CN1177441C - 在异步传输模式中控制服务质量的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制ATM的QoS的设备，包括第一处理单元，用于将接收到的AAL5类型业务转换成为AAL2类型业务，之后，对实时AAL2类型业务进行优先处理；以及第二处理单元，将所接收到的AAL2类型业务转换成为AAL5类型业务，之后，对实时AAL5类型业务进行优先处理。因此，当产生了传输链路失败或者业务拥挤时，划分实时服务业务和非实时服务业务，并且优先处理对时间延迟敏感的实时服务，轻微延迟非实时服务，从而能够有效地使用有限的带宽。

Description

在异步传输模式中控制服务质量的设备和方法
技术领域
本发明涉及异步传输模式(ATM)通信，尤其涉及控制ATM的服务质量(QoS)的设备和方法。
背景技术
用于实现B-ISDN的异步传输模式(ATM)网络通常提供具有诸如话音、视频和数据等各种业务特性的多媒体服务。为了满足现行的通信需求，这些网络必须满足不同服务质量的要求。同时，在ATM网络中，具有不同特性的业务源要求不同等级的服务质量(QoS)。为了满足这些要求，开发了新的业务控制技术。其包括新呼叫连接请求的核准程序，监视预先连接的呼叫中的合法使用并保证指定的QoS，以及负载生成策略，等等。业务控制和网络资源分配紧密相关，从而业务控制的基本目标是保护网络并实现网络的功能目标。
一般来讲，在基于异步传输模式的系统中，基于预定的分组规格来划分用户信息，同时向所划分的分组添加报头，即目的地信息，以形成固定大小的信元。然后将所生成的信元传输到指定的目的地。
B-ISDN(宽带综合服务数字网)协议参考模型包括用于传输用户信息的用户平面，用于控制连接的控制平面，以及用于监控网络的管理平面。可以将B-ISDN服务分为不同的类型。即，例如，恒定比特率(CBR)服务和可变比特率(VBR)服务，实时服务和非实时服务，以及面向连接的服务和无连接服务。在这些服务中，实时服务是提供即时响应和并行性的服务。实时服务的典型实例包括可视通信会议服务，可视电话服务等等。数据传输服务是非实时服务的实例。
图1显示的是ATM协议的分级结构图。该协议基于具有7层的开放式系统互连(OSI)参考模型。ATM的用户平面包括4层，即物理层、ATM层、ATM适配层(AAL)，和较高层。通常在ATM层实现QoS控制。
物理层为传送ATM信元提供了传送功能，包括物理介质(PM)子层和传输汇集(TC)子层。PM子层提供了具有比特传输功能的物理传输路径介质，并且提供了诸如生成和接收对应于该介质的信号波形、插入和提取比特信息、传输编码和电光转换等等的功能。TC子层在ATM信元的有效载荷上生成和删除用于映象的传输帧。发送端将同步帧面(synchronization pattern)插入到信元中，并且在加扰后对信元进行传输，以确保比特序列完整性(BSI)。接收端在描述信元的时候，通过对信元进行解扰而得到初始的信元形式。
ATM层位于物理层的顶部，并且根据异步传输方法实现ATM通信。具体而言，ATM层实现诸多功能，包括ATM信元的多重分离，选择虚拟信道和通路，并且生成和删除信元报头。
AAL位于ATM层的顶部，用于根据特定的长度对信息进行分割和传输，从而与预期的信元结构相对应。AAL实现的功能包括吸收分割信息时生成的量化效应，补偿由于传输误差或者拥挤导致的信元丢失或误差，并且隐蔽从较高层而来的ATM层固有操作。AAL将功能指定给分割和分解子层(SAR)和汇集子层(CS)。
较高层(或者应用层)是最接近于用户的层，可以包括，例如，电子表格应用程序和字处理应用程序。一般来讲，应用层不为其它层提供任何服务。
AAL层用于将从较高层传送来的分组数据重组为28比特，并且可以分为5类(AAL1-AAL5)。AAL-2提供了对用户信息进行分割和重组的功能，对信元延迟的差异进行处理，并且对丢失或者插入的信元进行处理。AAL-2同时也在可变比特率(VBR)速度下对实时类型的用户服务数据单元(S-SDU)进行传输。
AAL-5与将信元作为面向连接或者无连接的信元进行传输的AAL3/4类似。但是，AAL-5对AAL3/4的功能进行了简化，适用于高速数据通信。AAL-5和AAL3/4之间的差异在于在AAL-5中不支持多路传输。ATM系统可以将AAL2信元转换成为AAL5信元，或者将AAL5信元转换成为AAL2信元，以提高数据传输的效率。
图2显示的是ITU-T所支持的AAL2和AAL5信元的格式。AAL2的格式在ATM-Forum的I 363.2和I 366.1中进行了规范，AAL5信元的格式在ATM-Forum的I 363.5中进行了规范。当将AAL2信元转换成为AAL5信元时，ATM系统按照ATM信道对AAL2信元进行分解，按照分组对信元进行再次分解。另外，当根据ATM-Forum的I 363.5标准将分解的数据进行重组，并且给出了新的信道值时，即将AAL2信元转换成为了AAL5信元。
当将AAL5信元转换为AAL2信元时，ATM系统对AAL5信元的报头信息进行转换，按照各个报头的信道信息对AAL5信元进行分解。另外，当根据ATM-Forum的I 363.2和I 366.1标准将分解的数据和所转换的报头信息进行重组时，即将AAL5信元转换成为了AAL2信元。
在背景技术的系统中，连接失败或者业务拥挤是被动解决的。即，当产生连接失败时，通过对链路进行双工处理以解决这个问题。对于产生业务拥挤的情况，通过对呼叫进行限制以解决该问题。同时，在现有技术的系统中，由于在ATM层实现QoS控制，所以不能为QoS控制使用某些B-ISDN服务。这些服务包括实时服务和非实时服务。尤其是，在AAL上实现实时数据和非实时数据的分解和重组，从而，不能象现有技术ATM层中的QoS控制方法那样对实时数据和非实时数据进行分割管理。因此，降低了QoS，而也不能及时对连接失败和业务拥挤进行处理。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题和/或缺点，同时至少提供下面的优点。
本发明的另外一个目的是在ATM层之外的层中提供一种控制异步传输模式(ATM)通信中的服务质量(QoS)的设备和方法。
本发明的另外一个目的是提供一种在ATM适配层中实现QoS控制的设备和方法。
本发明的另外一个目的是提供一种在使用诸如实时服务和非实时服务的服务的ATM中进行QoS控制的设备和方法。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种控制ATM的QoS的设备，包括：第一处理单元，用于将所接收到的AAL5类型业务转换成为AAL2类型业务，之后，对实时AAL2类型业务进行优先处理；以及第二处理单元，将所接收到的AAL2类型业务转换成为AAL5类型业务，之后，对实时AAL5类型业务进行优先处理。
第一处理单元包括第一业务测量单元，用于将QoS控制信号施加于第一接收单元和第一发送单元；第一接收单元，用于在施加了QoS控制信号时，将所接收的AAL5类型业务划分为实时业务和非实时业务，并且进行输出；第一缓存单元，用于存储第一接收单元的的输出业务；以及第一发送单元，用于当施加了QoS控制信号后，将所存储的业务转换成为AAL2类型，并对实时业务进行优先处理。
第二处理单元包括：第二业务测量单元，用于在传输链路失败或者发生业务拥挤时，将QoS控制信号施加于第二接收单元和第二发送单元；第二接收单元，用于在施加了QoS控制信号时，将所接收的AAL2类型业务划分为实时业务和非实时业务并且进行输出；第二缓存单元，用于存储第二接收单元的输出业务；以及第二发送单元，用于当施加了QoS控制信号时，将所存储的业务转换成为AAL5类型业务，并对实时业务进行优先处理。该处理单元还包括用于生成令牌(token)的令牌发生器。
同时，为了实现本发明的目的，提供了一种控制ATM的QoS的方法，包括以下步骤：在发生了传输链路失败或者业务拥挤时，将接收单元接收到的业务划分为实时业务和非实时业务；将所存储的业务转换成为AAL2类型或者AAL5类型；在所转换的业务中，利用令牌对实时业务进行优先处理。
由以下本发明的详细描述，结合附图，可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点。
本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。
附图说明
以下参照附图对本发明进行详细说明，其中相同的标号表示相同的元件。附图中：
图1显示的是ATM的分级结构；
图2显示的是ITU-T所提出的AAL2和AAL5信元的格式；
图3显示的是根据本发明的ATM分级结构；
图4显示的是根据本发明的QoS控制设备的方框图；
图5显示的是根据本发明的QoS控制方法的流程图；
图6A显示的是根据本发明的QoS控制基本概念的概念图；
图6B显示的是当在发送端产生了链路失败时QoS控制设备进行信元处理的概念图；
图6C显示的是当在发送端产生了业务拥挤时QoS控制设备进行信元处理的概念图。
优选实施例详细说明
图4显示的是根据本发明一个实施例的用于控制服务质量(QoS)的设备300的方框图。该设备包括：第一处理单元100，用于将所接收到的AAL5类型业务转换成为AAL2类型业务，并且对实时AAL2类型业务进行优先处理；以及第二处理单元200，将所接收到的AAL2类型业务转换成为AAL5类型业务，并且对实时AAL5类型业务进行优先处理。
第一处理单元100包括第一接收单元10，第一业务测量单元11和第一发送单元20。在发生了传输链路失败或者业务拥挤时，第一业务测量单元将QoS控制信号施加于第一接收单元10和第一发送单元20。在施加了QoS控制信号时，第一接收单元10将所接收的AAL5类型业务划分为实时业务和非实时业务。第一缓存单元50存储第一接收单元10的输出业务，当施加了QoS控制信号时，第一发送单元20将所存储的业务转换成为AAL2类型，并对实时业务进行优先处理。
第二处理单元200包括第二接收单元30，第二业务测量单元31和第二发送单元40。第二业务测量单元用于在发生了传输链路失败或者业务拥挤时将QoS控制信号施加于第二接收单元30和第二发送单元40。第二接收单元30用于在施加了QoS控制信号时将所接收的AAL2类型业务划分为实时业务和非实时业务，并且进行输出。第二缓存单元60存储第二接收单元30的输出业务，第二发送单元40用于当施加了QoS控制信号时将所存储的业务转换成为AAL5类型业务，并对实时业务进行优先处理。
处理单元100和200还包括令牌发生器21和41，用于生成令牌。
缓存单元50和60最好是先进先出(FIFO)缓存器，并且包括缓存器51和53，用于存储实时业务；以及缓存器52和54，用于存储非实时业务。
图5显示的是根据本发明实施例的QoS控制方法的流程图。该方法包括第一步，即当产生了传输链路失败或者业务拥挤时，将接收单元10所接收的AAL-5业务划分为实时业务和非实时业务，并且将所划分的业务存储在缓存单元50中(S10)。接收单元30实现不同的功能。即，单元30把接收到的AAL-2业务划分为实时业务和非实时业务，并且将该业务存储在缓存器60中。下一步包括将所存储的业务转换成为AAL2类型业务，将存储在缓存器60中的业务转换成为AAL5类型业务(S20)。下一步，在所转换的业务中，使用令牌对实时业务进行优先处理(S30)。
图3分别说明了ATM的分级结构和AAL2信元和AAL5信元的结构。根据本发明一个实施例的QoS控制方法是在ATM适配层上实现的。
如图3所示，AAL5信元在有效负荷上承载一个用户数据单元。但是，AAL2信元是多路复用的，从而在有效负荷上承载一个或多个用户数据单元。通常，AAL2信元上承载的用户数据会具有彼此不同的服务类型(实时或者非实时)，但是优选的，根据本发明的QoS控制设备300生成的AAL2信元仅包含实时用户数据或者仅包含非实时用户数据。然后优先传输实时AAL2信元。
根据在ATM层中实现QoS控制的现有技术方法，不能按照服务类型，即按照实时AAL2信元或者非实时AAL2信元来生成AAL2信元。具体来讲，将和用户数据服务类型相关的信息存储在AAL层上生成的报头中，从而在ATM层上不能对用户数据的服务类型进行识别。
图6A显示的是根据本发明的QoS控制基本概念的概念图。图6B显示的是当在发送端产生了链路失败时QoS控制设备进行信元处理的概念图。图6C显示的是当在发送端产生了业务拥挤时QoS控制设备进行信元处理的概念图。
当QoS控制设备的一端连接于多个传输AAL2类型信元的低速链路(下文中称为LINK1，例E1)时，根据本发明的QoS控制设备300能够更有效地实现业务控制。QoS控制设备的另外一端连接于一个传输AAL5类型信元的高速链路(下文中称为LINK2，例STM-1)。LINK1最好包括16个E1链路，从而能够接收LINK2(STM-1)的业务。
根据一个实施例，根据本发明的QoS控制设备300使用第一处理单元100控制从LINK1到LINK2的业务传输，使用第二处理单元200控制从LINK2到LINK1的业务传输。现在参照图3到5对产生了传输链路失败或业务拥挤时第一处理单元100的操作进行描述。
首先，对产生了链路失败的情况进行描述。
如果在LINK2的一个链路中产生了失败，则第一发送单元20向业务测量单元11发送失败产生信息。当业务测量单元11接收到失败信息时，业务测量单元11向第一发送单元20和第一接收单元10发送QoS控制信号。
接收到QoS控制信号的第一接收单元10按照服务类型(实时服务和非实时服务)对通过LINK1接收到的AAL5信元(或者业务)进行划分，并且分别存储在FIFO缓存器51和52中(S10)。即，将实时AAL5信元存储在实时FIFO缓存器51中，而将非实时AAL5信元存储在非实时FIFO缓存器52中。
另一方面，接收到QoS控制信号的第一发送单元20对令牌发生器21进行操作，并且将缓存器51和52中的AAL5信元转换成为AAL2类型信元(S20)。这时便生成了实时AAL2信元和非实时AAL2信元。
第一发送单元20使用令牌对所生成的实时AAL2信元进行优先传输(S30)。即，QoS控制设备300优先将带宽分配给实时服务，以防止实时服务业务的传输受到延迟，并且将令牌给予非实时服务业务，以能够通过剩余的带宽实现非实时服务。
下一步，对产生了业务拥挤的情况进行描述。
如果在发送端产生了业务拥挤，则业务测量单元11对其进行识别，并且向第一发送单元20和第一接收单元10发送QoS控制信号。
接收到QoS控制信号的第一接收单元10按照服务类型对通过LINK1接收到的AAL5信元(或者业务)进行划分，并且分别存储在FIFO缓存器51和52中(S10)。另外，接收到QoS控制信号的第一发送单元20对令牌发生器21进行操作，并且将缓存器51和52中的AAL5信元转换成为AAL2类型信元(S20)。然后，第一发送单元20使用令牌优先对所生成的实时AAL2信元进行传输(S30)。
当产生了传输链路失败或者业务拥挤时，执行QoS控制的第二处理单元200的操作和第一处理单元100的操作一样。但是，与第一处理单元100不同，在转换步骤(S20)中，第二处理单元200将AAL2信元转换成为AAL5类型信元。
如上所述，根据本发明，在ATM适配层上实现QoS控制，从而，对于诸如AAL2信元的多路复用信元，能够保证QoS。
同样，当产生了传输链路失败或者业务拥挤时，划分实时服务业务和非实时服务业务，之后，首先处理对时间延迟敏感的实时服务，而非实时服务被轻微地延迟。结果，能够有效的使用有限的带宽。
在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以实施为多种形式，还应该理解，除非另外特别说明，以上实施例不限于上述的任何细节，而应在权利要求所限定的精神和范围内广义地解释，因此，所附的权利要求涵盖所有落在权利要求的界限或其等同物内的变化和改进。
上述的实施例和优点仅是示例性的，并不构成对本发明的限定。本发明可以适用于其他类型的设备。本发明的描述仅是说明性的，并不限制权利要求的范围。对于本领域技术人员，显然可以有各种替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，它不仅是结构等同的，也包括同等的结构。

Claims (13)

1.一种控制异步传输模式系统的服务质量QoS的设备，包括：
第一处理单元，用于将所接收到的AAL5类型业务转换成为实时AAL2类型业务和非实时AAL2类型业务，之后利用令牌对实时AAL2类型业务进行优先处理，该第一处理单元包括第一业务测量单元，第一接收单元，第一缓存单元和第一发送单元，
在产生了传输链路失败或业务拥挤时，第一业务测量单元向第一接收单元和第一发送单元施加QoS控制信号；
在施加了QoS控制信号时，第一接收单元将所接收到的AAL5类型业务划分为实时业务和非实时业务，并且进行输出；
第一缓存单元存储第一接收单元的输出业务；以及
当施加了QoS控制信号时，第一发送单元在将所存储的业务转换成为AAL2类型业务之后，利用第一令牌发生器产生的令牌来对实时业务进行优先处理；
第二处理单元，将所接收到的AAL2类型业务转换成为实时AAL5类型业务和非实时AAL5类型业务，之后利用令牌对实时AAL5类型业务进行优先处理，该第二处理单元包括第二业务测量单元，第二接收单元，第二缓存单元和第二发送单元，
在发生了传输链路失败或者业务拥挤时，第二业务测量单元向第二接收单元和第二发送单元施加QoS控制信号；
在施加了QoS控制信号时，第二接收单元将所接收的AAL2类型业务划分为实时AAL5类型业务和非实时AAL5类型业务，并且进行输出；
第二缓存单元存储第二接收单元的输出业务；以及
当施加了QoS控制信号时，第二发送单元在将所存储的业务转换成为AAL5类型业务之后，利用第二令牌发生器产生的令牌来对实时业务进行优先处理。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，第一处理单元包括令牌发生器，用于生成令牌。
3.根据权利要求1的设备，其特征在于，第一发送单元利用令牌实现优先服务。
4.根据权利要求1的设备，其特征在于，第一缓存单元包括：
第一缓存器，用于存储实时业务；
第二缓存器，用于存储非实时业务。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于，第一和第二缓存器是先进先出缓存器。
6.根据权利要求1的设备，其特征在于，第二发送单元利用令牌实现优先服务。
7.根据权利要求1的设备，其特征在于，第二缓存单元包括：
第三缓存器，用于存储实时业务；
第四缓存器，用于存储非实时业务。
8.根据权利要求7的设备，其特征在于，第三和第四缓存器是先进先出FIFO缓存器。
9.根据权利要求1的设备，其特征在于，第一处理单元和第二处理单元在异步传输模式适配层上实现QoS控制。
10.一种控制异步传输模式的QoS的方法，该方法包括由QoS控制设备执行的步骤，其中所述QoS控制设备的一端连接到AAL5传输链路，另一端连接到AAL2传输链路：
在发生了传输链路失败或业务拥挤时，所述QoS控制设备的缓冲单元存储由接收单元接收到的AAL2类型和AAL5类型的业务，在所述接收单元中将业务划分为实时业务和非实时业务；
将所存储的AAL2类型业务转换成为AAL5类型业务，或者将所存储的AAL5类型业务转换成为AAL2类型业务；以及
在所转换的业务中，利用令牌优先对实时业务进行处理。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，所述缓存单元包括：
第一缓存器，用于存储实时业务；
第二缓存器，用于存储非实时业务。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，第一和第二缓存器是先进先出FIFO缓存器。
13.根据权利要求10的方法，其特征在于，至少在异步传输模式适配层上执行所述的转换步骤以进行QoS控制。
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