BE1004912A4 - Procede d'acheminement interne pour equilibrage de charge. - Google Patents
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Abstract
Un procédé d'acheminement interne dans un réseau interne, en vue d'équilibrer la charge de travail entre les processeurs de traitement de messages comprend les étapes de définition des bits inférieurs du code d'identification de circuit des messages de signalisation, sous forme de code de sélection de traitement des messages; établissement d'un tableau d'acheminement dans les processeurs d'utilisateur et les terminaux de signalisation de façon à ce que les messages de signalisation puissent être répartis également entre tous les processeurs de traitement de messages actifs, sur base du résidu obtenu quand le code de sélection de traitement des messages est divisé par le nombre de processeurs de traitement des messages actifs, et réalisation de l'acheminement vers les processeurs de traitement de messages, depuis les processeurs d'utilisateur ou les terminaux de signalisation.
Description
Procédé d1 acheminement interne pour équilibrage de charge HISTORIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé d'acheminement interne dans le réseau interne pour améliorer la capacité de traitement des messages de signalisation en équilibrant la charge de travail entre les processeurs traitant les messages "MHP" dans un système de signalisation à canal commun (CCS) utilisé pour les échanges électroniques.
La description de la technique antérieure sera faite ci-après en se référant aux figures 1 à 3.
La figure 1 représente les relations existant entre les structures de niveau fonctionnel CCITT n° 7 et les couches OSI (Interconnexion à système ouvert). Dans la signalisation à canal commun CCITT n° 7, il existe des fonctions de liaison de données de signalisation de niveau 1, des fonctions de liaison de signalisation de niveau 2, des fonctions de réseau de signalisation de niveau 3 et des fonctions d'utilisateur de niveau 4. Les fonctions d'utilisateur sont essentiellement divisées en fonctions des parties essentielles pour les applications, fonctions d'utilisateur ISDN et fonctions d'utilisateur de téléphone, qui sont représentées par comparaison avec 7 couches proposées par ISO dans cette figure. Une disposi- tion pour des signalisations à canal commun peut recevoir sa propre structure suivant les types de réalisation.
La figure 2 représente schématiquement la disposition d’un système de signalisation à canal commun dans les échanges électroniques. Ce système comprend des liaisons de données de signalisation pour assurer les fonctions de niveau 1, des terminaux de signalisation (ST) pour effectuer les fonctions de niveau 2, des processeurs de traitement des messages pour effectuer les fonctions de niveau 3 et des processeurs d'utilisateur pour effectuer les fonctions de niveau 4. Ce système comprend également un réseau de transfert de message (MTN) assurant des chemins de communication entre les terminaux de signalisation et les processeurs de traitement de message et un réseau d'interconnexion et de contrôle (CIN) assurant des trajets de communication entre les processeurs d'utilisateur et les processeurs de traitement des messages.
Par conséquent, tous les terminaux de signalisation et tous les modules d'utilisateurs peuvent communiquer avec chaque processeur de traitement de message par 1'intermédiairee de ces réseaux.
Dans le système de la figure 2, les terminaux de signalisation reçoivent le message de signalisation des échanges éloignés par la liaison de donnée de signalisation et, après traitement du protocole de niveau 2, les messages de signalisation reçus, sont envoyés au processeur de traitement de messages par le réseau de transfert de messages. Les processeurs de traitement de message envoient ces messages de signalisation au processeur d'utilisateur par l'intermédiaire du réseau d'interconnexion de contrôle après avoir effectué les fonctions de traitement de message de signalisation du protocole de niveau 3. D'autre part, les messages de signalisation provenant des parties d'utilisateur de 1'échange propre sont envoyés au processeur de traitement d'un message par le réseau d'interconnexion de contrôle.
Les processeurs de traitement des messages envoient ces messages de signalisation aux terminaux de signalisation par 1 *intermédiairee du réseau de transfert de message après avoir effectué le protocole de niveau 3 et les terminaux de signalisation, les envoie à l'échange à distance par la liaison de données de signalisation.
L'acheminement depuis les processeurs de traitement des messages jusqu'aux parties d'utilisateur dans l'acheminement d'entrée pour les messages de signalisation provenant de l'échange à distance et l'acheminement depuis les processeurs de traitement des messages vers les terminaux de signalisation dans l'acheminement de sortie pour les messages de signalisation vers l'échange à distance, sont effectués sur base de la spécification des protocoles CCITT n° 7. Toutefois, des procédés propres peuvent être appliqués à 1'acheminement depuis les terminaux de signalisation jusqu'aux processeurs de traitement des messages dans l'acheminement d'entrée et à l'acheminement depuis les parties d'utilisateur vers les processeur de traitement de message dans l'acheminement de sortie.
Par conséquent, l'acheminement depuis les terminaux de signalisation vers les processeurs de traitement des messages et depuis les parties utilisateur vers les processeurs de traitement de messages, peut être effectué par des procédés établis en variante et l'attribution de la charge aux processeurs de traitement des messages peut être également réalisée au moyen de ces procédés. Quoiqu'un procédé simple puisse être utilisé, dans lequel l'acheminement peut être réalisé en associant en variante les processeurs de traitement de messages aux parties correspondant d'utilisateur ou aux terminaux de signalisation, ce procédé présente une difficulté, en ce sens qu'il est difficile de distribuer de manière égale la charge de trafic entre les processeurs de traitement des messages dans le cas où il existe des processeurs traitant des messages défectueux. Egalement, dans les procédés d'acheminement existant, en cas d'erreurs successives des processeurs de traitement des messages, le système présente une centralisation de la charge, ce qui réduit les performances des processeurs de traitement des messages. Par conséquent, le degré de répartition uniforme de la charge a une grande influence sur la performance des processeurs de traitement de messages et, par conséquent, sur les performances totales du système de signalisation à canal commun.
On décrira ci-après une solution pour obtenir la courbe limite de la capacité de traitement MHP affectée par l'équilibre de charge, ainsi que l'influence du déséquilibre de charge sur la capacité de traitement des messages de signalisation dans le système de signalisation à canal commun.
On définira les paramètres suivants: v rapport du temps de service de message disponible au temps total CPU en MHP
charge de travail totale du système CCS (messages/ seconde) N nombre de MHP dans le système CCS r facteur de déséquilibre (rapport de la charge de
travail de pointe à la charge moyenne à chaque étape) S temps de service moyen de MHP
Comme MHP est constitué généralement d'un processeur et d'un dispositif I/O tel que DMA (Directo Memory Acces), l'équation pour le temps de service moyen approximatif S, peut être exprimée comme suit: S = 2(CIj + BTd/U) + Tp ____ (1) où C : nombre d'instructions pour l'initialisation DMA Tj : temps d'exécution moyen par instruction B ; longueur moyenne des messages (bits-
Tjj : temps de transfert de données DMA par donnée unitaire U : longueur de donnée unitaire (bits)
Tp : temps de traitement de protocole par message par CPU La courbe limite de la capacité de traitement MHP dépend des temps de service moyens de MHP et MHP avec trafic déséquilibré à la charge de travail total de r /n. Par conséquent, nous pouvons appeler le temps de service de message V (s)(r /N). Dans l'équation (1), la longueur moyenne B peut être remplacée par R/ où R est la cadence de bits maximale de MHP. Par conséquent:
V = (r /N)[2(CT! + (R/ à TD/U) + Tp) et l'on obtient, après réarrangement par rapport à R
R = 0.5 UVN/(rTD) - U(CTj + 0.5Tp)TD ... (2)
La figure 3 indique la courbe limite dans le cas où on utilise 16 processeurs de traitement de message (M = 16) dans le système de signalisation à canal commun.
A la figure 3, le nombre de messages correspondant à la coordonnée X du point où la ligne représentant la longueur des messages moyens recoupe la courbe limite, permet d'obtenir la valeur de seuil de la capacité de traitement MHP. Pour l'analyse numérique, nous supposons que la disposition souhaitée a les valeurs de paramètres suivantes : Τχ = 1.8 v-s, TD = 2.7 μΞ, Tp * 0.2 ms, C = 10, U-8, V=0,6. Dans cette figure, la capacité de traitement des messages est d'environ 28.000 messages par seconde pour la disposition avec charge de travail parfaitement équilibrée (r = 1) et la longueur de message moyenne de 15 octets qui est estimée pour l'application téléphonique. Dans le cas d'une charge de travail déséquilibrée (R = 1,4), la capacité de traitement des messages est toutefois inférieure à 20.000 messages par seconde. Par conséquent, l'équilibrage de la charge est très important pour les performances du système.
La présente invention a, par conséquent, pour objet de proposer un procédé d'acheminement du trafic interne dans le réseau interne, grâce auquel l'équilibrage des charges des processeurs de traitement des messages peut être réalisé pour améliorer les performances du système de signalisation à canal commun.
A cet effet, on met en oeuvre, dans un système de signalisation à canal commun, comprenant un certain nombre de terminaux de signalisation pour la réception par des liaisons de données de signalisation de messages de signalisation comprenant le code d'identification de circuit (CIC), le code de point d'origine (OPC) et le code de point de destination (DPC), plusieurs processeurs de traitement des messages connectés aux terminaux de signalisation par l'intermédiaire d'un réseau de transfert de messages et un certain nombre de processeurs d'utilisateurs connectés aux processeurs de traitement de messages par 1'intermédiaire d'un réseau interconnecté de contrôle, un procédé d'acheminement interne dans le réseau interne, pour équilibrer la charge de travail entre les processeurs de traitement de message, comprend, conformément à la présente invention, les étapes suivantes: définir les bits inférieurs dans le code d'identification de circuit des messages de signalisation sous forme de code de sélection de traitement de messages établir un tableau d'acheminement dans les processeurs utilisateurs et les terminaux de signalisation, de façon à ce que le message de signalisation puisse être réparti également entre tous les processeurs de traitement des messages actifs, sur base du résidu obtenu quand le code de sélection de traitement des messages est divisé par le nombre de processeurs des traitements de messages actifs et effectuer l'acheminement vers les processeurs de traitement des messages, depuis les processeurs d'utilisateur ou les terminaux d'utilisation.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 illustre les relations existant entre les structures de niveau de fonction CCITT n° 7 et les couches OSI.
La figure 2 indique la structure d'un système de signalisation à canal commun dans l'échange électronique.
La figure 3 représente les courbes limites de la capacité de traitement MHP.
La figure 4 représente le tracé d'acheminement CCITT n° 7 MSU (Message Signaling Unit).
La figure 5 représente un exemple des procédures de suite.
La figure 6 représente un exemple des changements de tableau d'acheminement dans la suite et la reprise et
La figure 7 représente les courbes de facteur de déséquilibre de charge quand les processeurs de traitement de message sont défectueux.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
La figure 4 représente le tracé d'acheminement CCITT n° 7 MSU. A la figure 4 (1a) désigne le code d'identification de circuit (CIC), (1a) désigne le code de sélection de traitement de message (MHSC), (2) désigne le code du point d'origine (OPC) et (3) désigne le code du point de destination avec le code d'identification de circuit, utilisé dans la présente invention.
Le CIC (1) est une variable discrète au hasard, identifiant le circuit principal entre les échanges téléphoniques et le circuit principal qui est utilisé généralement d'une manière essentiellement uniforme. Par conséquent, les valeurs CIC (1) contenues dans les messags de signalisation en canal commun, qui sont créés ou reçus par les échanges, sont réparties uniformément dans la gamme comprise entre 0 et (2 - 1). Nous définissons le K-bit inférieur du CIC comme étant MHSC (0 < K < 12).
Comme les valeurs CIC ((1) sont réparties de manière essentiellement uniforme dans la gamme comprise entre 0 et (2 - 1), les valeurs MHSC (1a) sont également réparties de manière essentiellement uniforme dans cette gamme. Par conséquent, la probabilité que l'une des valeurs CIC soit -12 attribuée à un message particulier devient égale à 2
En d'autres termes, si le nombre total de messages de signalisation qui sont créés dans l'échange est M, le nombre de messages ayant l'une des valeurs CIC devient egal à M*2 . A ce moment, si l'une des valeurs MHSC (1) est exprimée par un nombre binaire DDD .... D(D = 0 ou D = 1), les valeurs CIC contenant la valeur MHSC sont
exprimées par un nombre binaire XXX...XDDDD...D(X = 0 ou X
12-k = 1) et pour une valeur MHSC, il existe au total 2 valeurs CIC. Par conséquent, le nombre de CIC (1) comprenant chacune des valeurs MHSC (1a) dépend uniquement de la valeur k plutôt que de la valeur MHSC (1), et 12-k
devient une constante 2 pour toutes les valeurs MHSC
(1a). Comme le nombre de messages ayant une quelconque des -12
valeurs CIC (1) est égal à M*2 et que le nombre de CIC
(1) ayant l'une quelconque des valeurs MHSC (1a) est égal à 2^ ie nombre de messages ayant l'une quelconque des valeurs MHSC (1a) devient égal à m*-12*212-k = Μ*2-^. Par conséquent, comme le nombre de messages dépend uniquement —le de la valeur k pour tous les MHSC (1a), les M*2 messages sont répartis uniformément. Par conséquent, si l'on utilise cette caractéristique de répartition uniforme du MHSC, nous pouvons résoudre le problème d'équilibrage de charge et d'acheminement.
On décrira ci-après le procédé d'acheminement de la présente invention de manière plus systématique.
(A) Dans le cas de l'acheminement normal sans erreur, les messages de signalisation sont répartis également entre tous les MHP actifs, sur base du résidu (le restant de la valeur MHSC divisé par le nombre de MHP). Par exemple, le message de signalisation ayant le résidu 0 est envoyé à MHP#0. Le message de signalisation ayant le résidu 1 est envoyé à MHP#1. Le message de signalisation ayant le résidu i est envoyé à MHP#1 et le message de signalisation ayant le résidu (N—1) est envoyé au MHP#(N-1).
(B) Quand il se produit un défaut du node MHP ou que la liaison correspondante, la renumérotation des MHP actifs avec le nombre virtuel de MHP (VMHP) est effectuée et la procédure de suite commence sur la base du quotient MHSC/N-i; valeurs MHSC attribuées au MHP défectueux (i) divisées par le nombre de MHP disponibles (N-i).
Par exemple, le message de signalisation ayant le quotient 0 est envoyé au VMHP#0, le message ayant le quotient 1 est envoyé au VMHP#1, le message ayant le quotient j est envoyé au VMHP#j et le message ayant le quotient (N-i-1) est envoyé au VMHP#(N-i-1). A ce moment, dans le cas où le quotient est supérieur à (N-i) quand le nombre de MHP disponibles est égal à (N-i) après que ce quotient modulaire (N-i) est effectué, l'acheminement pour le message est effectué. La figure 5 représente un exemple de ces procédure de suite. Si l'on se réfère à cette figure, on peut‘décrire comme suit une procédure de suite quand un MHP est défectueux.
(1) Remarquer que le MHP#0 devient défectueux (2) Rechercher tous les MHSC attribués au MHP#Q défectueux depuis le tableau d'état d'acheminement, et déterminer le nouveau nombre MHP pour chaque MHSC recherché suivant le procédé d'acheminement précité.
(3) Mettre à jour la table d'acheminement, c'est-à-dire modifier le nombre de MHP défectueux pour obtenir le nouveau nombre MHP. D'autre part, le code d'état de cadrage MSC est augmenté par le code d'indication de suite (TOIC).
(4) Radiodiffuser le tableau d'acheminement à tous les processeurs d'utilisateur et aux terminaux de signalisation.
(5) Enfin, mettre à jour les informations correspondantes du tableau d'état d'acheminement, de façon à conserver l'état d'acheminement.
(C) Quand un MHP défectueux est remis en état, la procédure de reprise recherche les MHSC qui viennent juste d'être suivis, au moyen du code d'état de cadrage MSC et du code d'indication de suite (TOIC) et reprend les MHSC recherchés, où le TOIC indique les temps de reprise, c'est-à-dire le nombre de MHP défectueux et le MSC conserve l'histoire de la reprise.
L'on se réfère maintenant à la figure 6 qui représente un exemple de changement de tableau d'acheminement en suite/reprise. Si MHP#0 est défectueux en premier lieu et MHP#1 en second lieu, le tableau d'acheminement passe de la gauche à la droite suivant la procédure de reprise. En d'autres termes, quand MHP#0 est défectueux, le code d'indication de reprise (TOIC) est augmenté d'une unité.
Et ensuite, après que les MHSC attribués au MHP#0 sont repris, le code d'état de cadrage (MSC) pour les MHSC correspondants est ajouté par le TOIC. D'autre part, quand MHP#1 est défectueux, le code d'indication de reprise est augmenté d'une unité et devient donc égal à 2.
Et ensuite, après que les MHSC attribués au MHP#1 sont repris, le code d'état de cadre MSC pour les MHSC corespondant est ajouté par le TOIC de 2. C'est-à-dire que MHSC 0 devient égal à 3, MHSC 1 devient égal à 2, MHSC K devient égal à 1, etc. Ensuite, si l'un des MHP est remis en état, le tableau d'acheminement fonctionne en sens inverse par une procédure de reprise. A ce moment, la procédure de reprise recherche les MHSC indiqués par les MSC dont les valeurs sont supérieures ou égales à TOIC de 2. Les MHSC recherchés sont attribués au MHP remis en état. D'autre part/ le MSC correspondant est soustrait par TOIC et ensuite, TOIC est réduit d'une unité. De cette manière, les MHSC qui ont été repris quand les MHP sont devenus défectueux, sont repris et l'équilibre de la charge de trafic est réalisé.
Le tableau 1 donne un exemple des états dans lesquels les messages sont répartis uniformément en utilisant le procédé d'acheminement conforme à la présente invention. Dans le cas où le nombre de messages par seconde à traiter dans le système de signalisation à canal commun est égal à 28.000, le nombre de MHP est égal à 16 et le 8-bit inférieur de CIC est défini par MHSC (K=8).
Les messages en état d'acheminement normal sont attribués aux MHP correspondants de la manière indiquée au tableau 1 et les messages sont donc répartis uniformément, si bien que chacun des MHP traite 1750 messages de signalisation par seconde.
Tableau 1
Quand MHP#0 est défectueux, les messages sont repartis de la manière indiquée au tableau 2(a), au moyen du procédé d'acheminement propre à la présente invention. Dans ce cas, un MHSC est attribué en outre au MHP#1 par comparaison aux autres MHP. Dans le cas où MHP#1 est également défectueux comme indiqué au tableau 2(b), quatre MHSC sont attribués en outre au MHP# 2 et MHP# 5 respectivement, 3 MHSC sont attribués en outre à MHP# 4 et 2 MHSC sont attribués en outre aux 11 MHP restant respectivement.
C'est pourquoi, bien que tous les MHP soient devenus successivement défectueux, la charge de travail reste répartie de manière essentiellement uniforme.
Tableau 2(a)
Tableau 2(b)
Pour la vérification du procédé d'acheminement proposé, nous avons dérivé l'équation approximative du facteur de déséquilibre de charge en fonction du nombre de MHP défectueux. Nous avons également comparé le procédé proposé avec le procédé classique.
Pour le procédé d'acheminement proposé, le facteur de déséquilibre de charge peut être calculé approximativement de la manière suivante; r. = {A0 +A, +AZ + .....+ ( i +1)A |}/{2K/(N-i ) }
où _ K
A„ * C2 /ND.
A, - CA0/N], \ = [<A0 + 2A,>/ND.
A; = C<A0 +A, +Aa..... +ÎAm>/N], et [X] est la plus petite valeur parmi les nombres entiers plus grand ou égal à X.
Le facteur de déséquilibre de charge r^ du procédé classique peut être obtenu approximativement comme suit : Π = (A0 +A| +A2 + .....+< i +1)Α,·]/{2Κ/<Ν-ΐ>} où A0 = [2K/N], A, = [A0/IM], A^ = C<A0+ 2A,>/ND.
• A,· = C(A0 +A, +A^..... +ίΑμ,)/Ν],
Si l'on examine maintenant la figure 7, on y voit les courbes du facteur de déséquilibre de charges, qui sont évaluées dans le cas le plus défavorable. Dans cette figure, (10) désigne la courbe du facteur de déséquilibre de charge propre au procédé d'acheminement classique et (20) désigne la courbe du facteur de déséquilibre de charge suivant le procédé d'acheminement proposé. Comme le montre cette figure, dans le cas où plus de 4 MHP sont défectueux, le facteur de déséquilibre de charge pour le procédé classique est augmenté de plus de deux fois le facteur de déséquilibre de charge pour le procédé d'acheminement proposé, tandis que les performances du système sont fortement diminuées.
Par conséquent, on comprendra que dans le procédé classique, l'équilibre des charges est dégradé lorsque le nombre de MHP défectueux augmente. Toutefois, le procédé proposé peut maintenir l'équilibre de charge entre les MHP, quel que soit le nombre des MHP défectueux.
Le procédé d'acheminement de la présente invention a donc pour avantage de permettre la réalisation de l'équilibre des charges entre les MHP. L'équilibre des charges permet d'améliorer la capacité de traitement des messages du système de signalisation à canal commun.
D'autre part, le trafic de signalisation peut être facilement réparti quand les MHP deviennent défectueux ou sont remis en service.
D'autre part, le trafic de signalisation en excès peut être facilement réduit en changeant l'acheminement téléphonique s'il se produit une congestion des MHP.
Claims (4)
1. Procédé d'acheminement interne utilisable dans un système de signalisation à canal commun, comprenant un certain nombre de terminaux de signalisation pour recevoir et envoyer par des liaisons de données de signaux, des messages de signalisation comprenant le code d'identification de circuit CIC, le code de point d'origine (OPC) et le code de point de destination (DPC), plusieurs processeurs de traitement de messages connectés aux terminaux de signalisation par l'intermédiaire d'un réseau de transfert de messages et un certain nombre de processeurs d'utilisateurs connectés aux processeurs de traitement d'un message par 1'intermédiaire d'un reseau d'interconnexion de contrôle, ce procédé d'acheminement interne étant utilisé dans le réseau interne pour équilibrer la charge de * travail entre les processeurs de traitement de messages, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: définition des bits inférieurs du code d'identification de circuit des messages de signalisation, sous forme de code de sélection de traitement des messages; établissement d'un tableau d'acheminement dans les processeurs d'utilisateur et les terminaux de signalisation de façon à ce que les messages de signalisation puissent être répartis également entre tous les processeurs de traitement de messages actifs, sur base du résidu obtenu quand le code de sélection de traitement des messages est divisé par le nombre de processeurs de traitement des messages actifs, et réalisation de 1'acheminement vers les processeurs de traitement de messages, depuis les processeurs d'utilisateur ou les terminaux de signalisation.
2. Procédé d'acheminement interne dans le réseau interne, selon la revendication 1, caractérisé en ce que: ladite étape d'établissement comprend, en outre, une étape de suite qui ré-attribue des messages de Signalisation des processeurs de traitement des messages défectueux aux autres processeurs de traitement des messages disponibles dans le cas où des parties des processeurs de traitement des messages sont défectueux, si bien que les messages de signalisation des processeurs de traitement des messages défectueux peuvent être répartis également entre les autres processeurs de traitement des messages disponibles, sur base du quotient obtenu, quand le code de sélection de traitement des messages est divisé par le nombre de processeurs de traitement des messages disponibles.
3. Procédé d'acheminement interne dans le réseau interne, selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape d'établissement comprend, en outre, dans le cas où les processeurs de traitement des messages défectueux sont remis en service, l'étape de reprise consistant à chercher les codes de sélection de traitement de messages suivis et d'attribuer les codes de sélection de traitement des messages recherchés au processeur de traitement des messages remis en service.
4. Procédé d'acheminement interne dans le réseau interne, selon la revendication 1, caractérisé en ce que, si l'on suppose que le nombre de bits du code de sélection de traitement des messages est K, K est plus grand ou égal à 1 et est plus petit ou égal à 12, c'est-à-dire 1 < K < 12.
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