用於控制atm網中服務質量的方法和裝置的製作方法
2023-09-18 05:49:40
專利名稱：用於控制atm網中服務質量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在多個位置之間傳送數據的通信網絡，特別是通過控制異步傳送模式(ATM)網絡中的服務質量來改善網絡中虛擬連接的操作的方法和裝置。
引入ATM系統結構的網絡能使象話音、數據和視頻之類的多種應用在由交換節點和通信鏈路構成的網絡上混合。對於這些應用的網絡通常針對特定的應用類型(例如電視電話應用)而設計。然而，不同應用類型有不同要求。
″服務質量″或″QoS″參數部分地定義了這些要求並包括出錯信元比(ECR)、信元丟失比、固定延遲和延遲變化參數。應用也可表示一組被稱為″業務協定″的參數，該″業務協定″與網絡所需的帶寬有關。出錯信元比(ECR)值是某一間隔期間ATM信元中的誤差與該間隔期間發送的所有ATM信元的比值。其餘參數在後面說明。每種應用對於每個參數和每個參數的請求值可具有最大或最小可接受值。
如前面所表明的，ATM網絡是由交換節點和通信鏈路具體實現的。通信鏈路通常以常規的電話傳輸系統為基礎，並包括光纖、微波或有線鏈路。光纖鏈路的傳送誤差率通常為10-9；微波和有線線路連接通常為10-7。最近，通信鏈路已開始包括地面和衛星移動無線通信鏈路和電纜電視系統。這些通信鏈路中的每一種具有以非常大的比率引入誤差的傾向。
某些現有的ATM網絡試圖以「每一條通信鏈路」為基礎在每個交換節點以校正(或數據處理)技術的形式執行變換處理來克服這些誤差。就是說，設計該網絡以使特定鏈路以不能動態改變的變換處理來工作。例如，舉個特殊例子，衛星系統具有對經該鏈路傳送的整個比特流起作用的單個糾錯碼是非常普遍的。使用糾錯碼，例如正向糾錯(FEC)碼需要與每個比特塊一起發送大量的冗餘信息，其中一個″塊″可包括部分ATM信元，單個ATM信元或多個ATM信元。該冗餘信息對傳送來說增加了″額外開銷″。這又減少了可用於傳送ATM信元的帶寬。糾錯碼還必須與傳輸系統的預期突發差錯特徵匹配才能有效；遇到更長突發脈衝串的系統需要更大的碼字或交織或二者都需要。交織給傳輸系統中現有的固定延遲又增加了大量固定延遲。該固定延遲本身在電話會議應用中表現為例如難於通話和用戶感到不舒服，或甚至在虛擬實境應用中表現為運動暈眩和不辨方向。同樣，在節點之間為實現誤差控制而增加帶寬是昂貴的。
目前在ATM接收網絡中的節點之間不使用檢錯碼。然而，當在終端系統中使用檢錯碼時，接收系統將放棄含有誤差的任何ATM消息或部分消息，並請求發射系統重發該消息。這被稱為″自動重複請求″或″ARQ″處理。然而，當順序保持網絡(sequence-preserving)中出現誤差時，必須暫停信息傳送，直到可重發丟失的ATM消息並正確接收。這樣導致了端對端連接中的延遲變化。延遲變化量受到執行ARQ處理的點之間的固定延遲的強烈影響。作為例子，延遲變化本身可能表現為現場或存儲的視頻影像中圖象的不穩定運動。
很明顯，不同應用可提出專門的要求內容和通過網絡準確或無誤差傳送的條件。例如，與長的固定延遲或延遲變化相比，低質量電視會議應用可能更容忍隨機誤差。另一方面，娛樂性的視頻應用對固定延遲可能不敏感，但受隨機誤差和延遲變化的嚴重影響，並需要不糾錯運行。對於增加帶寬容量的連接，用戶還可能會對一般會提高的通信費用敏感。
更詳細地考慮現有技術的ATM網絡，主叫端系統通過向網絡發出呼叫建立消息來開始傳送，然後定義一條網絡路徑以構成從主叫端系統到被叫端系統的虛擬連接。主叫端系統規定被叫端系統的地址、業務協定和業務質量要求以及該虛擬連接的其它信息。該呼叫建立消息送到起主叫端系統作用的交換節點，然後按順序通過虛擬連接中的每個交換節點，直到該呼叫建立消息到達被叫端系統。隨著該消息傳送到被叫端系統，該呼叫建立消息初始化網絡路徑中交換節點的配置。
每個交換節點通過加入該節點和呼出通信鏈路產生的任何損害來更新呼叫建立消息中實際參數值。如果請求的路徑滿足一個交換節點中所需的服務質量參數，該交換節點向一個後續交換節點發送呼叫建立消息並建立一組將在該交換節點使用的條件。如果請求路徑不滿足服務質量要求，該交換節點通過虛擬控制路徑向主叫端系統返回呼叫釋放消息。如果滿足服務質量要求並且設立消息到達被叫端系統，則表明整個虛擬連接是可接受的，被叫端系統產生能使每個交換節點建立所需操作條件的呼叫接受消息，呼叫在該條件下傳送。
在下面列出的美國專利Esaki等人的5,153,877(1992)，Liew的5,291,477(1994)，Bray的5,487,061(1996)中已描述了在不同通信鏈路中適應不同服務質量要求的方法。
Esaki等人的專利公開了一種分配通信資源以保持不同等級服務質量要求的服務質量的分組網絡。該系統將通信資源分成根據服務等級分配的子資源。Liew的專利公開了一種在根據業務擁塞選擇路徑的ATM網絡中多信道廣播路由選擇的方法和系統。Bray的專利公開了一種提供多個損耗和服務優先等級的系統和方法，其中把服務質量參數加載到分組標題，以便可在交換網進行錯碼處理並放棄不必要的錯碼。然後將附加信息重新插入該分組本身的錯碼欄位。
當延遲變化是首要要關心的問題時，已建議在該網絡中引入彈性緩衝。該彈性緩衝允許對輸入數據緩衝足夠時間，以便能在使用該消息前解決數據同步。然而，緩衝器的規模取決於數據傳送速率和確保同步的時間間隔。對於視頻應用，該彈性緩衝器變得非常大。如果緩衝器太小，可能丟失數據。彈性緩衝還會造成高成本和高固定延遲。
雖然知道上述建議，一般的現有技術方法還是保留不變。就是說，為了把呼叫的服務質量要求與主叫和被叫端系統之間虛擬連接的所有特徵匹配，主叫端系統根據(有時甚至不能獲得的)現有知識為整個虛擬連接建立校正處理。雖然該方案經常會出現其引入的誤差可能比其校正的誤差更多的情況，一旦對每條鏈路都做出要選擇使用某一代碼，一般不再試圖改變。
例如，假設選擇FEC技術。該選擇將是永久的並以通信鏈路的特徵和設計者對經該鏈路傳送的最可能的應用的特性的最佳估計為基礎。然後將該糾錯碼增加到ATM信元的每個消息中，從而增加該應用的規模。所增大的消息通過該路徑傳播，即使整個路徑包括諸如光纖鏈路之類不需要這種校正的鏈路。在該實例中，引入額外開銷是不必要的。
如果路徑中的某(些)鏈路具有與定義的總糾錯方案不同的誤差特徵，該誤差控制方案將或是產生不可接受的殘餘誤差率，或是引入額外開銷，或是向系統中引入不同類型的損害。此外，如上所示，當在端對端系統中使用和實行ARQ校正處理時，通過整個虛擬連接重發消息所需的時間可引入不可接受的延遲或延遲變化。
很顯然，這些給定ATM網絡的設計要求的現有技術方案人為和不必要地限定了傳輸。因此，提供能克服上述問題的另一種方案是很有利的。具體地說，需要在逐條鏈路的基礎上將ATM消息的所需特徵與請求的數據路徑的特徵更緊密匹配的方法和處理。
圖1是描繪實施本發明的典型ATM網絡的方框圖，包括有代表性的主叫和被叫端系統、交換節點和通信鏈路。
圖2描繪了連接建立期間特定消息通過圖1的ATM網絡的流程。
圖3是圖1所示網絡部分的詳細方框圖。
圖4是單個交換節點部分更詳細的示意圖，特別是圖3所示的入口處理器和對應的出口處理器。
圖5描繪了圖4電路的工作中使用的交換節點存儲器的結構。
圖6-1、6-2和6-3描繪了在圖1網絡的主叫端交換節點中出口處理器的工作。
圖7描繪了在其它交換節點和圖1的被叫端系統出口處理器的工作。
圖8描繪了圖4的入口處理器的工作。
本發明包括通過多個互連交換節點和通信鏈路實施交換網絡的方法和裝置。當在主叫端和被叫端之間進行傳送時，主叫端系統產生呼叫請求。連到該主叫端系統的交換節點定義到主叫端系統的網絡路徑，並通過虛擬連接的網絡路徑向後續交換節點傳送呼叫建立消息。響應到網絡路徑中後續交換節點的呼出通信鏈路的特徵、虛擬連接的服務質量要求、和每個變換處理對ATM信元的期待效果，在每個交換節點選擇在該節點可提供的一個呼叫變換處理。該交換節點還確定從主叫端系統到後續交換節點的期待服務質量。如果為虛擬連接定義的網絡路徑能滿足服務質量要求，交換節點更新期待的服務質量並把更新的呼叫建立消息轉送到後續交換節點。否則該交換節點釋放該虛擬連接上的呼叫。
圖1示意地描繪了主叫端12和被叫端14之間的典型ATM交換網絡，該網絡可採用本發明並作為用於建立幫助理解本發明的特定術語的基礎。該特定交換網絡包括多個交換節點，為說明的目的示出了交換節點15、16、17和20，以及多個互連通信鏈路。主叫端系統21通過連到交換節點15的通信鏈路22連接到網絡。同樣，被叫端系統23通過通信鏈路24連接到交換節點17。
在網絡中，通信鏈路25與交換節點15和16互連。附加通信鏈路26和27表示到其它交換節點的連接，如在該網絡中常見的。僅示出一條通信鏈路30連接交換節點16和20，僅示出一條通信鏈路31連接交換節點20和17。如圖所示，多條通信鏈路可從這些交換節點中的任何一個延伸到其它交換節點。可通過圖1中未示出的其它交換節點建立其它網絡路徑。為理解本發明，假設主叫端系統21發出尋址被叫端系統23的呼叫請求，並且交換節點15通過交換節點16、20和17識別網絡路徑。該網絡路徑被分配給進行呼叫請求的該特定應用並定義了該特定應用的虛擬連接。
ATM網絡10可定義包括多個不同通信鏈路的虛擬連接。例如，通信鏈路22可以是移動無線通信鏈路；通信鏈路25可以是扭絞線對或光纖傳輸線路。通信鏈路30表示也可包括電纜電視系統和傳輸線路的其它連接。這些連接可以是到交換節點20的直接連接，或例如在某一特定網絡路徑中可能採用的那樣還通過其它中間交換節點的間接連接。通信鏈路31可以是諸如衛星通信鏈路之類的另一種無線通信鏈路，而通信鏈路24可以是例如扭絞線對或光纖傳輸線路。如圖所示，這些通信鏈路中的每一條從跨越鏈路傳送ATM信元的精度這方面講具有不同特徵。
因為本發明在基本ATM環境中工作時，回顧一下一個主叫端系統(例如主叫端系統21)向被叫端系統23傳送消息(即″呼叫″或發出呼叫)的基本操作順序是有幫助的。首先，主叫端系統21產生識別被叫端系統23的地址的請求、所希望的或成功完成呼叫所需的各種網絡要求和本領域中已知的其它信息。參考圖2，主叫端系統21使用該信息產生呼叫建立消息32(即SETUP或IAM消息)，該呼叫建立消息32經作為初始鏈路的通信鏈路22發送到網絡10。呼叫建立消息32可包括一個或多個ATM信元，該ATM信元作為一組欄位集中包括請求的ECR和最大可接受的ECR值或將要被處理的特定應用的參數和用於累積期待ECR值的總ECR欄位。在每個交換節點的總ECR值表示由於通過前面的鏈路和交換節點向該交換節點傳送而將要引入的期待出錯信元比。同樣，為對應的延遲、延遲變化和信元丟失比參數提供同樣欄位。
另外，主叫端系統21包括用於執行各種FEC、ARQ或其它糾錯或數據操作過程或其它呼叫變換處理的一系列呼叫變換設備。主叫端系統21使用由服務質量參數定義的應用要求和通信鏈路22的特徵選擇呼叫變換處理，如果需要，並更新總的期待ECR、時間延遲和在使用選擇的呼叫變換處理時將形成的延遲變化。更新的呼叫建立消息32還識別正在執行的呼叫變換處理。如果期待值在希望範圍內，主叫端系統21向交換節點15傳送更新的呼叫建立消息32。
交換節點15、16、20和17每一個中的電路連續地，並在逐個節點的基礎上對輸入的呼叫建立消息進行解碼。對於該實例來說，交換節點15對輸入消息32解碼，分析消息32中的信息並確定是否應繼續處理該呼叫，應以給定的服務質量要求和通信鏈路25的特徵執行呼叫變換處理。然後，交換節點15以SETUP或IAM消息的形式產生更新的呼叫建立消息33，該更新的呼叫建立消息33經通信鏈路25傳送到交換節點16。以同樣方式，交換節點16向通信鏈路30上發送更新的呼叫建立消息34。交換節點20執行同樣的功能並產生另一個更新呼叫建立消息35經通信鏈路31傳送。交換節點17通過產生最終呼叫建立消息36並經通信鏈路24傳送到叫端系統23進行應答。如果被叫端系統23確定其將同意具有該呼叫的服務質量要求的虛擬連接，被叫端系統23在通信鏈路24上向交換節點17產生諸如CONNECT消息之類的呼叫接受消息作為回答。該虛擬連接的網絡路徑中其餘交換節點中的每一個從先前的交換節點接收CONNECT或ANswer消息，並向後續交換節點重複該新呼叫接受消息，這些在圖2中表示為呼叫接受消息40至43。當交換節點作為該呼叫的虛擬連接的一部分時，在每個交換節點接收的呼叫接受消息能使該交換節點適合呼叫的需要。主叫端系統21接收呼叫接受消息43後，可開始在主叫端系統21和被叫端系統23之間傳送ATM消息的其餘部分。
當任何一個交換節點接收呼叫建立消息時，如果它確定出正在建立的虛擬連接不能適應特定應用，那麼該交換節點終止呼叫建立消息向後續交換節點的任何進一步傳送。然後，交換節點產生呼叫釋放消息，並通過網絡路徑中前面的交換節點立即返回到主叫端系統21以進行適當的操作，如本領域中已知的。
圖3描繪了在採用本發明的ATM網絡中在不同地點使用的不同結構，以使網絡如上所述具有在逐個節點或逐條鏈路基礎上將糾錯或檢錯或呼叫變換處理與所需的服務質量參數和各個通信鏈路的特徵匹配的增加能力工作。具體地說，圖3描繪了主叫端系統21，交換節點15，交換節點17和被叫端系統23與通信鏈路22、25、31和24在一起的細節。應該指出，每個省略的交換節點16和20與交換節點15和17中所示的結構一樣，並以相同方式工作。
主叫端系統21和被叫端系統23二者在結構上相同，因此通過分別賦予系統21和23的後綴A和B來討論各個部件。主叫和被叫端系統21和23的每一個包括一個信息源50A和50B。出口處理器51A和51B分別從信息源50A和50B向通信鏈路22和24傳送信息。入口處理器52A和52B分別從通信鏈路22和24接收傳送到信息目的地53A和53B的信號。呼叫控制單元54A和54B在主叫端系統21和被叫端系統23內同步操作，同時信令實體55A和55B分別對要送到和來自通信鏈路22和24的信息傳送提供常規信令。
圖3中相同參考標號表示與交換節點15和17中每一個相同的部件。如所知道的，ATM網絡中的任何交換節點的核心是諸如交換網60之類的交換網。每個交換節點中的入口處理器61從前面的系統或交換節點接收構成通信一部分的ATM信元。例如，交換節點15和17中的入口處理器61分別從通信鏈路22和31接收ATM信元。每個入口處理器61進行誤差診斷。如果檢測到任何誤差，如果允許ARQ，入口處理器61可請求重發，或如果允許可進行糾錯。信令實體62和呼叫控制單元63建立從入口處理器61經交換網60到出口處理器64的路徑，以便向連接的呼出通信鏈路傳送ATM信元。
在呼叫建立消息處理期間，信令實體65產生帶有關於該路徑能力的更新狀態的更新呼叫建立消息以滿足服務質量要求，並將該新消息通過出口處理器64傳送到通信鏈路，以便傳送到後續交換節點。例如，交換節點15和17中的出口處理器64將形成呼叫建立消息的ATM信元傳送到通信鏈路25和24，同時出口處理器67將ATM信元分別從交換節點15和17傳送到通信鏈路22和24。
在ATM信元回到主叫端系統21的傳送中包括入口處理器66和出口處理器67以及出口處理器51B和入口處理器52A中的每一個。例如，交換節點15和17中的信令實體65和呼叫控制單元63變換呼叫接受消息的內容以開始一個處理，信令實體62用該處理構成另一個呼叫接受消息。因此，當被叫端系統23產生呼叫接受信號時，出口處理器51B和61以及入口處理器66和52A把呼叫接受消息經構成圖3的虛擬連接的網絡路徑傳送到主叫端系統21。
很明顯，出口處理器51A和入口處理器52A在主叫端系統21中形成單獨組。在交換節點中，入口處理器61和出口處理器67構成交換網一側的一組；出口處理器64和入口處理器66構成交換網60另一側的一組。
圖4是在一組中的出口處理器和入口處理器當它們合併入作為主叫端系統21的交換節點17時的實施例的更詳細的方框圖。然而，主叫端系統21、被叫端系統23和諸如圖3中的交換節點15和17之類的交換節點中的每個出口和入口處理器具有相同結構。使用包括交換節點17中的出口處理器64和入口處理器66的一組來說明，如圖4所示，出口處理器64中的連接鑑別器70監測來自交換網60的輸入ATM信元，並從每個ATM信元中的標題信息使呼叫控制單元63建立一條路徑，以便將呼叫建立消息的適當ATM信元引導到交換節點存儲器71的每一連接信息存儲部分，如下文所述。存儲器71還存儲初始化網絡時產生的有關通信鏈路24的信息。
選擇器72利用呼叫建立消息的ATM信元標題中的連接識別符信息作為索引，以便從交換節點存儲器71提取與多個或多組變換處理或過程中的某一個對應的一個索引。在該具體實施例中，這些處理被定義為1型FEC編碼器路徑73、2型FEC編碼器路徑74、ARQ發送處理路徑75或旁路路徑76。ARQ路徑包括一個ARQ發送處理器80、一個重發緩衝器81和一個附加檢錯編碼器82。正如本領域中已知的，輸入消息存儲在重發緩衝器81和處理器80中，編碼器82將帶有附加檢錯碼的消息傳送到通信鏈路24。編碼器路徑73和74以及ARQ路徑75中的每一個構成用於執行呼叫變換處理的裝置，用於修改傳到通信鏈路24的消息。
每個ATM信元從所選擇的路徑通過常規標題誤差檢驗電路83。物理層發射機84向鏈路24傳送消息。這些部件的結構和工作在本領域中是已知。
如果當真，來自通信鏈路24的輸入數據通過入口處理器66中的常規物理層接收機85和信元描述和標題誤差檢驗電路86到達連接鑑別器87進行檢驗以確定如何處理從通信鏈路24接收的ATM信元。如果是這樣，連接鑑別器87使用ATM信元標題中的虛擬信道識別符把它們索引到交換節點處理器71。在本發明的優選實施例中，從適當的存儲位置提取索引，以使選擇器91建立到交換網60的路徑，所選擇的與出口處理器64中那些互補的一個呼叫變換過程通過該路徑對ATM信元進行操作。在該實施例中，這些路徑包括ARQ解碼路徑92、1型FEC解碼路徑93、2型FEC解碼路徑94或旁路路徑95。此後，ATM信元到達交換網60。
在網絡中的每個交換節點中進行相同的操作。每個出口處理器從交換網接收ATM信元並向通信鏈路傳送ATM信元。每個入口處理器從通信鏈路接收ATM信元並向交換網傳送ATM信元。在圖3的被叫端系統23，出口處理器51B和入口處理器分別從信息源50B和通信鏈路24接收信號，並向通信鏈路24和信息目的地53B發送信息。
圖5以圖解形成描繪了圖4所示的交換節點存儲器71的構造。它包括一個通信鏈路24的通信鏈路數據部分96；其它部分留作由連接到該交換節點的其它通信鏈路使用。每一連接信息存儲單元97包含與每個特定虛擬連接有關的信息，詳細示出圖3所示虛擬連接的Virtual Connection″N″部分中的數據。呼叫控制單元63響應任何網絡重新配置在網絡初始化期間把有關連接的通信鏈路的信息傳送到對應的通信鏈路存儲器部分，例如通信鏈路24的部分96。
圖6-1至6-3描繪了連接建立期間作為主叫端系統21的交換節點15的操作。圖6-1中的步驟100表示圖4中的呼叫控制單元63把通信鏈路22的期待ECR值存儲在主叫端系統21的緩衝器101中的處理。步驟102表示確定到下一個交換節點的通信鏈路25的期待ECR並將該值存儲在緩衝器103中。如前所示的這些步驟在初始化或重新配置中執行。
仍參圖4和5、以及圖6-1中的步驟106，圖中表示為SETUP消息的ATM呼叫建立消息經通信鏈路22從出口處理器51A到達並通過入口處理器61傳送到信令實體62。在步驟107，呼叫控制單元63提取請求的ECR、最大可接受ECR和其它服務質量要求存儲在緩衝器110、111和112中，緩衝器110、111和112是圖5中指定給該虛擬連接的每一連接信息存儲單元97的一部分。其它服務質量參數包括最大延遲和最大延遲變化值。
在步驟113，呼叫控制單元63開始根據通信鏈路22和25的特徵確定是否能建立虛擬連接的過程。呼叫控制單元63把緩衝器110中請求ECR的值與緩衝器101中存儲的通信鏈路22的提取ECR的值比較。如果緩充器101中的值小於緩衝器110中的值，鏈路22不施加過度誤差。因此，步驟113轉到步驟114，在圖5的CORR SEL緩衝器115中存儲不需要對到交換節點15的鏈路22進行誤差控制的指示。這使得圖4中的選擇器72連接到旁路路徑76。然而，如果緩衝器101中的值不小於請求ECR的值，步驟113轉到步驟116，選擇最適合，或最好地滿足該虛擬連接的所有服務質量要求的呼叫變換處理。
在步驟116，呼叫控制單元63檢驗可使用的不同校正或呼叫變換處理的效果，並利用與延遲和延遲信息有關的緩衝器112中的信息選擇將該虛擬連接的服務質量要求與通信鏈路22的能力最佳匹配的處理。做出該決定的方法在本領域普通技術人員的知識範圍之內。完成該確定後，步驟117確定出口處理器51A執行所選擇的呼叫變換處理時將得出的估算ECR。如果步驟120確定該具有誤差控制的估算ECR不小於緩衝器111中存儲的最大可接受ECR，控制轉向步驟121並釋放該呼叫。
如果緩衝器104中的估算ECR小於最大可接受ECR，步驟120轉向步驟122，呼叫控制單元63開始一個過程，確定經虛擬連接的通信鏈路25到後續節點的網絡路徑是否支持服務質量要求。特別是，呼叫控制單元63確定來自步驟117的估算ECR值是否小於緩衝器103中的期待ECR值。如果是，不需要對到後續交換節點的通信鏈路25進行誤差控制。步驟123在緩衝器115中存儲相應的指示。否則，步驟122轉向圖6-2中的步驟125，再次嘗試建立誤差控制或呼叫變換處理。如同步驟117中採用的處理，步驟126通過呼叫變換處理確定估算的ECR。如果緩衝器111中存儲的步驟120的估算ECR不小於最大可接受ECR值，步驟127轉向步驟128釋放該呼叫。如果估算ECR的值小於最大可接受ECR，步驟127轉向步驟130，更新圖5所示的緩衝器131中存儲的總ECR值。
步驟132表示圖4中的呼叫控制單元63更新和測試圖5的CUMDELAY緩衝器133和CUM VAR緩衝器134中的值的過程。圖6-3描繪了更新和測試累積固定延遲值的過程作為實例。在步驟135中，呼叫控制單元63確定經前面和後面的通信鏈路22和25傳送的傳送期間導致的增加的固定延遲。與現有技術網絡中一樣，該增加的固定延遲通常具有與通過鏈路的傳播延遲相同的值，或是如果不採用校正則為零。否則，它將是傳播延遲和校正過程之和的某個有限值。然後，呼叫控制單元63修正利用步驟136中的選擇值導致的總固定延遲(例如交織造成的延遲)，並將該延遲與步驟137中的增加的固定延遲相加。如果總值超過服務質量緩衝器112中最大可接受固定延遲值中的值，步驟140轉向步驟141釋放該呼叫。否則，步驟140轉向步驟142，在緩衝器133中存儲傳送到下一個交換節點的新值。
為延遲變化參數重複該過程。就是說，呼叫控制單元63確定由任何所選擇的呼叫變換處理加入的增加延遲變化，並將該值加入或捲入緩衝器134中的值。如果得到的延遲超過緩衝器112中的最大可接受延遲變化值，呼叫控制單元63釋放該呼叫。否則，呼叫控制單元63把由該和數表示的更新延遲變化存儲到緩衝器134中。
再來參考圖6-2，當完成步驟132的過程而未釋放該呼叫時，呼叫控制單元63使用步驟143，以便利用每一連接信息存儲單元97中的信息構成呼出的或更新的呼叫建立或設立消息。圖6-1至6-3的方法以經通信鏈路25向後續交換節點傳送更新的呼叫建立消息在圖6-2的步驟144結束。
圖7描繪了在圖1和3中的虛擬連接中和被叫端系統23中的其它交換節點中的每一個進行的操作。看圖7中有關圖3中的交換節點17的出口處理器64和主叫端系統21的出口處理器51A的工作，步驟50中的初始化過程把該鏈路的期待ECR值存儲到一個後續節點或被叫端系統31的與圖5中的緩衝器101對應的位置。在每個出口處理器64或51A接收如步驟151中的SETUP消息所示的呼叫建立消息後，呼叫控制單元63或54A使用圖7中的步驟152通過提取REQ ECR、MAXECR和QoS參數並將這些值存儲在與圖5中所示的緩衝器110、111和112對緩衝器中來響應。步驟153確定對應通信鏈路存儲器96中存儲的到後續節點或被叫端系統22的鏈路的期待ECR值是否小於緩衝器110中請求的ECR值。如果小於請求的ECR值，不需要校正控制，因此步驟154轉移到步驟155，在與指定給虛擬連接的緩衝器115對應的緩衝器中存儲消息。否則，步驟156根據為該虛擬連接請求的服務質量要求、要用來發送ATM信元的鏈路的特徵、和給定通信鏈路的特徵後每個變換處理將在該虛擬連接上產生的期待效果選擇一個適當的誤差控制或呼叫變換處理。步驟156還在圖5所示的緩衝器111中存儲所選擇的誤差控制方法的標識。如果帶有所選誤差控制的估算ECR不小於在緩衝器111存儲的如步驟157確定的最大可接受ECR，步驟160轉向步驟161釋放該呼叫。
如果不需要校正或如果校正成功，步驟155和160轉移控制到步驟162，隨後呼叫控制單元63在步驟162更新總的ECR。步驟163採用與圖6-3中相同的過程調用更新和測試CUM DELAY和CUM VAR值的過程。步驟162更新與CUM ECR緩衝器131對應的緩衝器中的累積值。步驟164表示包括更新的總ECR，延遲和延遲變化信息以及選擇的校正處理標識的更新呼叫建立消息的構成。當該過程完成時，步驟166使修改的啟動消息通過圖4所示的標題誤差檢驗電路83和物理層發射機84傳送到交換節點15的通信鏈路27。
當被叫端系統23接收呼叫建立消息時，確定所選的路徑是否支持整個虛擬連接。如果支持，被叫端系統發送呼叫接受消息；否則，發送呼叫釋放消息。一般來說，當交換節點接收兩條消息中的任何一條消息時，對應的入口處理器向交換網傳送呼叫接受或呼叫釋放消息，以便出口處理器可向主叫端系統傳送呼叫接受或呼叫釋放消息。現在參考圖8，當在為主叫端系統服務的交換節點中的入口處理器接收呼叫接受消息時，其呼叫控制單元接收(170)該消息並從圖5所示的CORR SEL緩衝器115提取(171)信息。呼叫控制單元把該信息加載到呼叫接收消息，該呼叫接受消息發送(172)到在主叫端的入口處理器，以使對應的出口處理器在後面經虛擬連接的傳送期間執行適當的變換處理。
很顯然，與根據虛擬連接的總體特徵選擇校正過程的現有技術不同，採用本發明的ATM網絡中的決定是在逐個節點或逐條鏈路的基礎上做出。每個出口處理器通過把到後續節點的鏈路的特徵與服務質量要求比較以確定執行(如果有的話)哪一個校正或呼叫變換處理，從而使到後續節點的傳輸最優化。這些過程構成一個協商，其中兩個實體(即第一交換節點以及另一個交換節點或終端系統)確定是否應通過單條鏈路將校正控制用於特定的虛擬連接。正如前面指出的，現有技術的端對端誤差控制協商是在不知道承擔該連接的各個鏈路的誤差特徵的情況下進行的。本發明通過在不需要該過程的站點去除不必要的校正過程並使可能需要的任何校正過程最優化來克服與該方案有關的問題。
此外，再來參考圖4，在每個交換節點執行ARQ過程時，在後續節點檢測到發生誤差後通過從重發緩衝器81重發適當的ATM信元立即為重發產生請求。這樣允許在連續的交換節點之間執行ARQ傳輸過程，並消除了現有技術中與在可進行重發前須把消息傳送回主叫端的對應延遲間隔。
總之，和現有技術一樣，採用本發明的ATM網絡通過在兩個階段為傳送應用ATM信元建立虛擬連接來響應來自主叫端系統的呼叫請求。在第一，或呼叫建立階段，主叫端系統為一個特定應用通過不同通信鏈路和互連交換節點建立虛擬連接。然後，主叫端系統產生定義包括ECR，固定時間延遲，時間延遲變化的服務質量要求和取決於該應用的其它要求的呼叫建立消息。呼叫建立消息通常通過該路徑傳送到主叫端系統。
與現有技術不同，採用本發明的交換節點具有在第二階段期間執行一個或多個呼叫變換處理的能力。在第一階段期間，交換節點使用所存儲的通信鏈路的傳送特徵(ATM信元將要在第二階段經過的通信鏈路的傳送特徵)、從接收的呼叫建立消息提取的服務質量要求和每個呼叫變換處理對該ATM信元的作用來選擇一個這樣的處理。該選擇也可包括一個決定以旁路任何這種處理。交換節點還產生一個更新呼叫建立消息傳送到一個後續節點。
每個交換節點還提取前一個交換節點已使用的呼叫變換處理的標識。更新呼叫建立消息包含任何前面的交換節點和通信鏈路對該消息的累積期待作用和交換節點將執行的呼叫變換處理的標識。每個交換節點另外在每一連接存儲系統中存儲該結果作為該虛擬連接的一組臨時準備參數。
在一個優選實施例中，每個交換節點重複該處理。如果任何交換節點確定出一個累積結果使該虛擬連接不能執行該應用，該交換節點返回一個呼叫釋放消息。如果虛擬連接可使服務質量要求適應被叫端系統，沿該路徑返回一個呼叫接受消息。每個交換節點利用該呼叫接受消息確認臨時設定並為該虛擬連接的每個鏈路建立用來傳送應用的ATM信元的條件。
此後，第二或有效階段開始，在第二階段期間，實際應用的ATM信元藉助在每個單獨的交換節點使用的適當呼叫變換處理通過該虛擬連接，以便傳送到一個後續節點。通過參考特定類型的通信鏈路和處理經該鏈路的不同應用可理解該網絡的效果和工作。例如，如果通信鏈路是移動無線連接，出口處理器可以為電話會議應用選擇具有最小交織水平的第一前向糾錯碼，以使ECR和固定延遲最小。對於傳送存儲視頻的虛擬連接，可使用具有顯著交織的第二前向糾錯碼，以用更大的固定時間延遲為代價來使ECR和可變延遲最小。然而，如果應用涉及與網際網路的初始通信，適合於選擇ARQ呼叫變換。
如果通信鏈路包括一個對地同步衛星，電話會議應用可使用具有一中間交織水平的另一個第三前向糾錯碼，以便向後續交換節點傳送應用ATM信元。然後，具有另一個交織水平的第四前向糾錯碼可與存儲的視頻應用一起使用。ARQ呼叫變換處理仍可用於網際網路應用。
在圖1的特定虛擬連接中，僅有主叫端系統21和交換節點20將任何可能的額外開銷引入到消息中並且僅在那些系統中的每一個與節點和其後續節點之間引入額外開銷。不象現有技術，該額外開銷將影響每個交換節點和通信鏈路的工作，本發明消除了通信鏈路，例如通信鏈路25和24以及其對應的交換節點15和17中的額外開銷。由於交換節點通常連接到多條通信鏈路，這種對不需要的額外開銷的消除增加了交換節點同時容納其它虛擬連接的能力。
此外，在每個交換節點，利用該應用的全部知識以及通信鏈路和交換節點的特徵做出特定呼叫變換處理的選擇。消除了現有技術系統中當特定應用的要求與由特定糾錯碼等規定的預定服務質量不同時所出現的問題。如果選擇ARQ呼叫變換處理，當採用本發明的網絡檢測到誤差時僅在兩個連續的節點之間重發消息而不必從主叫端系統向被叫端系統重發ATM信元。因此，根據本發明執行ARQ不會象現有技術的網絡中出現的那樣引入過量的延遲變化。
應指出，本發明的描述是針對特定實施例來進行的。服務質量要求被定義為例如包括ECR，固定延遲和延遲變化以及信元丟失比參數。也可加入其它參數，例如成本。以與固定延遲和延遲變化參數相同的方式處理這些參數。可進行多種替換實施。例如，圖6-1中的步驟114和123描繪了呼叫變換處理的選擇可傳送到一個後續交換節點的處理。可以用替換的消息形式和處理來替代。圖5中示出了通信鏈路數據存儲單元96和每一連接信息存儲單元97的具體結構。通過以不同方式構成存儲單元或為其它信息增加其它存儲單元可改變交換節點存儲器71。
權利要求
1.一種操作交換網絡的方法，該交換網絡包括多個交換節點，每個交換節點包括多個連接至此的通信鏈路，用於支持在一個主叫端系統和一個被叫端系統之間沿一條網絡路徑經虛擬連接的呼叫，其中該虛擬連接以服務質量要求為特徵，並且其中該多條通信鏈路具有各自相應的傳送特徵，所述方法包括步驟識別該虛擬連接以產生一個經識別的虛擬連接；在所識別的虛擬連接中的那些交換節點存儲那些與連接到這些交換節點的多條通信鏈路對應的傳送特徵；產生包含一個呼叫的第一服務質量要求的呼叫建立消息；在所識別的虛擬連接中的那些交換節點選擇一個將第一服務質量要求與存儲的對應傳送特徵良好匹配的呼叫變換處理；和使用所選擇的呼叫變換處理變換與該呼叫有關的消息信號。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在所識別的虛擬連接中的每個交換節點確定所選擇的呼叫變換處理對所識別的虛擬連接的作用的步驟。
3.根據權利要求2所述的方法，進一步包括產生一個包括對所識別的虛擬連接的總效果的更新呼叫建立消息的步驟。
4.根據權利要求3所述的方法，進一步包括在更新的呼叫建立消息中插入所選擇的呼叫變換處理的標識的步驟。
5.根據權利要求1所述的方法，其中每個消息信號包括至少一個信元和反映預期出錯信元比(ECR)的對應通信鏈路傳送特徵，其中第一服務質量要求是一個請求的ECR，其中所述選擇步驟包括步驟將預期的ECR與請求的ECR比較。
6.根據權利要求5所述的方法，其中第二服務質量要求是大於請求的ECR的最大可接受ECR，進一步包括步驟測試每個呼叫變換處理以確定一個估算的ECR；和當估算的ECR不小於最大可接受ECR時釋放該呼叫。
7.根據權利要求5所述的方法，其中使用所選擇的呼叫變換處理的所述步驟包括存儲一個正向糾錯處理。
8.根據權利要求5所述的方法，其中使用所選擇的呼叫變換處理的所述步驟包括存儲多個正向糾錯處理。
9.根據權利要求5所述的方法，其中使用所選擇的呼叫變換處理的所述步驟包括存儲一個產生自動重複請求的檢錯處理。
全文摘要
一個ATM網絡的交換節點可有選擇地執行多個呼叫變換過程中的一個。該交換節點存儲虛擬連接中每個連接的通信鏈路的特徵,並對經虛擬連接特定傳送的任何ATM消息確定服務質量要求。基於使特定潛在誤差最小來選擇呼叫變換處理。在逐條鏈路的基礎上做出涉及校正過程的執行和有關虛擬連接適應這些要求的能力的決定。
文檔編號H04J3/14GK1244317SQ97181274
公開日2000年2月9日 申請日期1997年11月6日 優先權日1997年11月6日
發明者丹尼爾·B·格羅斯曼 申請人:摩託羅拉公司