CN101052055A - 一种向量数据通信网上建立向量连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种向量数据通信网上建立向量连接的方法，属于数据通信网领域。为了在向量网中建立向量连接，本发明提供了一种向量数据通信网上建立向量连接的方法，所述方法包括：主叫根据初始设定的连接信息，以被叫的名称地址作为被叫地址向网络发出呼叫；所述网络根据网络的树状组织结构确定通向所述被叫的呼叫路径；通过所述呼叫路径，所述主叫和所述被叫相互交换和更新连接信息；根据所述更新的连接信息，所述主叫和所述被叫确定多条通信路径，所述多条通信路径、所述主叫的和所述被叫的最终更新的连接信息构成一个向量连接。采用本发明提供的技术，有效地实现了多径连接，以及进一步保证向量网的服务质量等。

Description

一种向量数据通信网上建立向量连接的方法

技术领域

本发明涉及数据通信网领域，特别涉及一种向量数据通信网上建立向量连接的方法。

背景技术

电信网和计算机网络是目前广泛使用的两种主要的通信网，按照ISO的分层方法，计算机网络有七层，在此，把第三层意义上的计算机网络称为数据通信网，根据需要部署的电子设备和根据需要在电子设备之间连接的通信线路所组成的数据通信网是一个有一定物理拓扑结构的网络，数据通信网的电子设备和通信线路全体，形成的物理拓扑结构相关的信息被称为“网络的物理拓扑结构信息”。

现代的通信网在功能上分为传送面和控制面。其中，控制面根据用户呼叫请求，通过复杂的呼叫控制信令，在网络中确定一条通信路径，建立通信连接关系。传送面则按照事先建立好的通信连接，高速传送大量信息。实现传送面和控制面功能的逻辑网络分别被称为传送网和控制网。传送网和控制网通常依附于同一个物理网络，或者是紧密耦合的两个物理网络，在逻辑上相对独立，但是二者紧密耦合，相互协调，共同实现整个通信网功能。

传送面和控制面分离技术首先出现在电信网，新结构的电信网可以用更简单的设备实现更复杂的通信网功能。而早期的电信网不分传送面和控制面，两种功能融合在一起，存在网络设备复杂、难升级、难维护等严重缺点。

借鉴电信网的传送面和控制面相互分离的成功经验，数据通信网也把数据传送和呼叫控制功能分开，发明了ATM网，它作为一个数据通信网，同IP网一样，可以构建全球网，并能延伸到用户终端，然而，由于ATM网过分复杂，到现在并没有广泛推广，只应用于部分地区的骨干网。ATM网的主要问题是在通信网中维护通信连接的代价太高。

通信网与网络地址总是联系在一起，常用的网络地址有IP地址、ATM终端地址、ATM交换地址(即VPI/VCI地址)，甚至电话号码、因特网的域名等。各种网络地址的用途和属性不同，有的标识通信网的对象，有的用于交换路由操作；有的人使用，便于记忆，有的机器使用，便于存储和处理。从使用功能看，有两类网络地址最重要，一种是标识地址，一种是交换地址。

在数据通信网中，为了达到通信的目的，需要建立一套编码方法，为每个电子设备指定一个编码标识，否则无法进行通信，这种标识称为电子设备的标识地址。一个电子设备赋予一个明确的固定不变的标识地址，标识地址就代表这个电子设备，是控制面使用的地址。

交换地址被转发设备用于交换操作。从一个端口输入的数据包，其中一定包含一个字段，转发设备依据该字段做出判断，数据包被转发到哪一个端口进行输出，这个字段就是交换地址。好的交换地址必须方便传送面高速、简单地交换转发数据，是传送面使用的地址。

对于ATM网，ATM终端地址是标识地址，ATM的路径信道地址(VPI/VCI)就是交换地址。对于IP网，IP地址是标识地址，也是交换地址。

中国发明专利《一种向量网络地址编码方法》(申请号200610089302.6，公开号CN1866972)[1]给出一种向量网络地址，简称向量地址，是一种不同于IP地址和ATM路径信道地址的交换地址，以向量地址为交换地址建立的数据通信网被称其为向量数据通信网，其传送网称为向量传送网。

在向量传送网中，转发设备的输入输出端口从1开始用数字编号，称为端口号。向量地址以端口号为编码基础，描述了从信源设备到信宿设备传送数据的通信路径。通信路径信息是端口号组成的序列，路径上的每个转发设备都对应序列中的一个端口号，是通信路径通过该电子设备的输出端口号。

以上端口号序列就象一步一步的方向标，引导数据包传送到达信宿设备，所以被称为向量地址，其中的端口号被称为分量地址。

当转发设备从某输入端口收到一个数据包后，检查第一个分量地址，根据检查结果把该数据包发送到第一个分量地址所指定的输出端口，传送出去的数据包不包含第一个分量地址，即第一个分量地址使用以后就从数据包删去，传送出去的数据包之向量地址少了一个分量地址。这就是向量传送网的转发设备的数据交换过程，在此称其为向量交换过程，完成向量交换的转发设备被称为向量交换机。

IP地址、ATM的路径信道地址和向量地址的主要区别是：IP地址依靠电子设备的编号进行地址编码，ATM的路径信道地址依靠通信线路中的虚链路编号进行地址编码，向量地址依靠电子设备的端口号进行地址编码，简单地说，IP地址是电子设备编码，ATM地址是链路编码，向量地址是端口编码。

发明内容

向量数据通信网简称向量网，是控制面和传送面分离的数据通信网，它以向量地址为交换地址，以向量传送网为传送网，是有连接的数据通信网，其建立通信连接的方法就是“在向量数据通信网上建立向量连接的方法”，简称向量连接方法，是向量网的控制面功能的基本部分，目前没有现成的向量连接方法，本发明填补了这一空白。

在介绍发明的技术方案之前，定义七个概念：主叫、被叫、主叫向量地址、被叫向量地址、双向向量地址、路径信息和路径代价。主动发起通信的端站设备被称为“主叫”，被动接受通信的端站设备被称为“被叫”。主叫向量地址是指从被叫通向主叫的向量地址，被叫向量地址是指从主叫通向被叫的向量地址。“双向向量地址”是主叫和被叫之间两个方向的向量地址的整合表示形式，就是说，双向向量地址包括由主叫到被叫的向量地址和被叫到主叫的向量地址，而且两个向量地址从不同方向定义了同一条通信路径。“路径信息”是定义确定一条通信路径的信息，双向向量地址就是一种路径信息的表现形式。路径代价是指一条通信路径的某种意义上的总代价，比如总长度、总费用等。

一种向量数据通信网上建立向量连接的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤A：主叫根据初始设定的连接信息，以被叫的名称地址作为被叫地址向网络发出呼叫消息；所述连接信息是存储在通信两端(即主叫和被叫)的一种控制数据块，记录通信连接有关的信息。

步骤B：所述网络根据网络的树状组织结构确定通向所述被叫的呼叫路径，所述呼叫路径是主叫和被叫相互交流呼叫控制消息的通信路径；

步骤C：通过所述呼叫路径，所述主叫和所述被叫相互交换和更新连接信息；

步骤D：根据所述更新后的连接信息，确定多条通信路径，并把路径信息作为连接信息的添加内容，所述多条通信路径、所述主叫的和所述被叫的最终连接信息构成一个向量连接。

所述步骤C具体包括：

步骤C1：通过所述呼叫路径，网络将所述主叫的呼叫消息传达给所述被叫，到达所述被叫的所述呼叫消息携带所述主叫要求的通信格式集合、所述主叫向量地址和所述被叫向量地址；所述通信格式通常包括：通信类型和具体通信格式，比如{话音，PCM64kbits/s}就是一种通信格式，所述通信格式集合是多个通信格式组成的集合。

步骤C2：所述被叫收到所述呼叫信息后，把所述主叫向量地址作为连接信息的更新内容存储在被叫本地，并通过所述呼叫路径，所述被叫向主叫回送响应消息，所述响应消息携带所述被叫支持又满足主叫要求的通信格式集合、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址，其中所述被叫向量地址从所述呼叫消息中提取得到，所述被叫的接入地址事先赋予所述被叫。

步骤C3：所述主叫收到所述响应消息后，从响应消息的通信格式集合中选定一个通信格式，并把所选择的通信格式、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址作为连接信息的更新内容存储在主叫本地，然后将所选定的通信格式通过确认消息发送给所述被叫；

步骤C4：所述被叫收到所述确认消息后，将选定的通信格式作为连接信息的更新内容存储在被叫本地，完成呼叫过程。

所述步骤D具体包括：

步骤D1：根据所述更新后的连接信息，生成寻由消息，所述主叫将所述被叫的接入地址作为目的地址向网络发出所述寻由消息；

步骤D2：所述网络根据网络的物理拓扑结构确定多条通信路径，通过每条通信路径将一个所述寻由消息传送给所述被叫；

步骤D3：所述被叫收到每个所述寻由消息后，所述寻由消息包含了经过通信路径的有关信息，包括被叫向量地址、主叫向量地址和路径代价，将所述主叫向量地址及其路径代价作为被叫连接信息的添加内容，然后依据所述寻由消息中提取的主叫向量地址所指示的原通信路径，向所述主叫发送寻由回应消息，寻由回应消息中包括被叫向量地址和路径代价；

步骤D4：所述主叫收到每个所述寻由回应消息后，获得一条通信路径的被叫向量地址及其路径代价，进行暂存，当到达预设时间时，通过比较已收到的各条通信路径的路径代价，选定指定数量的通信路径，并将所述选定的通信路径的被叫向量地址及其路径代价作为主叫连接信息的添加内容，然后针对每个被选定的通信路径向被叫发送一个寻由确认消息；

步骤D5：所述被叫每收到一个所述寻由确认消息，将所述寻由确认消息对应的通信路径信息保留在连接信息中，当到达预设时间时，所述被叫将未收到寻由确认消息的通信路径信息从所述被叫本地的连接信息中清除；

所述被选定的多条通信路径、所述主叫和所述被叫的最终更新的连接信息构成一个向量连接。

所述确定多条通信路径的步骤具体为：

从所述主叫开始根据可达性评价进行分支探索，分支探索的结果将得到多条通信路径，将所述寻由消息从每条通信路径送达所述被叫，所述寻由消息在行进过程中，不断被更新，所述更新为收集积累所经通信路径的双向向量地址及其路径代价，并存储在所述寻由消息中。

本发明的技术方案带来的有益效果是：

向量网是有连接的网络，必须有建立连接的方法，目前没有现成方法，向量连接方法填补了这一空白。本发明提供的向量连接方法是向量网的控制面功能的基本部分，为建立完善向量网的控制网技术，使向量网可以代替ATM网和IP网成为互连网的新一代数据通信网技术打下基础；

向量网的向量连接不同于ATM网的“有连接”，也不同于IP网的“无连接”，从使用效果看，它是有连接，在进行数据通信之前，需要用向量连接方法建立通信连接，可以提供QoS支持，同时，又象无连接一样，转发设备不需要为每个“通信连接”占用资源来存储和维护连接有关的信息，只在端站设备中存储通信连接有关的信息。换句话说，向量连接用“无连接”的代价，达到“有连接”的效果；

一个通信路径几乎不占数据通信网资源的性质，使得可以用多个备用通信路径为一个呼叫请求服务，一个通信路径有故障，马上可以切换到另一备用通信路径，有效提高网络的可靠性，适应网络的动态变化，也使向量网技术成为传感器网络、无线网络的优良数据通信网技术，在网络拓扑多变、节点简单的条件下，可以满足高可靠性、高效率的传送要求。

附图说明

图1是本发明提供的呼叫过程的流程图；

图2是本发明提供的呼叫过程的示意图；

图3是本发明提供的寻由过程的流程图；

图4是本发明提供的寻由过程的示意图；

图5是本发明提供的向量网的树状组织结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。

向量网采用三种地址，分别是：名称地址、接入地址和向量地址。其中，向量地址是向量网的交换地址，名称地址是向量网的标识地址，接入地址是名称地址的别名。向量地址在背景技术中已经介绍，下面分别介绍名称地址和接入地址。

向量网的名称地址类似于Internet的域名地址，这种地址命名体系与向量网树状组织结构密切相关。本实施例向量网的组织结构以“一片森林”为例进行说明，森林中有若干棵树，树的每一段树干作为一个对象都赋予一个简短的名字，树的每一片叶作为一个对象也赋予一个简短的名字，整个树的名字与主干的名字一样，一个树枝的名字与树枝主干的名字一样，树枝和树叶的名字可以前缀所有上级树干的名字串，名字之间用句号“.”分割，形成从树主干开始的层次的名字串，这就是名称地址。向量网树状组织结构举例见图5，“一片森林”中有清华大学、北京大学、教育部三棵树，树叶“电子工程系”的名称地址是“电子工程系.信息学院.清华大学”，树枝“计算机学院”的名称地址是“计算机学院.清华大学”。

名称地址可以唯一编码定位一个树枝或树叶。一个树枝代表局部的网络组织机构，被称为子网，树叶对应于通信网的一台电子设备，名称地址是子网和电子设备的标识地址，其特征是明码文本，便于阅读、记忆和使用。

以上“一片森林”所包含的信息就是“网络的树状组织结构信息”，包括森林中树的个数，每个树的拓扑结构，每个树枝和树叶的名字信息。

向量网的接入地址由电子设备使用，采用二进制数，方便电子设备呼叫和寻由，建立向量连接，它与名称地址存在一对一关系，是名称地址的别名，也是一种标识地址，在建网时根据名称地址事先配置确定。接入地址的二进制位数等长，但长度可以配置，甚至动态配置，基本要求是满足对每一个电子设备、每一个子网进行编码。名称地址和接入地址在数据通信网的控制面使用，前者是文本形式，后者是二进制形式。如果不考虑处理效率，以上接入地址可以用名称地址代替，合二为一，简化地址体系，使向量网的地址体系成为二地址体系。

本发明提供了一种向量网上建立向量连接的方法，这种向量连接方法是以名称地址为被叫地址，以向量地址为交换地址，依次执行呼叫过程和寻由过程两个过程来建立通信连接，建立通信连接的结果是得到一个向量连接的对象，它包括通信两端的连接信息和连接信息定义的通信路径，连接信息记录在两端的通信连接控制数据块中，交换机不记录关于每个向量连接的信息。

呼叫过程和寻由过程两个过程如下：

(1)呼叫过程是主叫以被叫的名称地址作为被叫地址，向网络(指向量网)发出呼叫请求，网络根据“网络的树状组织结构”确定主叫通向被叫的呼叫路径，通过这一呼叫路径，双方协商确定通信格式，交换必要的通信连接信息，更新各自的连接信息。必要的通信连接信息有：主叫获知被叫的接入地址，双方协商的通信格式，双方互知对方的呼叫路径向量地址，甚至包括双方互知对方的加密密钥等。

(2)寻由过程是主叫以被叫接入地址作为目的地址，向网络提交一个寻由包，发出寻由请求，根据可达性评价开始进行分支探索，分支探索行为决定于物理网络，也就是分支的方向只沿着物理链路PL进行，可达性评价只决定于物理节点、物理链路和物理拓扑结构。分支探索的结果将得到多条通信路径，将有多个寻由包从不同通信路径抵达被叫，分支探索过程中，在每条通信路径行进的寻由包将收集积累表示该通信路径的双向向量地址和路径代价，并存储在寻由包中。最后根据路径代价选定指定数量的P条合理路径，作为寻由结果。其中，合理路径是指路径代价最低的通信路径，可达性评价可以用多种方法，分支定界算法的限界函数就是一种可选的方法，该分支探索过程类似分支定界算法的过程，从主叫出发，一步一步地探索前行，直到被叫为止，探索过程中，在网络的每个节点根据“网络的物理拓扑结构信息”估计的可达性评价，决定向哪个方向分支，可达性评价排序在前P位的路径和寻由包继续分支前行，否则放弃该分支(剪支)。

参见图1，呼叫过程具体步骤如下：

步骤101：主叫根据初始设定的连接信息，以被叫的名称地址作为被叫地址向网络发出呼叫消息，这里的呼叫消息以呼叫包cINVITE的形式表示，呼叫包中指明被叫的名称地址，并包含呼叫路径信息VectorAddr2和主叫要求的通信格式集合CommCapabilityReq，网络根据网络的树状组织结构确定呼叫路径，沿该呼叫路径把呼叫包发送到被叫，其中CommCapabilityReq包括多个可选的通信格式，VectorAddr2开始为空，呼叫包行进过程中不断积累路径信息，最后包含呼叫路径的完整双向向量地址。

步骤102：被叫接收到来自主叫的呼叫包cINNVITE，获得呼叫路径信息VectorAddr2和主叫要求的通信格式集合CommCapabilityReq，从VectorAddr2获得的主叫向量地址作为本地连接信息的更新内容存储在被叫本地。

步骤103：通过上述呼叫路径，被叫向主叫回送响应消息，该响应消息以响应包c200的形式表示，其中包含被叫接入地址CalleeAA、从VectorAddr2获得的被叫向量地址CalleeVA，以及根据CommCapabilityReq和被叫本地通信能力所确定的通信格式集合CommCapability；

步骤104：主叫从响应包c200中获得被叫能够支持的通信格式集合CommCapability，并根据应用要求从中选择一个具体的通信格式CommPara，同时主叫从响应包c200中获得被叫向量地址CalleeVA和被叫接入地址CalleeAA。CommPara、CalleeVA和CalleeAA作为主叫的连接信息之更新内容存储在主叫本地。

步骤105：主叫发送呼叫确认消息给被叫，这里呼叫确认消息以呼叫确认包cACK的形式表示，其中携带选定的通信格式CommPara，通知确认呼叫成功。

步骤106：被叫收到呼叫确认包cACK，提取CommPara作为连接信息的进一步的更新内容，并将该更新后的连接信息存储在本地，完成呼叫过程。

另外，在呼叫过程中，如果主叫或被叫想取消此次呼叫，可以通过向对方发送撤消呼叫cBYE包实现。

上面提到的四种数据包及相应符号介绍如下：

(1)呼叫包cINVITE：

Head Cmd CommCapabilityReq TextAddr VectorAddr2

其中，

Head：数据包头的固定部分，包括的信息有数据包格式的版本号、传输优先级、拥塞控制、检错、数据包类型5个字段。字段“数据包类型”是一个比特，记为T，0表示用户数据包，1表示呼叫控制信令包，cINVITE是呼叫控制信令包，所以T＝1。

Cmd：命令代码，取值为cINVITE。

TextAddr：被叫的名称地址，类似因特网域名的字符串，形式为Nfinal……N3.N2.N1，比如“MyComputer.bjtu.edu.cn”和“办公室.高教司.教育部”等。

CommCapabilityReq：主叫要求的通信格式集合，在此，通信格式包括CommType和CommFormat两部分，CommType是通信类型，指明建立的通信连接用于何种类型的通信，比如话音通信，视频广播等类型，CommFormat是具体通信格式，比如话音通信的G.711或G.729A等。CommCapabilityReq只有CommType，没有CommFormat是比较典型的情况，限定一种通信类型的所有通信格式。

VectorAddr2：cINNVITE包被传播过程中收集得到的所经路径的双向向量地址。

设被叫的名称地址为Nfinal.N3.N2.N1，cINVITE包传输过程是：沿树状组织结构，从主叫端站设备向树的上级节点遍历，匹配N1，如果直到树根都没有匹配成功，则回送失败信息，如果匹配成功，则从匹配节点开始沿树状组织结构向下遍历，分别进一步精确匹配N2、N3等，直到Nfinal，如果Nfinal与一端站设备匹配成功，说明呼叫成功，该端站设备就是被叫，被叫将回送成功信息“c200包”，否则失败。

(2)响应包c200：

Head Cmd CallerVA CommCapability CalleeVA CalleeAA

其中，

Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为c200。

CallerVA：沿呼叫路径的主叫向量地址，指明沿树状组织结构行走的一条通信路径，即呼叫路径，被叫通过分析VectorAddr2得到CallerVA。

CommCapability：同CommCapabilityReq一样，是一个集合，CommCapability＝(CommCapabilityReq∩CommCapabilityOwned)，其中，∩是集合的与运算符，CommCapabilityOwned是被叫支持的所有通信格式集合。如果以上交集为空，或cINVITE中没有CommCapabilityReq，则CommCapability＝CommCapabilityOwned。

CalleeVA：沿呼叫路径的被叫向量地址。

CalleeAA：被叫的接入地址。

当呼叫出错，用错误报告信息代替c200包。主叫收到c200包后，将发送确认包cACK。

(3)确认包cACK：

Head Cmd CalleeVA CommPara

其中，

Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为cACK。

CalleeVA：沿呼叫路径的被叫向量地址。

CommPara：通信格式的协商结果，是主叫从c200返回的CommCapability中选出的一个通信格式。

当主叫打算断开通信连接，会用撤消呼叫包cBYE代替cACK包。

(4)撤消呼叫包cBYE：

Head Cmd CalleeVA。

其中，Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为cBYE。

CalleeVA：沿呼叫路径的被叫向量地址。

cBYE包也用来撤消呼叫。

通过呼叫过程，把被叫的名称地址映射成被叫的接入地址，交给主叫使用，并且双方通过协商确定通信格式，也可以互相交换加密密钥。一次呼叫请求只进行一次呼叫过程即可。

呼叫路径是主叫和被叫相互传送呼叫信令的通信路径。交换信令之前，首先依靠网络的树状组织结构信息，确定主叫通向被叫的呼叫路径。因为信令的信息量很小，所以呼叫路径不要求最优，只要不太差即可。

呼叫过程也可以理解为名称地址到接入地址的解析过程，类似IP网中域名到IP地址的解析，向量网的名称地址解析功能分布在整个网络，而不是使用类似IP网的DNS(Domain NameService，域名服务)完成，避免了服务集中带来的可靠性问题，而且，名字解析功能在网络第三层实现，是第三层的功能，不象IP网在应用层解析名字，不是第三层的功能。

参见图3，寻由过程的任务是寻找规定数量的P条最优通信路径，寻由过程的具体步骤如下：

步骤201：主叫根据呼叫过程更新的连接信息，生成寻由消息，把被叫的接入地址作为目的地址，向整个网络发出生成的寻由消息，这里的寻由消息以寻由包rINVITE的形式表示。

步骤202：整个网络根据网络的物理拓扑结构，分支探索多条合理路径，并通过这多条路径将寻由包rINVITE发送给被叫。

步骤203：被叫从每条路径收到一个rINVITE包，并从每个rINVITE包中提取主叫向量地址CallerVA和路径代价Cost，将主叫向量地址CallerVA和路径代价Cost作为被叫的连接信息的添加内容。

步骤204：经过从rINVITE包提取得主叫向量地址CallerVA所指示的原通信路径(该rINVITE包传送过来的通信路径)，被叫向主叫发送寻由回应消息，这里的寻由回应消息以寻由回应包r200的形式表示。

步骤205：主叫收到被叫发送的每个寻由回应包r200后，从每个寻由回应包r200中获得一个被叫向量地址CalleeVA和路径代价Cost，进行暂存，当达到预定时间时，通过比较已收到的各条通信路径的路径代价，选择并确定不超过指定数量的通信路径，这里选择确定P条通信路径，然后将被叫向量地址CalleeVA和路径代价Cost作为主叫连接信息的添加内容。

步骤206：针对每条确定的通信路径，主叫向被叫发送寻由确认消息，这里的寻由确认消息以寻由确认包rACK的形式表示。被叫每收到一个寻由确认包rACK，就将该寻由确认包rACK对应的通信路径信息保留在连接信息中，当到达预设时间时，将未收到寻由确认包rACK的通信路径信息从连接信息中清除；完成寻由后，主叫和被叫共同拥有并维护P条通信路径，这P条通信路径、主叫和被叫两端的连接信息就构成了一个向量连接。

另外，如果主叫或被叫想撤消某个通信路径，可以通过撤销通信包rBYE撤消通信路径。

上面提到的四种数据包及相应符号介绍如下：

(1)寻由包rINVITE：

Head Cmd CalleeAA CostList RouteAddr2

其中，Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为rINVITE。

CalleeAA：被叫接入地址。

CostList：当前最好的N条侯选路径的估计代价列表，列表的元素形式为向量地址和代价组成的二元组(CallerVA，Cost)，N是寻由时控制分支数量的常数，通常大于P，P是一个向量连接最多的通信路径条数。CostList用于剪切不断增多的路径。

RouteAddr2：寻由包在传播过程中收集得到所经路径的双向向量地址。

(2)寻由回应包r200：

被叫将用r200回应每个从不同途径到达的寻由包，格式如下：

Head Cmd CallerVA Cost CalleeVA

其中，

Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为r200。

CallerVA：主叫向量地址。

CalleeVA：被叫向量地址。

Cost：本路径的代价。

(3)寻由确认包rACK：

主叫用rACK确认寻由得到的路径，格式如下：

Head Cmd CalleeVA

其中，Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为rACK。

CalleeVA：被叫向量地址。

(4)撤销通信包rBYE：

用rBYE撤消路径，格式如下：

Head Cmd VA

其中，Head：类似cINVITE包的Head。

Cmd：命令代码，取值为rBYE。

VA：对方向量地址。

实施例1

本实施例采用修改的PNNI的树状组织结构作为向量网的树状组织结构为例，说明向量连接的方法。

PNNI是异种ATM网络接口标准，图5是PNNI树结构的示意图，PNNI的内容如下：

物理节点(Lowest-Level Node，简记LLN)，对应一台物理设备，比如“办公室”、“电子工程系”、“普教司”等物理设备。

对等组(Peer Group，简记PG)，逻辑节点组成的节点组，比如“信息学院组”、“清华大学组”等。

逻辑组节点(Logical Group Node，简记LGN)，代表一个对等组的逻辑节点，比如“信息学院”就是一个LGN，它代表“信息学院组”。

逻辑节点(Logical Node，简记LN)，物理节点和逻辑组节点都是逻辑节点。

首领节点(Peer Group Leader，简记PGL)，通过首领竞选过程，在一个对等组中竞选出的逻辑节点。

竞选权值(Leadership Priority，简记LP)，一个PG中的LN竞选首领节点时的“资本”。

物理链路(Physical Link，简记PL)，一条物理链路，在其上，可以建立一条或多条逻辑链路，比如“电子工程系-集成电路研究所”和“控制工程系-桥梁工程系”之间的细实直线。

逻辑链路(Logical Link，简记LL)，在两个逻辑节点之间建立的通信连接，是一种虚连接。

边界节点(Border Node，简记BN)，与本对等组之外的物理节点有物理链路的物理节点，比如LN“控制工程系”是“信息学院组”的BN，因为它与其它PG的LN“桥梁工程系”有PL，LN“理学院”是“清华大学组”的BN，因为它与其它PG的LN“医学部”之间存在PL。

Hello Packet(HelloPacket)，逻辑节点间相互发现协议使用的数据包。

图5中的点代表转发设备，方框代表端站设备，二者都是逻辑节点(LN)，大圆圈包括的LN全体组成一个对等组(PG)，各PG之间组成树状组织结构关系，较高层次PG中的LN代表较低层次的一个PG，这种LN称为逻辑组节点(LGN)，在图5中用两条细虚直线组成的扇形来指示较高层次LN与较低层次PG的对应关系。最低一级LN是物理节点(LLN)，LLN和LGN统称LN。一个PG中的LN之间的连线代表逻辑链路(LL)，但是，与LLN连接的连线代表物理链路(PL)，对应实际的通信线路，PL是一种特殊的LL。

图5中，实心的点是首领节点(PGL)，PGL是通过实时在线的方式竞选产生，具有最大竞选权值(LP)的LN为PGL。

在本实施例中，根据向量网的需要，对PNNI树结构进行了修改，修改内容如下：

(1)端站设备也是PNNI中的物理节点之一，是一种“不转发信息”的、可以只有一个端口的、特殊的转发设备。

(2)增加名称地址；

(3)建立向量连接的过程分成两步，即向量连接的呼叫过程和寻由过程；

(4)多路分支并行呼叫，两个端站设备可以同时建立多个通信路径。

本实施例在介绍向量连接方法之前，首先介绍一下向量网的建立和工作过程，具体如下：

从建网到实现数据通信，向量网需要一系列的过程，包括人工建网过程、通信网自动完成的组网过程、端站设备发起的呼叫连接过程，和最终的数据传送过程。人工建网过程包括：建网、配置、加电，向量网自动完成的组网过程包括：PNNI树结构的生成、路由信息收集，呼叫连接过程包括：呼叫过程和寻由过程。

参见图5，为说明以上过程，做三个假设：

(1)节点“办公室.信息学院.清华大学”是一台客户机，其名字为“办公室”，它的网络角色是一台端站设备，记为A，“办公室.信息学院.清华大学”是A的名称地址。

(2)节点“办公厅.教育部”是一台客户机，记为B，“办公厅.教育部”是B的名称地址。

(3)A呼叫B，欲建立通信连接。

在以上假设条件下，向量网的工作过程说明如下。

首先建网：安装各个物理节点(LLN)设备，连接LLN之间的物理链路(PL)，建立起物理的通信网，与向量传送网相对应。对物理通信网的全体LLN分组，每个组就是一个基层的对等组(PG)，比如，电子工程系、控制工程系、集成电路研究所、办公室四个LLN一起就构成信息学院组基层PG。全体基层PG进一步分组，形成更大的PG，比如PG清华大学组，如此逐级组织，使得最高层PG的LN数量少到一定程度为止，图5中有三个：清华大学、北京大学和教育部。

各PG之间组成树状组织结构关系，较高层次PG中的逻辑组节点(LGN)代表较低层次的一个PG，最高层PG中的每个LN是一棵树，最高层PG是一个森林，该PG没有首领节点PGL，也没有代表它的LN。

其次，为每个LN，包括LLN和LGN，配置一个名字和竞选权值(LP)。要求名字不能与同一组的“兄弟”以及“长辈”重名。

在转发设备出厂时设定每个LN的LP、每个LLN的每个端口的通信能力属性等，加电后，用户可根据需要重新配置，但不能超出出厂值的限制。

在以上人工安装和配置正确无误情况下，给所有电子设备加电，向量网开始自动完成组网动作。

向量网自动完成组网的过程具体如下：

加电后，各电子设备开始工作，通过HelloPacket建立PNNI树结构，并收集网络的物理拓扑结构信息，即路由信息，而且对这些信息自适应地不断更新，使每个LP不为0的LN掌握全网的合理聚合的物理拓扑结构信息。这些过程与说明向量连接没有直接关系，只要假设PNNI树结构已经建立好，路由信息也收集完整，就可以说明向量连接方法，所以，在此把向量网自动完成组网动作的过程省略。

呼叫连接过程如下：

参见图5，在已知PNNI树结构条件下，A发出呼叫，建立A到B的联系。

首先，在PNNI树结构中A所处的位置和B的名称地址“办公厅.教育部”共同决定一条“形式上的路径”。然后，依据这条路径和路径上各LN之间的LL确定一条只涉及LLN的实际呼叫路径。

“形式上的路径”见图5中粗虚线所示，经过的LN依次是“办公室-信息学院-清华大学-教育部-普教司-办公厅”。为说明路径如何形成，总结修改后的PNNI树结构特性如下：

(1)一个PG中所有LN之间都有直接的LL，比如，“控制工程系-电子工程系”之间并没有直接的PL，但是，它们有直接的LL，再比如，“计算机系-普教司”之间代表“清华大学-教育部”之间有直接的LL。LL在PNNI树结构形成时自动建立。

(2)一个PG中所有LN到上级LN之间都有直接的LL，比如，“控制工程系-信息学院”之间有直接的LL。

(3)呼叫过程中，从下向上遍历PNNI树时，下级节点可以直接向上传播，不经过本PG的PGL节点。比如，“办公室”A可以直达“信息学院”，不是先到PGL“电子工程系”，再到“信息学院”。

(4)呼叫过程中，从上往下遍历PNNI树时，上级节点只能通过下级的PGL节点向下传播。比如，“教育部”只能首先联系“普教司”，因为它是“教育部组”的PGL节点，经过PGL节点到达“办公厅”B。

“形式上的路径”的各LN之间的LL决定一条实际的呼叫消息通信路径，即真正的呼叫路径。首先分析各LN之间的LL：

(1)“办公室-信息学院”：“电子工程系”是“信息学院”的PGL，二者用同一台设备实现，所以“办公室-信息学院”的LL是PL“办公室-电子工程系”上的一条LL；

(2)“信息学院-清华大学”：“清华大学”由LLN“计算机系”代表，“信息学院”由LLN“电子工程系”代表，所以“信息学院-清华大学”由“电子工程系-计算机系”之间的LL实现；

(3)“清华大学-教育部-普教司”：“计算机系”代表“清华大学”，“普教司”代表“教育部”，“清华大学-教育部”之间的LL，实际是“计算机系”和“普教司”之间LL；

(4)“普教司-办公厅”：是一个PG中的PGL和LN之间的LL。

这样就形成“办公室-电子工程系-计算机系-普教司-办公厅”完全由LLN组成的实际的呼叫路径，如图5点划线所示，相邻LLN之间有，或代表其前辈有直接的LL，这些LL在PNNI树结构建立时就已经建立。

以上呼叫路径由呼叫过程给出，虽然没有给出详细的要经过的所以节点，但是已经唯一确定了每一个要经过的所有节点，未给出的细节由呼叫路径上各LLN之间的LL唯一确定。比如“计算机系-普教司”要途径多个LLN建立LL，究竟通过哪些节点，有许多选择，但是，这些选择在生成PNNI树时已经确定，不需要呼叫过程做任何工作。

A和B呼叫连通后，通过呼叫路径，双方交换通信连接信息，完成呼叫功能。

图2是呼叫过程的三次握手示意图，A发出cINVITE，B回应c200，A最后用cACK确认呼叫成功。三种呼叫数据包都经过图5点划线所示路径行进，但是cINVITE使用的地址是名称地址，在PNNI树结构指导下探索前进，而c200和cACK直接使用探索得到的向量地址，沿确定通信路径传送。

完成呼叫过程之后，主叫A依靠被叫B的接入地址，启动寻由过程，参见图4，寻由过程如下：

首先，A通过PL向本PG的LLN发出寻由数据包(简称寻由包，记为rINVITE)，本示例中只有向“控制工程系”发出。

接收到寻由包的LLN(如：控制工程系)根据它所了解的网络物理拓扑结构信息，分支转发寻由包，并在寻由包中记录目前所有侯选路径的代价(CostList)。

LLN将寻由包多方向地分支地转发，从端站设备发出的一个初始寻由包，会变成多个并行前进的寻由包，在网络中行进的每个寻由包，对应一条侯选的路径。比如LLN“控制工程系”，可能向“集成电路研究所”和“桥梁工程系”同时发出寻由包，形成分支转发。

LLN根据物理拓扑结构信息和记录在寻由包的侯选路径代价，使用常用的分支定界算法等算法，削减不断增加的寻由路径分支，只有一定数量的路径延伸到目的地被叫B。

被叫B收到寻由包后，返回寻由回应包r200，传递路径的代价和B的向量地址给A。

最后A发rACK给B确认路径，或用rBYE拒绝撤消路径。用rBYE可以撤消已经确认的路径。主叫只确认一定数量的P条最优的路径，其它回应rBYE撤消。

这P条通信路径及两端的连接信息就构成了一个向量连接。

图4是寻由过程的三次握手示意图，A发出rINVITE，B回应r200，A最后用rACK确认通信路径。A只发出一个rINVITE，但经过分支，到达B的有多个rINVITE，每个rINVITE经过都不同的通信路径到达B，虽然多个通信路径有一些部分重合，但是没有完全重合的通信路径。rINVITE使用的地址是接入地址，在网络的物理拓扑结构信息指导下探索前进，而r200和rACK直接使用探索得到的向量地址，沿确定路径传送。

在P条通信路径中，实际使用其中一条，其它备用。一旦当前使用的通信路径不可用，则从P条通信路径中选择另一条备用通信路径。一旦备用通信路径少到一定程度，主叫A会重新发起寻由过程，增加一定数量的备用通信路径。所有这些任务都由端站设备处理，体现了一定的“端到端”特性，简化了转发设备，简化了整个网络。

以上所述的实施例，只是本发明的一种较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种向量数据通信网上建立向量连接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A：主叫根据初始设定的连接信息，以被叫的名称地址作为被叫地址向网络发出呼叫消息；

步骤B：所述网络根据网络的树状组织结构确定通向所述被叫的呼叫路径；

步骤C：通过所述呼叫路径，所述主叫和所述被叫相互交换和更新连接信息；

步骤D：根据所述更新后的连接信息，确定多条通信路径，并把路径信息作为连接信息的添加内容，所述多条通信路径、所述主叫的和所述被叫的最终连接信息构成一个向量连接。

2.如权利要求1所述的向量数据通信网上建立向量连接的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

步骤C1：通过所述呼叫路径，网络将所述主叫的呼叫消息传达给所述被叫，所述呼叫消息携带所述主叫要求的通信格式集合、所述主叫向量地址和所述被叫向量地址；

步骤C2：所述被叫收到所述呼叫信息后，把所述主叫向量地址作为连接信息的更新内容存储在被叫本地，并通过所述呼叫路径，所述被叫向主叫回送响应消息，所述响应消息携带所述被叫支持又满足主叫要求的通信格式集合、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址；

步骤C3：所述主叫收到所述响应消息后，从响应消息的通信格式集合中选定一个通信格式，并把所选择的通信格式、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址作为连接信息的更新内容存储在主叫本地，然后将所选定的通信格式通过确认消息发送给所述被叫；

步骤C4：所述被叫收到所述确认消息后，将选定的通信格式作为连接信息的更新内容存储在被叫本地，完成呼叫过程。

3.如权利要求1或2所述的向量数据通信网上建立向量连接的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

步骤D1：根据所述更新后的连接信息，生成寻由消息，所述主叫将所述被叫的接入地址作为目的地址向网络发出所述寻由消息；

步骤D2：所述网络根据网络的物理拓扑结构确定多条通信路径，通过每条通信路径将一个所述寻由消息传送给所述被叫；

步骤D3：所述被叫收到每个所述寻由消息后，所述寻由消息包含了经过通信路径的有关信息，包括被叫向量地址、主叫向量地址和路径代价，将所述主叫向量地址及其路径代价作为被叫连接信息的添加内容，然后依据所述寻由消息中提取的主叫向量地址所指示的原通信路径，向所述主叫发送寻由回应消息，寻由回应消息中包括被叫向量地址和路径代价；

步骤D4：所述主叫收到每个所述寻由回应消息后，获得一条通信路径的被叫向量地址及其路径代价，进行暂存，当到达预设时间时，通过比较已收到的各条通信路径的路径代价，选定指定数量的通信路径，并将所述选定的通信路径的被叫向量地址及其路径代价作为主叫连接信息的添加内容，然后针对每个被选定的通信路径向被叫发送一个寻由确认消息；

步骤D5：所述被叫每收到一个所述寻由确认消息，将所述寻由确认消息对应的通信路径信息保留在连接信息中，当到达预设时间时，所述被叫将未收到寻由确认消息的通信路径信息从所述被叫本地的连接信息中清除；

所述被选定的多条通信路径、所述主叫和所述被叫的最终更新的连接信息构成一个向量连接。

4.如权利要求3所述的向量数据通信网上建立向量连接的方法，其特征在于，所述确定多条通信路径的步骤具体为：

从所述主叫开始根据可达性评价进行分支探索，分支探索的结果将得到多条通信路径，将所述寻由消息从每条通信路径送达所述被叫，所述寻由消息在行进过程中，不断被更新，所述更新为收集积累所经通信路径的双向向量地址及其路径代价，并存储在所述寻由消息中。

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