CN1053338A - 一种宽带综合服务数字远程通信网络中控制通信流的方法及实施此方法的一个网络 - Google Patents

Abstract

在拥挤状态时的控制方法为：根据连接提供的服 务类型确定各个连接的参数W，T_rep和T_max值；在各 连接上顺序延迟W个连续发送的单元，并限制延迟 时间少于T_max；而且，在限制与单元损失相关的持续 时间少于T_max的同时，放弃超过连接发送的单元。

Description

本发明涉及一种综合服务数字远程通信网络中控制通信流的方法，以及实施这种方法的一个网络。未来的综合服务网络将是宽带网络，并将以异步传送作为其唯一的数据传送方式。特别地，因不强加固定数据传送速率通道的限制，这种传送方式有着可能增加不知晓的新的应用优越性。但当拥挤程度增加时，这种形式的网络则要引起丢失数据的缺陷。

这样的网络终端的定长单元的形式传送，接收数据。在这些单元通道通过构成网络的各节点时，每个单元都按时间的长短存入队列中，当确定的队列溢出时，单元丢失。为避免降低网络的运行速度。在网络中规定了单元确认信号的接收或丢失单元的检测。这样简单的网络控制，能得到很高的数据传送速率，可达每秒600兆位。对于各种正在建立之中的共享资源的连接，服务质量与网络资源的利用效率，随资源请求而变。

目前，由于绝大多数终端，以固定数率发送数据，这种效率与服务质量已被认可，而不需提供网络中通信流控制。现在越来越多的实际应用，如高清晰度电视，正被设想用于以高速变化的数据传送速率运行的多终端系统。如果大多数异步多路复用网络传送的数据有不同的数据传送速率，则必须考虑调节通信流以使资源利用和服务质量达到最优。

异步传送式交换网络仅是包交换网络的一种特殊形式。优先权包交换网络提供一种高级的专门化服务，即恣询数据库。利用数据源和接收器中的适应性对经过各连接的通信流进行控制。该适应性经把数据存入缓冲寄存器获得。这种存储则被限制在网络应用的传送协议所确定的容差内。

优先权协议X25，并不赋予网络中任何特殊的控制通信流方法。但用于网络中的每个节点时，则能够对通过各连接的通信流施加控制。每个节点完全控制着从相邻节点上接收的数据的传送速率。此外，网络还间接地控制着数据源：每个节点都能对邻接节点进行调节，调节的效果则被传递给数据源。这样，网络在各节点的所有输入/输出端口处都要有一个服务控制器。因节点间服务信息的交换要占用时间，故限制了此种结构连接的数据传送速率。

在所谓的“帧转接”优先权网络中，终端具有适合LAP-D协议的服务控制器。与使用X25协议的网络不同，这种网络的节点显然不能接收或拒绝帧。因此，这种控制通信流的方法，在终端上使用了功能确定服务控制器，并使用了LAP-D协议。这些确定的功能如下：

每当终端接收到一个单元，便发送一个确认信号。

发送出第一个单元后，继续发送其它单元，同时等待接收第一个单元相关确认信号。等待期间发送的单元数限定在一个预定值;

若确定数量的单元发送完之前，未收到确认信号，则在预定的时间内暂停单元的传送;

若在预定的持续时间内，仍没有相应的确认信号，则重新发送第一个单元;

若在从第一单元的首次发送测起的预定延迟内接收不到确认，则释放该终端占用的连接。

网络对溢出连接的数据通信流，是通过延迟数据帧或将其删去的方法进行调整。这些由发送数据终端和接收数据终端承担。它们的作用在于引起帧的重复产生不发送帧的时间间隔，从而全面降低数据传送速率，缓解网络的拥挤。

这些已知的控制通信流方法，依赖于分别由X25和LAP-D预定了参数值所确定的容差。这些参数值根据专门用于恣询数据库的连接上所能允许的延迟和数据损失的影响也不尽相同。数据库恣询不能容忍数据的损失，都能很好地承受数据延迟。

电话连接不能容纳了超过100ms的延迟，然而可接受少量数据包损失。且对这些数据包不再重发。

相反地，终端装备有适于缓和延迟变化的存储器的传送电视图象的连接，在限定了两个预定终端之间的延迟后，就可以接受若干秒的延迟。不过，所传送的图象有可能对数据损失很敏感，当采用利用早期图象对现图象。

本发明的一个目标是提供一种综合各种类型服务的宽带异步多路网络中控制通信流的方法，此法注重连接上的服务类型旨在对资源利用和服务质量，同时进行优化。在此方法中，网络节点上都不要求使用服务控制器。

本发明提供一种异步多路网络中控制通信流的方法，其出发点在于，在由连接相互联续起来终端所提供的服务类型预定的限制内延迟数据单元或允许它们丢失。

根据发明，在宽带综合服务数字远程通信网络-包括一个异步多路交换网络，及诸多的不同数据传输速率运转、提供不同服务的终端，该终端的定长单元的形式传送，接收数据并使用一种适应异步多路重复的通信协议-中控制通信流的方法描述如下;

对每个终端：

每当终端接收到一个单元，便发送一个确认;

发送出第一个单元后继续发送其它单元，同时等待接收第一个单元的相关确认，等待期间，发送的单元数目限定在预定值W;

若所有W个单元发送完之前，未收到确认，则在预定的持续时间Trep内，暂停单元的发送;

若在持续时间Trep内，仍没有相应的确认，则重新发送第一个单元;

若在从第一个单元首次发送测起的预定延迟Tmox内，接收不到确认，则释放该终端占用的连接;

其中，W，Trep和Tmax的预定值，由其终端提供的服务类型确定。

若交换网络近于拥挤状态，其法则为：

依据各连接联起来的终端所提供的服务类型为每一个连接确定参数W，Trep及Tmax的值;

延迟各连接上传送的一系列单元，该系列中单元的数目限定为少于或少于W;并且释放连接上发送的单元限制与单元损失相关的持续时间少于Tmax。

以下陈述及有关图解可使我们更好地了解本发明详细情况：

图1为发送数据单元、等待的协议的序图。

图2所示为实现本发明的一个具体的综合服务数字电信网络的方框图。

常规的异步多路网络不包括通信流控制协议：只要有要传送数据终端;就传送数据单元，它并不要求任何确信或其他网络信息。终端接收数据仅检验该连接的实际通道的标识符，在没有任何确信或任何通信流控制信息传递给网络或传送给数据终端的情况下，所有包含有正确标识符单元也被接受。

根据本发明，接收单元的终端要向发送该单元的终端发回一个确信。延迟发送单元的终端经过一定量的传送延迟后接收到确信，表明该单元已被正常传递。然后，进行一系列预定操作。由于每一个单元传送一个数，故可为一完整的单元序列传送单一确信。它被理解为包括与确信有关的单元在内的所有被传送单元的确信的接收。

图1所示为终端发出单元C0，但未接到确信，及特殊地，为改善网络的拥挤或准拥挤而延迟所传递的单元或使之消失的情况。终端继续发送数据单元C1、C2、C3，同时等待与单元C0的或后序单元的有关的确信，等待期间发送的包括第一个单元C0在内的单元数目被限定在预定值W之内，在本例中，其值为4。

在所有W个单元C0，…，C3被发送完之前若仍未接收到确信，终端则延迟单元的传送一个预定的持续时间Trep。若在持续时间Trep内未收到C0单元的相关确信，该终端重新发送第一个单元C0，接着发送C1、C2和C3。单元伴随有暂停持续时间Trep被重发几次，从第一个单元C0发送之初计时。其后在预定的最长时间Tmax内单元C0相关的确信，仍未收到，则释放该终端所占用的连接。Tmax被选定为传送数据的单元与接收网络中的确信所承受的最大延迟时间。

在各个终端，这些功能由控制其它以定长单元传送、接收数据的控制器的“服务”控制器及应用适应异步时间多路的协议实现。参数W、Trep、及Tmax根据终端所提供的服务类型预定。

因为既不需要等待应答信号也不需要重复丢失数据的单元的传递，对电话终端来说参数W是无限定的。对其他型式的服务，W有确定的值，依该服务类型所忍受的传递延迟而定。其忍耐程度由在这种服务中用于信息分段的协议推断。同样，Trep预定值的选择也如是。Tmax值与从一个终端至另一终端传递所能允许的最大延迟相关。同时，要考虑服务并观察是否延迟变得不可接受而不得不放弃连接。

网络内的控制方法如下：

图2所示为一种本发明的综合服务数字远程通信网络例图，包括一个异步时间多路开关网络1及两个用户设备12和13。

设备12包括与各自的“服务”控制器6和7耦合的终端2和3，在两种不同的服务X与Y如电话传送及电视图象广播中应用上述协议。服务控制器6和7与一个共同的ATM控制器10耦合，控制器10使用一个适应异步多路交换网络的处理器以单元的形式发送，接收数据。控制器10接在网络1的节点心上。

与设备12类似，设备13包括两个终端4和5，4和5分别与服务控制器8和9耦合，控制器8、9为服务X和Y提供上述的协议。服务控制器8和9耦合于共同的ATM控制器11上，控制器11使用适应时间多路交换网络的协议以单元的形式传送和接收数据。

网络1由一系列“ATM”节点15，…，16组成，通信流控制设备18分布在节点之间。每个ATM节点15，…，16带有传统的、根据标号及信号交换数据的控制设备。设备18迭加在这些传统设备上，并对它们进行控制。每当网络处于重负荷，控制设备18通过延迟W平均通信速度进行传送平缓通信峰值，甚至在网络接近于拥挤时允许一些单元丢失。因此，服务的质量通过对单元进行选择的延迟或压缩得以保持不变。某些类型的服务在通信量达到尖峰时不能承担附加的单元延迟或损失，而其他类型的服务都可容忍数据的延迟或损失。

对各个连接来说，控制设备18根据由该连接相互联结起来的终端所提供的服务型式确定参数W，Trep以及Tmax、终端的服务类型是已知的，例如可在终端要求建立时连接，借助于所接收到的信息得知。当网络负荷很重时，设备18可通过适当地延迟一系列传送于各连接上的单元保存时间。该系列中单元的数目小于或等于W。设备18把每个单元的延迟时间限制在Tmax内。对电话传送，则只有此项限制，而W是不确定的。

例如，在图1所示的场合，控制设备18可延迟单元C0，C1，C2和C3的传送将这些单元写入队列，并至少保持到接收到C3，将C3写进队列之后。设备18知道传送终端由于单元C0的非传送-即由网络在该处造成的延迟-产生的无确信缺乏将自动暂停一段持续时间Trep。

自然地，储存少于W的单元，则可能避免较短的延迟。

为了节省时间，在网络接近于拥塞状态时，控制装置18利用传送终端将几次重复持续时间Trep的暂停及重新传送单元C0、C1、C2和C3的事实丢弃一些数据。控制设备18将与之有关的持续时间限制在Tmax值是为防止在传送终端的服务控制器，固释放连接而破坏线路。

通过考虑在给定时刻各连接上提供的服务类型特有的三个参数W、Trep和Tmax值，可实行对经过每个连接的通信流的个别控制，从而防止网络进入拥挤状态，避免各种形式的服务质量恶化。对于提供电话服务的连接，W与持续时间Trep都是不确定的，不需要确信，没有丢失单元的重复。持续时间Tmax则等于100ms。相比之下，对于提供传播电视图象服务的连接，W＝20，Trep≤100ms，Tmox＝1s。当网络近于拥挤状态时，控制设备18几乎不能放慢，容差Tmax＝100ms的提供电话服务的连接中的单元，而它们可允许这些连接的确定单元消失一段小于Tmax＝100ms的持续时间。相反地，控制设备18可避免图象传送连接上的数据释放，都可通过顺次储存20个单元引起延迟最大的延迟直到Tmax＝1秒。

本发明的范围并不局限于上述示例，只要规定好参数W、Trep和Tmax的值，就可提供相当宽领域内的服务，这样就可以延迟数据单元而不对服务质量产生严重影响情况下或将其删除。

对各种服务，采用不同的参数值，相当于把一个物理网络作为分别对应于不同服务的诸多实际网络的并列来处理。每个单一的实际服务网络都与一套给定的参数W，Trep和Tmax有关，并存着其自身特殊预定服务。事实上，具有类似通信特性的服务可以聚集在同一个实际网络中。亦即，具有相同的参数W，Trep和Tmax值。

Claims (2)

1、一种宽带综合服务数字远程通信网络中控制通信流的方法，其特征为包括：异步多路交换网络(1)，以不同的数据传送速率中运行、提供不同形式的服务的诸多终端(2至5)，这些终端以定长单元形式传送、接收数据，并使用适于异步多路交换的通信协议；方法要点如下，在各终端(2至9)：

每当该终端接收到一个单元，便发送一个确认；

发送出第一个单元CO后，继续发送其他单元C1，C2，C3，同时等待接收第一个单元CO的相关确认。等待期间发送的单元数限定在一个预定数值W；

若所有W个单元(CO，C1，…C3)发送完之前，未收到确认信号，则在预定的持续时间Trep内暂停单元的传送；

若在Trep时间内，仍没有相关确认，则重新发送第一个单元(CO)；

若在从第一单元(CO)的首次传送测起预定的延持时间Tmax内，接收不到确认，则释放该终端占用的连接

其中W，Trep和Tmax的预定值，由其终端提供的服务类型确定；

若交换网络(1)近于拥挤状态，其法则为：

依据各连接联系起来的终端所提供的服务类型为每一个连接确定参数W，Trep和Tmax的值；

延迟各连接上的一系列单元，该系列中单元的数目限定为少于或等于W；并且，

释放连接上发送的单元，限制与单元损失相关的持续时间少于Tmax。

2、如权利要求1所述方法的宽带综合服务数字远程通信网络，其特征为：终端（2至5）耦合于第一装置10上，用于接收和发送固定长度的数据单元，并根据适合于异步多路交换的通信协议进行工作;终端与第二装置耦合（6至9），控制第一装置（10，11），实现下述功能：

每当该终端接收到一个单元，便发送一个确认;

发送出第一个单元（C0）后，继续发送其他单元（C1，C2，C3），同时等待接收第一个单元（C0）的相关确认。等待期间发送的单元数限定在一个预定值W;W值由该终端提供的服务确定;

若所有W个单元（C0，…C3）发送完之前，未收到确认信号，则在预定的持续时间Trep内，暂停单元的传送;Trep由该终端所提供的服务而定;

若在Trep时间内，仍没有相关确认，则重新发送第一个单元（C0）;

若在从第一单元（C0）的首次传送测起预定的延迟时间Tmax内，接收不到确认，则释放该终端占用的连接。Tmax由该终端所提供的服务而定。

对包括控制装置（18）的交换网络（1）：

根据由连接相互联结起来的终端所提供的服务类型确定每个连接的W，Trep和Tmax的数值;

若网络负荷很重，延迟的一系列发送的单元溢出连接，限定该系列单元的数目为W，延迟为Tmax。

若网络近于拥塞，释放一个单元及其他由发送该单元的终端重新发送的类似单元，限定与单元丢失相关的延迟小于Tmax。

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