同步數字通信網絡中邏輯連接建立方法、網絡元件、管理系統的製作方法

2023-10-22 04:36:32

專利名稱：同步數字通信網絡中邏輯連接建立方法、網絡元件、管理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及在同步數字通信系統中建立邏輯連接的方法，用於同步數字通信網絡的網絡元件，以及同步數字通信網絡的管理系統。
例如來源於區域網的數據包通過數據網絡向各個收件人傳輸。這種數據包具體來源於網際網路應用程式，根據網際網路協議(IP)構成，並具有源地址和目標地址。作為用於長距離數據通信網絡的傳輸介質(OSI Layer 1)，使用了基於SDH或SONET標準和建議的同步數字網絡(SDH=SynchronousDigital Hierarchy,SONET=Synchronous Optical Network)。例如這在RFC1619(W.Simpson,Request for Comments 1619,Internet Engineering TaskForce,Network Working Group,May 1994)中有敘述，該文獻提出把通過點對點連接傳送的數據包直接放到SDH的同步傳輸模塊(STM-N)中或SONET的同步傳輸信號(STS-N)中。
在同步數字通信網絡中，虛擬連接，即邏輯連接，能夠在網絡元件之間切換。這是藉助於管理系統人工進行的。然後被切換的邏輯連接由不同的數據網絡的路由器使用，它們提供了通向同步數字通信網絡的網關，以便傳輸數據包。
特別地，由於網際網路的應用程式產生了需要通過同步數字通信網絡以IP數據包的形式傳輸的很寬的時變數據量(在0b/s和幾個Mb/s之間)，故先有技術有這樣的缺陷，即或者在通信網絡中需要保持大的傳輸容量可用(於是產生大量未使用時間)，或者如果幾個用戶要同時發送大量數據則出現瓶頸。
在另一種概念中，IP包首先置於ATM信元中，並然後通過虛擬信道連接經同步數字通信網絡(SDH或SONET)傳輸。在由Ipsilon Network發表的文章(「IP Switching:The Intelligence of Routing,the Performance ofSwicthing」,Ipsilon Technical White Paper on IP Switching,February1996，可在網際網路址http:∥www.ipsilon.com/productinfo/wp-ipswitch.html檢索)中，提出一種把IP路由器與ATM交換機的功能結合在一起的裝置(IP交換機)。這一裝置，藉助於地址監視器，能夠識別被稱為流的具有相同的源和目標地址的較長持續時間的數據包序列，並在硬體中對這些流切換適當的連接。這增加了數據包通過IP交換機的吞吐量並縮短了平均切換時間。它也有這樣的缺陷，即只能使用預定的邏輯連接，這種連接取決於當前的有效負荷而為欠規格的或超規格的。
本發明的目的是要提供一種方法，以使同步數字通信網絡能夠更好地適應時變的數據通信量。本發明的目的進而要提供一種用於同步數字通信網絡的、適於執行該方法的網絡元件和管理系統。
為實現上述目的，本發明提供一種在同步數字通信網絡中建立邏輯連接的方法，該網絡包含多個至少部分地互連且要用於傳輸每個包含目標地址的數據包的網絡元件，包括以下步驟監視被傳輸的數據包的目標地址；藉助於目標地址確定各個網絡元件之間的當前通信量；基於通信量和現有的邏輯連接確定邏輯連接的最優配置；以及以優化的配置更新同步數字通信網絡中的邏輯連接。
本發明還提供一種用於同步數字通信網絡的網絡元件，該同步通信網絡包含多個至少部分地互連的網絡元件並用於數據包的傳輸，網絡元件包括用於監視要被傳輸的數據包的目標地址的裝置；以及通向中心管理系統的接口，用於發送包含要被傳輸的數據包的目標地址的消息、並用於接收與要被切換的邏輯連接相關的指令，裝設中心管理系統是為了在通信網絡中建立邏輯連接。
本發明還提供一種用於同步數字通信網絡的管理系統，該通信網絡包含多個至少部分地互連的網絡元件並用於數據包的傳輸，該管理系統包括通向同步數字通信網絡的網絡元件的接口，用於接收包含要被傳輸的數據包的目標地址的消息、並用於向網絡元件發送與要被切換的邏輯連接相關的指令；基於包含要被傳輸的數據包的目標地址的消息，用於確定網絡元件之間當前通信量的裝置；基於現有的邏輯連接和通信量，用於確定網絡元件之間的邏輯連接的優化配置的裝置；根據優化的配置用於向網絡元件發送關於要被切換的邏輯連接的指令的裝置。
本發明的一個優點在於，傳輸容量可被更好地利用於數據包的傳輸，且平均傳輸率高於先有技術。其它優點在於，可使用市售的IP路由器，且不必改變用戶希望通過通信網絡傳輸數據包的設備。
在本發明的一個優選實施例中，增加執行源地址的監視。這能夠確定被傳輸的數據包的收費。
在本發明的另一優選實施例中，具有預定的源和目標地址的數據包，例如所有來自或發向各預定用戶的數據包，在傳輸中被賦予了較高的優先權。
現在將參照


本發明的一個實施例，其中圖1表示由同步數字通信網相互連接的兩個區域網(LAN)；圖2a表示用於相鄰的用戶之間高數據通信量的通信網絡的配置；以及圖2b表示用於彼此相距遙遠的用戶之間高數據通信量的通信網絡的配置。
參見圖1，其中示出由同步數字通信網SDH相互連接並能夠通過這一網絡交換數據包的兩個局部數據網LAN1、LAN2。從區域網到通信網絡SDH的網關是由路由器RTR1、RTR2提供的。後者的每一個連接到網絡SDH的網絡元件NE1、NE2。在這兩個網絡元件NE1、NE2之間，有一邏輯連接通過待傳輸的數據包經由其傳送的網絡SDH。如果數據包要從第一區域網LAN1傳輸到第二區域網LAN2，則在第一網絡元件NE1中，它們被置於(「被打包」)同步傳輸模塊或這種同步傳輸模塊的子單元中，這稱為虛擬容器VC-N(在SDH中)或虛擬分支VT(在SONET中)，並被傳輸到第二網絡元件NE2，在這裡它們被解包並傳送到第二路由器RTR2。除了SDH和SONET系統之外，準同步數字分層結構(PDH)傳輸系統必須看作為在本發明的意義上的同步數字網絡。
邏輯連接(常常也稱為虛擬連接)是在兩個網絡元件周期地交換同步傳輸模塊的子單元時形成的，這些子單元通過通信網絡SDH的其它中間網絡元件切換而不必重新打包。虛擬連接是通過同步數字網絡SDH的中心網絡管理系統建立的，並具有固定的傳輸容量，即它們是永久的虛擬連接。
本發明的基本思想是在通信網絡中監視被傳輸的數據包的目標地址，由此確定通信網絡的各網絡元件之間的通信量，並基於通信量確定用來更新網絡的邏輯連接的優化配置。這樣網絡適應於當前的通信量，且能夠以最佳可能的方式使用網絡的傳輸容量。這種方法特別適用於網際網路應用程式的IP數據包，但是它還可用於根據其它協議，特別是OSI層3的協議，諸如Novell公司的IPX協議所構造的數據包。
特別的優點是，至少在同步通信網絡的部分網絡元件中執行目標地址的監視。為此，網絡元件包含用於監視目標地址的裝置，例如IP位址監視器。另外，也可使用環繞成網絡的連接通路的分開的地址監視器。在另一個優選實施例中，在通信網絡的中心管理系統中執行通信量的確定和優化配置的確定。網絡元件通知管理系統監視目標地址的結果，從這結果管理系統能夠確定通信量。然後通過提供了管理系統和網絡元件之間的連接的接口(例如，Q接口)，向與被網絡元件切換的邏輯連接相關的網絡元件傳輸指令。這樣，管理系統根據優化的配置建立了網絡中的邏輯連接。
優點是，周期地確定優化配置並周期地更新邏輯連接。例如，視應用的情形，這可每天、每小時、或每分鐘(準在線)進行。
圖2a和2b表示本發明的一個實施例中的同步數字通信網絡的三個網絡元件CC1-CC3，第一和第二網絡元件及第二和第三網絡元件通過例如光纜或同軸電纜物理上連接，但圖中未示出物理連接。所示的連接是邏輯連接。三個網絡元件的每一個通過接口連接到中心管理系統TMN。它們能夠從後者接收邏輯連接必須在內部被切換的指令。連接到三個網絡元件CC1-CC3的分別是路由器RTR1-RTR3，它們提供了從各個相應的區域網(未示出)到通信網絡的網關。路由器把目標指向另一區域網中的收件人的數據包從連接到網絡的區域網路由到與其連接的網絡元件，其中數據包被打包在同步傳輸模塊的子單元中，並通過邏輯連接之一傳輸到更遠的網絡元件。
根據本發明，在數據包打包之前在發送網絡元件中監視每一數據包的目標地址。這種監視的結果是以消息MTL的形式傳送到中心管理系統TMN的。還能夠把要傳輸的兩個或多個數據包的監視結果組合起來並把它們作為一個消息MTL向管理系統TMN發送。
在圖2a所示配置中，在每兩個相鄰的網絡元件之間有兩個邏輯連接，而在兩個遠程網絡元件CC1和CC3之間沒有邏輯連接。這一配置適用於相鄰網絡元件CC1、CC2和CC2、CC3之間高數據通信量的情形。遠程網絡元件之間的通信量，即要從CC1向CC3發送的數據包，必須在CC2處解包，傳送到相關的路由器RTR2，在那裡進行檢驗，並返回CC2，然後從這裡它們能夠被傳輸到CC3。
在所有三個網絡元件中，所有要由各個相應網絡元件傳輸的數據包的目標地址被監視。監視的結果作為消息MTL向中心管理系統TMN傳送。管理系統TMN從這些消息確定當前的通信量，它根據當前的通信量確定這時用以更新通信網絡中邏輯連接的最優配置。為此，管理系統向網絡元件發送與要由每一網絡元件切換的邏輯連接相關的指令ANW。
如果在遠程網絡元件CC1和CC3之間出現增大的數據通信量，則管理系統TMN將確定網絡元件CC1和CC3之間的邏輯連接對於最優配置是必要的，並將向網絡元件CC1-CC3發送一指令ANM以便切換對應的連接，即切換表示從第一網絡元件CC1通過第二網絡元件CC2到第三網絡元件CC3的邏輯連接的虛擬容器。
遠程網絡元件CC1和CC3之間數據通信量的最優配置示於圖2b中。這種優化增加了IP包的吞吐量，並降低了通過通信網絡的傳輸延遲。
來自IP路由器的這種通信網絡的優化是不可能的，因為IP路由器沒有網絡拓撲技術的知識。與此相反，新建的或不再存在的邏輯連接能夠被路由器自動地識別和使用或迴避，例如通過輪詢方法。因而在短暫的識別時間之後，根據本發明的方法被動態優化的傳輸網絡可由路由器使用以便進行路由。
另一優點在於，在通向通信網絡的網關處，可使用帶有通用接口的市售的路由器，諸如帶有E1、E3、E4、T1、T3、DS1、DS3、OC-n或STM-n接口的路由器。也不需要對用戶設備進行修改。
優點在於，目標地址的監視可在指定用來切換同步數字通信網絡中的邏輯連接的交叉連接器中執行。
可以不向網絡元件提供用於監視目標地址的IP監視器，而向路由器提供通到中心管理系統的接口，用於通知管理系統關於當前通信量狀況。
本發明的進一步發展在於不僅監視數據包的目標地址，而且監視源地址。這樣，例如通過簡單地對每一個源的被傳輸數據包進行計數，即可實現對數據包的傳輸的收費。
根據本發明的另一項發展，對根據預定的準則所選擇的數據包給予較好的對待，即更高的優先權。這種準則可具體為數據包的源地址或目標地址。這樣，所選擇的用戶，例如付出較高價格的用戶，可獲得更為可靠、更快速的數據連結。
根據本發明的另一發展，在確定優化配置時考慮在周期出現的通信狀況中所獲得的經驗。例如可通過對延長的時間區間進行統計估算，或從各用戶典型的行為習慣中獲得這種經驗。例如，可從觀察中獲知每一星期日夜晚兩個用戶以高數據通信量交換數據。這時在數據傳輸開始前夕，針對這一事項通常所需的傳輸容量以邏輯連接的形式自動準備好，並在事項結束後自動解除連接。
權利要求
1．在同步數字通信網絡(SDH)中建立邏輯連接的方法，該網絡包含多個至少部分地互連且要用於傳輸每個包含目標地址的數據包的網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)，所述方法包括以下步驟監視被傳輸的數據包的目標地址；藉助於目標地址確定各個網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)之間的當前通信量；基於通信量和現有的邏輯連接確定邏輯連接的最優配置；以及以優化的配置更新同步數字通信網絡(SDH)中的邏輯連接。
2．如權利要求1中所述的方法，其中優化配置的確定和邏輯連接的更新周期地進行。
3．如權利要求1中所述的方法，其中數據包是根據網際網路協議構造的數據包。
4．如權利要求1中所述的方法，其中對目標地址的監視至少在同步數字通信網的部分網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)中進行。
5．如權利要求1中所述的方法，其中通信量的確定和優化配置的確定由同步數字通信網絡(SDH)的中心管理系統(TMN)作出。
6．如權利要求1中所述的方法，其中另外對源地址進行監視，並由此確定對被傳輸的數據包的收費。
7．如權利要求1或6中所述的方法，其中在傳輸期間對帶有預定的源或目標地址的數據包給予較高的優先權。
8．如權利要求1中所述的方法，其中優化配置的確定還基於在周期出現的通信狀況中所獲得的經驗。
9．用於同步數字通信網絡(SDH)的網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)，該同步通信網絡包含多個至少部分地互連的網絡元件並用於數據包的傳輸，所述網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)包括用於監視要被傳輸的數據包的目標地址的裝置；以及通向中心管理系統(TMN)的接口，用於發送包含要被傳輸的數據包的目標地址的消息(MTL)、並用於接收與要被切換的邏輯連接相關的指令(ANW)，裝設中心管理系統(TMN)是為了在通信網絡(SDH)中建立邏輯連接。
10．如權利要求9中所述的網絡元件，所述元件是交叉連接器(CC1-CC3)。
11．用於同步數字通信網絡(SDH)的管理系統(TMN)，該通信網絡包含多個至少部分地互連的網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)並用於數據包的傳輸，所述管理系統(TMN)包括通向同步數字通信網絡(SDH)的網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)的接口，用於接收包含要被傳輸的數據包的目標地址的消息(MTL)、並用於向網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)發送與要被切換的邏輯連接相關的指令(ANW)；基於包含要被傳輸的數據包的目標地址的消息(MTL)，用於確定網絡元件之間當前通信量的裝置；基於現有的邏輯連接和通信量，用於確定網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)之間的邏輯連接的優化配置的裝置；根據優化的配置用於向網絡元件(NE1,NEn；CC1-CC3)發送關於要被切換的邏輯連接的指令(ANW)的裝置。
全文摘要
在同步通信網絡(SDH)中建立邏輯連接的方法，該網絡包含多個至少部分地互連的網絡元件(NE1，NEn；CC1－CC3)並用於傳輸包含目標地址的數據包，該方法涉及對被傳輸的數據包目標地址的監視，藉助於目標地址確定各個網絡元件(NE1，NEn；CC1－CC3)之間的通信量，並基於通信量和現有的邏輯連接確定邏輯連接的最優配置。這樣，通信網絡能適應於當前的通信狀況，並能夠以可能的最好方式利用網絡的傳輸容量。優點是，監視在至少一部分網絡元件中進行，而優化配置由中心管理系統(TMN)執行。
文檔編號H04Q11/04GK1227994SQ98119230
公開日1999年9月8日 申請日期1998年9月11日 優先權日1997年9月12日
發明者沃爾克瑪·霍耶爾 申請人:阿爾卡達公司