CN1947394A - 将数量为m的布置在用户侧的数据连接分配给数量为n的布置在传输侧的数据连接的方法 - Google Patents

将数量为m的布置在用户侧的数据连接分配给数量为n的布置在传输侧的数据连接的方法 Download PDF

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Abstract

本发明所基于的任务是给出一种用于管理布置在用户侧的连接、例如ATM连接与布置在传输侧的数据连接之间的上行数据通信的方法，利用该方法能够特别有效地并且不中断地利用可供使用的网络资源。该任务通过一种用于将数量为M的布置在用户侧的数据连接、尤其是ATM连接分配给数量为N的布置在传输侧的数据连接、尤其是以太网接口的方法来解决，其中：a)最初将M个布置在用户侧的数据连接中的每一个分配给N个布置在传输侧的数据连接之一；b)针对N个布置在传输侧的数据连接中的每一个，动态地确定代表实际上可能的负载的权重值，其中根据所分配的布置在用户侧的数据连接的数量和/或当前通过布置在传输侧的数据连接所处理的数据负载来计算所述权重值；以及c)根据所述权重值将已经分配的和/或新的布置在用户侧的数据连接分配到可用的布置在传输侧的数据连接上。

Description

将数量为M的布置在用户侧的数据连接分配给数量为N 的布置在传输侧的数据连接的方法
本发明涉及一种用于将数量为M的布置在用户侧的数据连接、尤其是ATM连接分配给数量为N的布置在传输侧的数据连接、例如以太网连接的方法。
尤其是在以太网中，主要在WAN范围(WAN＝广域网)内，越来越多地采用借助于N个并行(聚束的)以太网线路互相连接的网络单元。这些以太网线路一般分别以全双工模式并且以相同的数据速率工作。在此情况下所需的、N个数据流朝接收方向的聚束和朝发送方向划分为N个数据流由相应的网络单元(例如路由器或者交换机)承担。
这种解决措施相对于单连接提供众多优点。产生总连接的提高的故障安全性，这对于总连接的可用性产生积极的作用。在N个连接之一发生故障的情况下可以通过剩余的N-1个连接传输数据流。此外产生相对于高比特率的单连接的成本优势。N个具有相应的数据速率D的连接的安装经常比具有数据速率N×D的单连接的安装更有利。此外可以在现有的网络中实现提高的带宽，因为已经多倍存在并行的迄今为止只被用作单连接的网络或者电缆线路。因此，利用数据流的聚束的可能性，可以保留现有的基础设施(电缆线路)，但是提高在该基础设施上所采取(abgewickelt)的数据速率。在该解决方案中进一步地如下存在附加的选择，即可以通过可选地添加另外的连接线路来使连接线路段的数据速率逐步地匹配于实际的数据业务量。因此可以由此获得以下优点，即在传输容量不足的情况下不必转向下一代连接标准(例如100Base-T到1000Base-T)，而是可以以较小的步长符合需要地实现数据速率容量的提高。
这种更好地利用现有的基础设施的解决措施现在也越来越多地应用在所谓的以太网DSLAM(DSLAM-数字用户线接入复用器)的领域中。在朝着骨干网络的方向(在下文中称为上行数据业务)上，这样的DSLAM终接到达的ATM数据通信，并且把包含在其中的以太网数据帧通过N个以太网接口之一转发到路由器。在朝着用户的方向(在下文中称为下行数据通信)上，到达的以太网帧不依赖于其来源的接口根据其目标MAC地址被分配给属于其的ATM连接、被打包成AAL5帧并且作为ATM数据通信被转发到所希望的接收者(用户)。因此，DSLAM执行ATM层与以太网层之间的桥接功能(ATM-以太网桥)。
因此，对于下行数据通信来说根据分配表(MAC地址对ATM连接)存在如何将原始的以太网帧引导到用户的清楚的分配。因此，该任务对于所有以太网DSLAM来说都是相同的，而不依赖于可用的传输侧的以太网接口的数量。
针对上行数据通信的该课题迄今没有解决，该上行数据通信必须例如经由可供使用的以太网接口在传输侧被输送到骨干网络。在此情况下可能成问题的是，在以太网接口由于缺陷而发生故障的情况下或者在管理上被引入的接口的去激活之后必须以适当的方式重新在传输侧连接迄今被分配给该以太网接口的用户侧ATM连接，以便不出现可能刚刚进行的数据通信的中断。相反，当然也存在以下需求，即在成功地重新激活被去激活的以太网接口之后使该以太网接口尽可能快地重新开始运行并且连接到数据通信中。
因此本发明所基于的任务是，给出一种用于管理布置在用户侧的连接、例如ATM连接与布置在传输侧的数据连接、例如以太网接口之间的上行数据通信的方法，利用该方法能够特别有效地并且不中断地利用可供使用的网络资源。
根据本发明，该任务通过一种用于将数量为M的布置在用户侧的数据连接、尤其是ATM连接分配给数量为N的布置在传输侧的数据连接、尤其是以太网接口的方法来解决，其中：
a)最初将M个布置在用户侧的数据连接中的每一个分配给N个布置在传输侧的数据连接之一；
b)针对N个布置在传输侧的数据连接中的每一个，动态地确定代表实际上可能的负载的权重值，其中根据所分配的布置在用户侧的数据连接的数量和/或当前通过布置在传输侧的数据连接所处理的数据负载来计算所述权重值；以及
c)根据所述权重值将已经分配的和/或新的布置在用户侧的数据连接分配到可用的布置在传输侧的数据连接上。
以此方式，首先一次性地根据源自实践的经验将布置在用户侧的数据连接分配给布置在传输侧的数据连接，以便例如实现布置在传输侧的数据连接的均匀的负载。在本发明的上下文中，首先也以布置在传输侧的数据连接来指从用户到骨干网络的数据通信所经由的数据接口、也即例如以太网接口。因此，借助于权重值的计算，可以作出关于实际的已经进行的数据通信的陈述或者关于根据当前的分配可能出现的数据通信的预言，使得尽可能均匀地并且必要时以配备有舒适的储备的方式加载具有布置在传输侧的通向骨干网络的数据连接的可供使用的接口。
为了构成权重值，可以可靠地存在不同的基于源自实践的经验的策略。一种很好地反映实际的相互关系的策略可以规定，为了计算所述权重值，与理论上基于所分配的数量的布置在用户侧的连接而可能的负载相比，更着重强调当前的数据负载。在此情况下，当前的数据负载例如可以以平方的形式进入权重值中。但是，当然其它的权重关系也是可能的。
在本发明的合理的改进方案中，可以把要新建立的布置在用户侧的数据连接分配给具有最小的权重值的布置在传输侧的数据连接。因此首先使用根据权重值具有最大负载储备的布置在传输侧的数据连接。如果所有的布置在传输侧的数据连接具有大致相同的权重值，则必须确定与此有关的分配的顺序，也即例如首先使用具有第一计数下标的布置在传输侧的数据连接。但是也可以设想这样的分配，其中首先选择例如可以最容易地被转换到更高的传输标准的数据连接。
本发明的另一合理的扩展方案可以规定，在一个布置在传输侧的数据连接发生故障时，根据针对剩余的布置在传输侧的数据连接所计算的权重值进行分配给该发生故障的数据连接的、布置在用户侧的数据连接的重新分配。因此，在此上述内容其实也适用于所需要的传输速率到可用的布置在传输侧的数据连接上的分配。该分配方法也可以按照上文已经说明的标准进行。
对于重新激活被去激活的布置在传输侧的数据连接的情况来说，按照其实已知的方案的处理方式同样是有利的。因此在布置在传输侧的数据连接加入的情况下，根据针对布置在传输侧的数据连接所计算的权重值进行分配给迄今可用的布置在传输侧的数据连接的、布置在用户侧的数据连接的部分的重新分配。详细地也就是说，首先减轻具有最高权重值的布置在传输侧的数据连接的负载并且从该布置在用户侧的数据连接转接到新加入的布置在传输侧的数据连接上。
如果就分配给布置在传输侧的数据连接的布置在用户侧的数据连接而言所述权重值与所分配的布置在用户侧的数据连接的数量成线性关系，则在计算权重值时按需求考虑分配给布置在传输侧的数据连接的、布置在用户侧的数据连接的数量。
如果为了根据通过布置在传输侧的数据连接所处理的数据负载来计算权重值，利用过去的询问间隔的可预先确定的长度确定标准化的时间平均的数据速率，则在计算所述权重值时按需求考虑通过布置在传输侧的数据连接所处理的数据负载。由于时间平均，短时间的波动影响被抑制，由此可以给布置在传输侧的数据连接分配具有可预先确定的储备容量的数据速率，使得正好能够传输短时间提高的数据速率。
为了在计算所述权重值时其实能够适当地也一起考虑当前处于空载的布置在用户侧的数据连接的风险潜力，可以规定，为了根据通过布置在传输侧的数据连接所处理的数据负载来计算所述权重值，针对当前未被使用的布置在用户侧的数据连接设置权重值的不同于零的低的权重部分。
此外还可以规定，根据通过布置在传输侧的数据连接所处理的数据负载所确定的权重值部分和根据分配给布置在传输侧的数据连接的、布置在用户侧的数据连接的数量所确定的权重值部分以不同的权重进入(总)权重值的确定。因此例如依赖于负载的部分以三分之二而所分配的布置在用户侧的数据连接的纯数值的部分以三分之一进入总权重值。
本发明的另外的有利的扩展方案可以从其余的从属权利要求中得知。
借助附图更详细地阐述本发明的实施例。在附图中：
图1以示意图示出用户线路向传输线路的分配；
图2以示意图示出用于向传输线路分配用户线路的第一种方法；
图3以示意图示出用于向传输线路分配用户线路的第二种方法；
图4以示意图示出用于向传输线路分配用户线路的第三种方法；
图5示出依赖于针对所分配的用户线路的数量所确定的子权重以及依赖于针对数据速率利用数据速率的线性加权所确定的子权重的总权重的变化曲线；
图6示出依赖于针对所分配的用户线路的数量所确定的子权重并且依赖于针对数据速率利用数据速率的平方加权所确定的子权重的总权重的变化曲线；以及
图7以示意图示出桥接模块中的控制器的结构。
图1以示意图示出数量为M的用户连接PVC(永久的虚拟连接)，在通过数量为N的传输连接EI进行的数据通信利用传输模块TU被馈入到在此没有进一步示出的骨干通信网络中之前，所述用户连接在桥接模块BU中利用分配方法(所谓的虚拟信道分配VCA)被分配给所述数量为N的传输连接EI。在本实施例中，布置在用户侧的数据连接(这里为用户连接PVC)是按照AAL5协议工作的面向分组的ATM连接。布置在传输侧的数据连接(这里为传输连接EI)是按照以太网标准IEEE802.3工作的以太网接口。所述桥接模块BU是所谓的ATM-以太网桥，在该ATM-以太网桥中其中一方面进行用户连接PVC向传输连接EI的分配，而另一方面在上行方向上把ATM/AAL5帧解包为以太网帧，并且在下行方向上把以太网帧打包为ATM/从L5帧。通过以太网接口处理的数据速率在此利用所谓的聚合路由器被传输到按照IP标准工作的骨干网络中。
原则上如此构造根据本发明的分配方法，使得M个ATM用户连接PVC的上行数据负载尽可能均匀地被分配到N个可用的以太网接口EI上。在此避免这样的运行状态，在这些运行状态下单个接口处于过载状态，而其它的接口可能只以部分负载运行。此外所述分配方法确保，在一个以太网接口发生故障的情况下，被分配给该以太网接口EI的用户连接PVC能够被转接到剩余的激活的以太网接口EI上。并且此外，在重新激活了被去激活的以太网接口EI之后，被分配给其余的以太网接口的用户连接PVC部分地被转接到被重新激活的以太网接口EI上，以便结果重新实现在所有以太网接口EI上的均匀的负载分布。
根据本发明的分配方法的第一实施形式在图2中被示意性地示出。针对每个以太网接口EI，以软件的方式实现计数器，该计数器检测当前被分配给以太网接口EI的用户连接PVC的数量Zpvcn。在此，现在为每个以太网接口EI确定权重值Gpvcn，该权重值在现有情况下对应于所分配的用户连接PVC的数量，即Gpvcn＝Zpvcn。如果所有的以太网接口EI相同地被加权，则将另一用户连接PVC分配给具有最小的计数下标n的以太网接口EI。如果一个以太网接口EI发生故障，则把分配给它的用户连接PVC重新分配到还激活的其余的以太网接口EI上，其中相应地考虑这些以太网接口的当前的权重Gpvcn。如果现在在相反的情况下重新激活被去激活的以太网接口EI，则把用户连接PVC从具有当前最高的权重值Gpvcn的以太网接口EI转接到该“新”的重新激活的以太网接口上，直到对于所有激活的以太网接口EI来说重新获得尽可能均匀的权重值Gpvcn。
因此利用该第一实施形式确保，在具有平均每个用户连接统一的允许的最大数据速率Dpvc-maxm的应用的情况下，达到N个以太网接口的均匀的最大负载。然而该实施形式不考虑在新设置一个用户连接的时刻以太网接口EI的实际负载Dethn，其中在管理上可能产生或者删除该新设置。因此，该实施形式可能引起不利的后果，即由于用户分别不同地利用可能的最大允许的数据速率Dpvc-maxm，导致在将负载分配到可用的以太网接口EI上时的不等权重。现在以下说明的第二实施形式在这一点上着手。
图3中示意性地示出的分配方法是本发明的第二实施形式，其中针对每个以太网接口E以软件的方式实现用于所发送的字节的计数器，即通过该计数器检测所发送的以太网帧及其相应的长度。此外还以软件的方式执行一种方法，在该方法中周期性地询问该计数器，并且基于询问间隔的长度和在该询问间隔中所发送的字节确定在过去的询问间隔中每个以太网接口EI的平均数据速率Dethn。之后得出以下的进一步处理方式：
因此，对于每个以太网接口EI来说，其在最后的询问间隔中的平均数据速率Dethn提供用于构成依赖于负载的权重值Gethn的部分，该部分合理地利用标度值Dscal来标度并且标准化。因此Dscal取从＞0kBit/s至Deth-max的区间内的值，其中Deth-max是可以最大限度地通过以太网接口传输的数据速率。因此，在持续运行中，把新的用户连接PVCm分配给具有最小的权重值Gethn的以太网接口EI。如果在此所有的以太网接口EI近似相同地被加权，则进行对具有最小的下标n的以太网接口EI的分配。
此外，针对重新激活被去激活的以太网接口EI的情况规定了以下可能性，即把已经被分配到激活的以太网接口上的数据量部分地重新分配到该重新激活的以太网接口上，使得接着重新实现所有现在激活的以太网接口EI的均匀的权重/负载。为此也针对所有的用户连接PVC实现用于所发送的字节的计数器。对于ATM连接来说，这能够意味着，在成功地重组ALL5帧之后只检测以太网帧的字节。也周期性地询问该计数器并且基于询问间隔的长度和在询问间隔中所发送的字节确定在过去的询问间隔中每个用户连接PVC的平均数据速率Dpvcm。因此如果现在重新激活被去激活的以太网接口，相继地把平均数据速率Dpvcm的确已知的用户连接PVC从到那时为止已经激活的以太网接口转接到重新激活的以太网接口EI上，直到其权重值Gethn增加到新的现在达到的平均权重值为止。然而，同时在这种分配方法中还确保，这样被减轻负载的原来激活的以太网接口EI的权重值分别不下降至所有处于运行中的以太网接口EI的平均权重值以下。
参考图3，那里示例性地示出，用户连接PVC2被分配给以太网接口EI1，并且没有被分配给例如以太网接口EIN，以太网接口EIN已经通过用户连接PVCM的分配而具有比权重值为Geth1的以太网接口EI1更高的权重值GethN。
利用这种解决措施，如果用户连接提供或多或少连续的数据流，则无论如何总是实现以太网接口EI的均匀负载。因此，要新建立的用户连接PVC总是被分配给具有当前最小的权重值Gethn的以太网接口EI。然而如果在建立新的用户连接PVCm的情况下已经被分配给具有当前最小的权重值的以太网接口EI的用户连接PVC中的任何一个都没有朝着骨干网络的方向传输数据，则在这种解决措施的情况下可能产生一定的缺点。因此根据该解决措施，要新建立的用户连接总是被分配给具有最小的权重值的以太网接口EI1，或者如果所有以太网接口EI当前都具有权重值Gethn＝0，则被分配给具有最小的计数下标的以太网接口EI。紧接着在用户连接PVC上开始的数据流于是可能突然导致一个或者多个以太网接口EI的过载。
最后，根据本发明的第三分配方法是上面介绍的两种解决方案的组合，由此得到两个单个解决方案的优点，但是可以避免其不利的作用。因此，该第三方法的核心组成部分是构成由两个权重值Gpvcn和Gethn构成的乘积权重Gn。为了在此可靠地排除对于情况Dethn＝0来说第二解决措施的“错误行为”，确定最小的依赖于负载的权重值Geth-min＞0，以便因此能够使未激活的用户连接PVC的“风险潜力”得到保障。为了将新的用户连接PVC分配给以太网接口EI，以此方式确保：可以适当地针对所述分配考虑基于已经分配的用户连接PVC的潜在可能的数据负载以及当前的数据负载。
尤其是在用户连接PVCm的最大可能的数据速率的总和∑Dpvc-maxm(1≤m≤M)大于以太网接口EIn的最大可能的数据速率的总和∑Deth-maxn(1≤n≤N)的应用的情况下，必须在分配策略方面将相应较大的注意力放在以太网接口EI的分别当前的负载上。由于该原因，尤其是在这些应用的情况下，更着重强调乘积权重Gn的依赖于负载的部分Gethn。关于这一点的强调可以规定，依赖于负载的部分Gethn以平方的形式进入总权重Gn中。然而还可以相对于纯根据数量的权重值Gpvcn规定有利于依赖于负载的权重值Gethn的、2/3至1/3的固定的线性权重。
因此，由该解决措施得出的分配规定在构造上具有与前面两种分配方法的分配规定相似的结构。要新建立的用户连接PVCm被分配给具有最小的乘积权重Gn的以太网接口EIn，图4针对用户连接PVC2向以太网接口EI1的分配示例性地示出这种情况。如果所有的以太网接口EI以大致相同的乘积权重Gn被“加载”，则进行向具有最小的计数下标n的以太网接口EI1的分配。如果现在以太网接口EI发生故障，则把分配给它的用户连接PVC重新分配到其余的激活的以太网接口EI上，其中相应地考虑这些激活的以太网接口EI的当前的乘积权重Gn。在以太网接口EI加入的相反情况下，把用户连接PVC从直到现在激活的以太网接口转接到该新的以太网接口上，直到该新的以太网接口的权重增加到所有以太网接口的现在有效的平均乘积权重为止。同时确保，从现在起被减轻负载的以太网接口的乘积权重不下降到该平均乘积权重之下。
根据图5和图6的图表显示出乘积权重Gn依赖于根据数量的权重值Gpvcn和取决于数据速率的权重值Gethn的变化曲线，其中图5针对数据速率的线性权重给出相互关系，而图6针对数据速率的平方权重给出相互关系。在此，为根据数量的权重值Gpvcn使用最大值100(M＝100)，为取决于数据速率的权重值Gethn使用最大权重333(Deth-max＝100Mbit/s；Dscal＝300kbit/s)。
图7以示意图示出桥接模块BU中的用于向以太网接口EI分配用户连接PVC的控制器组件CU的结构。分配的方法也称为虚拟信道分配(VCA)。在这样的控制器组件CU上通常运行两个处理器。主处理器负责总系统中的组织、管理和操纵的任务(所谓的OAM任务)，并且用于控制从处理器、即所谓的网络处理器，所述从处理器最广义地被用于桥接功能、在此“ATM-以太网桥接”。这样的控制器组件使得能够建立多达M＝4095个ATM用户连接PVC，这些用户连接PVC分别被分配给N＝4个可用的100Base-T以太网接口EI之一。
因此前面所描述的方法能够被用于连接分配的任务。在按照图7的图示中示意性地示出第三分配方法，因为不仅根据数量的权重值Gpvcn而且取决于数据速率的权重值Gethn都进入以太网接口EIn的乘积权重Gn的确定。在控制器组件CU的分配单元AU中管理用于建立新的用户侧数据连接的新请求ARpvc和用于重新激活/去激活以太网接口EI的请求ARei并且根据前面所描述的方法进行用户连接PVC或者以太网接口EI的分配。

Claims (10)

1.用于将数量为M的布置在用户侧的数据连接(PVC)、尤其是ATM连接分配给数量为N的布置在传输侧的数据连接(EI)、尤其是以太网接口的方法，其中：
a)最初将M个布置在用户侧的数据连接(PVC)中的每一个分配给N个布置在传输侧的数据连接(EI)之一；
b)针对N个布置在传输侧的数据连接(EI)中的每一个，动态地确定代表其负载的权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)，其中根据所分配的布置在用户侧的数据连接(PVC)的数量(Zpvcn)和/或当前通过布置在传输侧的数据连接(EI)所处理的数据负载(Dethn)来计算所述权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)；以及
c)根据所述权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)将已经分配的和/或新的布置在用户侧的数据连接(PVC)分配到可用的布置在传输侧的数据连接(EI)上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
为了计算所述权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)，与理论上基于所分配的数量(Zpvcn)的布置在用户侧的连接而可能的负载相比，更着重强调当前的数据负载(Gethn)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述当前的数据负载(Dethn)以平方的形式进入所述权重值(Gn、Gethn)中。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，
将要新建立的布置在用户侧的数据连接(PVC)分配给具有最小的权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)的布置在传输侧的数据连接(EI)。
5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，
在一个布置在传输侧的数据连接(EI)发生故障的情况下，根据针对剩余的布置在传输侧的数据连接(EI)所计算的权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)进行分配给该发生故障的数据连接的、布置在用户侧的数据连接(PVC)的重新分配。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，
在布置在传输侧的数据连接(EI)加入的情况下，根据针对布置在传输侧的数据连接(EI)所计算的权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)进行分配给迄今可用的布置在传输侧的数据连接(EI)的、布置在用户侧的数据连接(PVC)的部分的重新分配。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，
就分配给布置在传输侧的数据连接(EI)的布置在用户侧的数据连接(PVC)而言所述权重值(Gn、Gpvcn)与所分配的布置在用户侧的数据连接(PVC)的数量成线性关系。
8.如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，
为了根据通过布置在传输侧的数据连接(EI)所处理的数据负载(Dethn)来计算所述权重值(Gn、Gethn)，利用过去的询问间隔的可预先确定的长度确定标准化的时间平均的数据速率。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，
为了根据通过布置在传输侧的数据连接(EI)所处理的数据负载(Dethn)来计算所述权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)，针对当前未被使用的布置在用户侧的数据连接(PVC)设置权重值(Gn、Gpvcn、Gethn)的不同于零的低的权重部分。
10.如权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，
根据通过布置在传输侧的数据连接(EI)所处理的数据负载(Dethn)所确定的权重值(Gn)的部分(Gethn)和根据分配给布置在传输侧的数据连接(EI)的、布置在用户侧的数据连接(PVC)的数量(Zpvcn)所确定的权重值(Gn)的部分(Gpvcn)以不同的权重进入所述权重值(Gn)的确定。
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