CN1122637A - 用于选择空闲链路的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于从多个可供使用的协调路由的链路中，按照所请求的连接的特定资源需求，并取决于在所利用的链路上已被建立的连接的当前资源占用量，为所请求的连接(h)选择空闲链路的方法和装置。由所建立的连接引起的每条链路的当前资源占用被存储在存储器(54)中。每条链路被归类在存储器(54)在相应于有关链路的当前资源占用量或链路的空闲资源容量的链路分配存储器段。在出现具有特别资源需求的请求连接(h)时，首先估算归入所选择的存储器段(m)的链路(c)对于所述的请求是否有剩余的空闲容量，存储器段(m)取决于连接(h)的特别资源需求。

Description

用于选择空闲链路的方法及装置

本发明主要涉及用于从协调构成路由的多个可供使用的链路中选择空闲链路的方法，用于利用全部或局部空闲的路由链路对所请求的连接通过路由进行连接，其中为所请求的连接选择空闲链路是由所述的请求的连接的特定资源需求所支配，以及其中应当考虑在所占用链路上当前已建立的连接的资源需求。

所请求的连接的资源需求可以和已建立的连接的资源需求相同或不同。

本发明也涉及按照本发明的用于为所请求的连接选择空闲链路的装置。

在以下描述中，关于建立所请求的连接的论述将被理解为，希望藉助于利用全部资源容量或对链路的全部资源利用或通过路由的部分被占用的链路上的可供使用的全部或部分空闲资源容量，进行信号的交换或信号的传输。

“已建立的连接”将被理解为具有给定的资源需求的信号交换或信号传输已在路由内的链路上被建立。

术语“资源需求”和“资源容量”已在序言中被使用以说明不同的需求和剩余的容量，例如，带宽需求，虽然表达式也包括其它的需求，诸如对存储器中多个缓冲段的需求。

技术背景

所请求的连接可按照特定的资源需求，例如由请求连接所要求的带宽，及缓冲段的个数和类似的需求，以及可按照在特定时间内，在链路中由于已被建立的连接的占用，资源被使用的程度而协调构成路由的多个可供使用的链路中选择适当的链路的各种方法和系统在技术上是已知的。

关于当前的技术论点的综合报告可在“Proceding of the1989，Singapore International Conference on Communications，paper B5.1，1989”的出版物内找到，其中在Section B“综合宽带通信网(IBCN)”中的由Johan M.Karlsson所作的“IBCN中链路分配的某些方面”作了更具体的描述。

该论文讨论了按照所请求的连接的带宽需求，即所谓的链路分配，在综合带宽通信系统中选择路由内的空闲链路的不同方面，且阐述了用于为了防止过分高密集度的可能性，按照它们的带宽需求构成和分配所请求的连接的多种基本方法，即所谓的分配算法。

可使用本发明的各种信令系统在技术上也是熟知的。

在ATM(异步转移模式)系统中，连接所需求的资源可以是所选定的带宽和/或所选定个数的缓冲级。

在多时隙-STM(同步转移模式)系统中，由连接所需要的资源是被选定的带宽需求。

对于本发明所建议的一个应用，大家知道对于所希望的信号传输可使用能提供连接的不同的转移模式，其中每个连接占用不同的资源量，例如带宽和/或缓冲级，以及在所谓的ATM网络中，所希望的信号传输是藉助于数据元和地址指示部分，即所谓的“头部”和信息发送部分，“有用负载”来实现的。

发明概述

技术问题

当研究以上所述的现有技术时，将会看到一个技术问题在于，提供方法和装置使有不同资源需求，例如带宽需求，所需要的缓冲级的数目以及类似的需求的所请求的连接的拥塞概率，以更多地被控制的方式被消除，以及通过观察对拥塞概率的当前需求，由此能很大程度地利用可提供的资源。

从所请求的连接的资源需求的非常宽的频谱来看，其中不单连接的资源需求和在每个链路中资源被利用的程度是不同的，而且占用次数也不同，将会看到，在提供既强有力又灵活的链路分配算法方面还存在技术问题。所谓“强有力”是指算法不必作细调整，就能提供良好性能，不论业务式连接的性质上有什么变化，而所谓的“灵活”是指算法可仅仅藉助于几个参量而得以调整。

也将看到，一个技术问题是实现使算法向着相应于具有不同资源需求的连接的主要分布的特性方面调整的重要性。当业务在不同路由上不同分布和可以及时改变时，这种调整特别适用。

当考虑到如上所述的较早的技术立足点时，其中对在每个链路上所建立的一个或几个连接的资源的当前利用被存贮在存储器中，将会看到，在对把存储器中的每个链路，以相应于在那时的有关链路的当前资源利用或所述链路的空闲资源容量的链路分配位置进行归类的重要性的实现方面还存在技术问题。

也将看到，在实现在以下情况下给出的优点方面还存在技术问题，即所请求的连接需要特别的资源设施，以主要地估算在所选定的存储器级中和归类在其中的链路上可找到多少个空闲的所需资源的容量，其中所述存储器级取决于所请求的连接的特别的资源需求，且当在这样的情况时，实现所请求的连接可通过路由中的链路被建立。

将会看到，另一个技术问题是实现当链路个数是有限时，藉限制具有预定资源需求的连接个数所给出的优点。

这种限制将会导致，获得具有相互不同的资源需求的全部所请求的连接的拥塞概率更均匀分布的可能性。

也将会看到，在实现以下的处理过程的重要性方面还存在技术问题，即不立即接受最初表示的空闲链路容量并占用此链路以建立所请求的连接，而是立即发起搜索程序(例如间隔二分处理，或二分法)，以确定其资源更多地被利用的，并被归入存储器位置或存储器中更低的存储器段的另一个链路是否具有相应于或略微超过所建立的请求的连接的资源需求的空闲资源，如果是这样的话，就选择该链路。

也将会看到，当使用上述搜索方法时，在提供能使具有相应于或略微超过所建立的请求的连接的资源需求的空闲资源的链路，通过所述搜索方法被估算的条件方面和根据由此给出的资源附加特征提供高的，优选地为最高的资源利用度方面还存在技术问题。

解决方法

为了解决上述的一个或多个技术问题，本发明涉及一种方法和装置，能从多个协调路由的可供使用的链路中，按照资源需求或所述连接的需求，并取决于已在所利用的链路上被建立的连接的资源利用，选择空闲链路以建立所请求的连接，其中所请求的连接和所建立的连接有相同的或不同的资源需求，以及其中关系到当前总的资源利用或每条链路的空闲的或未使用的资源容量的信息被存储在存储器段或存储器位置。

按照本发明，每条链路在相应于当时的链路的总资源利用或相应于链路的空闲的或未被使用的资源容量的链路分配存储器段中的所述存储器中被归类，其中，当连接请求以特定的资源需求被作出时，首先确定在特定的存储器段中所归类的链路是否有用于该特定资源需求的空闲容量，所述存储器段依连接的特定资源需求而定，且如果是这样的话，所请求的连接的建立通常是可接受的。

按照属于本发明概念范围内的本发明的进一步开发，执行搜索程序以建立具有相应于或仅仅略微超过所请求的连接的资源需求的空闲资源容量的链路。

按照另一个替换的实施例，藉助于搜索处理过程估算具有相应于或略微超过所请求的连接的资源需求的空闲资源容量的链路，它根据由资源需求给出的附加，提供高的或最高的占用度。

取决于所选的信号传输系统，资源需求包括带宽需求和/或对多个缓冲段的需求。

按照本发明，使需要一个给定资源或多个资源的连接的数目最大化，以便限制关系到所希望的信息传输容量的路由形成链路的数目，而同时仍为在需要不同资源的连接之间的拥塞概率的适当分配提供条件。

优越性

与用于选择适合于所请求的连接的链路，特别是关于在ATM网络中的链路分配算法的发明性的方法和发明性的装置有关的那些优点存在于，提供这样的条件，即能使具有不同资源需求的连接的拥塞概率总的被均衡，藉此在所选定的链路内得到高的资源均衡性。

本发明性方法的主要特点在以下的权利要求1的描述特征的条款中被列出，而本发明性装置的主要特点在以下的权利要求7的描述特征的条款中被列出。

附图简述

按照本发明用于从多个协调路由的可供使用的链路中选择空闲链路，以建立所请求的连接的装置的示例性实施例将参照附图予以描述，其中

图1原理性地显示了包括多个站的通信网，在这些站之间有一个或多个路由，每个路由包括多条链路；

图2是包括多条链路的一个这样的路由的简化图；

图3显示了一个链路中，有不同带宽需求的所请求的连接的数目及可能分布的一个例子，此链路利用了每秒155兆比特的总带宽；

图4概要地显示了对本发明来说是重要的，在存储器中被归类的多条链路的不同占用，其中被指派给相应链路的存储器段相应于在那个时刻的链路的带宽利用，其中全部空闲链路被归类在最上面，而利用程度逐步加大的那些链路被归类在下面，以“A”表示一种状态，而以“B”表示改变的状态；

图5是具有本发明重要特征的装置的原理电路的方框图；

图6是显示与本发明有关的，用于确定包含多个链路的路由是否能支持所请求的连接的功能的简化的流程图；以及

图7是显示与本发明有关的，用于找出适合于所请求的连接的链路和用于为释放连接而清除该连接的功能的简化的流程图。

目前优选实施例的描述

图1是对适用于电信和/或数据通信的大为简化的说明，它包括四个发射机和接收机1，2，3和4，以及连接在单元1和2之间的路由12，连接在单元2和3之间的路由23，连接在单元1和4之间的路由14和连接在单元4和3之间的路由43。

由于信号结构可被看作为相同的而与所考虑的路由无关，因此以下的描述只是针对路由12给出的。

按照图1的电信网络，按照本发明的基本概念，从原理上看将如下进行工作。

当主叫的电话机“A”想要和被叫电话机“B”建立通信时，电话机“A”发送消息到单元1，此消息可认为被转发到控制设备“SU”。

消息必须包含对本发明来说是重要的和有用的信息，即用于传输信号的并与需求带宽(或在存储器中所需的缓冲级数目)有关的信息，以及与电话机“B”的地址有关的信息。

当控制设备“SU”得到关于A-机希望以特定资源需求或带宽需求(被表示为30 Mbit/sec)连接到B-机的信息时，已知的设备被启动用来通过网络在A-机和B-机之间选择路由(路由选择)。

本发明是基于选择具有足够的空闲资源容量的链路的能力和在占用对每个路由的最少的可能剩余容量后，同时对于具有不同资源或带宽需求的连接保持很适当的和均匀分布的拥塞概率。

控制设备“SU”现在搜索能用于在路由12，14，23和43中用来进行所需要的信号传输的空闲链路，并且占用正好为了这个连接所选定的链路。

图2显示包括预定个数的链路“L”，标以a，b，……，f的路由12。将会看到，路由可包括比图上所显示的要多得多的链路“L”，以及为了说明的缘故，所显示的链路数目已作了限制。

每条链路适合用于一个连接的传输，或带有相类似的或不同的资源需求的多个同时的连接的传输，对有关链路达到最大资源需求，下面所显示的为155Mbit/sec。

在各条链路上最大的资源占用将取决于所选择的转移模式而改变。

例如，在STM-多时隙网络中，已建立的连接的最大带宽占用可以是链路的总带宽容量的100％。

以下的描述是试图举例说明本发明在ATM网络中的应用。

实际上，这将意味着，当链路只用于一路连接时，链路的全部带宽容量(100％)可被占用。

另一方面，当链路被用于两路或更多的连接时，就不可能占用链路的全部带宽容量，但是，在这种情况下，在每次进行估计链路是否为另一个连接所用时，只有一个百分数，譬如说85％，可被看作为链路的全部带宽容量。

这将参照图4被更详细地描述和说明如下。

图3显示了路由内有不同带宽需求的所请求的连接的数目的可能分布的一个例子，其中假定每条适合用于并被形成所需的尺度，以便在单个连接情况下传输155Mbit/sec的最大值，和在两个或两个以上的连接情况下为0.85×155Mbit/Sec(130Mbit/sec)。

图3试图显示，大量的连接只需要64Kbit/sec，这些连接包括电话连接，电话传真连接等。

除了大量连接需要较大带宽以上，也发现相当大量的连接为每个连接需要占用链路的全部带宽，这些连接传送电视信号，视频信号等。

当传送偶而出现的请求连接时，由此尤其必须确定连接的宽带需求，并且从多个可供使用的业务类型中为该连接分配一个“业务类型”。这将在后面更详细地予以描述。

图4试图说明对本发明来说是重要的存储器54的瞬间内容，参考图5，6和7更详细地描述存储器的内容。

存储器54的内容应当代表路由中每条链路的瞬间带宽利用，或替换地，代表每条链路所提供的空闲带宽容量。

图4试图具体地说明存储器54被指派到不同的固定存储器段或存储器位置，标记以“K”到“P”，位置“K”最高，位置“P”是其下的第五个位置。

存储器54中的大量固定位置图上未示出，因为这些位置对于下面举例说明时并不重要。

图4A显示带宽被利用的程度，带宽利用，或多条链路的当前带宽占用量，替换地空闲带宽容量，多到130Mbit/sec，已被插入每个固定存储器段“K”到“P”。

由此得出，对每个这样的链路，有可能确定链路的空闲带宽容量作为空闲容量，可多到130Mbit/sec。

为了简便起见，按照同样的或逐步地增加带宽利用，在图4中，把链路“a”到“f”加以分类，并且相应于存储器段“K”到“P”。

更具体地，可以看到，链路“a”，归入存储器段“K”，是空的，归入存储器段“L”的链路“b”也是空的，归入存储器段“m”的链路“c”占用约80 Mbit/sec，归入存储器段“n”的链路“d”占用约100Mbit/sec，归入存储器段“o”的链路“e”占用约115 Mbit/sec等等。

虽然每个链路的带宽占用量可以只包含一个连接(c)，但以下的描述从这样的假定出发，即几个连接的带宽需求已被相加以构成假定的占用量分布(d)。

图4A也显示了从A到B的所请求的连接“h”的未归类的带宽需求(30Mbit/sec)。

当这个请求的连接“h”要被归入已被占用的链路时，可以确定每个链路“a”，“b”，“c”和“d”有足够的空闲带宽，但是由于链路“d”已被利用了很大程度，这样这个链路应当首先被选定。

对于被指派给请求的链路“h”的链路的选择构成了本发明的基本方面，所以将更详细地加以说明。

当带宽需求为30 Mbit/sec的请求连接已被归类，也就是已被指派为一个业务类型时，将在固定存贮器段“m”中确定存储在所述存储器段的链路“c”是否有足够的剩余容量来管理这个连接“h”。

如果回答为“是”，那么就进行搜索过程，以确定在以下的固定存储器段中是否存储了与有足够的剩余带宽容量来管理该连接的其它链路有关的信息。

此搜索过程显示在存储器段“n”中的链路“d”可被使用。

在把带宽需求“h”给予链路“d”之后，它的临时带宽占用量增加，且链路“d”从图4A的存储器段“n”被移到图4B的存储器段“P”中，链路“e”和“f”向上移动一步。

假如所请求的连接需要130 Mbit/sec或更多的带宽，连接被指派给另一个类型，业务类型，并且产生了关于存储器段“K”是否有空闲链路“a”的问题。

如果回答为“是”，正如所显示的情况那样，链路“a”被占用且链路更进一步地向下移动，如果没有到存储器段的最低位置，且剩余的链路向上移动一步。

本发明是基于估算归类到相应于特定类型的业务情况下的一个业务类型的存储器段(“m”或“a”)的链路的空闲容量的概念。

将会理解，当连接“h”被释放时，链接“d”向上移动到图4A所示的位置，在位置“e”和“f”中有相应的变化。

现参照图5和6将更详细地描述连接的建立，其中具有30Mbit/sec的带宽需求的一个业务类型的请求的连接“h”，将按这样的准则占用链路，即每个路由将只接受一个同样的业务类型的预定个数的连接。

图5是显示这样的装置的方框图，该装置能为在线51上出现的所请求的连接“h”，从协调构成路由12的多个可供使用的链路中为特定带宽需求选择空闲链路“d”。

当建立连接时，藉助于控制设备“SU”询问哪个连接路由对于具有给定的带宽需求(30 Mbit/sec)的连接是可供使用的，和哪一个将把电话机“A”和电话机“B”相连接。

包括存储器功能的装置50接收信号，尤其是代表带宽需求30 Mbit/sec的信号，并且可被来自启动装置50a的信号所启动。

特定的带宽需求现在在比较电路52a中被归类。

在装置52b中产生多个参考信号，用来把具有带宽等于或超过130Mbit/sec的连接划为第一业务类型，把具有带宽等于或超过70Mbit/sec的连接划为第二业务类型，把具有带宽等于或超过20MHz/sec的连接划为第三业务类型等等。

所请求的带宽需求在比较电路52a中与多个编程的固定带宽值相比较，当发现一致时，它就从几个可供使用的业务类型“i”中把一个业务类型指派到所请求的连接。

装置包括能读计数器52d的单元52c，该计数器揭示了已在有关的路由上建立的选定的业务类型的连接的数目。

当这种业务类型的连接已利用多到或在某程度上等于给定的上限时，路由12和/或链路可被阻塞，而不能建立特定业务类型的连接。

如果检验表明，通过计数器52d，路由已被该业务类型的最大数目的连接所占用，那么就启动阻塞式锁定功能，它通过线52c通知中央控制设备“SU”。

如果假定没有这种阻塞和锁定存在，就启动装置或单元53，它检测链路的业务级别，即链路被占用的程度，按照业务类型把它归入存储器的特定存储器段(或空闲的可供使用的容量)。

在第一业务类型(130 Mbit/sec)的情况下，最上面的位置“K”被感知并可能感知对划归在该存储器段的链路“a”的占用。

下面的位置为第二业务类型(70 Mbit/sec)所感知。

位置“m”为第三业务类型(20 Mbit/sec)所感知，且确定链路“c”是否具有足够的容量来传送连接“h”。

试图使存储器按照需求划分记录或条目。

这样本发明就基于这样的概念，即通过单元53为占用起始位置的每个所选定的业务类型确定由业务类型(3)所决定的存储器段“m”是否包括具有这样的带宽占用量的链路，它能使业务类型(3)所决定的连接与有关的带宽相加而不用早先的带宽占用量的总和，且附加的占用量超过所决定的值，或附加占用量是否可被接受。

如果附加占用量不能为存储在所选定的存储器段中的链路所接受，那么在线53b上产生锁定信号。

如果附加占用量可被接受，那么就在线53a上产生接受信号，它表示连接可被建立。

按照本发明的概念，中央控制设备“SU”可以得到立即的指示，意思是路由12可接受需要30 Mbit/sec的连接，尽管精确的信道数和链路还没有被建立。

如果信号53a被接受，那么就开始进行通过搜索设备55为媒介并基于二分搜索法的搜索过程。

藉助于搜索设备55，在存储器54中的下面的存储器段和存储在所述存储器中的有关链路带宽占用量现在被感知，以便能估算哪一个存储器段有足够容量的链路以管理具体的带宽需求，在所显示的情况中，存储器段“n”和链路“d”可被看作为具有足够的容量。

搜索设备55通过单元56通知存储器段“n”和链路“d”现在被连接“h”占用，以及相应于链路的信道号应通过线56a被传送到控制设备“SU”。

当链路“d”被提供另一个30 Mbit/sec的带宽占用量时，链路以上述方式被降低到存储器段。

即使带宽占用量以图4所显示的方式被说明，但是在每个存储器段只存储一个或多个数字，代表所利用的带宽和/或缓冲器需求，仍属于本发明的范围。

图6是公开与本发明有关的，用于确定包含多个链路的路由是否能承载或传送所请求的连接的功能的简化流程图，，及图7是公开与本发明有关的，用于搜寻适合于所请求的连接的链路和用于释放所断开的连接的功能的简化流程图。

图6和7直接关系到所描述的举例说明实施例。

将会看到，本发明并不受限于其上述的和举例说明的实施例，并且可在由以下权利要求所限定的本发明的概念的范围内作出修改。

Claims (12)

1.用从被协调构成路由的多个可供使用的链路中，按照所请求的连接的特定资源需求，并取决于在所利用的链路上已被建立的连接的当前资源占用量，为所请求的连接选择空闲链路的方法，其中所请求的连接的建立和已被建立的连接有相同的或不同的资源需求，以及其中由一个所建立的连接或几个已建立连接造成的每条链路的当前的资源占用量，被存贮在存储器中，其特征在于：

a)把存储器中的每条链路归类在相应于链路的当前资源占用量或链路的空闲资源容量的链路分配存储器段之中；

b)在出现具有特别的资源需求的请求连接时，首先估算归入所选择的存储器段的链路对特定的需求是否有空闲容量，所述存储器取决于连接的特别的资源需求；以及

c)当正是这种情况时，通过路由中的链路建立所请求的连接。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，藉助于搜索程序，估算具有相应于仅仅略微超过或超过所请求的连接的资源需求的空闲的或未使用的资源的链路。

3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，为实行搜索程序，以便估算具有相应于仅仅略微超过或超过所请求的连接的资源需求的空闲的或未用的资源的链路，它根据由资源需求给出的资源附加物，藉助于搜索程序提供最高的占用度。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，为当c)不是这种情况时，就阻拦连接的建立。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于，资源需求是带宽需求和/或对存储器中的多个缓冲段的需求。

6.按照权利要求1的方法，其特征在于，藉助于计数器估算具有特别资源需求或特别业务类型的连接数目，以及对于路由中的所有链路接受小于或等于预定的数目。

7.用于从多个可供使用的协调路由的链路中，按照所请求的连接的特定资源需求、并取决于在所利用的链路上已被建立的连接的当前资源占用量，为所请求的连接选择空闲链路的装置，其中所请求的连接和已建立的连接具有相同的或不同的资源需求，以及其中装置包括存储器，由所建立的一个连接或几个连接造成的每条链路的当前资源占用量就被存储在该存储器中，其特征在于：

a)用于把所述存储器中的每条链路归类在相应于链路的当前资源占用量或所述链路的空闲资源容量的链路分配存储器段的装置；

b)用于在出现具有特别资源需求的请求连接时，首先估算归入所选择的存储器段的链路对所述的资源需求是否有空闲的或足够的未用的容量的装置，所述存储器段取决于连接的特别资源需求；以及

c)用于当正是这种情况时，启动接受和建立请求连接设备的设备。

8.按照权利要求7的装置，其特征在于，连接到存储器的搜索设备，其作用为估算具有相应于或超过所请求的连接的资源需求的空闲资源的链路。

9.按照权利要求7或8的装置，其特征在于，所述搜索设备能运行以估算具有相应于或略微超过所请求的连接的资源需求的空闲资源容量的链路，以及它将根据由资源需求产生的资源附加提供最高的占用度。

10.按照权利要求7的装置，其特征在于，当c)不是这种情况时，所述设备能运行以阻拦所请求的连接的建立。

11.按照权利要求7的装置，其特征在于，资源需求是带宽需求和/或对多个存储器缓冲段的需求。

12.按照权利要求7的装置，其特征在于，其功能为估算被建立的连接个数的计数器，且它公开了特别业务类型或资源需求，以及其特征在于，其中小于或等于预定数的数目对于路由中的所有链路是被接受的。

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