SE514302C2 - Köhantering i paketkopplade nät - Google Patents

Description

25 30 514 302 2 köregister, utfärdar den centrala noden tillstånd till de flerpunktsnodcr som erfordrar kanalkapacitet.

Köregistret i den centrala noden uppdateras med köinformation i forrnen av en till- ståndsbegäran som mottas från flerpunktsnoden. Denna begäran representerar den aktuella kölängden vid flerpunktsnoden och används för att ersätta den registrerade kölängden vid den centrala noden. Den registrerade kölängden vid den centrala noden minskas också stegvis varje gång ett tillstånd att skicka ett paket sänds till den motsvarande flerpunktsnoden. Överföringen av information mellan en central nod och en flerpunktsnod involverar en fördröjning, vilken beror på den tillgängliga bandbredden och längden hos över- föringsmediet. En fördröjning uppstår också vid flerpunktsnoden när denna behand- lar tillstånd som mottagits från den centrala noden. Således finns det ett fönster under vilket en flerpunktsnod kan skicka en tillståndsbegäran och den centrala noden kan skicka tillstånd till samma flerpunktsnod baserat på köregistret innan den mottar tillståndsbegåran. När tillståndsbegäran når den centrala noden, kommer köregistret att ersättas med ett felaktigt värde på kölängd. Även om detta fel inte kommer att förorsaka förlust av paket, kan det leda till att fler tillstånd skickas än vad som verkligen erfordras. Det är möjligt att diskrepansen mellan den verkliga och registrerade kölängden kommer att dämpas något genom ytterligare paket som anländer vid flerpunktsnoden, men vid jämvikt finns det emellertid en hög sannolikhet att den centrala noden kommer att utfärda tillstånd som inte kan användas. Således kommer kanalkapacitet att vara bortkastad.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande och ett arrangemang som minskar problemen med tidigare känd teknik. 10 15 20 25 30 514502 3 Det är ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande och ett arrangemang som väsentligen förbättrar utnyttjandet av kanal- kapacitet i en flerpunkts-till-punktlänk.

Detta syfte uppnås genom ett förfarande, varmed en trafikmottagande nod, vilken har ett köregister över antalet paket som väntar på överföring vid en trafikskickande nod, lagrar antalet tillstånd eller det ekvivalenta antalet paketöverföringar som möjliggjorts genom tillstånden, under en förutbestämd fördröjning efter transmission av varje tillstånd, och modifierar värdet för eventuella inkommande begäran om tillstånd utgående ifrån antalet lagrade tillstånd. Fördröjningen motsvarar företrädesvis tur-och-renir-fördröjningen mellan de två nodema ifiåga.

Detta är summan av tillståndstördröjningen och rapporteringsfördröjningen, d.v.s. den totala tiden mellan det att ett tillstånd skickas av den trafikmottagande noden och att motsvarande (tillåtna) trafikpaket skickas av den trafikskickande noden.

Denna fördröjning inkluderar också behandlingsfördröjningen som erfordras av den trafikskickande noden för att känna igen, eller behandla, tillståndet.

Uppfinningen ligger vidare i en nod i ett kommunikationsnät som mottar trafik fiån åtminstone en ytterligare nod på ett gemensamt medium. Noden är anordnad att lagra antalet tillstånd som skickas till den ytterligare noden, eller det ekvivalenta antalet paketöverföringar som möjliggjorts genom dessa tillstånd, under en förut- bestämd fördröjning efter transmissionav varje tillstånd, och att modifiera en even- tuellt inkommande kölängdsrapport från samrna ytterligare nod genom uppskattning av lagrade tillstånd.

Vidare föreslås ett kommunikationsnät som inkluderar en central nod och åtskilliga flerpunktsnoder, där flerpunktsnoderna är förbundna med den centrala noden genom ett gemensamt medium. Den centrala noden har ett kölängdsregister för varje flerpunktsnod och inkluderar organ för att lagra antalet tillstånd som skickats till respektive flerpunktsnod, eller det ekvivalenta antalet möjliggjorda paketöverfö- 10 15 20 25 30 514 302 4 ringar, under en förutbestämd fördröjning och modifiering av eventuellt inkomman- de kölängdsregister som motsvarar flerpunktsnoden ifråga genom värdet på lagrade tillstånd.

Att lagra antalet tillstånd som skickats i den föregående tur-och-retur-fördröjningen fastställer effektivt antalet tillstånd som ännu inte kan ha blivit behandlade och be- svarade av den motsvarande flerpunktsnoden. Vilket som helst kölängdsregister, eller begäran om tillstånd, som mottagits från den motsvarande flerpunktsnoden inom denna tidsperiod kommer att ha utfärdats utan kännedom om tillstånden.

Genom att modifiera detta registervärde under utnyttjande av antalet tillstånd som sänts, eller det ekvivalenta antalet möjliggjorda paket om ett tillstånd tillåter att mer än ett paket skickas, kommer den rapporterade kölängden att korrigeras och det rätta värdet användas för att ersätta köregistret i den centrala noden.

Med hjälp av förfarandet, noden och nätarrangemangen i enlighet med uppfin- ningen, kommer kölängdsregistret i den trafikmottagande noden hela tiden att juste- ras för att avspegla det verkliga antalet erfordrade tillstånd. Den konventionella överskattningen av kölängd och den resulterande tilldelningen av oanvända tids- luckor kommer således att avskaffas. Till följd av detta kommer överföringskapa- citeten och verkningsgraden i ett nät att förbättras.

Kort beskrivning av ritningarna Ytterligare syften och fördelar med den föreliggande uppfinningen kommer att uppenbaras ur den följande beskrivningen av de föredragna utföringsformema, vilka ges endast som exempel och med hänvisning till de därtill hörande ritningarna, varvid: Fig. l schematiskt avbildar en flerpunlcts-till-punktläzik i ett TDMA paketkopplat nät, 10 15 20 25 514 302 5 F i g. 2a till 2k avbildar schematiskt den behandling som konventionellt utnyttjas for att registrera längden av en paketkö som är belägen vid en flerpunlasnod i en central nod i nätet enligt fig. 1, och Fi g. 3a till 31 visar schematiskt behandlingen for att justera köregistret vid en central nod i ett flerpunkts-till-punktsnät från fig. 1, i enlighet med uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av ritningama I figurerna används samma hänvisningsbeteckningar for liknande eller identiska komponenter.

En typisk flerpunkts-till-punktlänk i ett TDMA paketkopplat kommunikationsnät illustreras i fi g. 1. Åtskilliga flerpunktsnoder 20, av vilka tre visas i figuren, kom- municerar via en enkel, gemensam, dubbelriktad kanal med en central nod 10.

Kanalen 100 kan vara en fast elektrisk eller elektrooptisk länk eller ett luftgränssnitt.

En mekanism för mediaaccesstyming, MAC (media access control) används av den centrala noden 10 for att bestämma vilken av flerpunktsnoderna som får utnyttja vilka tidsluckor på den gemensamma kanalen 100 för att skicka paket. Det antas här att ett paket är den mängd information som kan skickas på kanalen 100 i en tids- lucka. Beroende på vilken tjänst som utnyttjar denna kanal, kan paketet innehålla en eller flera ramar, eller delar av en ram.

En konventionell procedur for mediaaccesstyrning illustreras i fig. 2a till 2k. Fig. 2a till 2k visar en mycket förenklad vy av flödet av ramar eller paket mellan en central nod 10 och en flerpunktsnod 20 i en länk som visas i fig. 1. Varje ram skickas i en tidslucka 30. I vardera av fig. 2a till 2k visas nedlänken överst och upplänken 10 15 20 25 30 514 302 6 nederst. De streckade linjerna representerar gränssnitten mellan kanalen 100 och vardera av nodema 10, 20.

Det antas i den illustrerade länken att transmissionsfördröjningen eller överförings- tiden mellan de två nodema är lika med tre tidsluckeperioder. Behandlingstiden i flerpunktsnoden antas vara lika med en enstaka tidsluckeperiod 30. Detta represen- teras av tidsluckan 31 vid flerpunktsnoden 20. Varje figur i följden representerar länken i intervaller av en tidslucka.

Fig. 2a visar starttillståndet i vilket flerpunktsnoden har en kölängd av 6 paket som väntar på att skickas, och den centrala noden 10 har ett register 11 innehållande denna kölängd. Den centrala noden 10 har just skickat ett tillstånd att skicka en begäran RP till flerpunktsnoden 20. Detta tillstånd att skicka en begäran RP är en inbjudan till flerpunktsnoden 20 att indikera, via en begäran Rn om trafiktíllstånd TP, antalet n tillstånd som erfordras för att skicka alla paket i kön. Begäran om till- stånden Rn är därför i själva verket en kölängdsrapport. I det illustrerade exemplet representerar ett tillstånd en tidslucka under vilken ett paket kan skickas. Emellertid kommer det att inses att ett tillstånd skulle kunna representera en inbjudan att skicka mer än ett paket, t.ex. i på varandra följande tidsluckor. Vad beträffar fig. 2b, inses att tillståndet att skicka en begäran RP har flyttats fiam med en tidsluckefördröjning över länken, och att den centrala noden 10 har följt efter genom att skicka ett första trafiktillstånd TP. Utfardandet av detta trafiktillstånd TP av den centrala noden 10 har fått den registrerade kölängden ll att minska stegvis med ett. Den verkliga kön i flerpunktsnoden är emellertid fortfarande 6, efiersom inga paket ännu har skickats.

I fi g. 2c har ett ytterligare trafiktillstånd TP utfärdats av den centrala noden 10, och den registrerade kölängden har ändrats till 4. Tillståndet att skicka en begäran RP är fortfarande under transmission. I fig. 2d har tillståndet att skicka en begäran RP nått flerpunktsnoden 20 och är under behandling. Som tidigare nämnts, kommer detta att ta en tidsluckeperiod som representeras av tidsluckan 31. Under tiden har den cent- 10 15 20 25 30 5140 302 7 rala noden 10 utfärdat ett tredje trafiktillstånd TP och den registrerade kölängden 11 har rninskats till 3. I fi g. 2e har tillståndet att skicka en begäran RP behandlats av flerpunktsnoden 20 och resulterar i att en begäran om sex tillstånd, R6, har skickats.

Det första trafiktillståndet TP har också nått flerpunktsnoden 20, 31 och är klart för behandling. Samtidigt har den centrala noden utfärdat ett fjärde trafiktillstånd TP och har modifierat den registrerade kölängden till 2.

I fig. 2f har flerpunktsnoden 20 behandlat det första trafilctillståndet TP och har skickat det forsta trafikpaketet som svar. Kön vid flerpunktsnoden 20 innehåller nu 5 paket. Den centrala noden har utfärdat ett femte trafiktillstånd TP, och köregistret ll har modifierats till 1. Köregistret minskas slutligen till noll i fig. 2g när ett slut- ligt sjätte trafiktillstånd TP skickas. Flerpunktsnoden 20 har också svarat på det andra trafiktillståndet TP genom att skicka ett andra paket så att den verkliga kö- längden vid noden 20 minskas till 4. I fig. 2h har den centrala noden mottagit be- gäran om tillstånden R6, vilken ersätter köregistret ll. Det senare uppdateras därför till 6. Under tiden fortsätter flerpunktsnoden 20 att skicka paket som svar på tillstån- den. Detta fortsätter genom fi g. 2i till 2k till dess alla paket vid flerpunktsnoden 20 har skickats som svar på de sex trafiktillstånden TP. Den slutliga kön vid flerpunkts- noden 20 är således noll. Den registrerade kölängden 11 vid den centrala noden 10 är emellertid sex.

I detta särskilda exempel har felet i registrerad kölängd vid den centrala noden 10 sitt ursprung från en begäran om trafiktillstånd Rn som skickas på nedlänken, och tillstånd som skickas på upplänken under samma tidsperiod. I själva verket utfärdar båda noder infonnation i ovetskap om information som håller på att överföras.

Fig. 3a till 31 visar proceduren för att ta bort denna felkälla i enlighet med den före- liggande uppfinningen. I detta arrangemang inkluderar den centrala noden 10 ett tillståndsminne 12, vilket kan vara vilket som helst slags temporärt lagringsmedium, såsom ett register eller en räknare eller liknande, för att registrera antalet trafiktill- 10 15 20 25 30 514 302 8 stånd TP som skickats under en förutbestämd period efter deras utsändande. Detta minne 12 lagrar i själva verket en historik över trafiktillstånden TP som utfärdats i den föregående tur-och-retiir-fördröjningen till flerpunktsnoden 20. I den förelig- gande utföringsfonnen betyder detta att registret 12 är anpassat att hålla reda på antalet tillstånd som skickats inom de föregående 7 tidsluckeperioderna. Dessa 7 tidsluckeperioder motsvarar tur-och-retur-fördröjningen mellan den centrala noden 10 och flerpunktsnoden 20. I synnerhet är fórdröjningen lika med den tid som er- fordras för att ett trafiktillstånd TP skall nå, och behandlas av, flerpunktsnoden 31 plus transmissionsfördröjningen för ett trafikpaket T som skickas av flerpunkts- noden 20 för att nå den centrala noden 10.

Liksom för procedurerna i fi g. 2a till 2k antas det att fördröjningen för behandling av begäran om tillstånd Rn, d.v.s. för att uppdatera den registrerade kölängden, är försumbar i den centrala noden. Proceduren i enlighet med uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till fi g. 3a till 3k. Dessa visar samma serier av händel- ser som illustreras i fig. 2a till 2k för arrangemanget enligt uppfinningen. Fig. 31 visar länkens 3 tidsluckefördröjningar efter fig. 3k.

I fig. 3a väntar en kö av 6 paket vid flerpunktsnoden 20. Den centrala noden 10 har ett register 11 med denna kölängd, och har just utfärdat ett tillstånd att skicka be- gäran RP. Tillståndsminnet 12 är tomt eftersom inga trafiktillstånd TP har skickats under de föregående 7 tidsluckeperiodema.

I fig. 3b skickas ett första trafiktillstånd TP att följa tillståndet att skicka begäran RP. Denna händelse föranleder köregistret 11 att stegvis räknas ned med ett. Till- ståndsminnet 12 ökas också stegvis och har värdet 1.

Under de följande tre tidsluckoma 30 (fi g. 3c till 3e) utfärdas ytterligare tre trafik- tillstånd TP. Det resulterande köregistret 11 är därför 2 och värdet i tillståndsminnet 12 är 4. Under tiden har flerpunktsnoden 20 utfärdat ett svar till RP i formen av en 10 15 20 25 30 514 302 9 begäran om sex tillstånd R6. Medan detta svar R6 färdas mot den centrala noden 10, utfärdas två ytterligare trafiktillstånd TP (fi g. 3f och 3 g) som minskar köregistret 11 till noll och medför att värdet i tillståndsminnet blir 6. Vid slutet av denna tidslucka har begäran om sex tillstånd R6 nått den centrala noden 10, vilket illustreras i fig. 3h som visar situationen i den därpå följande tidsluckan. Det kommer att hållas i minne att behandlingstiden i den centrala noden anses vara försumbar. Innan begäran om tillstånden R6 används for att ersätta köregistret, justeras emellertid dess värde med antalet tillstånd som lagrats i tillståndsminnet 12. Sex tillstånd lagras i minnet efter- som det forsta tillståndet skickades 7 tidsluckor tidigare. De lagrade tillstânden subtraheras från det begärda värdet R6, vilket resulterar i ett begärt värde på noll.

Detta värde används sedan for att uppdatera, eller ersätta, det registrerade kövärdet ll. Således bibehålls det registrerade kövärdet 11 i själva verket oförändrat. I nästa tidsluckeperiod som visas i fig. 3i, har tur-och-retur-fordröjningen på 7 tidsluckor upphört for det första trafiktillståndet TP. Tillståndsminnet räknas därför ned med ett. I fig. 3 j och 3k räknas tillståndsminnet 12 ytterligare ned eftersom ytterligare tvâ tillståndsfördröjningar upphör. Slutligen visar fig. 31 tillståndet tre tidsluckefordröj- ningar senare när den sista tillståndsfördröjningen har upphört och tillståndsminnet 12 slutligen satts till noll.

Det är uppenbart att tidsperioden, under vilken tillståndsminnet 12 verkligen kom- mer att lagra registren med tillstånd, kommer att överskrida 7 tidsluckor, eftersom det utan tvekan kommer att finnas någon ändlig behandlingsfördröjning i samband med den centrala noden 10.

Till följd av justeringen i kölängdsrapporten (tillståndsbegäran), kommer den registrerade kölängden ll i den centrala noden 10 alltid att tillhandahålla en riktig frarnställning av antalet paket som väntar på transmission vid flerpunktsnoden 20.

För flerpunkts-till-punldlärrken som visas i fig. 1, kommer den centrala noden 10 att ha ett separat register ll för kölängden vid vardera av flerpunktsnodema 20. Vidare 10 15 20 514 302 10 kommer den centrala noden att lagra antalet trafiktillstånd som utfärdats under den föregående tur-och-rettir-fördröjningen för varje enskild flerpunktsnod 20. Det kom- mer att inses att olika flerpunktsnoder kan sättas i samband med olika tur-och-retur- íördröjningar. Varje tillståndsminne 12, eller den del av minne som hänför sig till tillstånd, som tilldelats en särskild flerpunktsnod 20, således kommer att anpassas för att lagra historiken beträffande tillståndstransmissionen för den motsvarande för- dröjningen.

För att eliminera risken för att den centrala noden 10 underskattar antalet paket som väntar vid en flerpunktsnod 20, bör tidsperioden under vilken skickade tillstånd registreras vara kortare än tur-och-retur-fördröjningen vad beträffar ramar mellan de två noderna plus en tidsluckefördröjning. Detta förhindrar att någon begäran om tillstånd Rn, som rapporterar nyligen anlända paket, minskas eller stegvis minskas med antalet felaktigt lagrade tillstånd. Vad beträffar den förenklade modellen som visas i fig. 2 och 3, bör fördröjningen vara kortare än 8 tidsluckor men åtminstone 7 tidsluckor.

Det är uppenbart att varje flerpunktsnod 20 kan innefatta fler än en kö, så att olika paket som väntar på transmission tilldelas olika köer och hanteras med olika prioritet. Den centrala noden 10 kommer också att innehålla dessa olika kövärden i köregistret ll som tilldelas flerpunktsnoden. I detta fall kommer antalet tillstånd som utfärdas för paket från olika köer att lagras separat och detta register att användas för att justera motsvarande värde för kölängd i köregistret.

Claims (14)

10 15 20 25 30 '514 302 ll Patentkrav

1. Förfarande för användning i en första nod (10) i ett kommunikationsnät för att hantera överföiingen av information i paket (T) på en kanal (100) från en andra nod (20), inkluderande upprätthållande av ett köregister (l 1) som representerar antalet paket som väntar på transmission vid den andra noden (20), uppdatering av köregistret (11) vid mottagande av ett värde (Rn) for kölängd från den andra noden, kännetecknat av registrering av transmissionen av tillstånd (TP), vilka tilldelar tidsluckor i kanalen (100) som är ämnade för den andra noden (20) under en förutbestämd fördröjning efter transmissionen av varje tillstånd (TP), och justering av vilket som helst värde (Rn) på köstorlek som mottagits från den andra noden (20) med antalet registrerade tillstånd innan uppdatering av köregistret (11).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att tidsfördröjningen är en förutbe- stämd tidsperiod.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att tidsfördröjningen är lika med transmissionsfördröjningen tur-och-retur mellan den första och andra noden (10, 20).

4. Förfarande enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknat av att tidsfördröjningen är lika med fördröjningen mellan det att den första noden (10) skickar ett tillstånd och att den andra noden (20) mottar tillståndet, plus fördröjningen mellan det att den andra noden (20) skickar ett paket som svar på tillståndet och att den första noden (10) mottar paketet. 10 15 20 25 514 302 12

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att fördröjningen inkluderar en be- handlingsfördröjning för den andra noden (20) och för den första noden (10).

6. Förfarande enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknat av att skicka åtminstone ett tillstånd när den registrerade kölängden (11) är större än noll.

7. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1 till 6 i en central nod (10) i ett punkt-till-flerpunkts-kommunikationsnät.

8. Nod (10) i ett kommunikationsnät som är anpassad för att motta information i pa- ket från åtminstone en ytterligare nod (20), inkluderande organ (11) för lagring av ett köregister som representerar antalet paket som väntar på transmission vid den åtminstone en ytterligare noden (20), och organ för att uppdatera köregistret (11) vid mottagande av ett värde (Rn) på kölängd från den åtminstone en ytterligare noden (20), kännetecknad av organ (12) för registrering av transmissionen av tillstånd (TP) till den åtminstone en ytterligare noden (20) under en förutbestämd tidsfördröjning, varmed varje tillstånd möjliggör överföringen av åtminstone ett informationspaket, och för justeringen av vilket som helst inkommande värde (Rn) för kölängd som mottagits från den åtmin- stone en ytterligare noden (20) baserat på det registrerade tillståndsvärdet.

9. Nod enligt krav 8, kännetecknad av att organ för att uppdatera köregistret (11) är anordnat för att utnyttja ett justerat värde (Rn) på kölängd.

10. Nod enligt krav 8 eller 9, kännetecknad av att fördröjningen är lika med tur- och-retur-fördröjningen mellan noden ( 10) och den ytterligare noden (20). 10 15 20 25 514 302 13

11. Nod enligt något av kraven 8 till 10, kännetecknad av att fördröjningen är lika med summan av tidsperioden mellan transmission av ett tillstånd (TP) och mot- tagande av tillståndet av den ytterligare noden (20), och tidsperioden mellan trans- mission av ett informationspaket (T) genom den ytterligare noden (20) som svar på tillståndet (TP) och mottagande av paketet av noden (10).

12. Kommunikationsnät inkluderande en central nod (10) och åtskilliga flerpunkts- noder (20), där flerpunktsnoderna är förbundna med den centrala noden genom ett gemensamt medium (100), varvid den centrala noden inkluderar organ (11) för lag- ring av kölängdsregister som representerar antalet paket som väntar på transmission vid var och en av flerpunktsnoderna (20), och organ för att uppdatera varje av köregistren (11) vid mottagande av ett värde (Rn) för kölängd från en av de respektive flerpunktsnoderna (20), kännetecknat av organ (12) för att registrera transmissionen av tillstånd (TP) som möjliggör överfö- ringen av åtminstone ett inforrnationspaket till var och en av flerpunktsnodema (20) under en förutbestämd fördröjning, och för att justera vilket som helst inkommande värde (Rn) på kölängd som mottas från flerpunktsnodema (20) baserat på ett re- spektive registrerat tillståndsvärde.

13. Nät enligt lcav 12, kännetecknat av organ för att uppdatera köregistren (11) som är arrangerat för att utnyttja ett justerat motsvarande värde (Rn) för kölängd.

14. Nät enligt krav 12 eller 13, kännetecknat av att fördröjningen är lika med sum- man av tidsperioden mellan transmission av ett tillstånd och mottagande av tillstån- det genom den motsvarande flerpunktsnoden (20) och fördröjningen mellan trans- míssionen av ett paket genom flerpunktsnoden (20) och mottagandet av paketet ge- nom den centrala noden (10).