CN1491523A - 异步转移模式传输方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开在ATM网络路径中传输信息的方法和装置，其中，如果当前用于传输信息的路径容量超过门限，就在网络中发起至少一条新路径的路径建立；如果当前用于传输信息的路径容量低于门限就在网络中发起至少一条路径的路径释放。

Description

异步转移模式传输方法和装置
作为基于ATM(异步转移模式)的交换方法的节省资源的变种，AAL(异步转移模式适配层)类型2交换要求虚拟信道连接(VCC，以下称为“AAL类型2路径”或简称“路径”)作为AAL类型2连接的载体。AAL类型2路径可以作为永久性路径(PVC VCC)或交换式路径(SVC VCC)提供，或者作为软PVC VCC提供。本发明的目的是使网络部件能够根据网络承载的业务量，以灵活动态且可预期的方式建立SVC(交换虚电路)路径，以及在业务量减少时释放SVC路径。
已知的解决方案只使用PVC作为路径。目前未知正在用或打算用SVC作为路径的方案提供商或出版物。
本发明的目的是使网络部件能够根据业务量，以灵活动态且可预期的方式建立SVC路径，以及在业务量减少时释放SVC路径。此目的由权利要求和说明书中阐述的方面达成。
路径的建立和释放由接入资源管理控制。资源管理的重要要素是一种机制，它使用(可管理或预设的)门限值识别当前可用的路径容量是否足够，或者路径容量释放太多。每当请求资源(带宽、AAL2类型信道)用于建立AAL类型2连接(“按呼叫调用”)，或将要释放AAL类型2连接资源时，执行路径容量的验证。依赖于验证结果，资源管理发起新路径的建立，释放待用路径，或者决定使路径配置保持原样。专门为此任务提供的交换部件利用合适的信令，执行建立和释放路径所必需的功能。这些交换部件以及参与呼叫建立的其它中间交换部件可能使用学习到的网络路由信息(该信息通过合适的协议交换)或给予的路由信息建立新路径。而且，这种路由信息还可由那些交换部件在选择待释放路径时使用。
这种解决方案的优点之一是减少了网络运营商提供的管理工作。另一优点是使基于ATM的虚拟传输路径适合当前的业务量，这是由网络部件自动控制的。本发明允许及时地提供那些AAL类型2通信量，而无需干扰通信量。
以下对本发明实施例的说明和附图进一步公开了本发明的可能特征和优点。
动态AAL类型2路径交换
0.1附图和表格列表
图1：连接控制部件；
图2：AM数据结构；
图3：路径预留
图4：连接A2SC和LIC；
图5：断开A2SC和LIC；
图6：通信流；
图7：消息参数；
图8：发起端点处的路径建立；
图9：目的端点处的路径建立；
图10：发起端点处的路径释放；
图11：目的端点处的路径释放。
0.2缩写
A AAL  ATM适配层 N  NNI 网间接口
AESA  ATM终端系统地址  NRM 网络路由管理器
AINI  ATM联网接口 P  PNNI 专用网络节点接口
AM  接入管理器  PRH 协议处理器
ATM  异步转移模式  PVC 永久性虚拟信道
ATMF  ATM论坛 R  RHS 资源处理子系统
A2C  AAL类型2信道 RNC 无线网络控制器
A2SC  AAL类型2服务卡 S SAG 信令代理
B BCF  承载控制功能 SLT 信令链路终端
C CAM  呼叫维护 SVC 交换式虚拟连接
CIH  连接标识符处理器 SVP 交换式虚拟路径
CRA  连接资源代理 T TRAU 码变换和速率适配单元
CRH  连接资源处理器 TSC TRAU服务卡
D DBMS  数据库管理系统 U UNI 用户网络接口
DSS2  数字用户管理系统 V VC 虚拟信道
E EP  端点 VCC 虚拟信道连接
ESIS  增强信令联网子系统 VCI 虚拟信道标识符
F FIFO  先入先出 VP 虚拟路径
I IE  信息元素 VPC 虚拟路径连接
ISDN  综合业务数字网 VPCI 虚拟路径连接标识符
ISUP  ISDN用户部分 VPI 虚拟路径标识符
ITU  国际电信联盟
L LC  支路控制器
LH  支路处理器
LIC  线路接口卡
0.3概述
AAL类型2交换依靠虚拟信道连接(VCC)作为AAL类型2连接的载体。VCC可以用永久性VCC(PVC)、交换式VCC(SVC)或者交换式PVC(亦称软PVC)表示。本说明书重点放在SVC上。如果需要软PVC实现，则先决条件是能够交换虚拟信道的能力。
使用交换式虚拟信道而非PVC的优点是明显减少了管理工作。运营商不会被迫一开始就在网络中建立PVC以及为了管理最新的PVC连接资源的目的连续测定通信量。网络动态和自动地为流经它的通信流建立所需的AAL类型2路径。
不过，必须支持混合操作。小网络的运营商可能更喜欢PVC解决方案。其它运营商则可能决定在接入侧(连接RNC)使用PVC，但支持与网络紧密配合的SVC。
0.4信令
参考标准，Q.2931的ITU-T修订定义了对现有信息元素的扩展或其它信息元素，现有信息元素例如AAL参数IE或使用SVC支持AAL2类型交换的通用传输标识符。
ATMF论文明确地提出了DSS2信令协议，例如UNI信令4.0(它可视为与Q.2931相同)或AINI和PNNI。
标准化实体已经开发出AINI信令，用于尤其是PNNI网络和非PNNI网络之间的网间通信。
由于无人从将SVC路径用于AAL类型2交换的角度讨论ISUP，故所推荐(以及有效假设)的是实现UNI和AINI信令。
到目前为止，现有标准没有规定建立或释放基于SVC的AAL类型2路径时要使用的规程。
0.5连接控制结构
(图1：连接控制部件)
位于中心的连接控制功能包括AAL类型2连接处理(AAL2控制)以及SVC连接处理(SVC控制)。SVC连接表示AAL类型2连接的路径。
信令代理(SAG)和相关的信令链路终端(SLT)连接到AAL 2控制，而ESIS及其协议处理器(PrH)将为SVC控制服务。
到接入管理器(AM)和网络路由管理器(NRM)的接口为AAL 2和SVC控制公用。
针对外设，AAL 2控制与连接标识符处理器(CIH)连接，CIH依次处理到服务卡TSC和A2SC的请求，而来自SVC控制的交换请求通过针对A2SC和LIC的资源处理器(RHS)占用路径。或者，CIH和RHS可以合并到连接资源处理器(CRH)，共同拥有到连接控制和外设单元的接口。SVC控制不与呼叫控制接口。接受服务的用户承载控制功能(BCF)只与AAL 2控制通信。
在SVC和AAL 2控制之间不存在直接接口，例如，要通过消息接口。通过AM的连接是间接的，AM确实决定何时建立或释放AAL类型2路径。
0.6接入管理器
0.6.1接入数据结构
接入管理器AM在AAL类型2路径交换机制中起着核心作用。AM专门用于分配和释放资源(即用于建立和释放PVC和SVC路径承载的AAL类型2连接的资源)，以及像对AAL类型2连接路径一样分配和释放用于建立和释放SVC连接的资源。
作为DBMS下载单元，AM管理下载时间和接入瞬时数据(transient data)、虚拟路径连接(传统ATM范围中的VPC)、虚拟信道(VC，交换式或永久性)和AAL 2类型信道。这就使AM成为总的与接入相关的资源的持有者，并使之能够非常有效地决定AAL 2路径何时需要建立或释放。
下图显示4个分层数据对象层次，从以经由虚拟路径连接和虚拟信道连接(AAL类型2路径)的接入开始，直到AAL类型2信道。这里的目的不是给出一个完整的数据模型。而是突出与AAL类型2路径交换相关的几个特性。
从SVC控制的观点，接入可以是UNI或NNI(AINI)接入(access)。适当的路径建立或释放所需的门限值可以附属于接入或者VPC。
由于AAL类型2路径交换的缘故，引入了数据对象层“VPC”。就像在标准的ATM交换中一样，VPC可以承载属性，例如通信量类型(例如恒定比特率)、最大允许峰值信元速率、SVC选择方法或AAL类型2通信量类型(语音、数据)。至少要求将现用虚拟信道的累积信元速率作为瞬间数据的一部分。交换式VCC不具有下载数据。诸如当前所用信元速率或现用AAL类型2信道的累积通信量数据需要作为瞬间数据保存。
第三种数据类型(列表，如图所示)包括数据对象成员。术语“列表”要从通常意义加以理解。所实现的数据结构应确保通过在有效时间内使用各成员的标识符，可以检索、添加以及删除成员。
(图2：AM数据结构)
0.6.2路径选择
作为最小的要求，应实现前向和后向顺序SVC分配方法。还推荐实现前向和后向循环分配，任选地，可以考虑FIFO排队机制。
0.6.3路径监视
何时发起新路径建立或路径释放的决定由AM作出，该决定是在每次呼叫基础上作出的，即只要AAL 2控制呼叫AM以分配或再分配用于AAL类型2连接建立或释放的资源就要作出决定。AM将当前消耗的路径容量(累积信元速率、AAL类型2信道数)与给定的门限值作比较。
如果超过关于分配资源的建立门限值，AM就选择一条新路径并向SVC控制发送消息，请求建立路径。SVC控制确认路径建立完成。现在AM将AAL类型2信道分配给新路径。
类似地，如果在再分配AAL类型2连接资源时，当前消耗的路径资源低于释放门限值，AM就请求SVC控制释放以前预留的待用路径。
(图3：路径预留)
一般讲，可以为SVC选择方法设计门限机制。参照以下示例，采用前向顺序选择，将AAL类型2连接分配给可能的序号最低的路径。因此，AM自下而上填满，这使位于顶上的路径成为下一条待释放的候选者。
如果考虑所有现用路径资源的总数，就可以实现独立于SVC选择方法的门限机制，并且该门限机制将门限值定义为到所有现用路径可用资源的距离。
0.6.4路径所有权
上述的路径监视由AM执行，AM为AAL 2连接发起端点分配资源。用这种方式，AM成为路径的拥有者，并确实可以视为请求路径建立的用户。路径拥有者专门分配路径标识符。AM在路径目的端点验证所请求的AAL类型2连接资源，它必须假定路径拥有者监视路径资源。所以，只有路径拥有者可以释放路径。
0.6.5
正常工作时，门限机制应确保提前提供路径资源。不过，有可能出现这种情形：提前提供不能保证。只要因管理触发或呼叫维护触发使VPC投入使用(再次)，就将没有路径存在。利用上述机制，当AM需要给路径分配AAL类型2连接时，将会检测到这种情况。AM这时就请求路径建立，但目前必须拒绝分配资源给AAL 2控制。此问题可以这样克服：AM一收到VPC可用于连接处理的指示(来自DBMS或有可能来自CAM)，就在VPC内自动建立第一路径。当较短时间内非常大的通信量到来时，可能出现另一种异常情况。
作为很可能不会放松呼叫的一般后备解决方案，AAL 2控制任何时候从AM收到“无路径可用，请求建立”的拒绝指示时，都应在适当延时之后，重新尝试连接建立。
0.7路由
SVC和AAL 2控制通常使用相同的路由选择，理想的是具有相同的路由接口。
路由管理器应能够传递不同类别的路由结果，例如：如果路径在自身网络部件中，就传递“本地目的地”，或者，如果路径必须进一步作路由选择，就传递“路由目的地”。终结路径的标准可能基于被叫方号码转换或基于被叫方号码与自身网络部件地址的比较。
0.8应支持备选的路由选择能力。路径交换
连接或断开的请求由支路处理器发起，并定址到位于SVC控制内的连接资源代理(CRA)。
(图4：连接A2SC和LIC)
CRA将接收信息映射成到可靠的资源处理器(将称之为CRH)的消息，并发送消息，接收证实以及向支路处理器(LH)确认。
示范图的目的不是规定到外设的消息流。是否要求序列化(如图所示)取决于进一步的分析研究。为了性能的原因，只要可能就优先使用并行任务。如果要求任何协调功能，则这些功能应由CRA处理。
由CRA执行协调(序列化)在以下情况中还可能是必需的：当因SVC控制遭遇故障或者合作装置(AM或ESIS)发信号表示失败，引起连接建立中止。支路处理器的释放规程接着请求过早断开，尽管以前发出的连接请求尚未完成。
如下图所示，当断开路径时类似的方面很重要。某些路径建立方案可能要求自动的建立重复尝试或者备选的路由尝试。为了性能的原因，同时释放输出支路(用LH和ESIS实例表示)，以建立新的支路(利用新的LH和ESIS实例)。考虑针对外设的活动，这意味着，当利用连接请求到达CRA时，断开请求可能仍在途中。
(图5：断开A2SC和LIC)
下图显示，已连接到AAL 2类型服务卡之后通过ATM交换结构的(简化的)通信流。
(图6：通信流)
在左上角中，一条由VPCI＝a和VCI＝b标识的外部路径已通过LIC作了交换，并终结在A2SC上终点x。对终点y、VPCI＝c和VCI＝c作同样的处理。箭头表示主叫方到被叫方的呼叫建立方向。这依赖于接口(无线或网络接口)，如果是网络接口，就依赖于选择的前向或后向承载建立类型。
内部端点u和v之间的点线表示AAL类型2影响范围，这里并没有对其作详细显示。
0.9基本路径建立和释放
现在准备建立和释放SVC路径。下表给出了消息流图中所用的参数表。
(图7：消息参数)
0.9.1发起端点处的路径建立
(图8：发起端点处的路径建立)
(1)
受AAL 2控制的AM_分配_IND(AM_ALLOCATE_IND)消息触发，并基于所实现的门限机制，AM作出建立新路径的决定。AM分配AAL 2控制请求的资源，并确定已超过门限值。所以，AM向SVC控制的支路控制器(LC)发送SVC_建立_REQ(SVC_SETUP_REQ)消息。该消息包含源和目标网络部件，它们用主叫和被叫方号码表示。这些信息由AAL 2控制提供给AM，且必需传送给SVC控制以确保AAL类型2路径和路径在整个传输网络中沿着相同的路由。而且，该消息包含连接特性，这些连接特性通过外部信号通知，是执行到外设的路径交换所需要的。
(2)
支路控制器呼叫网络路由管理器(NRM)，为其至少提供目标网络部件。也可以提供用作额外的路由选择标准的某些连接特性以及源网络部件。NRM返回路由(接入)，它被包含在发送给支路处理器的CMI_建立(CMI_SETUP)消息中。
(3)
支路处理器提供SVC_分配_IND(SVC_ALLOCATE_IND)消息呼叫AM，传递接入和连接特性。AM分配VPCI、VCI和路径标识符，还分配资源。LH将这些数据插入到给ESIS的CMI_建立消息中。同时，LH向CRA发出连接请求(再参见“路径交换”章节)。
(4)
ESIS将CMI_建立编码插入SETUP(建立)消息，通过其协议处理器将该消息发送给相邻的网络部件。定时器监视第一后向消息的到达(按照Q.2931要求)。编码连接消息传送给LH。
(5)
LH在反向向LC报告之前，等待来自CRA和CMI_连接消息的确认。
(6)
LC向AM证实建立，以激活用于传输AAL类型2连接的路径。
0.9.2目的地端点处的路径建立
(图9：目的地端点处的路径建立)
(1)
ESIS从其协议处理器接收SETUP消息，并将其解码，包括接入，并向SVC控制的支路处理器发送CMI_建立消息。
(2)
LH呼叫AM以验证路径数据(VPCI、VCI、路径标识符)。AM根据请求的连接特性预留资源。一旦接收到肯定的确认，LH就将CMI_建立发送给支路处理器。
(3)
LC呼叫NRM，传递源和目标消息，最后还包括额外的路由选择标准。NRM声明已到达目标。LC建立到LH的CMI_连接消息，它包含将要终结路径的指示。
(4)
通过解释终结标志，LH呼叫CRA，并请求LIC连接到A2SC。在已经收到证实之后，LH将CMI_连接传送给ESIS。
0.9.3(5)
ESIS对消息解码并通过preceeding链路发送该消息。
0.9.4发起端点处的路径释放
(图10：发起端点处的路径释放)
(1)
AM再分配AAL类型2连接的资源，并查明路径资源低于释放门限值。AM呼叫SVC控制的支路控制器，释放待用路径。
(2)
LC建立CMI_释放(CMI_RELEASE)消息，并将其发送给LH。
(3)
LH将消息传送给ESIS。同时，LH向CRA发出断开请求。
(4)
ESIS向其后继链路发送RELEASE(释放)消息，接收RELEASE_COMPLETE(释放_完成)消息，并向LH发送CMI_释放_CNF(CMI_RELEASE_CNF)消息。ESIS实例终结。
(5)
LH协调CRA断开证实的到达和ESIS CMI_释放_CNF消息的到达。如果两个消息都出现，LH就呼叫AM以释放VPCI和VCI，(最后还有路径标识符)，并再分配路径资源。如果结束，LH就将CMI_释放_CNF转发给LC，接着终结。
(6)
LC向AM证实，接着终止。AM释放路径标识符(如果再分配时尚未完成)。
0.9.5目的地端点处的路径释放
(图11：目的地端点处的路径释放)
(1)
ESIS从其相邻的网络部件接收RELEASE消息，对该消息解码，并将CMI_释放_消息转发给LH。
(2)
LH通知LC。
(3)
LC响应CMI_释放_CNF并终止。
(4)
LH向CRA请求断开路径。一旦接收到肯定回答，LH就呼叫AM以便再分配资源。最后，LH向ESIS确认并终止。
(5)
ESIS通过它的外部链路发送释放_完成(RELEASE_COMPLETE)消息并终止。
0.10定时器
ESIS按Q.2931要求提供定时器。
当AM触发SVC控制建立或释放路径时，要求定时，且最好位于LC实例处。
0.11传输路径建立
考虑如上所示的目的端点处的路径建立，让NRM表示已到达目标网络部件。而不这样的话，如果NRM以“对目的地作路由选择”这种类型的结果予以响应，则表示要对路径作进一步的路由选择吗？对此作出反应主要有三种选择：
选择1：单跳解决方案
SVC控制表现为仿佛已收到路由选择结果“本地目的地”，即在网络部件内终结路径。受给定网络部件中发起的AAL 2连接建立触发，随后最终将由AM向目标网络部件提供“路径链路丢失”消息。
选择2：多跳解决方案
SVC控制在网络部件内终结路径，不过，它继续建立输出支路AM，在收到连接资源分配请求时，决定释放建立另一路径。如果AM以“拒绝，路径可用”的指示予以拒绝，SVC控制就释放输出支路，任务就结束了。如果AM接受，SVC控制继续照常建立路径。其结果是，就得到网络部件中发起的另一路径，该路径要么某个终结网络部件处终结、要么在目标网络部件处终结。
选择3：传输选择
SVC控制不在网络部件中终结路径。相反，输出支路处理器调用AM分配路径所用资源，这与输入支路相同。SVC控制以标准的方式，即从LIC到LIC，通过该路径转向外设。

Claims (31)

1.一种在ATM网络路径中传输信息的方法，
其中，如果当前用于传输信息的路径容量超过门限(图14所示的建立门限)，就在所述网络中发起至少一条新路径的路径建立；如果当前用于传输信息的路径容量低于门限(图14所示的释放门限)就在所述网络中发起至少一条路径的路径释放。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当要求建立新呼叫或其它新数据传输时，作出有关路径建立和/或路径释放的决定，其中，为了作出期望的决定，当前用于传输信息的所述容量最好包括所述新呼叫或数据传输所必需的容量。
3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述建立门限和/或所述当前已用容量表示累积信元率。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述门限和/或所述当前所述已用路径容量表示一条路径或多于一条路径或所有路径中当前已用ATM信道的数目。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述门限是预设值。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述门限是由所述网络管理的可变值。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述网络是ATM-AAL2网络。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述建立门限超过所述释放门限。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：在路径建立之后，ATM信道可以分配给所述路径。
10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：当前用于传输信息的所述路径容量是一条路径或所有当前已用路径中的当前通信量。
11.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述建立和/或释放门限表示当前已用网络资源和所有可用路径资源之间的最小或最大距离。
12.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述路径是ATM-VCC(ATM虚拟信道连接)。
13.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述信道是AAL2信道。
14.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：在多于一条路径建立之后，各路径在ATM信道占据另一路径之前，分别完全为ATM信道占据。
15.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：只有当当前用于传输信息的所述路径容量在预设时期内低于某个门限，或者当其平均在预设时期内低于某个门限，才在所述网络中发起至少一条路径的路径释放。
16.一种用于在ATM网络路径中传输信息的装置，它包括：
用于存储门限的部件；
用于确定当前用于传输信息的所述路径容量的部件；
用于将所述已确定的当前用于传输信息的路径容量与至少一个存储门限作比较的部件；
用于在当前用于传输信息的所述路径容量超过门限(图14所示的建立门限)时、在所述网络中发起至少一条新路径的路径建立的部件(图10的SVC控制；接入管理器)；
用于在当前用于传输信息的所述路径容量低于门限(图14所示的释放门限)时、在所述网络中发起至少一条路径的路径释放的部件。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于：当要求建立新呼叫和/或其它数据传输时，作出所述有关路径建立和/或路径释放的决定，其中，当前用于传输信息的所述路径容量最好包括所述新呼叫或数据传输所必需的所述容量。
18.如上述权利要求16-17中任一项所述的装置，其特征在于：所述门限和/或所述当前已用路径容量表示累积信元率。
19.如上述权利要求16-18中任一项所述的装置，其特征在于：所述门限和/或所述当前已用路径容量表示一条路径或多于一条的路径中或所有路径中当前所用ATM信道的数目。
20.如上述权利要求16-19中任一项所述的装置，其特征在于：所述门限是预设值。
21.如上述权利要求16-20中任一项所述的装置，其特征在于：所述门限是由所述网络管理的可变值。
22.如上述权利要求16-21中任一项所述的装置，其特征在于：所述网络是ATM-AAL2网络。
23.如上述权利要求16-22中任一项所述的装置，其特征在于：用于建立至少一条路径的所述建立门限比用于释放至少一条路径的所述释放门限大。
24.如上述权利要求16-23中任一项所述的装置，其特征在于：在建立路径之后，ATM信道可以分配给所述路径。
25.如上述权利要求16-24中任一项所述的装置，其特征在于：当前用于传输信息的所述路径容量是所述当前通信量。
26.如上述权利要求16-25中任一项所述的装置，其特征在于：所述建立和/或释放门限表示当前已用网络资源和所有可用路径资源之间的最小或最大距离。
27.如上述权利要求16-26中任一项所述的装置，其特征在于：所述装置或所述装置的部件配置于ATM网络的接入点。
28.如上述权利要求16-27中任一项所述的装置，其特征在于：所述路径是ATM-VCC(ATM虚拟信道连接)。
29.如上述权利要求16-28中任一项所述的装置，其特征在于：所述信道是AAL2信道。
30.如上述权利要求16-29中任一项所述的装置，其特征在于：在多于一条路径建立之后，各路径在ATM信道占据另一路径之前分别完全为ATM信道占据。
31.如上述权利要求16-30中任一项所述的装置，其特征在于：仅当当前用于传输信息的所述路径容量在至少预设时期内低于门限或其平均值在至少预设时期内低于门限时，才在所述网络中发起至少一条路径的路径释放。
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