CN1081055A - 多信道通信树生成和控制的方法及装置 - Google Patents

Abstract

多信道通信系统和分布树的生成和成员资格控 制分别管理。收到传送请求且传送路径性质已知时 建立起传送分布树。传送路径由通信系统的全部节 点生成和控制，各节点有控制码和处理器来响应集合 成员的请求。生成和启动树通信路径分布链路给用 户组发送信息。分布树由树首用随机数字发生器产 生树地址来生成。利用网络和对网络唯一的节点标 识符产生一个树地址相关子并产生一个与多信道通 信树集合的每一成员联系的子节点表或用户表。

Description

本申请与我们一起转让的尚未批准的申请，申请号    申请日    密切相关，它涉及本发明中使用的改进的通信网络，用于对希望使用多信道系统通信的用户集合或用户组群进行管理，在所述多信道系统中，每个节点包含有一个处理器、一个为当前已有的网络元素保持结构信息的数据库、以及一个集合管理器，该集合管理器具有可由处理器执行的操作码，用于执行管理该通信网络的管理登记员（Registrar，简写为“R”）、集合领导员（Set    Leader，简写“SL”）、集合领导员代理（Sarrogate    Set    Leader，简写为“SSL”）和集合管理员（Set    Manager，简写为“SM”）功能。本发明论述在一个树首（Tree    Leader，简写为“TL”）功能的每个集合管理员（Set    Manager，简写为“SM”）节点上的规定以及支持它的装置和方法。

本发明涉及数据包传送通信系统，具体地涉及在该系统中多信道树通信的管理方法和装置。

在多节点通信网络中，数据包传送技术的使用已变得相当普遍。这类系统通常包括有许多个与形成整个通信系统的传送链路相互连接的包交换节点。数字信息被分成多组数据包，每个包都具有首标，该首标具有控制交换节点所需的必备路由信息，以便把包从源节点移到它的一个或多个目的地。这类系统不仅用于小规模的、成群数据处理场合的局部业务，而且用于大规模的、国内或国际范围的宽分布数据处理工序。

在包从节点到节点通过传送系统的路由控制中，使用了标定路由的协议或方法。在自动选定网络路由（ANR）中对包交换路由的相继路段使用了一系列接续的标签或标识符。当包通过网络时，标签被剥去;在标定路由字段的首端总是留下下一个所需的标签。这些接续标签的编辑和安排能反映出可能的误码，并要求额外的处理。避免出现上述情况是通过设定一个由一些网络节点和链路的连接集合定义的分布树来实现的。在这种树中，一个唯一的树地址被使用在包首标的路由标定字段中，且相同的树地址与构成树的每一链路相关联。当一个多信道数据包到达一个包交换节点时，该包中的树地址就与从该节点上出发的全部引出链路所关联的树地址相比较。随后，包可以从该节点上向一个或多个发生地址匹配的链路传播出去。通过与一个交换节点连接的许多分支可获得极高的效率，经过该交换节点，包可以在一多信道系统中同时传播给相当大量的最终用户。

多信道树路由标定涉及为用户生成和保持一个传送系统集合，所述用户是希望在该网络上通过包交换协议进行通信的。这还需要对集合成员之间的彼此互连作出最佳路由的确定和保持。在现有技术中，对一些知名用户组群生成和使用多信道树已是通常的做法;但是，当组群成员资格变化，硬件发生故障时，或者因一个用户的或树的分隔而在树路由中生成环路时，将会出现相当大的问题，因此，树路由建立或确定是一个有重要意义的课题，关于这一课题已有许多论述。

例如，参见Bubenik等人的“高速网络中的多点连接管理（Multipoint    Connection    Management    in    High    Speed    Networks）”一文，该篇文章发表在1991年4月IEEE杂志的IEEE    INFOCOM1991年科学论文集中。还可参见Sagall等人的“具有本地标识符的可靠的多用户树组成（Reliabhe    Multiuser    Tree    Setup    mith    Local    Idemtifiens）”一文，它作为IBM公司的研究报告发表于1990年12月。

建立树分布机构的方法一直在沿用上面所述在现有技术中描述的各种方法。它们包括一种串行算法，在该算法中对路由进行计算以产生一串列链路标识符，或者按逐段转接方式进行计算以使路径长度最小。这两种计算法没有一个被认为是有效率的，因为树的组成信息必须按串行方式逐个节点地传播，并解释出结果以提供一个希望的解决办法。

鉴于在现有技术中多信道包通信系统中上述周知的问题，本发明的一个目的是提供一种用于建立多信道树通信路由的改进方法和系统，而与多信道用户集合自身的控制的管理无关。

本发明的另一个目的是提供一种改进的包通信系统，在该系统中，对多信道树路由选定方案中传送路径的管理是由每个树结构来实施的，其形式是在该系统内的每个树中有一个指定的树首。

本发明的其它目的，可以从下列简要描述的优选实施例中得以知道。

在每个单独的节点中，本发明使用的多种设备包括一个处理器、一个通信网络拓扑数据库、必要的存贮器、以及用于执行各种控制和管理功能的可执行程序。如在前面提及的未被批准并被一起转让的申请中所描述的，每个节点由操作码指定，作为一个可以承担各种作用的集合管理员，所承担的各种作用取决于可以由集合管理员服务的用户集合的需要。集合管理员的基本功能涉及集合的生成。识别和取消，并已在上面提到的申请中进行了描述。其它功能唯一地并分别地涉及集合管理员在其各种作用下操作所控制的网络内分布树的生成和管理。网络内分布树的生成、取消和控制是指配给树首（Tree    Leader，简写为“TL”）的一种单独功能。存在于任何节点内的树首可以被调用，以响应来自集合成员或外来成员的请求，去发送一个信息给一个已知组群，或者去生成或启动一个或多个树通信通路以用于多信道包的传送。从树通信的生成和管理中为用户集合分离出集合管理的优点，是能对集合成员资格的变化有更有效的响应，并对网络内的通信故障有更迅速的反应。集合成员资格各别的分布控制及传输通路生成的分布控制，利用了借助增大其冗余度而变得可靠得多的多信道通信系统。在集合管理功能和树道功能之间进行信息交换，以向树首通知集合成员资格的变化和各种传输通路存在性的变化。每当有一个树用户加入或脱离一个集合，以及每当集合管理员不能从一个树首处接收到一个树更新信息时，则总是将告知变化的信息从集合管理员调用到树首。自动暂停特性允许树首响应传输链路的故障，以使得树的分隔以一种快速和有效的方式进行。

下面参照附图中示出的优选实施例来说明本发明，其中：

图1简略地示出在由通信链路连接的节点的分布网络中，每个节点上由集合管理员（SM）可采用的各种操作功能之间的信息交换。每个节点具有各种设备用于执行任务的集合管理、传送用户（Transmission    User，简写为“TU”）的支持、集合领导员的管理功能、网络管理登记员的功能和集合领导员代理的功能，所有这些功能在上面提到的我们的尚待批准的申请中已有详述。图1中所示的优选实施例包括新树首功能和如图中所示的信息交换协议。

图2简略地示出一个起树首作用的集合管理员，并且示出了对一个给定用户集合生成分布树所需的信息流通与控制。

图3简略地示出了一个按树首那样工作的一个集合管理员的作用，用以支持一个传送用户，它想要经由多信道系统给树的成员发送信息。

图4以简图形式示出了一个大的、多节点网络的一部分，它包括本发明以及上面提及的我们的尚未被批准的申请中所描述的所有功能。

图5示出了响应由该集合管理员支持的传送系统用户送来的请求在集合管理员处为与一个树首功能接口所需的处理流程图。

图6示出了当集合管理员与一个树首以及与一组传送系统用户接口时集合管理员的附加功能。

图7简略地示出了根据本发明的优选实施例，在一节点的集合管理员处用以支持全部树首功能操作所需的操作流程。

本发明包括一个允许在网络中的分布树覆盖一组成员的协议，在该协议中，树本身可以从用户集合的以及从网络的生成和管理中分别生成和保持。一个分布树由掌握当前集合成员情况和具有由一集合管理员给定它的网络拓扑知识的树首生成。对集合管理的理解，以及对在我们的尚未被批准的上述申请中涉及的术语的理解，是十分必要的。

在多信道业务中，集合管理员是必要的成分，它保持和协调不同多信道组群或集合的成员资格信息。如在我们上述尚未批准的申请中所示明的，在我们的优选实施例中，在网络中所有节点上都执行集合管理，并有着必要的设施，用以执行集合管理员、集合领导员和管理登记员的特定功能。

起集合管理员作用的控制功能码代表位于集合管理员所在特定节点内的或由该特定节点服务的各种传送用户（Tronsport    User，简写为“TU”）。对于在那一节点上存在的和被提供服务的本地成员，集合管理员始终监视本地成员资格和所有的组群标识符。组群标识符唯一地标识一个用户组群。

对于一个给定的组群标识符（ID），集合领导员是一个特定的集合管理员，它保持住关于一给定集合的全部用户集合的成员资格信息。这与仅仅知道有关其本地被服务成员信息的集合管理员是截然不同的。

管理登记员是一个特定的集合管理员，它在网络中操作以确保在网络内有关的每个组群标识符（ID）至多有一个集合领导员，并将自多信道集合外部来的委托或请求指引到被指定的集合领导员，以获得有关该集合的信息。

在这种情况下，本发明的树首根据从集合管理员了解的集合成员资格和网络拓扑，为多信道的使用负责生成和保持分布树的任务。其集合需要一个分布树的集合领导员，将变成树领导员。树领导员将生成一个反映当前集合成员资格的分布树，并管理树的扩展，取消，或者当该分布树不再需要时将树整个废除。已经为一个集合生成并保持的树，允许传送用户可以使用该集合而无需为集合成员资格必须生成其自己的分布树。该集合可以打开或关闭。因此，在该集合外部的非集合成员可以利用该树的业务，也可不用。

把主要涉及集合成员资格和其管理的集合管理员、管理登记员及集合领导员功能从树首功能中分离出来，是本发明的一个关键方面。树首功能涉及包括该树的网络之内不同通路集合的生成、保持和控制。从树的生成和管理中把集合管理分离出来，导致了模块化和更有效的实施，这对于高速网络来说尤其至关重要。在通信开始之前，有效的分布树的建立是特别必要的，对于高带宽的数据包业务，例如涉及视频或多媒体通信的业务，这是一个基本的要求。更为重要的是，对于那些实时相关系统中网络故障的快速响应，需要某种方法来保持树和迅速生成另一个树路径或恢复树路径以避免中断与树成员正在进行的通信。

本发明也允许生成多个树共存于一个给定的用户集合内。这使得超过与该集合相关的已有树的带宽容量的多信道通信请求，能够通过附加一树或多树或者一个全新树来满足，以在通信节点中正当地扩展带宽需求，从而，来满足该集合的需要（原本被拒绝的请求）。

包括有一个机构，以保证对服务的同一节点（或多个节点）不存在有多个并行通路通信环路。在现有技术中这是一个重大的问题。通过置备树首对树定出地址，使得对树来说树首是唯一的“拥有者”或领导员，它可以使用树结构和网络拓扑知识，并能完全控制树的扩展、删除和结构，以避免生成环路。

最后，包括有一个改进的树建立机构或方法，它允许经由一系列并行信息来生成树，而不象现有技术那样使用串行化的或逐段式的建立信息传播方式。

下文中将描述在图4中一般所示形式的一个多节点分布网络内，一个树首执行树的生成、保持和删除任务的功能。在网络中的每个节点上，集合管理员（如在我们前面提及的申请中限定的）配置以附加设施来作为树首，并如图1简略地示出那样，对由该集合管理员向树首提出或者由树首向集合管理员提出的各种请求和要求起响应。

如图1所示，树首（TL）功能生成几个不同类型的消息发送给集合管理员（SM）。这些消息包括：通过用一个已知和唯一的树地址标记网络内链路以生成或扩展分布树的树请求消息;删除树的成员的树删除消息;用已知树地址更新链路标记的树更新消息;当树不再需要时用以删除整个树的树废除或消毁消息。

上述每一种消息将在下文详细描述;由每一种消息调用的用以执行各功能的程序将在整个描述中给出。然而，一开始将描述在集合管理员和树首之间（例如图1所示，两者都存在于一个给定的节点内）通过的树请求消息的一些突出特征。一旦树请求消息已由树的结构算法反映出，它将沿着树的每一条路径发送出去，并且通过对各种出局端口或对树内每一链路和节点上的连接点作出标记，用以建立树。所述信息请求每个相关节点内的集合管理员利用一特定的树地址对传输链路、节点内链路及某些情况下的终端边界进行标记，该特定树地址作为在一给定时刻拥有全部节点的该树的唯一地址，已被标识和协商。如将要在后面详细描述的，树请求消息包括有多种消息字段（message    fields），其中包括供识别与树相关的集合用的组群标识，并由沿树路径的每个集合管理员使用来标记与当前集合成员相关的终端边界或控制点。树请求消息还包括节点标识符，它是树首节点的标识符。树请求消息包括一个32比特字段的树地址，该树地址对于一给定的拥有全部链路和节点的树是唯一的;还包括一个树地址相关子索引号码，如下文将要详细描述的，它唯一地标识网络自身内的树。树请求消息还包括一个返回树地址时间间隔、一个“应由一接收集合管理员返回的树地址有效区域”的指示、一个集合成员通知“树首何时想要接收一给定传送用户正在加入或脱离某个树的通知”、以及一个关于“树业务所需的最小的极大实时包大小、所需的最小的极大非实时包大小、极小或最小的非预定包大小”的指示，以及一个清除比特，用于指示“接收集合管理员应该对当前的链路进行标记或不进行标记”。

最后，包括有一个供第一被复制子节点标识符用的标记。当清除位标记在工作状态下为置位时。上述标记是一个沿所用路径第一被复制子节点的节点识别符（ID）和子节点。

上面所述内容的细节将在下文的讨论中给出。为一个已知用户集合生成初始分布树涉及大量将被详细描述的步骤。通常，这些步骤包括：

树首必须产生一个树地址。该树地址是一个在随机数字发生器中产生的32比特随机数字。树首必须产生一个树地址相关子索引，它是一个n字节字段，包括树首的节点ID，节点的网络ID，和一个4字节计数器值。树首必须编辑一个集合成员子节点表，即连接到每个被服务集合成员的节点的表。一旦树首编辑了被服务的子节点表，它必须要求一种计算算法，以计算最短或最有效的路径。反映出对全部必需的子节点的跨越。树的计算函数或算法本身不是本发明的一部分。目前有许多种树的计算算法，可以根据需要使用它们中的任何一种。一个有效的算法是在“数据网络”中定义的，是由Dimitri    Bertsekas和Robert    Gallagher提出，Prentiss-Hall有限公司1987版权所有的一个文本。在该文本第5章第312页中，列出了两个有用的算法例子，用于计算一个最小加权跨越树的路径图，以便从起始节点向在许多节点上的一个或多个用户分配信息。对于实现本发明的目的，两个算法中任一个算法都是有效的，并可适当地用于对一已知用户集合的一个初始分布树路径图的计算。

当树被构成时，树首必须生成或获得该树的一个内部映象或代表，并编辑一个在建立和操作期间自该树经越的节点或子节点来的任何期望的应答表。树首必须在分布树上为实时、非实时和非预定业务确定每种被支持业务的最大包的大小。如果需要，树首可以包括一个对建立或定义树的尝试次数进行计算的装置，以及一个装配树请求消息的装置，树首还必须具有一个接收用以接收来自各个节点的应答并对它们进行翻译，还与网络的集合管理员和管理登记员进行通信，以便与它们共享树的状态（即或者树可以使用，或者树不能使用）和树的地址与被访问的子节点。

如上所述，第一步是产生一个树地址，在本实施例中，它是一个由任何任意型的随机数字发生器提供的一个32位随机数。有许多由软件或硬件实现的随机数字发生器可供应用，并且在现有技术中是周知的，因此，在这里不对它们作详细描述。

树地址相关子或索引号码对本发明是唯一的，在优选实施例中包括网络ID或整个网络内节点的名称;它把节点ID自身与一个4字节计数器值串接在一起。总的说来，树地址相关子索引对网络内的树进行标记。每当需要一个新树地址相关子索引时，计数器值就递增。当一个树首失效时，树首没有必要回忆上次的计数器值，因为当需要时能产生一个新的计数器值。如果树首失效，则每个由该给定树首保持的树将被消毁，因为其传送用户都在该树上的集合管理员将检测这种失效，不对在失效树首节点内发出的所有树的树地址进行标记，并通知它们的传送用户该树不再存在。

利用相关子索引，将相同的树地址应用于网络内不止一个树上是可能的，只要这些树在任何公共子节点上不相交叉。

由树首通过与集合管理员通信来编辑一个子节点表，它给预树首一个包括全部子节点，即集合成员的子节点的集合成员资格表。我们应该记得，集合成员资格和管理是集合管理员的一个功能（如在我们的上述申请中描述的），它不涉及树的生成和管理，而树的生成和管理是本申请的主题。

对于跨越所服务的每一成员的子节点的分布树，其生成或扩展所需的树计算算法由具有下列信息的树计算算法来计算，这些信息为：

树首的节点内源发子节点的地址，即正在要求树生成的请求子节点的地址;内部的初始树表示，即最初的源发子节点的标识，每次树首要求新的树计算时，这种表示就由树计算功能再现，且每当树被扩展而要求进行下一次树计算时，内部初始树表示被用作为一个输入;一个目标子节点表，这是添加到树上或被配置在原始树内的一个子节点表;一个要避免的链路或子节点的表（如果存在），最初它是一个空表，而如后面将详细讨论的，该表是由树首根据先前对一个树请求消息的否定或失去应答构成的。在树计算算法中，一个带宽指示也是必需的。如果要求一个给定的带宽，例如对于视频业务，那么只是对具有支持能力的链路才由树计算算法根据候选树链路选择上述带宽。实际带宽需求的一些指示也必须提供给上述的算法。

为了表示树的方向性，例如单向或双向，需要有一个指示符。也还需要一个从起始点到目的地的可接受的路径长度门限值。由于在树上可发送的业务种类可以变化，还必须给定一个实时或非实时指示符，因此，如果需要实时支持，则唯有能支持实时业务的链路才能由该算法选择作为候选树链路。每种业务的最小的极大包的大小也必须通知给该算法。这样做的需要是在于，应该考虑的只是那些至少能够支持最小的极大包的大小的链路。

树计算功能算法返回到请求树首，在网络的有关节点之中，一组被标识的路径能用于生成或扩展树。算法还包括一个最终树表示或路径图，一个由最终树不能达到的任何子节点的表，以及一个“对每一业务种类的最小的极大包的大小是什么”的确认。如果该树计算算法不能计算出一个成功的树，则树首将做下列工作：

一个分布树的内部表示包括一组按它们顺序使用的自动选令网络路由（ANR）链路标识符。树首要保持住该分布树图形的一个内部表示，该表示包括按其连接顺序从起始点到各种终端接口或子节点（树的末端）的全部链路。它还将包括指配的树地址和该特定树的独特的树地址相关子（correlator）。

当根据树计算算法获得一个计算得的树时，树首将以多信道形式沿计算出的树路径把所需的信息发送给全部有关的节点和子节点，并等待每个单元来的应答。如果收到肯定的应答，或如果树乎能建立一个省略一些期望成员的有限分布树，则它将发送一个声明信息给网络管理登记员（如上述我们先前申请中所详述的），以接受一个操作树首的功能，该操作树首在当前树地址和被访问子节点上具有一个赋能树。

根据沿按照一组由树计算算法重现的路径产生的每个路径而标记的链路表，产生一个所期望的应答表。该应答表用来确定所期望的应答数量，如果树是一个双向通信树，则每个要被标记的链路一定会接收到两个应答。树首对发送给其节点的集合管理员的树请求信息的应答进行接收，并且当接收到时，对它们进行处理。如果所有接收到的应答为肯定的，则树首将开始发送树更新信息以证实对树路径的标记，并将发送树首声明信息给它的集合管理员。

在处理从树请求（生成）信息中接收到的应答时，树首可能发现一个或几个应答是否定的，并指明，由于与一个或几个节点上已有的地址相抵触，原来选择的树地址是无效的。树首将以应答信息的形式在全部树地址返回期间执行一个逻辑“或”，在不由任一应答单元使用的期间内选择一个地址。树生成程序从一个新的树地址开始重复，但使用同样的相关子索引。由于实际上收到应答，并且该唯一的树地址正是所考虑的，所以将没有必要计算新的树路径。

如果没有收到一个或几个应答，或否定的应答表明在路径中所需的链路当前没有工作，或者如果可标记的树地址的极限被用尽，则树首将处理任何还没处理的加入或脱离请求，因为这些请求将影响最终的集合成员资格表，进而影响将处于分布树中的子节点。然后，权首对接收不到应答或不能参与任何链路编辑一个无效链路表。然后，树首在地址返回期间执行一个逻辑或，并在没使用的期间内选择一个地址，利用新选择的树地址和新的地址相关子索引重复树生成程序。由于在先前的尝试中所标记的链路将过时，因此需要一个新的相关子索引，并且依靠一个能反映当前成员资格的子节点表和一个无效链路表，有必要由提供的计算算法来计算树。

这些信息和处理的全部流程图在图2中示出。对一用户集合希望发送信息的传送用户（TU）发送一个第一信息给将起树首（TL）作用的集合管理员（SM）。集合管理员将向管理登记员（R）询问，以确定被标识集合的当前集合领导员（SL）可能是谁。然后，集合管理员询问集合领导员的寻找关于集合成员的信息，并在步骤4开始树生成处理。

响应TU的请求而生成树的步骤是第一步骤，在图2中由信息流箭头邻旁的数字1表示;询问集合领导员由集合管理员和管理登记员之间信息流邻旁的数字2表示;向集合领导员询问集合成员信息由该数据流邻旁的数字3表示;集合管理员/树首执行树生成过程，由集合管理员/树首邻旁的数字4标识出。

图3示出了由一集合外部的用户（TU）发送信息给一用户集合的过程。该用户首先问它的集合管理员（SM）发出信号，它希望发送信息给一个被标识的集合。集合管理员询问管理登记员（R），以找出被标识集合的这一集合领导员（SL）可能是谁，并把该信息返回给请求TU，然后TU经一远端通路通过集合管理员直接把它的信息发送给所标识集合的树首，在那里信息被相应地分配。

树首发送树更新信息，将任何树地址上的存留节点通知所有集合管理员，这些树地址标记了它们的传输链路，节点内链路，或者在它们的控制保持有效之内的终端边界。不需要有应答。信息的字段是树地址和树地址相关子索引。每次集合管理员接收到一个树更新信息时，它就使其树更新计时器复位到初始值。如果没接收到树更新信息而计时器终止，集合管理员将不对所有的链路和用树地址标记的终端边界进行标记，并发送：1）一个集合变化通知信息，标识出受到树地址相关子索引影响的树;2）不接收更新信息的节点ID和子节点ID;3）一个表示该通知理由的指示符;4）用户的数目。

树删除协议类同这样一个协议，在该协议中树首将从树中删除分支。树首也可根据与集合成员连通性的失落，从树中删除分支。树删除信息将实现这种删除。树首功能发送包括树地址和树地址相关子索引的树删除信息，并且通过从其自身向要能整的树的分支的第一子节点发送ANR（自动选定网络理由），由于ANR已与该第一子节点链接，所以该分支的ANR将被修整掉。

为了防止在树生成或树扩展期间形成环路，树首必须识别出可能的故障和作出相应的行动。由于初始树是由避免环路的树生成算法绘成的，因此对树首来说，初始树生成环路不是一个问题。然而，如果一个集合管理员失效，如果树首接收到一个表示树链路已失效的拓扑更新，或如果收到一个集合变化通知信息表明一集合管理员不接收树更新信息，或如果一个树的扩展尝试失败，则传送用户可能不得不从树中删除，或者，在最后一种情况下，可能不得不防止传送用户添加到树中;但无论那种情况，树首必须重新扩展树，以便对树加上特定用户或防止加上特定用户。在本发明中，通过一个清除标志位来实现这些功能。

如果树首检测到上述的故障，它将使树向由于故障造成的所有不连接节点重新扩展。扩展过程可能会通过标记有不同链路的不连接子节点，并在树中潜在生成环路。为了避免这种情况发生，在树请求信息中，使清除标志位置位。如果具有相同树地址的多个路径在先前的树上子节点处相遇，则树首清除标志位的置位使得接收信息的节点不对任何先前存在的链路连接进行标记，而仅对重新请求的链路连接进行标记。

图4简略地示出了一个大规模分布网络的一部分，它包括11个节点，编号命名为“节点1”至“节点11”。连接上述节点的实线表示有效通信链路，虚线表示当所述网络构成时假设存在的待用链路。按照我们尚未被批准的先前等同申请中所描述的发明那样，每个节点包括一个标有SM1至SM11的集合管理员。每个节点还可包括一个或多个可以成为由一集合领导员管理的集合一部分的传送用户。

在图4中，假设有两个不同的集合。是用存在于节点3内的集合领导员A（SLA）标记的集合“A”，以及用存在于节点2内的集合领导员B（SLB）表示的集合B。两个树构成图4所示的基本通信网络。树A随机地包括节点3、5、6、7、8和9。集合A由存在于同一节点（节点3，作为集合A的集合领导员）的树首TLA管理。集合B的树首随机地存在于节点1中，树B包括节点1，2，3，4和5。管理登记员（R）随机地存在于节点4。各个传送用户TUN存在于如图所示的各个节点处。来自这些树或集合外部的节点的业务，可能从节点10或节点11产生，它们的集合管理员将访问管理登记员以掌握由一个节点希望与之通信的被标识集事的集合领导员的地址或位置，从集合领导员处了解树首的身份，并向被标识的树首送出分配信息。

构成各种树的节点之间的链路接口用字母名称“A”或“B”标记，具体取决于使用哪一个树。为简单起见，在图4中使用“A”或“B”，可以理解到（如前所述），实际将采用更严格的树地址名称。显然，一个节点（例如图4中的节点3）可以加入多个具有不同地址的不同树，而不相抵触。图4用于一般参考，并可在下面的讨论中经常查看，以帮助理解各个过程。

图5和6中示出按照操作码由集合管理员在每个节点执行的详细处理。在图7中示出集合管理员内集合领导员的功能。从图5开始，将对它们给予详细的描述。所述过程从图5和图6中的集合管理员（SM）1开始，该集合管理员最初从一给定节点上的任何业务传送用户处接收请求，以发送信息给一个被标识集合，接收请求来建立树，以及对树进行更新等等。各种情况的流程详细地描述如下：

假设图5的集合管理员1从一被服务的TU接收到一个请求，以发送信息给一个具有给定组群ID、所需服务质量和带宽要求的被标识集合，集合管理员在框2检查被标识集合是否已存贮有供被标识用户组群用的集合领导员信息。如果回答为是，则它在框10检查对带宽或响应时间要求是否已提出请求。如果回答为是，它在框11发出集合信息方面的询问给集合领导员询问，有关集合成员计数和集合成员资格识别的请求。

集合管理员等待应答，如果在框12它收到一个肯定的应答，则集合管理员在框13变为树首，记录TU的请求以及记录用户的集合信息，在框14处返回到树首过程并开始执行一个树的生成，这将在后面参考图7作描述。如果在框12没有收到肯定的应答，则集合管理员检查以确定它不是集合领导员或一个集合领导员代理。如果它是集合领导员或集合领导员代理，则它退出并返回到框3，以检查拓扑数据库，正如它在没有发现集合领导员信息贮藏在集合管理员处所作的那样。

如在框15的检查表明，集合管理员正起着集合领导员或代理员的功能，则进入框16，一个否定的应答返回给请求TU，在框17处过程返回到集合管理员1的开始点。

如果在框10的检查表明，没有对带宽或响应时间要求提出请求，即还没有要求实时业务，则进行框18的检查树是否未赋能或是不存在。如果树没有未赋能或是存在着，则进行到框19，给予TU树地址信息，并且过程经框20返回到集合管理员1。

如果树未赋能或是不存在，则从框18进入到框21。它要求发送赋能树请求给被标识集合的集合领导员，并等待应答。如果在框22收到一个肯定的应答，则在框23对请求树访问的TU给以树地址信息，过程经框24退出，返回到集合管理员1。然而，如果收到一个否定的应答;则从框22进入框15，此处的过程流程如前所述。

然而，当接收到初始请求，发送信息给一个被标识集合时，集合管理员对集合领导员信息是否已被贮藏作检查，如果发现该信息不存在，则从框2进入框3。在框3检查拓扑数据库的管理登记员位置。如果拓扑数据库表明不存在管理登记员，则由框4进入到框5，在框5一个否定的应答被返回给请求TU，并且系统经框6返回到集合管理员1。然而，如果管理登记员确实存在（一个操作网络中的正常情况），则进入框7，且集事管理员发送一个询问集合信息给管理登记员，如框7所示。在框8等待一个应答。如果收到一个肯定的应答，则进入框10检查是否对带宽和实时响应提出请求，而后相应的过程流程如前面框11或框18所描述。然而，如果没收到肯定的应答，则进入框9，以检查被请求的集合事实上是否确实存在。如果该集合不存在，则进入框5，一个否定的应答送到TU，系统经框6返回到集合管理员。然而，如果该集合管理员不是管理登记员，则过程再次进入框3，以再次检查拓扑数据库的管理登记员。所有上述处理的结果，或者是请求TU具有信息以发送其信息给一个被标识的集合领导员或树首，或者是它接收到一个否定的应答而不能进行传送。

如果集合管理员框1真收到一个树请求，即自尝试建立一个树的另一树首来的建立树请求，则它在框25检查清除标志位是否为置位。如果应答为是，则进入框26，把在该请求中标识的接收子节点集合管理员与在树请求中的第一复制子节点进行比较。如果它们不一样，则如框27所示对于在请求中与接收的相关子相关的树地址不进行标记，该请求是从复制子节点内的全部链路和终端边界束的，该过程再转到框28。如果该树请求的第一复制子节点实际上是框26中接收该请求的同一子节点，则如图所示将从框26直接进入框28。如果发现清除标志位为复位，或发生前面描述的其它情况，则进入框28.框28确定在给定节点上哪些链路应该标记，然后进到框29。

在框29检查每一链路以确定其是否在线，即是否为一个有纹链路。如果应答为是，则询问是否用树请求者的树地址对任一链路进行标记。如果应答为是，则进入框35，检查树相关子是否与树请求者的树相关子相等。如果应答为否，则该地址已在另一树中使用，在框36发送出一个表明该地址无效的否定的应答。然而，如果在框35两地址相关子匹配，则进入框37，询问在那一节点的链路能否支持另外的树地址。如果应答为否，再次发送一个否定的应答的表明在该节点上树地址库已被用尽，进入框31为子节点产生一个有效树地址表;过程再进入框32，在框32向树首发送上述应答并在框33结束，过程返回到集合管理员1。

然而，在框37作检查时，如果所述节点上的链路能支持另外的树地址，则进入框39以确定在请求中的集合成员是否存在于子节点上，然后进入框40。在框40中，实施用被标识的树地址对合适的链路或终端边界进行标记。如果集合管理员接收到一个肯定的应答，则由框41进入到框42，在那里，集合管理员记录树信息，即记录在响应的节点已经用树地址标记的TU的数量，并记录树首的位置识别。再进入框43为下一树更新信息设定好到时计时器。随后进入框31 ，为子节点产生一个有效树地址表，并在框32送给树首供其使用。

回过来看框34，如果在节点上没有一条链路由树请求者的树地址来标记，则进到框44。作出检查以确定在这些链路上是否得知树请求者的树相关子。如果应答为否，则进到框37，过程如已对此作过的描述那样，确定该节点上的链路是否能支持另外的树地址。如果这些链路能支持另外的树地址，则进到框39，其过程也如前面所述。如果不能支持，则进到框38，其过程亦如前面所述。

然而，如果在集合管理员节点上服务的链路上得知树请求者的相关子，则进到框45，在框45不使用当前树地址对链路和终端边界进行标记，而相应地使用树请求者的树地址对它们进行标记（转到框40）。随后该过程进到框41，如已描述过的过程一样。

如果集合管理员1收到一个树更新请求或信息，则进到框46，它使树记录时效字段复位为0，然后经框47返回到集合管理员框1。然而，如果到时的时间期满，则进到框48，产生一个信息给树首以表明集合管理员节点，没有接收到树更新信号。随后，进入框49，不对所述节点上的链路进行标记，过程再经框50返回到集合管理员1。如果集合管理员1收到一个树删除信息，则进到图6中所示的框51。集合管理员将不对那些与其子节点上被标记链路和全部终端边界来的树相关子相关的树地址进行标记。然后，将进到框52以产生和发送树删除应答给树首，并且经框53返回到集合管理员框1。

如果集合管理员1收到一拓扑数据库更新，表明一个邻接的集合管理员或控制点已经失效，则将进到框54，集合管理员将不对从链路到失效节点的全部树地址进行标记，且经框55返回到集合管理员1。

上述所有这些是发生在集合领导员内的过程，以响应来自传送用户、树首的请求，或来自拓扑数据库的请求，对于网络中的拓扑变化，拓扑数据库受到监视。存在于集合管理员位置上的树首功能的各种调用也表示在图5和图6中，这已经描述过。树首实际的功能流程由来自集合领导员、集合管理员或拓扑数据库更新的信息调用，这些在图7中示出。

在图7中，如果树首正在起作用并接收到一个生成树指示，则首先进入框56。在框56，树首根据网络中该树首的位置，通过把网络ID、节点ID、子节点标志和一个32位计数器数字中联起来，产生一个树相关子索引。然后，进到框57，在那里通过一个随机地址发生器产生一个树地址。在框58中，树首根据集合成员资格表和网络拓扑编辑一个子节点表，树首从服务于请求TU的请求的集合管理员处接收该子节点表。然后，在框59它调入树计算算法，计算树的布局图，该布局图跨越所有的子节点，并满足由所述请求为其设定的质量和带宽要求，再在框60等待应答。如果收到一个肯定的应答，则进到框63，在那里树首记录每一路径信息，包括最小的极大包的大小和树的子节点或路由地址，随后它为树的每个路径产生一个树请求，如框64所示。然后，在框65，它把这些树请求发送出去，并等待应答，再经框66返回到框1中的树首集合管理员功能。

如果在框60没收到肯定的应答，树首便将一个否定的应答返回给请求TU，并在框62中结束其树首过程。当树首1接收到一个对其树请求信息的应答时，它在框67记录该应答信息，并检查是否这是来自所期望的应答表的最后的应答。如果不是最后的应答，该过程经框69返回，以等待接收最后的应答。如果在框68最后的应答已接收到，则进到框70，树首再次作出检查以确定全部应答都已接收到否。如果不是全部应答都已接收到，但却表明最后的应答已接收到，则进到框83，在那里树首发送出一个树删除信息，以消去树的每个路径的老地址，但并不将树消毁。然后，如框84所示树首从有用的应答中选取一个新的树地址，并去到框58，在那里的过程流程已描述过。

然而，如果框70表明已收到所有的应答，则在框71作出检查，以确定是否收到了全部肯定的应答。如果应答为是，则进到框76，在那里进行检查以确定是否所期望的TU全部在该树上。如果它们是，则进到框80，对树上的TU进行记录，树信息返回到请求用户。随后进入框81，发送出一个树更新和启动更新计时器信息，过程经框82返回而结束。

然而，如果框71中的检查表明并不是全部应答都为肯定，则进到框72，以确定是否仅有一个表示一无效地址的判断码位已被接收。如果应答为是，则进入框73，在那里从被表明可利用的地址中选择一个新的树地址。然后进入框74，在那里新的树地址被用来取代老的树地址，并利用新地址实施树请求的再发送，随后该过程给框75返回。然而，如果判断码出现误码，接收到的并非一个无效的树地址，则进到框83，为每个路径发送一个树删除信息，同时，一个“不对树进行消毁”的指示位被置位，过程再转到如前所述的框84等。如果已收到全部应答，并且都为肯定的，则框76检查是否所期望的用户都出现在该树上。如果它们没有出现，则进到框77，在那里进行检查以确定是否请求用户对于被请求的全部TU都必须要求出现在该树上。如果应答为否，则过程进到框80，在那里对实际出现在树上的TU进行记录，且将信息返回到请求传送用户。然而，如果请求用户要求其全部被标识TU都应出现，则进到框78，一个否定的应答达被送到TU，表示不能生成一个跨越其全部所需用户的树，且树首过程在框79结束。

如果树首1检测到树更新计时器已终止，则它在该树上发送一个树更新信号，并使计时器复位（如框85所示），然后经框86返回。

当树首接收到一个树删除应答（即一个对树删除信息的应答）时，进到框87，它记录该应答信息。在框88作出检查以确定是否这是所期望的最后的应答。如果回答为是，在框89作出检查，是否现在应该将树消毁。如果回答为是，树顶首过程在框91结束。但如果回答为否，该过程经框90返回到树首1。如果在框88没有收到最后的应答，则过程经框92也昔返回，以等待进一步的发展。

如果树首接收到一个对树进行消毁已到时候的指示，则进到框93，为每一路径产生一树删除信息，同时一个消毁树指示符标记为是。随后进入框94，发送树删除信息并等待应答。过程经框95返回。

当树首接收到一个从树中要去掉一指定用户的指示时，进到框96，在那里它检查以确定该指定用户是否是该树首所服务的子节点中的最后一个用户。如果应答为是，则如框97所示，所述子节点是一个“叶片”（即树的最外面界限）。然后进到框98，发送树删除信息，以便从树中去掉所述子节点，过程经框99返回。然而，如果该子节点不是叶片，则进到框100，仅从树信息中删除被标识的用户。随后进到框101，该过程返回。如果该TU不是子节点中最后的TU，则如框96中的检查那样，适用相同的结果，随后仅从树信息中删去该TU的地址。

当树首收到给树增加一给定用记的指示或请求时，进到框102以确定传送用户子节点当前是否在树上。如果应答为是，则由于所述的传送已能通过树上的一个子节点达到，故该过程经框103返回。然而，如果框102应答为否，则进到框105，对此稍后将作较详细的描述。

如果树首接收到一个拓扑数据库更新信息，它表明一个集合管理员或控制点在网络中已经失效，则进入框104以确定是否失效的节点是一个叶片。如果应答为否，则过程进入到框105，后面将予以描述。然而，如果应答为是，则进到框115，作出检查的确定是否原始请求用户要求全部用户都出现在树上。如果应答为是。则进入框116，一个否定的应答返回到原始请求用户，随后进入框117，树首过程结束。如果原始请求用户并不要求全部用户都出现在树上，则进到框118，该过程只返回到框1。

当树首1接收到一个拓扑数据库信息，表明树上的一个链路已经失效，或者一个集合管理员来的信息，表明它未收到一个更新信号，或者是框102或104中的判断表明为否定的情况时，则进到框105。

在框105中，要求树首编辑一个对现有树进行任何增加所需的子节点表。然后进到框106，在那里调入树计算算法以将当前树扩展到新的子节点。如果一个链路失效，且必须重新扩展该树，则过程是相同的。在框107中，检查是否已收到了对树生成信息的肯定应答，该树生成信息由框56中的树生成过程调用而送出。如果已收到一肯定的应答，则进到框108，记录每一路径的信息，随后在框109中进行检查以确定是否多重路径相交于先前在树上的一个子节点。如果应答为否，则进到框119，用清除位置位为每一路径送出一个树请求，并且第一复制子节点地址设定得等于已被请求扩展的子节点。在框120，树请求信息被送出，并等待应答，该过程经框121返回。

然而，如果多重路径相交于先前在树上的一个子节点，则进到框110，清除位根据树请求而置位，以对新树的第一分支进行标记，并通过不对它们进行标记以清除旧树的任何保留的链路。随后，进到框111，执行任何另外的树请求来将保留的链路放置到树上。随后，调用框112，在那里用清除位置位来发送树请求，并等待任何被调用子节点的应答。最后，在框113，树首用清除位复位来发送出保留树请求，并经框114退出而返回。

上面已对通信网络和树分布的方法及装置进行了描述，它们包括树的生成，管理和删除或消毁的各过程。但应当指出，本领域内的技术人员可能对所述过程的特定顺序和步骤进行各种更改，但都偏离不开本发明的精神和范围。因此，本专利权利要求中所描述的仅仅作为例证，并不局限于此。

Claims (8)

1、一种通信网络，它具有多个通过通信链路彼此互连的节点，经由通信网络，链路信息可以发送和传输到位在一个或多个所述节点上的一个或多个通信网络用户，为使在所述用户规定的子集合内的成员之间进行通信，所述网络被组织成一个或多个分布树，其特征在于每个所述的节点包括：

用于对所述子集合起一个分布树树首作用的装置，所述分布树树首装置包括产生一个分布树地址第一装置；

第二装置，用于产生分布树地址相关识别符，当与所述分布树地址相结合时，该识别符唯一地识别在全部所述节点上的所述分布树，而全部所述节点具有由所述分布树中的所述分布树树首包罗的所述子集合成员；

第三装置，用于产生和向全部所述节点发送一分布树生成请求信息，而全部所述节点具有由所述分布树服务的成员；

第四装置，用于接收所述分布树生成请求消息，并对其响应，产生和发送一个应答，指明所述分布树地址当前是否正在所述节点中使用，并指明在所述节点处当前可以使用的分布树地址；

第五装置，响应来自所述节点的应答，用于能对包罗在所述分布树中的全部所述节点的消息进行分配，而所述分布树使用一个与任何所述应答不相抵触的地址。

2、根据权利要求1所述的网络，其特征在于还包括：

在每一所述节点上的第六装置，用于在所述节点上将与所述应答不相抵触的所述树地址同所述分布树中包罗的外出的所述通信链路联系起来。

3、根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述的第一装置还包括一个随机数字发生器，用于产生所述分布树地址。

4、根据权利要求2所述的网络，其特征在于，所述的第一装置还包括一个随机数字发生器，用于产生所述分布树地址。

5、根据权利要求1至4中任何一个所述的网络，其特征在于，所述地址相关标识符包括其上面有着所述树首的所述节点的节点标识，以及一个随机的计数器值。

6、根据权利要求1至4中任何一个所述的网络，其特征在于，根据接收到一个所述的应答而指明在任一节点上当前使用的地址时，所述第五装置利用所述接收到的在所述节点上当前可使用的树地址的指示，并从所述可使用的地址中选取一个新的树地址。

7、一种管理通信网络的方法，该通信网络具有多个依靠通信链路彼此互连的节点，经由通信链路可向位在一个或多个所述节点上的一个或多个用户发送和传输信息，其中，为在所述用户规定的子集合内的成员之间进行通信，所述网络被组织成一个或多个分布树，所述方法的特征在于包括下列步骤：

为所述子集合选择一个分布树树首;

在所述树首上产生一个分布树地址;

产生一分布树地址相关标识符，将所述标识符与所述分布树地址相结合，用以在所述网络中唯一地识别所述子集合的所述分布树;

产生并发送一个分布树生成请求消息，它通过网络链路去往全部所述节点，而所述节点具有由所述分布树服务的用户;

接收所述分布树生成请求消息，并产生和发送一个应答，它指明在每个接收节点上所述分布树地址当前是否在使用，并指明当前可以使用的分布树地址;

选择一个与任何所述应答不相抵触的唯一的所述分布树地址。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于还包括下列步骤：

对所述网络中每个所述节点上的每个所述通信链路指配所述的唯一分布树地址，所述的通信链路是所述用户子集合的所述分布树的一部分。

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