CN1474569A - 分布式异步传输模式中继媒体网关间实现通信的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在分布式ATM中继媒体网关TMG间实现通信的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A.预先设定每条虚通路的时隙粒度大于1；B.为TMG分配ATM端点地址；C、呼叫出现时为虚通路分配时隙。采用这种方法可缩短信元打包时延和接续时延，防止时隙碎片并提高带宽利用率。
Description
技术领域
本发明涉及在软交换体系下，分布式异步传输模式(ATM)中继媒体网关(TMG)之间互通的方法。
背景技术
软交换与传统的交换不同，其控制系统和交换系统可以相互分离，放置在不同的地方。目前的软交换有基于IP的，也有基于ATM的，其中基于IP的标准已经有很多，但基于ATM的标准还在研究之中。信息产业部提起制订的ATM中继媒体网关技术规范规定：TMG(Trunk Media Gateway，中继媒体网关)和SoftSwitch之间用H.248协议通信，TMG之间可以用虚通路，包括PVC(Permanent Virtual Channel，永久虚通路)和SVC(Switch Virtual Channel，交换虚通路)通信，用SVC时，采用的信令协议主要是UNI3.1。
ATM技术中最重要的特点就是信元的复用、交换和传输过程，均在虚通路(VC)上进行。虚通路由VCI标识，它是ATM网络链路端点之间的一种逻辑联系，是在两个或多点端点之间传送ATM信元的通信通路，可用于用户到用户、用户到网络、网络到网络的信息转移。虚通道(VP)是在给定参考点上具有同一虚通路标识符的一组虚通路。虚通路在传输过程中，组合在一起构成虚通道，因此ATM网络中不同用户的信元是在不同的VP、VC中传送的。为了区别不同的虚通路，每一个信元的信头中有一个16Bit的虚通路标志VCI，而不同的VP则是利用各自的VP标识VPI进行区分。
通过VC建立连接有两种方式：交换虚通路(SVC)连接和永久虚通路(PVC)连接。SVC是用户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通路。SVC类似于电话网的用户线路，只有经过呼叫请求，网络为通信双方建立起相应虚通路后，才能进行通信，通信完成后，由信令释放SVC。使用SVC的用户对网络资源的利用率高，通信费用较低，是ATM网络中使用的主要通信方式。PVC是通过网管预先建立的，不论是否有业务通过或终端设备接入，PVC一直保持，直到由网管释放。因此，PVC类似于电话网中的租用线路，经过PVC连接的用户需要通信时，不会因通信网络资源不够而导致通信失败。PVC通常用于一些特殊的用户，如信令信元的VC必为PVC，某些要求租用固定通路带宽的用户也可设定为PVC。使用PVC的用户每次通信时无需呼叫请求，操作简便，通信质量好，但其通信费用很高，且不能充分发挥ATM网络的优势，因此，应用范围较小。
信息产业部发布的上述技术规范只规定了TMG在单SVC单时隙时的行为，但没有描述多SVC/PVC多时隙捆绑的相关动作。单SVC单时隙是指在一条SVC承载一个64K语音时隙，如附图1所示，当TMG的TDM(TimeDevision Multiplex，时分复用)中继上有电话打入时，就申请一个SVC，电话打完后立即释放该SVC，也就是一个SVC对应一个呼叫。单SVC单时隙具有以下缺点：
首先，由于每一个用户占用一个时隙，带宽为64K，周期为125us，在TDM数字信号中表现为1个字节，则完成一个完整的ATM信元(净荷为48字节)的打包需要的时长为125us*48＝6ms，因此采用单SVC单时隙会造成信元打包时延太大；
其次，TMG的作用在于把窄带话音转化为ATM信元以及完成相反的过程，而窄带交换机的BHCA(Busy Hour Call Attempt，忙时试呼)值一般远大于宽带交换机，故在业务量大的情况下，由于ATM交换机的处理SVC呼叫的能力远小于窄带交换机处理窄带呼叫的能力，易造成SVC建立不过来而出现呼损，因此若要防止出现呼损，需要提高ATM交换机的呼叫性能，导致成本的极大增加。
此外，采用单SVC单时隙，必然要建立大量的SVC，从而占用太多VPI/VCI(虚通路标识/虚通路标识)资源，并且，由于频繁拆建(随用户的呼叫开始和结束)，接续时延会因为增加了SVC过程而变得较大。
发明内容
本发明的主要目的在于，在分布式TMG上实现多时隙捆绑，即在一条虚通路(SVC或PVC)上承载多个时隙，并分别对各通道及其上的多个时隙进行管理和分配，使SVC的状态可以根据业务量的大小自动调节，减小信元打包时延和接续时延，提高通道的利用率，防止出现呼损。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样来实现的：
一种在分布式ATM中继媒体网关TMG间实现通信的方法，该方法包括以下步骤：
A、预先设定每条虚通路的时隙粒度大于1；
B、为TMG分配ATM端点地址；
C、呼叫出现时为虚通路分配时隙。
每条虚通路的时隙粒度可以不相同。
步骤B所述ATM地址是一个20个字节的序列，表示为X.Y.Z，其中X代表前17个字节，用于唯一标识TMG，Y代表其后的2个字节、Z是最后1个字节，TMG内部使用。
步骤C进一步包括：C1、为新建虚通路建立虚通路记录；C2、释放空闲虚通路并将该空闲虚通路从所述虚通路记录中删除；C3、从现存虚通路中找出最忙虚通路；C4、从最忙虚通路上分配空闲时隙。
步骤C2进一步包括：为每条虚通路设置定时器，在规定时间内未被使用的虚通路为空闲虚通路。定时器可以设置在虚通路的发起端或接收端，可设定为30秒，还可以在虚通路的接收端另外设置一个定时，接收端定时器可设置为3分钟。
对虚通路的时隙分配由发起虚通路的TMG进行，每个TMG有权拒绝不支持的时隙粒度的呼叫。
本发明通过预定时隙粒度并分配ATM端点地址，使多条虚通路可同时存在并且每条虚通路上可承载多个时隙，然后在通话中根据业务量对虚通路进行时隙分配，并对虚通路进行管理，利用现有虚通路并释放长期不用的空闲虚通路，不仅在TMG间通信时有效缩短信元打包时延和接续时延，而且充分利用了虚通路资源，既防止出现呼损又避免占用过多带宽。
附图说明
图1为单时隙单SVC时TMG与SoftSwitch之间、TMG相互之间的消息交互示意图。
图2为将多个时隙打包到每条SVC的示意图。
图3为需要新建SVC的情况下TMG1和TMG2的通信过程。
图4为不需要新建SVC时TMG1和TMG2的通信过程。
具体实施方式
图1为单时隙单SVC方式的通信示意图，在此方式下，由于每条SVC只能承载一个时隙，且用完后立即释放，故在通信过程中必须频繁地拆建SVC，导致信元打包时延及接续时延较大且易出现时隙碎片。
图2为将多个时隙打包到每条SVC的示意图。在TMG间通信过程中，TMG上都会实现一个VTOA(Voice Transfer over ATM，ATM交换机上的话音传输)的功能，作用是将TDM侧时隙打包到SVC中，TDM侧时隙指的是打包前的时隙形态。一条SVC上能承载的最多时隙数由该SVC的时隙粒度决定。SVC的时隙粒度在单板上电、芯片初始化的时候就确定了，并且一个芯片上可能有若干条SVC，各SVC的时隙粒度决定可能不相同，例如有些是6粒度，其它一些是32粒度，等等。本发明采用SVC的时隙粒度大于1的VTOA芯片。TMG发起建立的SVC粒度基本上没有必要不一样，因为这样实现起来比较困难。但考虑到不同TMG设置的粒度有所不同，比如一个TMG只支持6粒度，而另一个TMG只支持32粒度，它们之间是没法通信的，因此必须考虑支持不同粒度的SVC。但同时这样越灵活，TMG上就越难做(要支持很多种粒度)，而且有浪费的可能，所以一般建议TMG最好都能协商只支持一种或几种固定的粒度。
本发明中，为TMG分配ATM端点地址是多时隙承载以及时隙分配得以实现的保障。ATM地址是一个20个字节的序列，前13个字节是网络地址前缀，用于定位网络(通常就是交换机)，接着的6个字节和前面13个字节一起用于ATM端点的定位，为了唯一地标识每一个ATM端点，ATM论坛建议用MAC地址作为填充。最后1个字节不参与路由，保留给ATM端点自用。我们可以将最后3个字节保留给TMG内部用，前面的13+4＝17个字节用于唯一地标识一个TMG，至于这3个字节填充什么内容，在下面的分析中将详细描述。由上可以将ATM地址表示为X.Y.Z-前17个字节为X，接着的2个字节为Y，最后1个字节为Z。
下面结合软交换的协议(H.248、UNI3.1)，以一次成功的呼叫为例，描述在多时隙承载以及多SVC管理下，TMG与SoftSwitch之间、TMG相互之间的消息交互过程。
图3所示是在需要新建SVC的情况下，例如没有SVC或SVC都用完了的时候，TMG1与TMG2间的通信过程：首先，软交换机为TMG1方的TDM侧分配时隙号128并传送给TMG1，然后TMG1将与该时隙号128相关的ATM端点地址A.128.0反馈给软交换机，其中A代表前17字节，128是后2个字节的内容，可以用时隙号或其它编号填充，0无意义。当出现呼叫需要TMG1和TMG2通信时，交换机为TMG2方的TDM侧分配时隙号34并传送给TMG2，要求TMG2建立一条SVC，目的地址为A.128.0，源地址为B.2.1，其中2是TMG2内部新分配的SVC标识，1是表示第1个时隙(该SVC时隙粒度大于1，即该SVC上承载有多个时隙。因为是新建的SVC，此处恒填1，即从第一个时隙开始)；TMG2接到命令后，向ATM发起建立请求，ATM网络(可能由很多ATM交换机组成)则将上述SVC建立请求传送给TMG1，TMG1收到后，记下源地址中的B.2和VPI1/VCI1的对应关系，并通过ATM网络向TMG2响应该SVC的建立请求；TMG2收到响应后记下A.128和VPI2/VCI2(由ATM网络分配)的对应关系，并将A.128和SVC内部时隙号(第1个时隙)对应起来，然后将其内部与TDM侧时隙号34相关的源地址B.2.1传送给软交换机。至此，软交换机获取了TMG1和TMG2的信息，TMG1/TMG2也已经了解对端TMG2/TMG1的信息，但此时TMG1和TMG2本身并未做话路的接通，而是在接续过程后期(譬如需要连网放音的时候)才开始接通话路，即进行下述动作：软交换机命令TMG2将TDM侧时隙34和以A.128.0为标识的SVC(实际就是VPI2/VCI2)里的第1个时隙连通起来，即将TDM侧时隙打入新建的通道中，实现TMG2向TMG1的话音传输；TMG2完成动作后回一个响应；软交换机命令TMG1将TDM侧时隙128和以B.2.1为标识的SVC(实际就是VPI1/VCI1)里的第1个时隙连通起来，实现TMG1向TMG2的话音传输；TMG1完成动作后回一个响应。
从上述过程中可知，TMG会记下ATM端点地址和VPI/VCI的对应关系，为已经由其发起建立的虚通路建立记录，包括该虚通路的源地址和目的地址以及时隙使用状态，该虚通路记录是释放SVC空闲和因出现新呼叫而分配时隙的根据。
在上述通话过程中，当TMG1接到由TMG1提起、ATM转发的建立SVC的请求时，若因TMG1自身硬件配置的局限而无法接受该请求，TMG1可以拒绝。
上述TMG1和TMG2通话结束后，并不立即释放SVC，当出现新的呼叫时，直接利用该空闲虚通路中的空闲时隙，但如果一直不释放，SVC将越来越多。为避免骨干网上占用过多带宽，应将一定时间内(例如3秒内)一直未被使用的空闲SVC释放掉，并从虚通路记录中删除。为避免混乱，这个定时释放和删除机制一般由SVC的发起端来完成，但是为了防止恶意占用带宽，还/也可以在每条SVC接收端的TMG内设一个定时器(可以比SVC发起端设定的时间更长的，例如3分钟)，如果在规定的时间内，该SVC发起端发出请求，但实际上并没有使用SVC，则接收端可以强行将该SVC释放掉并删除其记录。
当存在空闲SVC时出现新的呼叫，可以利用空闲SVC来处理，如果同时存在多条SVC，则需要根据一定的原则选择合适的SVC。
图4所示为不需要新建SVC的情况下TMG1和TMG2的通信过程：软交换机为TMG1方的TDM侧分配时隙号260并传送给TMG1，TMG1则将与该时隙号260相关的ATM端点地址A.260.0反馈给软交换机，其中A代表前17字节，260是后2个字节的内容，可以用时隙号或其它编号填充，0无意义；当新的呼叫出现需要TMG1和TMG2通信时，软交换机为TMG2方的TDM侧分配时隙号78并传送给TMG2，TMG2收到后，根据局向A(即端点地址A.260.0的前17位)找到三条SVC(这些SVC是已经存在的，由发起SVC的TMG维护)，并根据某种原则，TMG2分配了标识为3的SVC中的2时隙给此次呼叫用，同时记下A.260与3号SVC的2时隙的对应关系，然后，TMG2将与TDM侧时隙号78相关的ATM端点地址B.3.2反馈给软交换机(其中B代表前17字节，3是TMG2内部某个空闲SVC的标志，2是该空闲SVC的第2时隙。)。至此，软交换机获取了TMG1和TMG2的信息、TMG1/TMG2也已经了解对端TMG2/TMG1的信息，可以进行下面的通话接通：软交换机则命令TMG2将TDM侧时隙78和以A.260.0为标识的SVC(实际就是VPI2/VCI2)里的第2个时隙连通起来，即将TDM侧时隙打入选定的空闲SVC中，实现TMG2向TMG1的话音传输；TMG2完成动作后回一个响应；软交换机命令TMG1将TDM侧时隙128和以B.3.2为标识的SVC(实际就是VPI2/VCI2)里的第2个时隙连通起来，实现TMG2向TMG1的话音传输；TMG1接到命令后，由于B.3和VPI/VCI的关系早在建立SVC的时候就记载下来了(每个TMG都需要维护一张这样的表，记录从各个局向来的SVC信息)，因此很容易就可以将TDM时隙和该SVC中的2时隙连接起来了，TMG1完成动作后也回一个响应。
上述图4所示的通信过程中，所述的SVC的局向只需要该虚通路的ATM端点地址的前17个字节决定，后面3个字节不能作为依据，该ATM端点地址可由每个TMG建立并维护的虚通路记录中方便地找到。另外，因为每条SVC的时隙粒度大于1，即都可承载多个时隙，这样在呼叫经过一段时间以后，必然导致各SVC既有空闲时隙也有在使用中时隙的状况，例如每条SVC都只有1、2个时隙被使用，从而存在大量的SVC和空闲的时隙，也就是碎片。在资源不太充裕的情况下，为有效地防止碎片，所述原则可以是从最忙的SVC开始分配时隙，也就是优先向通话中时隙最多SVC分配时隙，这样可以使SVC中的空闲时隙得到最大的利用，同时空闲SVC(对定时间内一直未使用的SVC)会因为长期不使用而被释放，提高了资源利用率。此外，为了防止同抢，即多个TMG同时使用一条空闲SVC的发起端，可以规定只能由SVC的发起端进行时隙分配。
实施例一中所述定时机制同样适用于实施例二。
在上述两个实施例中，描述了在使用本发明时，TMG间用SVC通信的过程，包括开始通话及通信一段时间后进行新的呼叫的情形。实际上，TMG间还可以用PVC来通话，而PVC和SVC的区别在于，PVC建立后不会被释放，而是一直存在着，因此，本发明也使用于PVC，只需去掉在通话建立SVC的过程即可。
Claims (11)
1、一种在分布式ATM中继媒体网关TMG间实现通信的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、预先设定每条虚通路的时隙粒度大于1；
B、为TMG分配ATM端点地址；；
C、呼叫出现时为虚通路分配时隙。
2、如权利要求1所述的实现通信的方法，其特征在于：每条虚通路的时隙粒度可以不相同。
3、如权利要求1所述的实现通信的方法，其特征在于：步骤B中所述ATM地址是一个20个字节的序列，表示为X.Y.Z，其中X代表前17个字节，用于唯一标识TMG，Y代表其后的2个字节，Z是最后1个字节，由TMG内部使用。
4、如权利要求1所述的实现通信的方法，其特征在于：步骤C进一步包括：
C1、为新建虚通路建立虚通路记录；
C2、释放空闲虚通路并将该空闲虚通路从所述虚通路记录中删除；
C3、呼叫出现时从现存虚通路中找出最忙虚通路；
C4、从最忙虚通路开始分配时隙。
5、如权利要求4所述的实现通信的方法，其特征在于：步骤C2进一步包括：为每条虚通路设置定时器，在规定时间内未被使用的虚通路为空闲虚通路。
6、如权利要求5所述的实现通信的方法，其特征在于：所述定时器设置在虚通路的发起端。
7、如权利要求6所述的实现通信的方法，其特征在于：所述定时器设置为30秒。
8、如权利要求5或7所述的实现通信的方法，其特征在于：在虚通路的接收端设置定时器。
9、如权利要求8所述的实现通信的方法，其特征在于：所述定时器设置为3分钟；
10、如权利要求3所述的实现通信的方法，其特征在于： 由发起建立所述最忙虚通路的TMG来分配时隙。
11、如权利要求10所述的通信的方法，其特征在于：TMG有权拒绝不支持的时隙粒度的呼叫。
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|---|---|---|---|
| CNA021287201A CN1474569A (zh) | 2002-08-06 | 2002-08-06 | 分布式异步传输模式中继媒体网关间实现通信的方法 |
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| CN1474569A true CN1474569A (zh) | 2004-02-11 |
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| CN (1) | CN1474569A (zh) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007033568A1 (fr) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Procede destine a la fourniture d'un systeme et d'un service de prise en charge d'information de donnees de debit multiple et appareil correspondant |
| CN100401680C (zh) * | 2005-03-07 | 2008-07-09 | 华为技术有限公司 | 一种通信设备中时隙资源的管理方法 |
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2002
- 2002-08-06 CN CNA021287201A patent/CN1474569A/zh active Pending
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| WO2007033568A1 (fr) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Procede destine a la fourniture d'un systeme et d'un service de prise en charge d'information de donnees de debit multiple et appareil correspondant |
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