在一個通信網絡中用於動態通信控制的方法和路由選擇系統的製作方法

2023-05-26 14:57:06 2

專利名稱：在一個通信網絡中用於動態通信控制的方法和路由選擇系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及在通信網絡中用於動態通信控制的一種方法和一個路由選擇系統。
由於組織的無等級性，線路交換通信網絡需要一個動態路由選擇，它通過優化網絡吞吐量的方法適應各自網絡中現有的通信負荷。這種情況也特別適合必須由路由選擇緩和非平衡負載的情況。
因此，象分級網絡中常規的路由選擇，在動態路由選擇情況下，首先也嘗試通過一條或幾條設計路由而這些路由通常是直達路由，建立連接。如果不可能，那麼例如因為直達路由的所有的連接線路群都被佔用，溢出的通信量分配到迂迴路由上。
在迂迴路由選擇上，在動態與常規路由選擇間存在著原則上的區別。在常規路由選擇情況下，按照一條空閒線或一條空閒通道(「固定替換路由」)的嚴格的順序尋找行政上規定的迂迴路由。因此，對於無計劃的非常規的負荷的情況下，路由選擇的反應只能是非常不夠的。
在動態路由選擇情況下，產生的溢出的通信量，被分配到一個或幾個活動的迂迴路由上。這個活動的迂迴路由或這些活動的迂迴路由不是固定的，而是根據各自動態路由選擇的方法選出的或者甚至是在每次呼叫時新確定的。動態路由選擇的優點是對於網絡中非均衡負荷的情況具有健壯性與靈活性，這種情況的發生例如可以歸於隨時間變化的負荷(空間範圍內出現的大量的通信量，例如由於災難)和網絡退化(連接線路群的故障、交換設備的故障)。除此之外，網絡規劃中的不穩定性可以更好地被補償。
歐洲專利EP-B1 0 229 494公開了一種動態路由選擇分散的方法，它分配上述溢出的通信量到一條迂迴路由，直到這條路由不再可以使用，也就是說，直達或者迂迴路由的最初鏈路忙，或者由於傳輸節點擁塞源節點收到一條釋放消息。在這種情況下，現有的迂迴路由循環的或者(偽)隨機性的被另一條迂迴路由代替。在本發明的另一版本中，溢出的通信量被分給一個由多個迂迴路由組成的群並且假如一個迂迴路由變成不可用，那麼被另一迂迴路由代替。
上述方法具有以下缺點，確實已是高負荷的迂迴路由一直收到溢出的通信量，雖然仍具有低負荷的迂迴路由是可用的並且出現的溢出通信量不能平均地提供給所有的具有低負荷的路由。
根據本發明，可以完成將溢出通信量平均分給可能的具有較低負荷的迂迴路由。
本任務根據權利要求1以及要求9的特徵完成。
由於不可用，一條迂迴路由被從路由扇中取出。由於它的不替換性，可以防止高負荷的迂迴路由在被排除後再次過早地被提供給溢出的通信量，並且因此再次收到通信量，儘管還有負荷較低的迂迴路由可供使用。
另外根據本發明的方法花費的時間較少，因為在確定一個迂迴路由的不可用性後，不必每次確定一個替代的迂迴路由。
在根據權利要求3的本發明的配置中，活動的迂迴路由的路由扇在每次(再次)初始化後，包括用於源-目標聯繫的所有可能的迂迴路由。因此，(再次)初始化是非常節約的。
在根據權利要求4的本發明的另一配置中，每次(再次)初始化後，活動迂迴路由的路由扇包括一個對於源-目標關係來說可行的迂迴路由的典型的子組，關於迂迴路由，從它的優先權可知它目前或持久具有小的空閒容量，因此，當本方法初始化時，它可能已經被從路由扇排出了。
下面，根據

圖1，對根據本發明的一個實施例做進一步說明。
圖1顯示了一個小的充分相互連網的網絡的示意圖，這個網絡有5個網絡交換節點和與兩個網絡節點間的路由部分(鏈路)相應的容量，一個鏈路至少包括一個連接線路群。
現可以假設，交換節點1向交換節點2發出一個呼叫，但兩個交換節點間的直達路由是不可用的。
可以進一步假設初始的路由扇，也就是在首次初始化或再次初始化後活動迂迴路由的扇，包括所有對源點-目標關係來說可行的兩條鏈路的迂迴路由。在這些前提條件下，對子交換節點1和交換節點2間的源-目標關係，迂迴路由的路由扇包括三條迂迴路由，即通過交換節點3，4，5的兩條鏈路組成的迂迴路由。
應做進一步假設，溢出通信量被路由選擇系統周期性地的相等的分配到這些活動的迂迴路由上並精確按照傳輸節點3，4，5的順序操作。
在上述前提條件下，路由選擇系統首先在交換節點1上檢查通過傳輸節點3的活動路由是否可用，也就是說是否有可被佔有的空閒的線路或通道(下面將只引用「通道」)。
為了可以檢查這些，路由選擇系統在交換節點1存儲了交換節點1、3間鏈路的容量即125條通路和與這個鏈路相聯繫的幹線保留參數，在這裡例如是10。路由選擇系統此外還存儲目前被使用通路的數目。當使用的通道和幹線保留參數的和小於125時，那麼從路由系統觀察的角度看交換節點1和3對於溢出通信量是可用的。(幹線保留保證在高負荷範圍內路由選擇方法的穩定性)。
如果第一條鏈路可用，那麼交換節點1首先建立到交換節點3的連接。然後交換節點3在向目標交換節點2繼續建立連接前，檢查第二條鏈路的可用性，在這時，它檢查是否忙通道和幹線保留參數的和小於第二條鏈路的容量。(為此，交換節點3的路由選擇系統知道交換節點3和2之間鏈路的容量即125通道，以及這個鏈路的幹線保留參數即10通道和這條鏈路目前被佔用通道的數目)。
假如所說的活動的迂迴路由的第二條鏈路可用，那麼建立從傳輸節點3到目標節點2的連接。
假如傳輸節點3確定到目標節點2的鏈路不是可用的，傳輸節點3使用一條特定標誌的檢查返回消息拆除到源節點1的連接部分。接著，源節點1的路由選擇系統從目標節點2的路由扇中移走經過傳輸節點3的迂迴路由。
在以上所說的呼叫經傳輸節點3成功的交換的情況中，在下一個對交換節點2呼叫的情況下，如果直達路由不可用，再次嘗試經傳輸節點3引導呼叫。僅僅在下一個呼叫的情況時它周期性的改變，也就是說，引導呼叫通過下一個活動的迂迴路由，即通過傳輸節點4的活動的迂迴路由。因此，可以在第二條鏈路上提供通信量過程中使用短期的自動修正，這可以在每次成功的建立連接後，提高直接在同一路由上建立另一連接的可能性。
在本實施例中，從直達路由溢出的通信量就這樣被周期性的輪流的分配到活動的迂迴路由。這時，每一個活動的迂迴路由得到兩個連續的從直達路由分配的溢出呼叫。
在路由選擇方法執行時，路由選擇系統一確定路由扇中活動的迂迴路由不再可用，就從路由扇中移走這個路由，但不被另一個迂迴路由替換(在從路由扇中移去迂迴路由的情況下，可以理解被涉及的迂迴路由通過一個標誌被標明不可用的)。由於路由扇中移走的迂迴路由的不替換性，可以避免一條包括可能幾條空閒線路的迂迴路由，由於替換另一條變成不再可用的迂迴路由，被再次包括進路由隊列並因此導致新包括的迂迴路由上的通信量的丟失。
如果路由選擇系統確定它向一個第一路由部分忙的迂迴路由提供(分配)了一個呼叫，那麼它更換活動的迂迴路由並循環地向下一個活動的迂迴路由提供呼叫。如果這時第一路由部分忙，那麼再次更換迂迴路由。總之，在一個呼叫被放棄前，最大限度地為這個呼叫檢查在可用通道方面預先給定數目的活動迂迴路由。當一個呼叫第一路由部分可用而第二路部分不可用時，根據本實施例，立即放棄這個呼叫(無「再次路由選擇」)。然而，本發明也可以實現「再次路由選擇」。
一般地，空閒通道少的迂迴路由比空閒通道多的迂迴路由更快地變成不可用的。因此一般意義上說，後者在活動迂迴路由扇中存在的時間更長並因此也收到更多的溢出的通信量。
因為溢出的通信量被分配到所有存在於路由扇中活動的迂迴路由，所以迂迴路由比在一個活動迂迴路由數目固定的方法中的迂迴路由具有更長時間的可用性。
只有當活動的迂迴路由根本不再存在或者在路由扇中活動迂迴路由的數目低於給定數目，那麼路由選擇系統再次初始化上述路由扇。
通過上述從路由扇中移走不再可用的活動迂迴路由的方法，濾除了「差」的迂迴路由。因此，特別在網絡中存在非均衡負荷情況下，通過將出現的溢出通信量分散在所有存在於路由扇中的迂迴路由上的方法，只僅僅放棄很少的呼叫。
實際中，網絡中的負荷情況持續的變化，以致一個具有一個固定大小路由扇的路由選擇系統將僅僅有很少機會對溢出通信量最優分配。與此相反，根據本發明的路由選擇系統根據優化值迅速設置路由扇的大小並保持相當長的時間。
下面參與圖2對這個工作原理做詳細說明。
圖2顯示一個具有10個交換節點並且已充分互聯的通信網絡的一個局部圖，這時在這局部中，介紹了用於從源節點1到目標節點2傳輸的一條鏈路的直達路由和通過傳輸節點3到10的這個源-目標關係的兩條鏈路的迂迴路由。
對於圖2中的例子，採用類似圖1的方法，假設只考慮兩條鏈路的路由作為迂迴路由。
在圖2中的例子中可以假設；在一些時間內，在交換節點1到4(網域A)之間存在著突發的、巨大增長的輸入通信量，而在交換節點5至10(網絡B)間和網絡A和B的交換節點間存在著正常的，符合設計的輸入通信量。由於網域A中巨大的輸入通信量，虛線劃出的鏈路(根據幹線保留)幾乎僅僅被直達路由佔用。因此，通過傳輸節點3和4的迂迴路由對於溢出通信量具有高的擁塞可能性(例如99％)，然而通過節點5至10(圖2中用實線劃出)的六條迂迴路由總共只有很小的擁塞可能性(例如0.01％)。
現在可以再次假設，對用於所示例子中從節點1到節點2通信量的路由扇用全路由扇初始化，也就是用圖2中介紹的八條迂迴路由。為這些迂迴路由提供直達路由(1-2)溢出的通信量或溢出呼叫。因為通過傳輸節點3和4的迂迴路由比通過傳輸節點5至10的迂迴路由在本質上具有更高的擁寨可能性，因此，這兩條高負荷的迂迴路由立即被從路由扇中移出。(在上文所假設的擁塞最大可能性的情況下，一個高負荷的迂迴路在第一個分配的呼叫後在100個事例中99次被移走，然而這種情況在六條低負荷的迂迴路由情況下，在10000個事例中只有一次發生)。
在根據上述操作方法，路由扇被歸納為低負荷的迂迴路由之後，出現的溢出通信量根據一個確定的選擇模式(隨機控制或準隨機控制成周期性循環)僅僅只在這六個低負荷迂迴路由相等的分配。這樣通過在迂迴路由上分配溢出通信量減小由此產生的擁塞最大可能性的上升。
這樣，路由扇迅速地歸納出最佳大小並隨後只緩慢地變小。
在例子中，如果考慮的網絡負荷以下面方式改變，即一個目前低負荷的迂迴路由變為高負荷，那麼這個路由被很快地從路由扇中移出。如果一個目前高負荷的迂迴路由返回到低負荷的迂迴路由，那麼在下一次初始化後，路由扇迅速地調整到新的最佳大小。
與此相反，在使用固定大小的路由扇方法中，扇的大小不能適應網絡中變化著的非均衡通信量負荷。因此，固定大小的路由扇經常或者包括高負荷的迂迴路由或者不包括所有低負荷的迂迴路由。在第一種情況下，在高負荷的迂迴路由上的通信量丟失。在第二種情況下，出現的溢出通信量不相等地分配到低負荷的迂迴路由上，以至再次比根據本發明的方法丟失更多的通信量。
如果一個源-目標關係的路由扇再次被初始化時，只有當路由扇中包括的迂迴路由的數目低於預先規定的數量的時候，那麼通過一個從路由扇中移走的迂迴路由的不可替換性獲得的篩選過程的時間常數在小的溢出通信量的情況下可以變得相當長。通過一個附加的純時間限制的再次初始化(一個確定時間間隔的(例如10-15分)過程自從上次再次初始化或周期性初始化起，由一個集中的網絡的通信量管理系統在考慮網絡中目前負荷情況下觸發)可以避免一個如此長的時間常量的可能性，並因此實現較早的重新在路由扇中包括一條迂迴路由，這條路由已經從路由扇中排除但同時由於網絡負荷變化再次有空閒的容量。
更進一步，在識別網絡中非均衡負荷情況下，上述集中的網絡的通信量管理系統可能非周期性的觸發路由扇的一次再初始化。
最終，網絡操作員也可以觸發一個非周期性的再次初始化。
權利要求
1.在一個通信網絡中控制動態通信量的方法，通過這種方法a)首先為在一個源交換節點和一個目標交換節點間的呼叫提供一個或幾個優先對待的路由(設計路由)，b)對於沒有可用的設計路由的情況，呼叫根據一個確定的選擇模式被提供給包含在一個路由扇中的迂迴路由，c)一旦確定其不再是可用的，一個目前包括在路由扇中的迂迴路由就從路由扇中移出，d)從路由扇中移出的迂迴路由不被替換，e)路由扇周期性的即在確定的時間間隔後，和/或非周期性的即在至少一個事件出現後，或者根據一條來自集中網絡通信量管理系統或者網絡操作員的命令再次初始化。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，自從考慮最後的再次初始化，包含在路由扇中的迂迴路由的數目下降低於一個確定的數量或一個確定時間間隔期滿，作為事件在其出現後進行再次初始化。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，在初始化或再次初始化時，所有的可能的迂迴路由被分配到路由扇。
4.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，在初始化或再次初始化時，為路由扇分配了可能的迂迴路由的一個子組，這根據網絡負荷的規範或者迂迴路由空閒容量由源交換節點或一個集中網絡通信量管理系統確定。
5.根據權利要求1至4中任一個的方法，其特徵在於，在呼叫由於迂迴路由的不可用性被釋放前，為一個呼叫只提供一個單獨的迂迴路由。
6.根據權利要求1至4的任一個的方法，其特徵在於，在呼叫由於迂迴路由不可用性被釋放前，為一個呼叫提供多個迂迴路由。
7.根據權利要求1至6中任一個的方法，其特徵在於，上述確定的選擇模型由迂迴路由從路由扇中以隨機或準隨機或循環輪流的方式選出。
8.根據權利要求1至7中任一個的方法，其特徵在於，在根據選擇方法移向下一個迂迴路由前，為每一個從路由扇中選出用於溢出通信量的迂迴路由提供了預先規定數量的溢出的呼叫。
9.一個通信網絡的一個交換節點處理器中用於動態通信量控制的路由系統，它以下列方法配置a)一個源交換節點和一個目標交換節點間的呼叫首先提供給一個或多個優先對待的迂迴路由(設計路由)，b)對於一個不存在可用設計路由的情況，呼叫根據一個確定選擇模式提供給包含在一個路由扇中的迂迴路由，c)一確定一個目前包含在路由扇中的迂迴路由不再可用，就將其從上述路由扇中移出，d)從路由扇中移出的迂迴路由不被替換，e)路由扇周期性的即在確定時間間隔後和/或非周期性地即在至少一個事件出現後或根據一條來自集中網絡通信量管理系統或網絡操作員的命令再次初始化。
10.根據權利要求9的路由系統，其特徵在於，自從考慮最後的再次初始化，包含在路由扇中的迂迴路由的數目下降低於一個確定的數量或一個確定時間間隔期滿，作為事件在其出現後，所述路由系統再次初始化路由扇。
11.根據權利要求9或10的路由系統，其特徵在於，在一次初始化或再次初始化期間，為路由扇分配了所有可能的迂迴路由。
12.根據權利要求9或10的路由系統，其特徵在於，在一次初始化或再次初始化期間，為路由扇分配了可能迂迴路由的一個子組，這是根據通信量負荷的標準或迂迴路由空閒容量由路由系統自己或者一個集中網絡的通信量管理系統確定的。
13.根據權利要求9至12中任一個的路由系統，其特徵在於，在所述迂迴路由的不可用性被釋放前，為一個單獨的迂迴路由提供一個呼叫。
14.根據權利要求9至12中任一個的路由系統，其特徵在於，在所述迂迴路由的不可用性被釋放前，一個呼叫被提供給多個迂迴路由。
15.根據權利要求9至14中任一個的路由系統，其特徵在於，上述確定的選擇模式從路由扇中隨機地或準隨機地或循環輪流地選擇迂迴路由。
16.根據權利要求9至15中的任一個的路由系統，其特徵在於，在根據選擇模式提供下一個迂迴路由前，為每一個從路由扇中選出用於溢出通信量的迂迴路由提供預先規定數量的溢出的呼叫。
全文摘要
在通信網絡中動態路由選擇通過優化網絡吞吐量的方法適應網絡中現有的通信量負荷。根據本發明的路由選擇通過為溢出通信量採用包含迂迴路由的路由扇的方法解決了這個問題。這裡一旦確定迂迴路由不再可用，那麼一個目前包含在迂迴路由扇中的迂迴路由被無替換的從路由扇中移出。
文檔編號H04Q3/64GK1154777SQ95194489
公開日1997年7月16日 申請日期1995年8月3日 優先權日1995年8月3日
發明者R·施塔德曼, K·格爾豪斯 申請人:西門子公司