CN1391749A - 系统内部网内分组交换路由器路由选择方法和载体类型的选择 - Google Patents

Abstract

一些各支持多种路由选择方法的分组交换路由选择节点(54)利用多个不同类型的载体互连(36)，形成一个系统内部网的通信网络。响应内部网性能数据的输入(100)和专家系统(58)的操作，这些分组交换路由器可以配置(104，106)成实现某个路由选择方法和与某个载体类型或者载体类型组合对接，从而使系统内部网的一些部分更适合处理一定类型的业务。

Description

系统内部网内分组交换路由器路 由选择方法和载体类型的选择

                        发明背景

发明领域

本发明与通信网的管理有关，具体地说，与为系统内部网内所用的分组交换路由器选择适合业务的路由选择方法和载体类型有关。

相关技术

历史上，通信网设计成一些紧密联系的系统，业务类型、小区交换机路由选择方法和交换机互连载体类型联在一起限定和提供通过网络进行的通信服务。例如，一个设计成主要处理语音业务的通信网可以应用与一个设计成主要处理数据(计算机)业务的网络完全不同的路由选择方法和载体类型。此外，如果在网络内只有一个载体类型可用，那末通常选择按这个载体类型选用的路由选择方法来配合在这种具体的载体上承载的业务类型。

在通信网络设计中近来的一些进展涉及采用支持应用多种路由选择方法和由多个可供使用的载体类型互连的通用分组交换路由器。这些网络，通过合理选择路由选择方法和载体或载体组合，能高效率有效地支持许多不同类型业务的通信。然而，选择路由选择方法和载体类型对于网络运营方来说呈现为一个相当大的难题。实际上，在需要支持多种业务类型的情况下，网络的配置涉及按适当比例选择多种路由选择方法和多个载体类型以最佳承载所要求的业务，从而使网络更为适应业务需求，作出这样的选择甚至还要困难。如果不仅业务密度而且业务类型随时间出现改变，那末合理选择就更成问题。因此有必要开发一种系统和方法，可以自动选择最佳分配用于这样的通信网络的路由选择方法和载体类型(也就是说，使路由选择方法和载体类型适应所承载的业务)。

                        发明概要

一些分组交换路由选择节点互连在一起形成一个系统内部网的通信网络。这些分组交换路由器之间的互连利用多个不同类型的载体实现。此外，每个分组交换路由器支持对可用的载体类型应用多种路由选择方法。有一个系统内部网传送控制器监测与处理所承载的业务有关的内部网性能指示和表征系统内部网健康的当前状态。根据对系统内部网健康的估计，系统内部网传送控制器选择在每个分组交换路由器处得到支持的需对接的具体载体类型，以及选择每个分组交换路由器需应用的具体路由选择方法，以最佳地与业务需求匹配。

                      附图简要说明

从以下结合附图所作的详细说明中可以更完整地理解本发明的方法和装置。在这些附图中：

图1为可采用本发明的客户机/服务器环境的无线通信网的方框图；以及

图2为本发明的使路由选择方法/载体适应业务的选择过程的流程图。

                       详细说明

下面对示出可以采用本发明的客户机/服务器环境的无线通信网的方框图的图1和示出本发明的使路由选择方法/载体适应业务的选择过程的图2进行说明。在提供无线通信服务中，客户机10包括多个支持通过无线接口14与多个移动台(MS)16进行用户通信的基站(BS)12。服务器18包括一个移动业务交换中心(MSC)20，它具有一些功能块，用来实现网络信令传送和控制22，使网络与互联网或内部网对接的网关操作24，以及支持用户接入诸如语音邮件、智能联网(IN)之类的服务措施26。

使这些客户机10与服务器18互连的是一个核心网络30，它包括多个支持基站12与移动业务交换中心20连接的边缘路由器(ER)32和多个以至少一个几乎完全结网的网络配置互连(36)成一个系统内部网38的分组交换路由器(PSR)34。在这个内部网内有一些分组交换路由器34支持与边缘路由器32的连接。系统内部网38内分组交换路由器在物理层(OSI层1)上的互连36通过对多个可用的载体类型中所选的一个或一些载体类型的接口40实现。在本发明的语境中，“载体(bearer)”或者“载体类型(bearer type)”指的是利用信道连接(无论是虚拟的还是物质的)建立双向对称、双向非对称或单向性的基于分组的通信措施。例如，系统内部网内分组交换路由器34之间一部分(或许全部)可以通过它们的接口40利用诸如T1/T3链路之类的第一载体类型互连，而另一部分可以通过它们的接口利用诸如光纤链路之类的第二载体类型互连，也可能有些既可以利用第一载体类型也可以利用第二载体类型互连。当然，可以理解，这第一和第二类型的载体可以是任何适当的分组交换路由器互连载体(例如：非屏蔽双绞线、SONET之类)。每个分组交换路由器34还能实现一种或多种不同的路由选择方法(在OSI层3)，例如开放式最短路径优先(OSPF)、边界网关协议(BGP)、专用的网络对网络接口(PNNI)、内部网关路由协议(IGRP)、路由选择信息协议(RIP)之类(包括它们的变型)，以便通过所选的可用载体传送分组。

这个网络还包括一个系统内部网传送控制器50(可以是以一个专家系统的形式实现的)，它不仅根据系统内部网内的业务需求而且还根据网络运营方的优先选择对路由选择方法和载体进行选择。为此，传送控制器50包括一个性能控制功能块52，不断地监测网络(具体地说是系统内部网)的表示业务需求的性能指示，诸如吞吐量、利用率、端到端延迟、分组延迟变化、插入延迟、标签空间的使用情况之类。概括地说，这些指示由功能块52根据分组交换路由器34在它们的正常运行中提供的与特性有关的数据得出(步骤100)。然后，功能块52根据所得出的性能指示表征系统内部网的当前(和所预测的将来)“健康”状态(步骤102)，这可以用一个评估算法来实现。所产生的系统内部网健康表征可以呈现为系统内部网的一个总性能指数。作为一个例子，这个指数可以如下那样得出。

网络的边缘路由器周期性地发送一些消息，例如在每个标签交换通路的基础上更新它们的标签空间使用率(以百分比计)、插入延迟(以秒计)和总吞吐量(以比特/秒计)。通常，这信息用一些“脉搏”消息(背景信令)提供。性能控制功能块对这些指示周期性取样(例如每30秒一次)，再用以下示范性的算法确定指数Index： $\mathrm{Index}=(\log (\frac{a}{\mathrm{TP}}\×\frac{b}{\mathrm{ID}}\×\frac{1}{\mathrm{LSU}})\×10)$ 其中：

a＝155,000,000，根据连接的类型(在这种情况下为OC-3连接)为所测吞吐量选择的比例常数；

b＝0.01，为所测插入延迟选择的比例常数；

TP＝吞吐量(比特/秒)；

ID＝插入延迟(秒)；以及

LSU＝标签空间使用率(百分比)。给定了这个示范性的指数的表达式，在吞吐量为100Mbps、插入延迟为50msec和标签空间使用率为80％的情况下，所测得和计算出的对于这个系统的性能指数为-20(从-24舍入)(性能指数从最差的-20到最好的+20)。但是，如果吞吐量为1Mbps、插入延迟为1msec和标签空间使用率为90％，性能指数就为+12。

当然，也可以用其他评估算法(如由系统运营方选择的)来处理这些性能指示和得出系统内部网的这个总性能指数。

概括地说，性能控制功能块52实现的过程首先是从分组交换路由器收集一定的涉及例如吞吐量、端到端延迟和使用率的采样统计量。然后，通过分析程序处理这些采样统计量，再由评估算法确定系统内部网运行是否良好。最后，根据标识运行情况的指数(或者其他适当的测度)得出一个结果，反映这个物理网络的运行状态。这个指数定期产生，加以处理(如在下面详细说明的那样)，不断校正系统内部网的物理组织(即路由选择方法和载体类型)，使之更好地适应业务需求。

传送控制器50还包括一个控制信号路由选择功能块54，用来为系统内部网，具体地说是为各个分组交换路由器34，从受到支持的多种路由选择方法中选择需用的路由选择方法(步骤104)。这个选择是由功能块54根据系统内部网的健康表征(例如，所得到的系统内部网的总性能指数)和网络运营方对路由选择方法的优先选择作出的。例如，在指数为+12(如上面所确定的那样)、运营方的优先选择为RIP而可用的有IGRP和RIP的情况下，一个示范性的法则体系可以优先考虑运营方的对RIP的优先选择，因为为+12的指数是优惠的指数。相反，在指数为-20(如上面所确定的那样)、运营方的优先选择为RIP、可用的有IGRP和RIP的情况下，这个示范性的法则体系会选择IGRP，因为它对路由选择更新的影响小于RIP引起的影响。

响应功能块54所作出的选择，系统内部网传送控制器50向分组交换路由器34发布必要的控制信号和消息，这些路由器通过作出适当的选择进行响应。

体系内部网传送控制器50还包括一个内容传送功能块56，用来为每个分组交换路由器34选择从接口40支持的多个载体中选出的最好的载体或者载体组合(步骤106)，在物理互连每对要通信的分组交换路由器中使用。这个选择由功能块56按照一定的配置法则根据系统内部网的健康表征(例如，如上面所提出的那样得到的系统内部网的总性能指数)、所选的路由选择方法和网络运营方对载体的优先选择作出。例如，与路由协议IGRP、OSPF和RIP配合可用的载体有UTP、SONET、T1和光纤。如果指数为0，当前的路由选择定为RIP，而当前的载体定为T1，那末配置法则就会命令作出改变，因为RIP/T1特性是不稳定的(从指数为0可知)。很可能这是由于在RIP要执行许多路由选择更新，而T1的静态比特率迫使重发那些路由选择更新。在这种情况下配置法则可以长期选择OSPF路由协议和光纤载体，以便恢复稳定。

响应功能块56作出的选择，系统内部网传送控制器50向分组交换路由器34发出必要的控制信号和消息，路由器就使适当的OSI层1接口40利用所规定的载体或载体组合建立系统内部网内的互连。

虽然系统内部网传送控制器50示为一个在网络内的分立节点，但当然可以理解没有必要一定这样。事实上，本发明的一个优选实施例用一个配置在网络(或者系统内部网)各个物理节点内的软件/硬件模块来实现系统内部网传送控制器50。例如，传送控制器可以配置在边缘和分组交换两种类型的路由器内。

实现进行路由选择方法/载体选择的系统内部网传送控制器50(具体地说是所包括的功能块52、54和56)的专家系统有赖于人工智能，以便模仿专家所表现的这种智能行为。专家系统含有一个知识库和一个推理机。知识库存有专门领域的知识(或者事实)，而推理机控制推理处理和用户接口。在本发明的情况下，专家系统实现步骤104和106的操作，选择路由选择方法和载体，对一定的分组交换路由器34进行配置。设计这样一个作出优化判决的专家系统是从事人工智能和专家系统设计的技术人员众所周知的。因此，可以看到，如果给出了一定的与知识库有关的数据，推理机就能为网络选择路由选择方法和载体类型，以便提供一个对当前业务需求优化了的配置。

虽然在附图中例示和在详细说明中说明了本发明的方法和装置的一些优选实施例，但是很清楚，本发明并不局限于所揭示的这些实施例，在不背离以下权利要求书所明确的本发明的精神的情况下可以进行种种调整、修改和替换。

Claims (13)

1.一种系统内部网，所述系统内部网包括：

多个在一个核心网内以至少部分结网的配置利用多个可用载体类型互连的分组交换路由器，每个分组交换路由器还支持多种路由选择方法；以及

一个系统内部网传送控制器，用来监测系统内部网内的业务状态，根据所监测的业务需求选择这些路由选择方法中的某个路由选择方法为分组业务选择路由和选择某个载体类型承载每对互连的分组交换路由器之间的分组业务。

2.如在权利要求1中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器包括：

一个性能控制功能块，用来处理与业务有关的涉及业务状态的系统内部网的网络性能指示，表征系统内部网的健康情况。

3.如在权利要求2中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器还包括：

一个控制信号路由选择功能块，用来根据所确定的系统内部网健康表征为系统内部网的分组交换路由器选择这些路由选择方法中的某个路由选择方法。

4.如在权利要求2中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器还包括：

一个内容传送功能块，用来根据所确定的系统内部网健康表征和所选的路由选择方法选择这些载体类型中的某个载体类型互连每对信元交换路由器。

5.如在权利要求4中所述的系统内部网，其中所述分组交换路由器对于这些载体类型中每个得到支持的载体类型各包括一个接口，所述系统内部网传送控制器的内容传送功能块还命令分组交换路由器根据对这些载体类型中某个得到支持的载体类型的选择启用适当的接口。

6.一种系统内部网，所述系统内部网包括：

多个在一个核心网内以至少部分结网的配置利用多个可用载体类型互连的分组交换路由器，每个分组交换路由器支持多种路由选择方法；以及

一个系统内部网传送控制器，用来监测系统内部网内的业务状态，根据所监测的业务需求选择这些路由选择方法中的某个路由选择方法为分组业务选择路由和选择某个载体类型组合承载互连的各对分组交换路由器之间的分组业务。

7.如在权利要求6中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器包括：

一个性能控制功能块，用来处理与业务有关的涉及业务状态的系统内部网的网络性能指示，表征系统内部网的健康情况。

8.如在权利要求7中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器还包括：

一个控制信号路由选择功能块，用来根据所确定的系统内部网健康表征为系统内部网的分组交换路由器选择这些路由选择方法中的某个路由选择方法。

9.如在权利要求7中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器还包括：

一个内容传送功能块，用来根据所确定的系统内部网健康表征和所选的路由选择方法选择这些载体类型中的某个载体类型组合互连这些信元交换路由器。

10.如在权利要求9中所述的系统内部网，其中所述分组交换路由器包括一个支持对这些载体类型的连接的接口，所述系统内部网传送控制器的内容传送功能块还命令分组交换路由器根据选择使这个接口可以用这些载体类型中所选的载体类型组合进行连接。

11.如在权利要求9中所述的系统内部网，其中所述系统内部网传送控制器的内容传送功能块还选择分配选来互连信元交换路由器的载体类型组合的比例。

12.一种为一个由多个以至少部分结网的配置利用多个载体类型互连的、各支持多种路由选择方法的分组交换路由器组成的系统内部网对路由选择方法和载体类型进行选择的方法，所述方法包括下列步骤：

监测系统内部网内的业务状态，表征系统内部网的健康情况；

根据所确定的系统内部网的健康表征为系统内部网的分组交换路由器选择这些路由选择方法中的某个路由选择方法；以及

根据所确定的系统内部网的健康表征和所选的路由选择方法选择某个载体类型或者某个载体类型组合互连各对信元交换路由器。

13.如在权利要求11中所述的方法，其中所述监测步骤包括处理与业务有关的涉及业务状态的系统内部网的网络性能、表征系统内部网的健康情况的步骤。