CN1395810A - 通信网的接入控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在考虑通信网(KN)的总传输容量(G)的条件下，由所述通信网(KN)的接入节点(ZK)求出一种供所述的接入节点(ZK)用于传输通信流(VS)到通信网(KN)上的可支配的容量(VK)，以便对通向通信网(KN)的通信流(VS)进行接入控制。尤其当改变所述的接入节点(ZK)的路由信息(RI)时，重新求出所述的可支配的容量(VK)。用这种接入控制可以在无连接的通信网中保证所要求的业务质量。

Description

通信网的接入控制方法和装置
现代面向分组的通信网-也称为′数据网′-迄今基本上是为在专业界也称为′数据分组流′的分组流的传输而设计的。在此通常不要求有保证的传输业务质量。因此譬如用波动的时间延迟进行数据分组流的传输，因为通常以它们的网络接入顺序来传输数据分组流的各个数据分组，即要传输的数据网的分组越多，时间上的延迟则越大。因此在专业界将数据的传输也称为没有实时条件的传输业务，或称为′非实时业务′。
在面向线路的语音网和面向分组的数据网的会聚过程中，越来越多地同样在面向分组的通信网中实现实时业务，即在实时条件下的传输业务，譬如象语音信息或运动图像信息的传输，也就是说，在会聚的语音数据网中面向分组地、也就是在分组流中进行迄今通常面向线路所传送的实时业务的传输。这些分组流也称为′实时分组流′。在此产生如下的问题，对于实时业务的一种在质量上可以与面向线路的传输进行比较的面向分组的传输，它需要一种高的业务质量。没有延迟时间波动的最小的-譬如＜200ms的-延迟是特别重要的，因为实时业务通常要求连续的信息流，并且不能通过失真分组的再次传输来补偿譬如由分组损失决定的信息损失。由于这些业务质量要求原则上适用于具有面向分组传输的所有的通信网，所以它们不依赖于面向分组传输的通信网的实际构成。因此所述的分组可以构成为因特网分组、X.25分组、或帧中继分组，但是也可以构成为ATM信元。数据分组流和实时分组流在此是通信网中传输的通信流的实施例。
通常应该用有保证的业务质量进行语音数据网中的语音信息和图像信息的传输，以便当因特网中要传输的分组数目上升时，不降低语音和图像传输的质量。为此在IETF(Internet Engineering Task Force因特网工程作业队)中，Blake及其他人著的″差分业务的一种体系结构″，RFC 2475，1998，ftp：//venera.isi.edu/in-notes/rfc2475.txt中，和在Nichols及其他人著的″Ipv4和Ipv6标题中差分业务领域(DS领域)的定义″，RFC 2475，1998，ftp：//venera.isi.edu/in-notes/rfc2475.txt中建议了，在迄今不保证业务质量的面向分组的因特网中引入多种业务类。这种因特网也称为′差分业务网′。各个分组流在此分别分配给某种业务类，并按照它们的业务类由因特网的传输节点相对于另外业务类的分组来优先或怠慢地传输。因此譬如按如下方式来保证对于实时业务所要求的业务质量，将所属的实时分组流分配给由因特网节点优先传输的业务类-所述的实时分组流因而相对于数据分组流是优先的。
通过优先传输类的形成，在因特网之内形成一种用于以独立总传输容量来传输高度优先通信流的(虚拟的)独立通信网，所述总传输容量包括因特网总传输容量的一部分。在此，将那种对于正好还可以无通信损失地传输通信流所必要的容量，看作为由传输节点和传输路径组成的通信网的总传输容量。换言之这意味着，不能无通信损失地传输所述通信网中的其它通信流。因此，通信网两个传输节点之间的给定路由的还可支配的传输容量，不仅依赖于直接在这两个传输节点之间传输的通信，而且也依赖于那种由于沿通信网中另外路由的传输而至少部分地沿给定路由进行传输的那种通信。
在优先控制的传输中，原则上至少对于优先的通信需要一种网络接入控制，因为只有当不给所述的通信网输送比该通信网能最多输送的要更优先的分组时，才能够保证所要求的业务质量。为此对具有多种业务类的因特网建议了实施网络接入控制的网络转接装置-也称为′边缘装置′，或从通信网的角度看也称为′接入节点′。所述的边缘装置在此可以
-控制通过分组流输送给通信网的通信的容量；
-按照它们的分组流的优先级在分组中设置优先标志；
-如果已经用优先级标识了所述的分组，则检查和必要时纠正分组流的优先标志；
-控制优先分组流的传输容量。
通信网的对于一种边缘装置为已知的传输节点或传输路径也称为已分配有所述边缘装置的′畴′。一个边缘装置也可以分配给多个畴。
为了控制输送给通信网的通信，通常在边缘装置中调定一种不应超过通信容量的固定的阈值。这种方法是很简单的，但是相对于通信网总传输容量的变化是不灵活的。
因此本发明所基于的任务是改善所述的用于控制接入通信网的方法。通过权利要求1的特征解决所述的任务。
本发明的基本特征在于，根据供所述的接入节点用于传输通信流到通信网上的可支配的容量，由通信网的一个接入节点实施通信流通向通信网的接入控制。对于至少这个接入节点，在考虑通信网的总传输容量的条件下，由一种接入功能求出这种供所述的接入节点用于传输通信流到通信网上的可支配容量的值，并通知所述的接入节点。以下列举本发明的几个主要的优点：
-可以灵活地使接入控制与总传输容量的变化相适配。
-在显著减小总传输容量时避免给所述的通信网输送比能够传输的更多的通信。
-避免通信流的至少部分的损失。
-由于单独由所述的接入节点实施接入控制，所以在通信网的余下的传输节点中不需要所输送的通信流的直接知识。以下的特别好的优点是与此相联系的，可在譬如象因特网的无连接的通信网中应用本发明。
本发明方法的一种改进方案考虑了，在总传输容量变化时重新求出可支配的容量-权利要求2。因此在通信网中有变化时可以适配接入控制。尤其通过直接适配阈值′可支配的容量′，减小了阈值可能不能适应于所变化的总传输容量的时间间隔。
根据本发明方法的一种改进方案，在一种具有多个传输节点和传输路径的通信网中，至少部分地根据供所述的接入节点用于在通信网中寻找路由的信息来求出所述的可支配的容量-权利要求3。根据本发明方法的一种改进方案，所述的信息构成为标识所述的传输路径的负载信息和/或费用信息-权利要求4。这有以下的优点，借助于在适时的接入节点中-譬如在差分业务网的边缘装置中-通常存放的信息来实现通信网总传输容量的考虑。
本发明方法的一种变型方案考虑了，在一种具有多个传输节点和传输路径的、其总传输容量至少依赖于所述传输路径的传输容量的通信网中，识别由于所述传输路径之一的传输容量变化而导至的所述总传输容量的变化-权利要求5。本发明方法的一种改进方案考虑了，按一种路由协议的规范将所述传输路径之一的传输容量的所述变化通知给所述的接入节点一权利要求6。通常通过大多数的适时的路由协议通知这些变化。因此可以有利地将本发明应用在许多无路由协议适配的通信网中。
本发明方法的一种变型方案考虑了，在所述的接入节点中实现所述的接入功能，并仅仅求出可供这个接入节点支配的容量-权利要求7。因此单独由所述的接入节点，即没有通信网的另外的传输节点的参与作用来实现接入控制。因此当通信网的主要部分失灵时，所述的接入节点的功能性也保持不变。
由从属或次要权利要求中得出本发明的其它的有利改进方案。
以下借助于附图详述本发明的方法。
附图1在此在方框电路图中示范性展示一种具有总传输容量G的、其中采用路由协议RP来传输路由信息RI的通信网KN。所述的通信网KN包括四个传输节点K，其中第一传输节点K1构成为第一接入节点ZK1、第二传输节点K2构成为第二接入节点ZK2、第三传输节点K3构成为第三接入节点ZK3。通信流VS分别由所述的接入节点ZK传输到通信网KN上。
所述的传输节点通过四个传输路径W12，W14，W24和W34彼此相连，其中，通过下标指出在其间安排了传输路径Wij的那些传输节点Ki和Kj。假设譬如通过负载信息LI和/或费用信息KI表示传输路径中的每一个的传输容量。
在传输节点中的每一个中存放了譬如包括关于传输路径W的负载信息LI和/或费用信息KI的路由信息RI。此外，在所述的接入节点ZK1和ZK2中分别实现了一种分散的接入节点专有的接入功能ZF。通过所述的接入功能ZF分别求出可供所分配的接入节点ZK支配的容量VK，并通知给这些接入节点ZK。另可选择地表示了物理地经传输节点K4所达到的接入功能ZF的集中实现。它譬如用于求出可供接入节点K3支配的容量VK3，将此可支配的容量VK3相应通知给这个接入节点K3，并在所述的接入节点K3中存放可支配的容量VK3的值。
譬如可以集中或分散地实现所述的接入功能ZF。对于所述的实施例，假设接入节点专有地-即分散地-实现了所述的接入功能ZF。通常没有关于所有在通信网KN中当前传输的通信流VS的全局信息可供如此实现的接入功能ZF来支配。因此譬如基于局部可支配的信息求出可供所分配的接入节点ZK支配的容量VK，从这些信息中推断出关于通信流当前分布到通信网KN的传输节点K和传输路径W上的结论。在接入节点专有地实现接入功能ZF时，由该接入功能ZF将所求出的可支配的容量VK通知给所述的接入节点ZK，此时譬如在所述的接入节点ZK的一种存储介质中存放所求出的值。在集中实现接入功能ZF时将所求出的值通知到所述的接入节点ZK上，该值譬如具有至少一种传送到接入节点ZK上的，譬如构成为分组的消息。
本发明譬如在考虑局部所存放的路由信息RI的条件下进行可支配的容量VK的求取。本发明的一种实施是与特别好的优点相联系的，其中当所述的路由信息RI时，则分别重新求出所述的可支配的容量VK。譬如每当通信网KN的所述传输路径W之一的传输容量已变化时，则通常由所述的接入节点ZK适配路由信息RI。
譬如按照一种用于所述通信网KN中的路由协议RP的规范来改变所述的路由信息RI。此时，所述的路由协议RP的任务在于，使通信网KN中的路由适配通信网KN的改变的条件。以面向分组的无连接的通信网KN为例-譬如因特网-，现简述如下：
基于通信网KN的布局，在每个传输节点K中制定一种用于确定一个进入分组的下一个传输节点K的所谓的′路由选择表′。借助一个分组的目标地址在所述的表中确定下一个传输节点K。由于所述的路由选择表借助所述的路由协议RP通常在全网络内同步，所以每个分组一般可到达它的目标。
按照路由协议RP的规范将传输路径W的失灵通知给通信网KN的传输节点K。随即由这些传输节点K形成通常已适配的路由选择表。
路由协议的例子是OSPF(开放最短路径优先)、RIP(路由信息协议)、或IS-IS(中间系统至中间系统)。由所述路由协议中的每一种将关于通信网KN的通常为不同的信息提供给一个接入节点ZK来支配。提供给一个接入节点ZK支配的路由信息RI譬如依赖于，应用了何种路由协议RP。在最简单的情况下仅通知所述通信网KN的布局。由接入节点ZK按照这种路由信息求出具有某种度量(譬如一个路由上的传输节点K的数目)的路由。但是也可以通知象传输路径W的容量、负载信息LI或费用信息KI那样的其它信息。
因此，可以由一个接入节点ZK基于不同的判据实施通信流VS通向通信网KN的接入控制。为此通常累加对于传输由接入节点ZK输送给通信网KN的通信流VS所必要的容量，并与可支配的容量VK进行比较。所累加的必要的容量通常不应超过所述的可支配的容量VK。在此情况下所述的可支配的容量VK也称为′极限′或′带宽极限′。在此一般要么允许-即传输-，要么拒绝某种通信流VS。由所述的接入节点ZK譬如考虑关于通信网KN布局的信息、通信网KN传输路径W的传输容量、或通信网KN中的典型的负载情况。按照怎样根据供支配的路由信息RI来详细地考察所述的通信网KN，存在着求出用于传输通信流VS的可支配的容量VK的不同可能性：
1.由一个接入节点ZK传输到通信网KN上的全部通信流VS的所累积的必要容量用的总极限VK。
2.通向通信网KN其它传输节点K的每个路由用的各一个带宽极限VK。
3.通信网KN中至少一种路由沿其分布的每个单个传输路径W用的各一个带宽极限VK。
在分散地实现所述的接入功能ZF时，这些极限VK通常分别仅适用于经一个接入节点ZK的通信。在实现集中的接入功能ZF时，也可以全局地检查所述的极限。
根据本发明的一种与特别好的优点相结合的变型方案，基于经所述的路由协议RP通知的信息来适配所述的接入控制。因而在通信网KN的状态变化时-譬如在由于传输路径W的失灵或已改变的负载情况、或甚至由于一个路径(譬如在ATM，ISDN上)已变化的容量而导至通信网KN中的路径已变化时-，通过重新求出可支配的容量VK而直接相应地适配所述接入节点ZK的接入控制。在一个传输路径W-譬如传输路径U24-失效时进行这种适配，并譬如通过求出新的带宽极限相应地重新确定以上的三种系统结构的路径：
1.在所述的接入节点ZK中安排了一种用于确定新极限VK的预先规定的表(或计算公式)。在考虑可支配的传输路径W的条件下从所述的表中提取所述的新极限VK。
2.由所述的接入功能ZF通过接入节点ZK的可支配容量VK的重新划分来重新计算所有路由的带宽极限VK。失效路由的传输容量譬如应看作为已丢失的。如果所述的新路由与老的路由重叠，则必须将迄今的限额重新划分到所述的路由上。如果譬如所述的传输路径W24失灵，则所述的新路由从传输节点K2经传输节点K1引向传输节点K3。由于这种新路由现在与通向传输节点K1的路由重叠，所以对于这两种路由譬如以如下方式来重新划分所述的可支配的容量VK：如果对于两种路由原先曾分别允许100种通信流VS，则在重新划分之后譬如每种路由分别允许50种通信流VS。
3.原则上不需要重新计算各个传输路径W的带宽极限VK。由于因传输路径W的失灵而导至一般需要变化通信网KN中的路由，所以应该检验，沿各个传输路径W是否分布着附加的路由。在此情况下一般会要求适配带宽极限VK。在上面的例子中在传输路径W24失灵之前在传输路径W12上允许100种通信流VS。在失灵之后应考虑沿所述的传输路径W12分布附加的路由。
在通信网KN中的变化的情况下可能产生接入功能ZF的重新计算，使得比按重新计算的可支配容量VK所允许的要更多的通信流传输到通信网KN上。当由于它而超过网络中的最大的连接数目时，则导至过载和通信的部分丢失。因此根据重新计算而终止传输通信流VS的一部分。原则上为此安排了两种变型方案：
1.立即终止多种通信流VS的传输，使得余下的通信流VS不受过载的影响。
2.一种传输在另一传输之后缓慢地被结束，并因此等候，通信流VS中的几个是否因其过载而自行结束。
在上述变型方案之间的决择譬如依赖于，由所述的接入节点ZK和通信流VS如何迅速地能作出反应或反应。在有疑问的情况下根据以下的考虑优先采用两种变型方案：许多应用通常采用至少两种典型地在相反方向分布(所谓的双向连接)的互相关连的通信流VS。如果在此通信流VS中的一种被结束，则也由通常具有某种时间上的偏移的应用来结束所属的第二种通信流VS。
最后要强调，本发明可以应用在各种任意的通信网KN中。譬如安排了一种应用在
-远程通信的通信网KN中，譬如象在因特网中，
-本地通信网KN中-也称为′局域网′或′LAN′，
-虚拟通信网KN中，譬如象在一种虚拟的专用网-也称为′VPN′-中，或文章开头所述的差分业务网的优先的子网络中。

Claims (8)

1.用于通信网(KN)的接入控制的方法，具有以下的步骤：
-对于至少一个接入节点(ZK)，在考虑所述通信网(KN)的总传输容量(G)的条件下，由所述通信网(KN)的一种接入功能(ZF)求出供这个接入节点(ZK)用于传输通信流(VS)到通信网(KN)上的可支配的容量(VK)，
-由所述的接入功能(ZF)将所述的可支配的容量(VK)通知给所述的接入节点(ZK)，
-根据所述可支配的容量(VK)由所述的接入节点(ZK)控制通信流(VS)通向通信网(KN)的接入。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，在所述的总传输容量(G)变化时重新求出所述的可支配的容量(VK)。
3.按权利要求1或2之一的方法，其特征在于，在一种具有多个传输节点(K)和传输路径(W)的通信网(KN)中，至少部分地根据供所述的接入节点(ZK)用于在通信网(KN)中选择路由的信息(RI)来求出所述的可支配的容量(VK)。
4.按权利要3的方法，其特征在于，所述的信息(RI)被构成为标识所述的传输路径(UW)的负载信息(LI)和/或费用信息(KI)。
5.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在一种具有多个传输节点(K)和传输路径(W)的、其总传输容量(G)至少部分地依赖于所述传输路径(W)的传输容量的通信网(KN)中，识别由于所述传输路径(W)之一的传输容量变化而导至的所述总传输容量(G)的变化。
6.按权利要5的方法，其特征在于，按一种路由协议(RP)的规范将所述传输路径(W)之一的传输容量的所述变化通知给所述的接入节点(ZK)。
7.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在所述的接入节点中(ZK)实现所述的接入功能(ZF)，并仅仅求出可供这个接入节点(ZK)支配的容量(VK)。
8.用于实施以上权利要求之一的方法的装置。
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