個算子，它將一操作數(shù)舍去尾數(shù)而取大于或等于該操作數(shù)的最小整數(shù)，j是該連接的整數(shù)索引，而K是該單元的整數(shù)索引；且在節(jié)點i，VTi,jk=VTi-1,jk+di-1,j+τi+θi,]]>如果在兩相鄰節(jié)點間的傳播延時是固定的其中VTi,jk氣是第K個單元到連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間；VTi-1,jk是第K個單元到達(dá)連接j的節(jié)點(i-1)的虛擬到達(dá)時間；di-1，j是在連接j的節(jié)點(i-1)處的延時限止；li是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的傳播延時；而θi表示節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的相應(yīng)的非匹配延時，i是該節(jié)點的整數(shù)索引，j是該連接的整數(shù)索引，而K是該單元的整數(shù)索引；且VTi,jk=VTi-1,jk+di-1,j+τi′+θi,]]>如果兩相鄰節(jié)點之間的傳播延時在一預(yù)定的范圍內(nèi)是可變的其中l(wèi)i’是節(jié)點(i-1)和節(jié)點i之間的最大傳播延時。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中計算該單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的虛擬到達(dá)時間通過以下方式進(jìn)行將該單元到達(dá)連接j的節(jié)點i的實際到達(dá)時間加上在加接j的節(jié)點i處的、該單元的實際到達(dá)時間時的幀計數(shù)器的值。
8.一種方法，用于將一個單元從一網(wǎng)絡(luò)中的第一節(jié)點到第二節(jié)點排隊，該第一和第二節(jié)點分別具有一第一和一第二計數(shù)器，該方法包括以下步驟(a)根據(jù)節(jié)點之間的傳播延時和第一節(jié)點的延時限止預(yù)同步諸計數(shù)器，每一計數(shù)器的值從由一預(yù)同步程序設(shè)置的一值開始倒計數(shù)減去1、直到1，然后被重設(shè)為M，并從M開始倒計數(shù)減去1、直到1，M是一大于1的整數(shù)，且該延時限止相應(yīng)于P個被計數(shù)的值，P等于或小于M，其中由預(yù)同步過程對諸計數(shù)器的預(yù)同步按如下方式進(jìn)行在該單元離開第一節(jié)點之時第一計數(shù)器的計數(shù)值相同于(M-P)與該單元到達(dá)第二節(jié)點處時的第二計數(shù)器的值之和；(b)當(dāng)該單元到達(dá)第一節(jié)點時，在此保持該單元直到第一計數(shù)器倒計數(shù)至1并被重置為M；及(c)在第一計數(shù)器的計數(shù)值在下面兩種情況中任一種發(fā)生之前將該單元從第一節(jié)點發(fā)送到第二節(jié)點如果P小于M，則該計數(shù)值達(dá)到(M-P)；如果P等于M，則該值被重置成M。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中每一計數(shù)器保持一計數(shù)值一預(yù)定時間間隔。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該單元離開一節(jié)點和該單元到達(dá)該節(jié)點都是在該預(yù)定時間間隔內(nèi)完成的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該單元的離開和到達(dá)都是在該節(jié)點處的計數(shù)器保持一計數(shù)值時進(jìn)行的。
12.一種方法，用于排定經(jīng)過由包括一源節(jié)點和一目的節(jié)點的多個節(jié)點組成的一連接的一個呼叫的多個單元，該連接的每一個節(jié)點具有一幀計數(shù)器，該方法包括以下步驟(a)確定該呼叫的每一節(jié)點的一延時限止和一個幀的大小，其中該呼叫在每一個節(jié)點處被分成多個幀，每一幀包括M個時隙，M是一正整數(shù)，每一時隙是一預(yù)設(shè)的時間間隔；(b)確定每一相鄰節(jié)點對的兩節(jié)點之間的一傳播延時，每一相鄰節(jié)點對包括指向源節(jié)點的一上游節(jié)點和指向目的節(jié)點的一下游節(jié)點；(c)根據(jù)每一相鄰節(jié)點對的傳播延時和每一相鄰節(jié)點對的上游節(jié)點的延時限止對該節(jié)點的諸幀計數(shù)器預(yù)同步，該上游節(jié)點的延時限止相應(yīng)于P個時隙，P是一不大于M的正整數(shù)，一節(jié)點的幀計數(shù)器倒計數(shù)該節(jié)點的每一幀的時隙，其中每一相鄰節(jié)點對的計數(shù)器被預(yù)同步以便從該上游節(jié)點離開一單元的該上游節(jié)點的一計數(shù)值等于(M-P)與該單元到達(dá)該下游節(jié)點的時間時的該下游節(jié)點的計數(shù)值之和；(d)當(dāng)每一單元到達(dá)包括源節(jié)點的一相鄰節(jié)點對的一上游節(jié)點時，保持每一單元直到所述每一單元到達(dá)時的幀的結(jié)束；(e)在步驟(d)中的上游節(jié)點的計數(shù)值滿足下列兩條件之一時將每一單元從該上游節(jié)點發(fā)送至其相應(yīng)的下游節(jié)點如果P小于M，則該計數(shù)值達(dá)到(M-P)；如果P等于M，則重設(shè)該計數(shù)值為M；及(f)對于每一剩余的相鄰節(jié)點對重復(fù)所述步驟(d)和(e)直到每一單元達(dá)到目的節(jié)點。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中在一上游節(jié)點中的時隙的邊界與在其相應(yīng)的下游節(jié)點中的時隙的邊界對齊。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述傳播延時檢測步驟(b)還包括步驟(b1)檢測每一相鄰節(jié)點對的上游和下游節(jié)點之間的非匹配延時，當(dāng)該傳播延時量大于n倍的預(yù)設(shè)時間間隔但不大于(n+1)倍的該預(yù)設(shè)時間間隔時，該非匹配延時對應(yīng)于該上游節(jié)點的傳播延時量和一時隙的重設(shè)時間間隔的(n+1)積之間的絕對差值，n是一正整數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中每一相鄰節(jié)點對的上游和下游節(jié)點的計數(shù)器被預(yù)同步，以便在一瞬時的上游節(jié)點的計數(shù)值Ci和下游節(jié)點的計數(shù)值Ci+1被定義為Ci＝Ci+1-l-d1-|2τi+1+θi+1|(mod M)其中di表示該上游節(jié)點的延時限止；li+1表示該上游節(jié)點和該下游節(jié)點之間的傳播延時；而θi+1表示該上游節(jié)點和該下游節(jié)點之間的非匹配延時。
全文摘要
一種在網(wǎng)絡(luò)中傳送抖動信息的方法,從源節(jié)點經(jīng)多個節(jié)點至目的節(jié)點確立一呼叫的連接,一個幀計數(shù)器位于每一節(jié)點處,檢測相鄰節(jié)點對間的傳播延時和非匹配延時、每一節(jié)點處的延時限止、及該連接的幀大小。根據(jù)傳播延時和相鄰節(jié)點對間的非匹配延時、一節(jié)點處的延時限止和連接的幀大小同步前激活諸幀計數(shù)器,并根據(jù)幀計數(shù)器值從源節(jié)點經(jīng)每一節(jié)點到目的節(jié)點對一單元服務(wù)。
文檔編號H04L12/56GK1185072SQ97120230
公開日1998年6月17日 申請日期1997年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月29日
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