CN1159723A - 网络拥塞的测量方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一个包含CLOS交换网的通信系统，和一个刻划网络容量、使用情况、拥塞和阻塞与/或近似阻塞状态的方法。在本发明方法的一个实施方案中，在执行路由算法来确定能够用来满足系统接收的通信请求的路径之前，先确定每个链路的状态，并计算出可用路径的测量结果，由于在没有路径或只有有限路径可以用来满足通信请求时，避免了复杂的路由计算，从而提高了效率。

Description

网络拥塞的测量方法和设备
本发明涉及CLOS或三级交叉连接、交换网络，尤其涉及一种刻划网络容量、使用、拥塞和阻塞与或近似阻塞状态的方法和设备。
交叉连接交换机是一种通信网络设备，用来在多个网络结点之间建立接续关系。一种典型的交叉连接交换机能够在任何输入线路与输出线路之间提供接续。在理想情况下，一个交叉连接交换机应当能够将任何输入接续到任何输出端，而不妨碍(“阻塞”)任何其它输入和输出线路间的路由或路径的接续状态。换言之，“无阻塞”意味着，在任何有效的输入和输出之间总存在一条路径。CLOS交换网络是人们熟悉的无阻塞交换的典型例子，在The Bell SystemTechnical Journal杂志1953年3月第406至432页题为“A Studyof Non-Blocking Switching Networks”的文章中对此进行了讨论，作者是C.Clos。
CLOS交换网是多级构造建立的，所以，与具有同样输入输出结构的单级交换结构相比，其所需的用来实现输入输出间接续的交换点更少。一个CLOS网由三级组成——输入级、中央或中间级和输出级。一个CLOS网能保证点到点接续的无阻塞，即总有一条路径是可用的，如果：
                  m≥n+g-1其中m是中央级交换机的数量，n是到每个输入交换机的输入线路数量，g是每个输出交换机的输出线路数量。如果n＝g，则m≥2n-1。上述关系式有时也称为Clos原理。
虽然Clos原理可以保证系统中点到点通信的无阻塞，但它不能确保系统中一点到多点广播的无阻塞。因为对广播能力和附加映射及信号速率的要求在不断增长，今天的通信网络必须既能处理点到点接续，又能处理广播式通信。虽然有可能将CLOS网用于广播式通信，但已认识到，为了保护无阻塞特性，交换机中的接续路径设置必须重新安排，或者增加中间级的交换机数量。由于需要时间、工作量和资源，这些重新设置会受到限制或禁止，而且提供附加的中间交换机也会增加交换机的额外费用。
最近，已经开发并使用了允许CLOS网处理点到点和广播式接续的路由算法。这种算法的一些例子可以在美国专利5,450,074和5,276,425中看到。这些算法包括从输入级、中间级或输入和中间级合成体优先跨接到多点接续。在许多技术论文中，对点到点和广播式接续中保证无阻塞所需的交换机数量的理论有进一步的详细探讨，这些文章包括：The Bell System Technical Journal，Vol.41，1962，P833-855的题为“Reswitching of ConnectionNetworks”的文章，作者为Paull，M.D.；和JSSE Transactions onComputers，Vol.40，No.9，Sept.1991，P1005-1015中题为“Nonblocking Broadcast Switching Networks”的文章，作者是Yang，Y。
无阻塞的重要性有很多原因，包括维持一条保护路径或线路。在一些实例中，网络中的某些交换路由或路径是受保护的，被称为保护线路。保护线路可以确保一直维持一个特定网络输入和一个特定网络输出间的通信，例如，这对优先权或紧急通信是必需的。一条或多条保护线路的存在给路由算法增加了复杂性，当前的路由系统还不能简单或有效地弥补这一点。因此，人们希望有一种CLOS网能有效地识别和提供一条或多条保护线路，处理点到点和广播式通信。
由于可用于广播式通信的至少有一条保护线路的CLOS网算法的复杂性，人们还希望能在任何特定时刻及时确定当前网络所有线路的可用性。这个网络活动的“瞬态图”可以在执行耗时和处理器集中的算法之前进行，从而为所请求的通信确定一条可用路径或分支路由。作为执行算法的准备，如果没有或只有一条路径是可用的，宝贵的时间和资源被保护起来。也可以提供警告说明网络的拥塞或近乎阻塞状态。因而不管CLOS交换网用的是何种路由算法，瞬态图都是有用的。
反映网络活动的当前状态信息也可以作为一个分析工具使用。例如，查看网络的一个瞬态图或查看或分析一系列这种瞬态图可以对网络的性能进行评估。而且用所提供的数据可以在出现意外的近似阻塞情况时对系统进行调试或审查网络状态并可以确定其它异常、无效甚至所选路由算法的缺点。这种特性还可以用作一个接续模拟器的一部分，来刻划多个级交换机使用分布的特性。因此，期望提供一个CLOS交换网和一种路由通信方法，它包含有在任何时间点确定网络活动的能力。
本发明提供用于CLOS交换网的通信系统和方法，允许对网络容量、使用情况、拥塞和阻塞与/或近似阻塞状态特性进行刻划描述。
在一个实施方案中，系统包括一个CLOS交换网和一个控制器。CLOS交换网包括输入、中央和输出级，每一级有至少一个交换机。网络还包含多个第一链路，将输入级中的每一个(至少一个)交换机接续至中央级的每一个(至少一个)交换机上。网络进一步包含多个第二链路，将中央级的每个(至少一个)交换机接续到输出级的每个(至少一个)交换机上。
控制器包括一个确定每个第一和第二链路状态的设备，该状态显示为满足一个通信请求，链路当前是空闲(未用)还是忙(已用)。控制器还包括一个计算设备，计算至少一个输入级交换机中的每一个交换机到至少一个输出级交换机中的每一个交换机间的多个可用路径。将第一链路和第二链路合成定义为一条路径，用来将输入级交换机分别接续到输出级交换机。路径可用性计算是基于已确定的第一和第二链路状态进行的。具体地说，如果接续输入级交换机到输出级交换机的第一和第二链路都是空闲的，这条路径就是可用的。
根据本发明的方法，链路状态和可用路径的数目由系统的控制器确定。路径可用性数据反映了网络的使用，也可用于指示网络的阻塞和/或非阻塞状态。该数据还可指示网络的容量和拥塞。
在确定一个或多个路径来满足一个通信请求前使用本发明的方法，会为系统带来效率。如果没有路径、只有一条或没有足够的可用路径来满足请求，就不需要路由计算。通过检查路径的可用性信息，能够找出路由算法缺乏效率的地方，可以开发一个模拟器来刻划网络使用分布的特征，并对新路由算法进行检测和调试。本发明的系统和方法并不依赖于系统的路由算法，并能集成到现存的系统中。或者可以修改路由算法，来识别无效路径并考虑清除无效路径。进而，很容易地引入保护线路并如所希望的那样，维持保护状态。最后，系统和方法可以用来处理点到点与/或广播式通信。
参照下面的详细描述和附图，上述特性、附加特性及本发明的优点会更加明显。
图1描绘了本发明交换系统的简图，包括CLOS网络和相连的控制器；
图2描绘了采用现有技术的CLOS交换网络的简图；
图3描绘了一个空闲CLOS网的示意图，并包括依据本发明的空闲CLOS网的输入、输出和路径矩阵、路径使用统计量和路径使用情况统计图；
图4描绘了一个负载很小的CLOS网的示意图，并包括依据本发明的负载很小的CLOS网的输入、输出和路径矩阵、路径使用统计量和路径使用情况统计图；
图5描绘了一个负载很大的CLOS网的示意图，并包括依据本发明的负载很大的CLOS网的输入、输出和路径矩阵、路径使用统计量和路径使用情况统计图；
图6描绘了一个阻塞的CLOS网的示意图，并包括依据本发明的阻塞的CLOS网的输入、输出和路径矩阵、路径使用统计量和路径使用情况统计图；
图7描绘了根据本发明基于通信请求选择通信路径的示范处理流程图；
图8描绘了依据本发明的第二示范处理流程图。
图1描绘了本发明交换系统的简图，包括CLOS网络和相连的控制器。具体地说，该通信系统10包括一个CLOS交换网12、一个控制子系统14和一个接口终端16。CLOS交换网12包括一个接有多个输入端口并接收输入信号的输入级18，一个中央级20和一个接有多个输出端口并发送输出信号的输出级22。后面将结合图2对输入、中央和输出级18、20和22相互之间及其与输入输出信号间的连接作更详细的解释。
在本实施方案中，控制子系统14包括控制器24，它具有输入输出端口，以便对CLOS交换网12的输入、中央和输出级18、20和22的交换机进行通信和控制。控制器24可以由一个在技术上已广为应用的微处理器或计算机构成。在控制器24上执行一个算法，在各个系统输入输出之间为所请求的通信选择路由，就象在技术上已经采用的那样。路由或路径选择算法能够支持点到点接续、广播式接续，或者二者都支持，并且还可以支持保护线路(即为了特殊用途而保护起来的路径，它对满足总通信需求是无效的)。
在图1中还可以看到，控制子系统的一部分包含一个磁盘驱动器26，一个RAM(随机存取存储器)设备28和一个磁带驱动器30。磁盘驱动器26和磁带驱动器30是长期非易失性存储设备，它们与控制器24连接起来，保存控制器24收集的数据或保护到控制器24的信息。进一步，操作系统、系统软件与/或路由算法储存在磁盘驱动器26或磁带驱动器30中。其它非易失性存储设备，如已广泛使用的EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)或光盘，也可以在此使用。
控制子系统14中的RAM28是一个高速存储设备，并与控制器14相连，以便控制器14储存和检索临时性信息。例如，这种储存在RAM28中的临时信息可以包括控制器24执行的路由算法产生与/或使用的数据。存储的信息包括(但并不仅限于此)，一个或多个状态表，说明一条特定的到输入、中央和输出级18、20和22的输入或输出线路目前是否正在使用。通常在某些表格中为所有路由算法提供这种状态信息，以避免使用一条已被占用或正在忙碌的线路。RAM28可以包括其它技术上已应用的高速存储介质。进而，RAM28可以与控制器24集成在一起，而不只是象在图1中那样独立出现。
在本实施方案中，系统10还包含一个接口终端16。接口终端16可以由一个操作者使用，通过与控制器24的连接实现多种目的，包括指挥控制器24对CLOS网12进行所期望的设置改变、指定进行特定的通信及显示与/或处理接口终端16能够访问的数据。
除了此处进一步详细描述的本发明内容外，通信系统10可以由一个现在已经广泛使用的通信系统构成。例如，控制器24可以是AT&T公司型号为DACS VI-2000的主控制器，并按照这里所解释的那样进行了修改。
现在来看图2，它描绘了采用现有技术的CLOS交换网络的简图。在本实施方案中，CLOS交换网是空分-空分-空分型的。使用这种类型是为了便于描述和讨论。但是，如这里将要证明的，其它交换网络类型，如时分-空分-时分型也在本发明的范围之内。回到图2，输入级18包括1到r个输入交换模块40…42，每个输入交换模块40…42有n个输入，接收到CLOS交换系统12的输入信号。每个输入交换模块40…42还包括m个输出，连接到中央级20。中央级20包含1到m个中央级交换机44…46。每个中央级交换机44…46包含r个输入与r个输出，以便每个中央级交换机44…46都与输入交换模块40…42中的每一个模块相连。输出级22由1到r个输出交换模块48…50组成，每个输出交换模块48…50包含r个输入，以便每个输出级模块48…50与每个中央级交换机44…46相连。每个输出交换模块48…50还包含n个输出，提供CLOS交换网12的输出信号。
输入交换模块40…42到中央级交换机44…46的接续或链路标为aij，其中1≤i≤m且1≤j≤r。相似地，中央级交换机44…46到输出交换模块48…50的链路标为bij。
依据本发明，状态信息由控制器24收集起来，临时储存在RAM28中，并进行处理来刻划CLOS交换网12或任何三级交叉连接交换网的网络容量使用、拥塞和阻塞与/或近似阻塞的网络状态。特别地，控制器24从RAM28中或直接从网络12中收集所有链路aij和bij的忙/闲状态并将其插入两个矩阵——输入接续矩阵和输出接续矩阵——从中生成路径矩阵来显示下一个或当前请求通信的一个路由或路径的可用性(有效性)测量结果。
输入接续矩阵(ICM)定义输入交换模块40…42和中央级交换机44…46间的第一链路aij的闲/忙状态。特别地，如果链路空闲时，数组的每个元素都为0，或如果链路正被使用时，该值为1。
                 输入接续矩阵：A
  m/r     1     2     3     r
    1     a11     a12     a13 …     a1r
    2     a21     a22     a23 …     a2r
    3     a31     a32     a33 …     a3r
    …     …     …     … …     …
    m     am1     am2     am3 …     amr
类似地，输出接续矩阵(OCM)定义中央级交换机44…46和输出交换模块48…50间的第二链路bij的闲/忙状态。
                 输入接续矩阵：B
  m/r     1     2     3 …     r
    1     b11     b12     b13 …     b1r
    2     b21     b22     b23 …     b2r
    3     b31     b32     b33 …     b3r
    …     …     …     … …     …
    m     bm1     bm2     bm3 …     bmr
路径矩阵(PM)由控制器24确定并定义如下：
                 C＝ATB其中cij＝∑m k＝1(aki OR bkj)，且0≤cij≤m。如这里详细说明的那样，PM(路径矩阵)反映了CLOS交换网12的第一和第二链路aki和bkj的活动；因此，说明了这种链路对未来请求的可用性。
                        路径矩阵：C
    r/r     1     2     3 …     r
    1     c11     c12     c13 …     c1r
    2     c21     c22     c23 …     c2r
    3     c31     c32     c33 …     c3r
    …     …     …     … …     …
    r     cr1     cr2     cr3 …     crr
在PM(路径矩阵)的计算中，不用标准乘法运算，而是把ICM(输入接续矩阵和输出接续矩阵的列进行逻辑或(OR)运算，然后其结果进行算术相加。符号“”用来在上述方程中表示这种运算。每个路径元素cij表示在第i个输入交换模块和第j个输出交换模块之间已经被占用的点到点路径数目。所以，m-cij就是在第i个输入交换模块和第j个输出交换模块之间可用的路径数目，即连接第i个输入交换模块和第j个输出交换模块的第一链路和第二链路都处于空闲状态而构成的路径数目。cij还表示处于忙状态的中央级交换机数目，这些交换机不能用于第i个输入交换模块和第j个输出交换模块间新的接续请求。
在整个I/O(输入输出)交换模块对中，处于忙状态的点到点路径最大数目为m。因此，如果cij小于m，就能满足下一个单一点到点或广播式接续请求。但是，如果cij＝m，则在第i个输入交换模块和第j个输出交换模块间无法为任何请求提供接续。
这里联系图3—6描述使用矩阵PM来表示网络使用容量、拥塞和阻塞与/或近似阻塞的网络状态。图3-6显示了一个示范CLOS交换网52，分别为空闲、负载很小、负载很大和阻塞状态。示范的CLOS交换网52包括：3个输入交换模块53、54和55，每个有3个输入和5个输出；5个中央级交换机56…60，每个有3个输入和3个输出；以及3个输出交换模块61、62和63，每个有5个输入和3个输出。因此，在本实施方案中，m＝5，r＝3，n＝3。
当示范CLOS交换网52空闲时，如图3所示，所有链路aij和bij都是空闲的，故ICM64(输入接续矩阵)和OCM65(输出接续矩阵)的所有元素都如所示，为0。所以PM66(路径矩阵)的所有元素cij也为0。因为m＝5，这说明，在组成示范CLOS交换网52的每个第i个输入交换模块和第j个输出交换模块之间有5条路径(m-cij)是可用的。
在图4中，示范CLOS交换网52有轻微的负载。具体来讲，链路a11、a22、b11和b22，如ICM67和OCM68中相应的矩阵元素所示，当前处于忙状态。于是，网络52处理通信请求，将第一输入级交换机53的第一输入与第一输出级交换机61的第一输出连接起来，并将第二输入级交换机54的第三输入与第二输出级交换机62的第一输出连接起来。在现有技术系统和本发明中，控制器24接收这种通信请求。
图4网络52中PM69的值说明，在任何第i个输入交换模块和第i个输出交换模块之间，至少有3条路径是可用的，因为PM69中没有一个元素大于2。例如，c12＝2，意味着在第一输入交换模块53和第二输出交换模块62之间仍然有3条路径可以使用。这一点可以通过检查图4示范CLOS交换网的示意图得到证实。a11为忙，则通过a12、a13、a14和a15都有可能到达输出交换模块62。但a12并非合法路径，因为第二中央级交换机57和第二输出单元62之间的链路b22已经被占用了。
在图5的实施方案中，通过查看ICM70和OCM71可以看出，示范CLOS网52的负载很大，但没有无效的路径。因为PM72中的许多元素是4，PM72会通知系统，在处理下一个请求时或之后，可能会发生阻塞。于是，存在一个近似阻塞状态，此时PM72的元素值为4。PM72值的相关一致性也说明网络52是统一地处理请求，这是它的一个很大的优点。
在图6中，阻塞发生了。虽然检查ICM73和OCM74并没有证明这一点，但在第一输入交换模块53和第三输出交换模块63之间不可能再处理另一个请求，因为c13＝5＝m。用网络52的示意图来确认这个阻塞，可以注意到，只有第一输入交换模块53为起点的链路a14和a15可以用作第一输入交换模块53的输出线路。但链路b43和b53已被占用，所以在第一输入交换模块53和第三输出交换模块63之间就没有路径相通。对PM75所描述的其它路径来说，至少存在一条路径相通。不仅是c13＝5的值阻止了第一输入交换模块53和第三输出交换模块63之间点到点的接续，而且也不可能从第一输入交换模块53向所有三个输出交换模块61…63广播消息。但这种分别通过第二或第三输入交换模块54或55的一到三的广播消息的作法是有可能的。
除路径可用性矩阵PM外，图3-6中还给出了路径使用情况表76、77、78和79，以及相应的路径使用情况图80、81、82、和83。路径使用情况统计量Sk(其中k值从1到m)是占有k条点到点路径的I/O对(第i个输入交换模块和第j个输出交换模块对)的数目。例如，S0是PM中等于0的元素的总个数。这个统计量反映了网络的一致性或非活动性。用路径使用情况表76…79中的Sk对k进行作图(Sk为纵轴，k为横轴)，如图3-6中分别出现的路径使用情况图80…83，我们可以看到网络活动性的形象表示。这种信息可以显示在接口终端16(见图1)或打印机或其它可视显示设备上。
现在回到图1，本发明的通信系统包括CLOS交换网12和控制子系统14。控制器24不仅控制输入、中央和输出级18、20和22的交换机，它还作为根据接收到的通信请求，如点到点通信或广播式通信，选择通过CLOS交换网12的一个或多个通信路径的设备。通信请求中表现出所选的输入和输出级交换机，通过这些交换机传送一个或多个信号。依据本发明，使用的到所选输入级交换机的输入端口和从所选输出级交换机的输出端口在一个空分-空分(space-space)网络中是不相关的。通信请求从接口终端16或从另一网络设备(未画出)送往控制器24，可以用于控制多个通信系统，例如图1中的示范通信系统。
选择通信路径的设备即控制器24可以包括一个已知的路径选择方法以及上面所讨论的路径可用性能。或者，控制器24可能用于一个修改过的路径选择方法——所作的修改是将这里讨论的路径可用性能进行集成。
考虑根据控制器24所接收的请求选择一个或多个通信路径的方法时，图7和图8描绘了一个依据本发明的示范过程的流程图。在图7的示范过程中，将路径可用性的判断引入到一个已有方法中，来选择通信路径。在图8的示范过程中，在已有的通信路径选择方法中增加了路径可用性的判断。图7和图8的所有步骤由本发明的通信系统的控制器24来完成，配合使用RAM28来储存临时数值。
图7的过程从步骤101开始，例如，它可以是给通信系统12的组件加电。在步骤102中，控制器等待接收通信请求，接收到一个请求后，控制器24就在步骤103来判断路径的可用性。步骤103中根据链路aij和bij的闲/忙状态检测产生IPM和OPM矩阵，来判断路径可用性。这个状态可以驻留在RAM28中或通过检查每个链路aij和bij的状态来确定。然后，控制器24如前所述，计算PM，给出第i个输入交换模块和第j个输出交换模块间路径可用性的测量结果。
步骤104允许控制器24保留保护线路。如果任何链路aij、bij或通信路径被保留，则在步骤105中对有关的矩阵元素进行相应的调整。具体来说，对应于保护线路的矩阵元素被置为m。或者，根据已计算出的反映保护线路非可用性的PM来为保留线路作调整。
在步骤106中，控制器24判断PM中是否有可用的路径，即如上所述是否PM中的所有元素都等于m。如果没有可用的路径，控制器24既不处理当前的请求，也不再接收任何新请求。控制器24循环到步骤102，在步骤102重新计算路径的可用性。在这种情况下，控制器24等待释放一个可用路径，例如，断开一条存在的已处理过的通信请求。
如果在步骤106中判断出至少有一条可用路径，控制器24在步骤107中查询是否至少有一条路径不可用。如果至少有一条路径不可用，控制器会注意在步骤108中将该内容通知给它的路径选择设备。
然后，控制器24确定路径，在步骤109中，通过该路径完成通信。步骤109的算法注意并将避开前面确定的任何不可用路径。最后，在步骤110，根据步骤109中确定的路径，控制器24对CLOS网络系统12中适当的交换机进行控制。
精通技术的人员可以理解，图7的示范过程假设控制器24集成了路径选择功能和路径可用性功能。换言之，路径选择设备识别出不可用的路径并能选择一条或多条路径，不使用不可用的路径，并满足请求。
还可以看出，路径可用性功能可以进一步与路径判断功能合成在一起，如对一点到多点通信，这有助于了解只有X条路径可用，弄清请求的通信的否有可能进行，或进一步掌握对一条特定路径接续的分配在数字上受限制，以避免重复企图使用一条不可用的路径。但是，因为一个集成的方法可能会牵扯到对现存控制子系统进行重新设计，在图8中，描绘了一个替换的示范过程，其中路径可用性设备加到路径选择设备上，来确认路径选择设备没有谋求使用一条不可用的或保留的路径。
图8的示范过程从步骤120开始，在步骤121中，控制器等候通信请求，收到通信请求后，控制器24在步骤122确定满足请求所需的至少一条路径。接着，在步骤123中，计算PM，确定所选或任何其它路径的可用性。步骤123可以包含矩阵ICM、OCM与/或PM的修改，参照图7的步骤104和105。
在步骤124中，所选路径与认为不可用的路径进行比较。在步骤125中，如果控制器24检测到所选路径与可用路径的冲突，控制器24将返回步骤122，去选择不同的路径。如果没有发现这种冲突，控制器24在步骤126对CLOS交换网的交换机进行控制。
精通技术的人员可以理解，图7的示范过程比图8的示范过程有效得多。这种效率的产生是由于路径选择算法在运行之前先测出不可用的路径并将其除去。这样所需的计算量更少。例如，可能没有可用的路径，如果这样的话，就无需执行复杂的路径选择算法。还可以由路径可用性设备来确定只有一条路径可用，并不再运行路径选择算法。然而，图8的示范过程易于经过改进引入一个已有通信系统中，并因此而成为一个可行的选择方案。
还可以认识到，路径可用性判断可以在执行路径选择前进行，即使路径选择设备和路径可用性设备如图7所示没有集成在一起。虽然，路径选择设备可能在其算法中并未容纳不可用路径，但至少路径选择设备在所请求的通信没有或只有一条路径时，不需运行了。实现这样一种方法所需的设备也可以改进，加入一个现存系统中。
进而可以理解到，本发明的通信系统和路径选择方法可以用于处理点到点与/或广播式(通信)需求。路径可用性设备独立于为对这种需求提供路由而选择的算法。本发明不需要在CLOS交换网的任何级中为广播式通信进行从一点到多点的跨接。
继而可以理解，本发明能保留保护线路，并以一种有效而简单的方式实现。还可以认识到，取得网络容量、使用情况、拥塞和阻塞与/或近似阻塞状态的瞬态图，可以用于多种目的的网络分析。例如，通过图3-6，接口终端表现的图形信息可以显示网络的性能。这种实时分析还可以调试一个现存或新开发系统，发现阻塞、近似阻塞或其它异常、低效、甚至路径选择算法的缺点。路径可用性装置在刻划各级交换机的使用情况的模拟器中也是有用的。
还可以看出，本发明的设备和方法可以用在时分交换机中，如同用在图2-6实施方案描绘的空分交换机中一样。在时分交换机中，交换机的多路输入和输出信号分别被分离并进行一个时隙交换，以便通过一个特定的输入或输出传送不只一个信号。可以认为不论是多路信号分离交换还是单一信号交换，第一、第二链路的状态仍然可以显示，且依据本发明确定路径的可用性。
还可以看到，本发明不依赖于使用一个单向交换机。许多交换机可以双向处理通信。本发明的设备和方法可以用于双向路径及所述的单向路径。
如这里使用并在要求中提到的，对一个特定的输入级交换和输出级交换合成体，路径是连接输入级交换机和输出级交换机的第一链路中的一条和第二链路中的一条共同构成的。如果路径中的第一和第二链路都是空闲的，该路径就是可用的。如果第一或第二链路中有一条被占用了，路径就变为无效(不可用)了。
可以认为，上述实施方案仅仅是描述性的，具有技术常识的人员可以很容易地使用本发明的原理并在本发明的精神和范围内设计或开发实施方案。

Claims (18)

1.一个通信系统，包括：
一个CLOS交换网络，具有输入、中央和输出级，每一级包含至少一个交换机，网络还包括多个连接每个至少一个输入级交换机和每个至少一个中央级交换机的第一链路及多个连接每个至少一个中央级交换机和每个至少一个输出级交换机的第二链路；
确定每个第一和第二链路状态的设备，该状态表示各个链路的空闲或忙状态；
计算在每个至少一个输入级交换机到每个至少一个输出级交换机之间的可用路径检测结果的设备，每条路径被定义为连接所选的输入级交换机到输出级交换机的第一链路和第二链路的合成，且一条可用路径是指一条其中的第一和第二链路的状态都为空闲的路径。
2.权利要求1的系统，其中状态确定设备包括一个控制器，它被可操作地连接到CLOS交换网的输入、中央和输出级的每个交换机上。
3.权利要求1的系统，其中状态确定设备和计算设备包括一个与CLOS交换网可操作地相连接的控制器。
4.权利要求1的系统，进而包括：
一个接收通信请求的设备，该通信请求表明了所选的输入级交换机和输出级交换机；
一个选择设备，根据一个接收的通信请求选取一条通信路径，路径选择设备与请求接收设备和计算设备间可操作地连接，这样，当路径可用性计算设备计算出一条路径是不可用的时，路径选择设备就不会去满足一个通信请求。
5.权利要求1的系统，其中CLOS交换网的交换机包括空分交换机。
6.权利要求1的系统，其中CLOS交换网的输入级交换机包括时分交换机。
7.权利要求1的系统，还包括：
向观察者显示路径可用性检测结果的设备，显示设备与路径可用性计算设备间可操作地连接。
8.权利要求1的系统，其中有n个输入级交换机，n个输出级交换机和m个中央级交换机，每个第n个输入级交换机有r个输出，每个第n个输出级交换机有r个输入，且每个第m个中央级交换机有r个输入和r个输出，每个第一链路交换机包括一个接续aki，其中k从1到m，而i则从1到r，每个第二链路交换机包括接续bki，其中k从1到m，而j则从1到r，以一个矩阵的形式计算路径可用性，路径可用性矩阵的每个元素cij是
                cij＝∑m k＝1(aki OR bkj)所以，如果一个元素cij小于m，则在第i个输入级交换机和第j个输出级交换机间至少有一条路径可用。
9.一个通信系统，包括：一个CLOS交换网络，具有输入、中央和输出级，每一级包含至少一个交换机，网络还包括多个连接每个至少一个输入级交换机和每个至少一个中央级交换机的第一链路及多个连接每个至少一个中央级交换机和每个至少一个输出级交换机的第二链路；
一个存储设备，储存每个第一和第二链路的状态，该状态表示各个链路的闲忙状态；
一个控制器与CLOS交换网和存储设备可操作地连接起来，控制器能够确定第一和第二链路的状态并将其储存在存储设备中，控制器还可以根据储存在存储设备中的状态来确定可用路径的测量结果，每条路径被定义为连接所选的输入级交换机到输出级交换机的第一链路和第二链路的合成，且一条可用路径是指一条其中的第一和第二链路的状态都为空闲的路径。
10.权利要求9的系统还包括：
一个接收设备，接收一个所选的输入级交换机和一个输出级交换机；其中控制器还可以为所选的输入级交换机和输出级交换机选择一条通信路径，以使通信路径不是控制器确定的非可用路径。
11.一种通过通信系统发送至少一个信号的方法，系统包括一个具有输入、中央和输出级且每级有至少一个交换机的CLOS交换网，网络进一步包括多个连接每个至少一个输入级交换机和每个至少一个中央级交换机的第一链路及多个连接每个至少一个中央级交换机和每个至少一个输出级交换机的第二链路，系统还包括一个确定每条第一链路和第二链路状态的设备，该状态表示无效链路的闲忙状态，系统还包括一个设备来计算在每个输入级交换机到每个至少一个输出级交换机之间的可用路径测量结果，每条路径被定义为连接所选的输入级交换机到输出级交换机的第一链路和第二链路的合成，且一条可用路径是指一条其中的第一和第二链路的状态都为空闲的路径，方法包含下列步骤：
(a)确定每个第一和第二链路的状态；并
(b)确定每个至少一个输入级交换机到每个至少一个输出级交换机之间的可用路径测量结果。
12.权利要求11的方法，其中系统进一步包含一个接收通信请求的设备，该请求表明了所选的传送信号要通过的输入级交换机和所选的输出级，方法还包括在步骤(a)之前进行接收通信请求的步骤，方法进一步包括：
(c)在确定一个通信请求的输入级交换机和输出级交换机间没有可用路径时，忽略该请求。
13.权利要求11的方法，其中系统还包括一个保护线路，它被定义为第一链路中的一条和第二链路中的一条的合成体，方法还包含下列步骤：
(c)根据构成保护线路路径的第一链路和第二链路对已确定的可用路径测量结果进行调整。
14.权利要求11的方法，其中系统还包括接收通信请求的设备，该请求表明了所选的传送信号要通过的输入级交换机和输出级交换机；以及选择路径来满足通信请求的设备，方法还包括在步骤(a)之前进行接收通信请求的步骤，方法进一步包括：
(c)通知选择设备已确定的不可用路径；并
(d)选择一条可用路径(如果有的话)来满足请求。
15.权利要求14的方法，其中输入、中央和输出级的每个交换机包含至少一个输入和至少一个输出，从一个输入级交换机的输出接续到一个中央级交换机构成第一链路中的一条，从一个中央级交换机的输出接续到一个输出级交换机构成第二链路中的一条，其中系统进一步包括在每个输入、中央和输出级激活每个交换机的每个输入和输出的设备，方法还包括下列步骤：
(e)激活输入、中央和输出级的适当输入和输出交换机，允许由通信请求指明的信号通过所选的可用路径。
16.权利要求11的方法，其中系统进一步包括接收通信请求的设备，该请求表明了所选的传送信号要通过的输入级交换机和输出级交换机；以及选择路径来满足通信请求的设备，方法还包括在步骤(a)之前，进行接收通信请求的步骤，方法进一步包括：
(c)根据通信请求选择一条路径；并
(d)判断所选路径是否可用，如步骤(b)中所确定的。
17.权利要求11的方法，其中系统进一步包括接收通信请求的设备，该请求表明了所选的传送信号要通过的输入级交换机和输出级交换机；以及选择路径来满足通信请求的设备，方法还包括在步骤(a)之前，进行接收通信请求的步骤，方法进一步包括：
(c)确定是否有路径可用；
(d)如果没有路径可用，返回步骤(b)；
(e)如果一条路径是可用的，选择它来满足通信请求。
18.权利要求11的方法，其中系统进一步包括接收通信请求的设备，该请求表明了所选的传送信号通过的输入级交换机和输出级交换机；以及选择路径来满足通信请求的设备，方法还包括在步骤(a)之前，进行接收通信请求的步骤，方法进一步包括：
(c)确定在通信请求所表明的所选输入级交换机和所选输出级交换机之间是否有路径是可用的；
(d)如果在所选输入级交换机和所选输出级交换机之间没有路径可用，返回步骤(b)；
(e)如果在所选输入级交换机和所选输出级交换机之间只有一条路径可用，选择该可用路径；并
(f)如果在所选输入级交换机和所选输出级交换机之间多于一条路径可用，用系统的路径选择设备来选择一条路径。
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