專利名稱：：寬帶交換系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于交換異步傳送數(shù)據(jù)信元的寬帶交換系統(tǒng)和一種交換異步傳送數(shù)據(jù)信元的方法。已知的用于交換異步傳送信元的寬帶交換網(wǎng)絡中，預定級別的帶寬被分配給連接第一用戶和第二用戶的傳輸信道。在某些這樣的系統(tǒng)中，提供一條通信信道需要一段相當長的時間，特別是租用線路，并且為根據(jù)特定的終端和所傳送的信息量建立或修改這種連接需采用人工措施。因此，作為連接總費用的一部分，用戶必須付一定價格的費用，而不論是否使用該連接均需付費。改進系統(tǒng)已提出或已可用。具體而言，只要為終端設備配置可通過發(fā)出信令命令并響應網(wǎng)絡發(fā)出的類似命令而建立連接的設施，就有可能在撥號時建立連接。利用永久性電路支持專用通信網(wǎng)已很普遍。對這種電路的需求預計將增至2Mbit/s以上的寬帶速率，這些電路傳送著從多個數(shù)據(jù)源復用而來的突發(fā)性的信息，也可能包括以恒定比特率傳輸并對時延敏感的信息，如話音傳輸和恒定比特率的視頻。異步傳送模式(ATM)信元都有一個48個八比特組的固定信息域來傳送用戶業(yè)務信息或用戶產(chǎn)生的控制信息(信令)。這兩種類型的數(shù)據(jù)傳輸通過設置信元信頭中的虛路徑(VP)和虛通路(VC)值來區(qū)分。ATM信元信頭中的另一個域是信元丟棄優(yōu)先級，用來區(qū)分低優(yōu)先級和高優(yōu)先級的信元。在發(fā)生擁塞時，低優(yōu)先級的信元將首先被丟棄。對于基于ATM的網(wǎng)絡中的專用電路來說，所要的路由，所需的帶寬，以及服務質(zhì)量(QOS)是通過網(wǎng)絡管理程序來設置的。這些專用電路也被稱為永久性虛通路(PVC)，因為并沒有實際的物理通路，只有一個VP/VC值或“標記”和交換機中存儲的信息一起來判定路由，預留帶寬和滿足QOS需求。已知的永久性通路的一個缺點就是，即使在用戶沒有信息要傳的時侯帶寬仍被保留分配給電路。這意味著用戶要比只在需要時才使帶寬可用付更多的費用。這里假設計費與預留的帶寬有關，這在公用網(wǎng)運營者可能采用對虛通路計費時不一定正確。但是，預計在將來基于預留的帶寬計費將成為一個重要的因素。一般的做法是建立一條永久性虛通路使其只在一天的某幾小時或一星期的某些天可用。這種做法的難點在于它不允許用戶快速地改變使用模式，而且只能大概地反映用戶需要的用法。另一種做法必須向用戶提供一條與網(wǎng)絡管理層的獨立通信信道，從而允許永久性虛通路被重新配置。這種做法的難點在于會造成在用戶開始使用虛通路之前有一些時延。第三方案是在網(wǎng)絡的每個交換節(jié)點引入一種設備，它能識別指示應分配給通路多少帶寬的快速資源管理信元。這種方案的難點在于需被不同廠商的交換設備識別的帶寬請求信元沒有一個國際公認的標準。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種寬帶交換系統(tǒng)，包括至少一個入口用于到相應信號源的連接和至少一個出口用于到接收系統(tǒng)的連接，交換系統(tǒng)有至少一個將攜帶信息的異步傳送數(shù)據(jù)信元從入口傳送到出口的交換機，系統(tǒng)控制裝置通過上述交換機接收并建立人口和出口之間的連接，帶寬控制裝置用來回送一指示信號至人口并傳送給信號源，檢測信號源送到入口的輸入信元，并自動響應上述信元檢測使系統(tǒng)控制裝置為將信元傳送至出口分配預定的帶寬。在實踐中將會發(fā)現(xiàn)，預定帶寬的自動分配可能發(fā)生在輸入信元被檢測到后的一段時間內(nèi)，因為不一定立即有所需帶寬供分配。用這種方法建立的連接特別適合于對帶寬敏感的傳輸，如在連網(wǎng)PC之間的數(shù)據(jù)傳輸。這是因為一旦帶寬被分配，它就保持在預定的級別上。而上述類型的傳輸在低于預定的帶寬級別(事先算好足夠滿足可靠傳輸?shù)念A登記的級別)時就不能可靠地工作，因此如果達不到上述級別，就不應分配帶寬，即不分配較低帶寬。但是，在某些情況下帶寬控制裝置可給一信號源分配比該信號源預定帶寬低的級別，同時降低入口收到的信元的優(yōu)先級，使得送給交換機的未降級的信元的帶寬不超過分配的帶寬。這在預定級別的帶寬在系統(tǒng)中不再可用時經(jīng)常發(fā)生。一旦信元被降級，在系統(tǒng)過載，即有比系統(tǒng)可用帶寬所能傳送的更多的信元需要傳送時，系統(tǒng)將丟棄這些信元。因此，在使用這種可選的降低優(yōu)先級的模式傳輸時用戶將冒可預知的一條消息中的某些信元不被傳輸?shù)娘L險。一般采用的信元刪除技術是一種“智能”技術，不是隨機地刪除信元(從而破壞無數(shù)條消息)，而是盡可能地只從一條消息中刪除信元。帶寬控制裝置可包括反饋裝置，它用來傳送從一張由固定帶寬等級和信號源相關聯(lián)的存儲表提供的一個帶寬指示信號得到的信元速率值。存儲表位于系統(tǒng)控制裝置及/或帶寬控制裝置中。信元速率值被回送給入口并傳給認定的信號源以向信號源指示允許的到該入口的信元輸入速率。當系統(tǒng)控制裝置判定系統(tǒng)需對一信號源采用降低優(yōu)先級的模式工作時，反饋裝置還被安排傳送一個“預定帶寬不具備”信號給入口。收到這樣的信號后，信號源可能會選擇利用以較低優(yōu)先級傳送(要冒丟失信元的風險)，但仍用與以前相同的速率或停止傳送直至以后有機會用預定的等級傳送(不用降低信元優(yōu)先級)。優(yōu)選地，當一信號源被認定不在活動時，帶寬控制裝置應自動使系統(tǒng)控制裝置釋放從該信號源來的信元的帶寬。這可能是在入口收到的信元的輸入速率為零時發(fā)生。系統(tǒng)控制裝置可用作周期性地判定系統(tǒng)中是否有預定的帶寬。然后帶寬控制器就最好使用指示器信號向信號源“提供”經(jīng)確定的預定的帶寬。這種提供可能是對一因其帶寬被釋放而暫停的信號源的，也可能是對不活動信號源的。系統(tǒng)控制裝置最好是通過在預定的接受時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)帶寬仍未被分配而能確定上述提供尚未被接受。一般帶寬控制裝置用來檢測向網(wǎng)絡的輸入端口輸入信元的速率，主要為了判斷是否正在輸入信元。帶寬控制裝置可包括一緩存器用來延遲向交換機傳送信元直至已為這些信元分配了帶寬。最好，在檢測到從一信號源來的信元已被接收且沒有為從該信號源來的信元分配帶寬時，用反饋裝置來發(fā)送一減小業(yè)務量等級的指令給入口以便該信號源接收。減小業(yè)務量等級的指令可能是一使信號源停止向入口送信元的暫停指令。帶寬控制還包括用來測量信元被延遲的時間的定時裝置和在信元被延遲超過預定時間后將其從緩存器中刪除的信元刪除裝置。如果信號源還沒有收到一個信元速率值通知它預定的帶寬已分配，它就可能允許這種情況發(fā)生。在信號源以比網(wǎng)絡在一定時間內(nèi)所能接受的速率還要高的速率發(fā)送的情況下也能使用緩存。實際上，緩存器最好還有裝置檢測它是否被填充至一預定的門限級別，反饋裝置響應該檢測并使一信元速率值發(fā)送給信號源，然后信號源能夠停止它的輸出以避免緩存器溢出從而丟失數(shù)據(jù)。組成帶寬控制裝置的活動檢測器可以包括一信元計數(shù)器用來統(tǒng)計從連接到帶寬控制器的各個信號源來的信元數(shù)。由此得到的信元數(shù)可用來產(chǎn)生計費信號對用戶收費和其他用途。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還包括所附權利要求中要求13描述的方法。本發(fā)明的第三和第四方面表示在所附權利要求16和17中。下面結合示例參照附圖詳細介紹本發(fā)明，其中附圖1是符合本發(fā)明的寬帶交換系統(tǒng)。附圖2是符合本發(fā)明的另一寬帶交換系統(tǒng)。附圖3是寬帶交換系統(tǒng)的一部分，表示單個帶寬控制器如何被多個終端系統(tǒng)共享；附圖4是用于附圖1和2的系統(tǒng)中的帶寬控制器的方框圖。附圖5是附圖4所示的活動檢測器模塊用到的規(guī)范描述語言圖(SDL)。附圖6-1和6-2是附圖4的控制器模塊用到的SDL圖。附圖7是資源管理(RM)數(shù)據(jù)信元組成圖。附圖8是附圖4中的反饋模塊用到的SDL圖。附圖9是附圖4中的帶寬控制器的緩存器。附圖10是緩存器的SDL圖。附圖11是整型器/復用器模塊的方框圖以及與附圖6的緩存器的連接。附圖12-1，12-2和12-3是整型器/復用器模塊用到的SDL圖。按照其優(yōu)選形式，本發(fā)明涉及一種寬帶交換網(wǎng)絡，它可成為公用交換網(wǎng)絡的部分或構成整個公用交換網(wǎng)絡，用于在終端系統(tǒng)間傳送異步傳送數(shù)據(jù)信元。參照附圖1，公用網(wǎng)絡10包括多個在異步傳送模式(ATM)下運行的交換機。在這個簡單的例子中，交換機中有兩個本地交換機12，分別有一個端口與相應的終端系統(tǒng)14相連。一個匯接交換機16與兩個本地交換機12互連。與交換機有關的還有一個連接許可控制功能(CAC)18和一動態(tài)帶寬控制器(DBC)20，用來控制通過本地交換機12之一進入網(wǎng)絡的業(yè)務量。交換機12還包括一個使用參數(shù)控制設備22，用來動態(tài)改變網(wǎng)絡的輸入端口24收到的來自端系統(tǒng)14的數(shù)據(jù)信元的優(yōu)先級。在實際使用中，網(wǎng)絡10將包括大量的本地和匯接交換機12，16和多個DBC20，所有這些相互連接組成一個有多個像端口24那樣的端口用來連接端系統(tǒng)14等多個端系統(tǒng)的網(wǎng)絡。使用DBC20，公用網(wǎng)絡10可以提供可變比特率(ABR)業(yè)務，DBC首先檢測輸入端口24的輸入信元，并自動響應檢測使CAC18為傳送信元到目的端系統(tǒng)分配帶寬。一般來說，需要ABR業(yè)務的端系統(tǒng)14被分配給一固定的DBC20。對每個本地ATM交換機12可能有多個DBC20。在發(fā)生故障時，端系統(tǒng)可重定向到后備DBC(圖中未顯示)。數(shù)據(jù)以異步傳送模式(ATM)信元形式傳送，每個都有一個48個八位組的信息域，另有一個5個八位組的信頭，其中包括信元在網(wǎng)絡中傳輸所必需的信息。因此，路由選擇是在信元的基礎上進行控制的，大量的傳輸路徑和時分復用時隙可被任一鏈路占用。因此，ATM信元是根據(jù)信頭信息中定義的虛通路和虛路徑來傳送的。虛通路和虛路徑使用5個八位組的信頭中的虛通路標識(VPI)和虛通道標識(VCI)來識別，它們有效地定義了端系統(tǒng)之間的連接，從而使組成一條消息的不同信元經(jīng)同一連接傳送。ABR業(yè)務流量進入公用網(wǎng)絡10，根據(jù)它們的VPI和VCI為信元選路經(jīng)過DBC20，然后輸出到外部路由，如附圖1所示。經(jīng)過DBC20時，每個虛路徑和虛通道上的業(yè)務流量被限制在由CAC18定義的一個信元速率(以下簡稱CR)內(nèi)。附圖2顯示了另一示例裝置。在這種情況下，端系統(tǒng)14A受多個DBC的控制。實際上，兩個端系統(tǒng)14A，14B之間的連接是通過兩個公用網(wǎng)絡10-1，10-2選路的。每個網(wǎng)絡10-1，10-2都有它自己的DBC20-1，20-2負責根據(jù)各自的連接許可控制功能(CAC)18-1，18-2分配的帶寬限制進入網(wǎng)絡的業(yè)務流量。每個DBC20-1，20-2還要負責通知端系統(tǒng)14A目前可用的CR。在附圖1和附圖2的系統(tǒng)中，DBC10，20-1，20-2從相應的CAC18，18-1，18-2請求帶寬，同時緩存不能立即傳送給各個交換機12，16的輸入數(shù)據(jù)信元。CAC18，18-1，18-2再分配帶寬。然后向DBC20，20-1，20-2指示該分配，它再將最大的CR通知發(fā)送端系統(tǒng)14。只有在系統(tǒng)有足夠的帶寬給端系統(tǒng)分配預定的帶寬(用戶預登記)時才進行分配。單個動態(tài)帶寬控制器(DBC)可能被多個端系統(tǒng)或信號源共享。例如，參見附圖3，所示DBC20-3與網(wǎng)絡10的組成部分寬帶ATM交換機12-3相連，輸出緩存器28被用來處理三個信號源14C的業(yè)務流量。DBC20-3能處理的信號源的數(shù)目由鏈路速率L決定(即，因為肯定沒有那么多的信號源，所以一般都是鏈路速率L是決定可用速率的因素)。來自信號源14C的ABR業(yè)務流量的集合信元速率不能超過L。這意味著如果每個信號源的業(yè)務流量是突發(fā)的，輸出緩存器28有時就可能擁塞。這種情況可通過在向端系統(tǒng)14C反饋持續(xù)信元速率(CR)時附加一個一般流量控制(GFC)信號避免，此信號立即終止來自每個信號源的傳送。一旦動態(tài)帶寬控制器(DBC)包括在附圖1，2或3所示的裝置中，它的主要功能如下首先，它為輸入數(shù)據(jù)信元提供緩存，任意時刻緩存的程度視包含信元的傳送而定，傳送由上述的VPI和VCI信息所標識。DBC又控制或“整型”送給網(wǎng)絡10的業(yè)務流量以使其等于該傳送可用的當前CR，CR取決于所分配的帶寬。任意給定傳送的所分配的帶寬，以及CR由CAC18(見附圖1)根據(jù)確定傳送所走的路由，從已知活動傳輸?shù)臄?shù)目來估計該路由上的可用容量的份額以及需要分配的預定帶寬來決定。DBC檢測到一個傳送開始后，立即向相關端系統(tǒng)14發(fā)送一個暫停信號(見附圖1)。端系統(tǒng)暫停可保證新激活的發(fā)送源在CAC18能為該傳送分配帶寬和產(chǎn)生CR前不會造成系統(tǒng)10過載。這種過載通常會導致該傳送的信元丟失。這也是DBC的第二個主要功能的一部分，即，送反饋信號給端系統(tǒng)14以控制它發(fā)送信元的速率。實際上，每當CAC18為一次傳送產(chǎn)生一個新的CR，一個CR通知信號就被回送給端系統(tǒng)。在這種情況下，CR要么為零(即暫停)或一對應于端系統(tǒng)14的預定帶寬的CR。DBC的預傳送緩存被用來給配合的端系統(tǒng)足夠的時間來將其輸出調(diào)整到最近反饋的CR建議。這表明DBC中有足夠的緩存允許在至少等于DBC和端系統(tǒng)環(huán)回延時的一段時間內(nèi)有過量的信元輸入。如果從端系統(tǒng)14的信元繼續(xù)以大于建議的反饋CR速率到來(例如，由于CR的路由丟失或端系統(tǒng)故障)，在DBC中的過量的信元將由于緩存器溢出而被丟棄。在優(yōu)選的DBC中，還可能通過采用緩存門限來容錯。當某個傳送緩存的信元到達門限時，就觸發(fā)向端系統(tǒng)反饋重傳CR建議。這一特性作為一種控制端系統(tǒng)以防止不論是因為故障端還是有意不遵守約定的傳送規(guī)則造成的帶寬的低效利用的機制也是很有用的。用這種方法，就避免了干擾提供給其它從屬端系統(tǒng)的業(yè)務質(zhì)量。實際上，DBC定義了與網(wǎng)絡約定的ABR業(yè)務。下面參照附圖4詳細介紹DBC20的模塊。附圖4顯示的DBC20是一獨立單元，包括一個接收異步傳送數(shù)據(jù)信元的輸入端口30，一個將數(shù)據(jù)信元送給交換網(wǎng)絡10的組成部分的交換機12或16(見附圖1和2)的輸出端口。該單元還包括接收交換機12或16返回的消息的另一輸入34和一向端系統(tǒng)14發(fā)送反饋消息的反饋輸出35(如附圖1所示)。雖然所示的DBC20是一獨立單元，但應理解附圖4可被看作表示一個較大的數(shù)據(jù)處理單元的一個子系統(tǒng)的功能圖，其中許多表現(xiàn)為軟件功能。輸入30上的輸入信元作為一用戶信元流到達，首先被送往一活動檢測器36?；顒訖z測器的功用是向控制器模塊38提供每個已收到的傳送的狀態(tài)信息，每個傳送由信元信頭中包含的VPI和VCI識別。如果一個傳送先前是靜止而又發(fā)現(xiàn)有具有相應VPI和VCI值的信元從一端系統(tǒng)傳送給輸入30，則活動檢測器36將該傳送標為活動?；顒訖z測器36與一個信元信頭的開始的同步可用信元信頭中包含的差錯檢測域來實現(xiàn)。如果一個傳送先前是靜止的而在一段時間內(nèi)又沒有相應VPI和VCI值的信元被檢測到，則該傳送被認為處于不活動狀態(tài)。差錯檢測域提供了一定的冗余度，通過它可對信頭信息進行差錯檢測。因此，提供信頭差錯檢測域的主要原因是保證信頭信息是正確的，從而保證信元不會被傳送到錯誤的地址?；顒訖z測器36為每一VPI/VCI值對維護了一個計時器和狀態(tài)表。七最好設為幾秒使得任一VPI/VCI值對的在幾個毫秒級內(nèi)的活動-非活動-活動的變換不被檢測到，使該傳送在這些情況下仍保留在活動狀態(tài)。其效果是減少DBC20向CAC18送消息的頻率，但降低了網(wǎng)絡的利用率。活動檢測器36的另一功能是在收到來自控制器38的“開始信元計數(shù)”信號后的一段時間內(nèi)統(tǒng)計傳送的信元。這一信息可被用作計費以及被控制器38用來估算收到的傳送的實際信元速率?；顒訖z測器的偽代碼列在下面，相應的SDL圖如附圖5所示。<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[　　BEGIN{cellarrival}　　cellarrivalfromend-system　　readVC　　resetVCinactivitytimer　　IFVCisnewlyactiveTHEN　　updatestatetable　　adviseCONTROLLERofnewlyactiveVC　　ELSEIFcounting.cells(VPI/VCI)THEN　　incrementcell.count(VPI/VCI)　　ELSE　　donothing　　END　　BEGIN{VCtimerexpires}　　VCinactivitytimerexpiresindicatingquietVC　　updatestatetable　　adviseCONTROLLERofquietVC　　counting.cells＝FALSE　　END　　BEGIN{receiveastart.cell.countsignal}　　receiveastart.cell.count(VPI/VCI)signalfrom　　CONTROLLER　　cell.count(VPI/VCI)＝0counting.cells＝TRUE　　END　　BEGIN{cell.counttimerexpires}　　cell.counttimerexpires　　sendcell.count(VPI/VCI)toCONTROLLER　　restartcell.counttimer　　END]]></pre>可以看到，就輸入用戶信元流而言，活動檢測器36讀取到達信元流的每個信元信頭中的VPI/VCI值，并用此信息來更新它為每一VPI/VCI值對保存的狀態(tài)表。就與控制器38通信而言，檢測器36通知控制器任一VPI/VCI值對狀態(tài)的改變。控制器要告知活動檢測器將采用的時間值t。最好是所有的VPI/VCI值對使用同樣的T值?；顒訖z測器36在各個計時器超時后將信元計數(shù)信息送給控制器38。到達輸入30的用戶信元流中的信元被元延遲地傳送給緩存模塊40并被存進一先進先出(FIFO)緩存隊列，每個隊列包括具有某一VPI/VCI值對的信元。檢測器36與信元類型無關。因此，不論有無控制或管理信元，任一數(shù)據(jù)信元的到達都能被檢測到并將影響某一VPI/VCI值對有關的活動狀態(tài)。緩存的信元在被經(jīng)輸出32送往ATM交換機之前被從緩沖器40送給整型器/復用器模塊42。緩存器和整型器/復用器40，42的操作將在后面詳細介紹?，F(xiàn)在可以簡單地說，緩存器模塊在任一緩存隊列達到預定的緩存器填充門限時可向控制器38發(fā)出信號。整型器/復用器模塊42負責從緩存器40模塊中移出信元并將其傳送給它們的目的地。它包括復用器功能，而且整型器為每個VPI/VCI值對存儲了一個CR值使輸出的信元流被整型以保證不超出由所分配的帶寬決定的每個傳送經(jīng)過網(wǎng)絡的相應路徑的容量?？刂破?8還控制反饋模塊44在輸入34接收來自網(wǎng)絡和控制器38本身的反饋消息并從輸出35發(fā)送給端系統(tǒng)14。緩存器，整型器/復用器和反饋模塊40，42和44的功能將在后面詳細介紹。首先考慮控制器38?？刂破?8的目的是通知CAC應為由一給定的VPI/VCI值對所標識的ABR類型的傳送分配或重新協(xié)商在系統(tǒng)中的帶寬。在這一實施方案中，只要活動檢測器36檢測到端系統(tǒng)已活動，控制器38馬上通過反饋模塊44向端系統(tǒng)送暫停信號。然后向CAC18送一帶寬請求。這被CAC18理解為請求端系統(tǒng)相應的預定的帶寬。如果這一帶寬不能得到保證，端系統(tǒng)將保持在暫停狀態(tài)，已被DBC收到的信元被緩存(通過將整形模塊42速率設為零)并啟動一計時器監(jiān)視信元緩存的長度。CAC18周期性(最好是略小于信元被整形器緩存的最大時間的周期)地搜尋所請求的帶寬并將其提供給DBC，它再通過反饋模塊44以信號的方式送給端系統(tǒng)。端系統(tǒng)接受所提供的帶寬后，帶寬就被分配，整型器被告知與所分配帶寬相應的CR。如果CAC18找不到帶寬，它可能從其它端系統(tǒng)去除帶寬分配以有足夠的帶寬供分配。下面將介紹CAC所使用的適當?shù)膸捑饧夹g。如果定時器在帶寬分配之前超時，保存在DBC中(在緩存器中)的信元將被刪除。此時，端系統(tǒng)也會知道信元已被刪除，因為它也有一個定時器并且除非在預定的時間內(nèi)返回一個CR，它就假設帶寬未能分配從而在收到暫停信號之前發(fā)送的少量信元已被刪除。如果CAC18需要釋放帶寬，全部帶寬將被釋放且端系統(tǒng)如上所述被暫停。作為一種在分配帶寬之前檢測信元的替代策略，CAC18可持續(xù)輪詢端系統(tǒng)來通過DBC向端系統(tǒng)提供帶寬(根據(jù)端系統(tǒng)請求的預定級別)。如果端系統(tǒng)開始發(fā)送，帶寬即被分配。這種輪詢，提供和接受的程序也可用于使端系統(tǒng)在上述被暫停后重新開始傳送。如上所述，當某一VPI/VCI值對的緩存器已達到一給定的門限時，控制器38將從緩存器模塊40收到一個信號。這一信號使控制器38命令反饋模塊44發(fā)出一個所謂的資源管理(RM)信元，它將在后面詳細描述。控制器38還為已建立的每個新的傳送(由一新的VPI/VCI值對標識)接收一個DBC標識，該DBC標識值從CAC得到。另外，如果未提供，DBC將使用一缺省標識。控制器的偽代碼如下所示<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{receiveanactiveVPI/VCIfromACTIVITYDETECTOR}receiveactive(VPI/VCI)fromACTIVITY.DETECTORsendhalt(VPI/VCI)tofeedbacksendbandwidthrequest(VPI/VCI)toCAC　　sendactive(VPI/VCI)andCR＝Otoshaper　　starttimerforbufferedcells　　END　　BEGIN{timerexpires}　　timerforbufferedcellsexpires　　senddeletebufferedcells(VPI/VCI)toshaper　　END　　BEGIN{receiveaCRfromCAC}　　receiveaCRfromCAC　　sendCRtoshaper　　sendCRtofeedback　　END　　BEGIN{receiveaninactivesignal}　　receiveaninactivesignal　　adviseCACofinactiveVPI/VCI　　END　　BEGIN{receiveaVPI/VCIbufferthresholdsignal}　　receiveaVPI/VCIbufferthresholdsignal　　signalfeedbacktoretransmitCRtoend-system　　END]]></pre>控制器的SDL如附圖6-1和6-2所示?？刂破?8被指定將一DBC，VPI/VCI標識值對寫入反饋模塊44。它還要指令反饋模塊44為一特定的VPI/VCI值對發(fā)出一資源管理命令。該指令可能包括一相應的CR對T，t(T為平均信元間隔時間，t為突發(fā)公差)。應注意不論何時CAC更新CR值，對于每個新的VPI/VCI值對都只有一次RM信元中定義的值的變化被發(fā)送。通常在公用網(wǎng)中這可能是每30秒一次或更多，并取決于DBC20中的活動檢測器的敏感度設置。它表明請求的反饋控制帶寬可以相對較小。從偽代碼看，只要具有某一VPI/VCI值對的信元達到緩存器填充門限，控制器38就會收到來自緩存器模塊40的信號。與活動檢測器36的接口已作了描述。下面簡要介紹反饋模塊44的功用。如上所述，反饋模塊44通過輸出35發(fā)送當前CR值(由控制器38提供信號)給端系統(tǒng)。如附圖7所示，CR是通過資源管理信元來傳送的?？蛇x地，上述信元的一個域是DBC標識值，用來使端系統(tǒng)區(qū)分來自端系統(tǒng)至端系統(tǒng)路徑上的不同DBC(例如附圖2中的DBC20-1，20-2)的CR通知。該DBC識別域在附圖7中被標為域50。CR被放置在域52。上述RM信元和其它信元一樣，有一個5字節(jié)的信元信頭包含一PT域54指示信元是資源管理(RM)信元。建議如果使用DBC標識的話，它不是固定的而是在為某個VPI/VCI值對建立通過網(wǎng)絡的傳送路徑時選擇。這表明CAC18給每個VPI/VCI值對的DBC標識賦值，且反饋模塊44保存了一張(DBC，VPI/VCI)標識對表。例如，在附圖2中，公用網(wǎng)絡10-1要為給定的VPI/VCI對選擇一DBC標識并將這一信息變成信號轉(zhuǎn)發(fā)使得公用網(wǎng)絡10-2不會選擇同樣的值(例如公用網(wǎng)絡10-2賦值標識1，公用網(wǎng)絡10-2賦值標識2等)。DBC標識值被存放在反饋模塊44維護的一張表中。RM信元中的CR域52(見附圖7)包含了CAC的CR通知，它作為平均信元到達間隔時間T加上突發(fā)公差t。反饋模塊44的動作在下列情況下由控制器38觸發(fā)(a)如果CAC通知新的CR。(b)如果緩存器模塊40中對應任一VPI/VCI值對的緩存器填充水平超過緩存器填充門限。然后一個資源管理(RM)信元被送往端系統(tǒng)。下面列出反饋模塊44的偽代碼，相應的SDL代碼如附圖8所示。<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{ReceiveaCR}　receiveaCRforaVPI/VCIfromController　　default_CR＝CR　　END{ReceiveanCR}BEGIN{RM.celltimerexpires}　　RM.celltimerexpires　　createRM.cell　　writedefault.CRintoRM.cell　　sendRM.celltoend-system　　restartRM.celltimer　　END{cellarrivalfromnetwork}]]></pre>下面考慮緩存器模塊40。緩存器在附圖9中詳細描述。其功用是以信元中包含的VPI/VCI值對為基礎存儲輸入數(shù)據(jù)信元。緩存信元給了端系統(tǒng)14(附圖1)時間來響應模塊44的反饋信號。緩存器模塊40的另一功能是在達到緩存器填充門限后給控制器38送一信號，指示端系統(tǒng)沒有響應反饋信號(這又使控制器38重新向端系統(tǒng)發(fā)送CR，如上所述)。緩存器40還在超過了某個VPI/VCI值對的最大緩存分配時丟棄收到的信元。這是通過緩存器溢出實現(xiàn)的。DBC20用于控制接入到交換系統(tǒng)所需的緩存器的大小可以相對小一些。例如，如果DBC20有一個來自所有信號源的復用輸入速率150Mbit/s，那么如果到端系統(tǒng)的環(huán)回時延是100us，則無論何時CR值改變，環(huán)回上的信元都將少于35個。公用存儲區(qū)56的大小要適應突發(fā)公差的變化，因為這種速率的變化只會引起少量的額外信元到達(例如35個信元左右)。給相應的VPI/VCI值對指定的固定信元位置由附圖9中的參考數(shù)字58指定。這些位置上的信元代表了多個隊列中的前端信元，每個隊列都有自己的VPI/VCI值對。換句話說，在附圖9中隊列可被看作是水平排列，起始信元在右側(cè)。到達緩存器40的信元在隊列以先進先出(FIFO)方式排列。當從整形器/復用器模塊4的整形器部分收到適當?shù)男盘枙r，信元就被從緩存器模塊40中清除，如下列緩存器模塊偽代碼定義所示<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{Receiveacell}　receiveacell　　IFthereisroominthebufferTHENputcellinbuffer　　incrementbuffer-filllevel　　IFbuffer-fillevel＝ThresholdTHEN　　transmitbuffer-fullsignaltoCONTROLLER　　ELSE　　donothing　　END{Receiveacell}　　BEGIN{Reeeiveafetch}　　receiveaVPI/VCIfetchsignalfromtheSHAPER/MUX　　passcellfrombuffertotheSHAPER/MUX　　decrementbuffer-filllevel　　END{Receiveafetch}]]></pre>相應的SDL圖表示在附圖10中?，F(xiàn)在結合附圖11看附圖4，整形器/復用器模塊42從緩存器模塊40移出信元并通過網(wǎng)絡交換機將它們發(fā)送到它們的目的地。模塊42包括兩部分，即復用器60和整形器62。對每個VPI/VCI值對，整形器保持了一個持續(xù)信元速率(CR)和一個定時器。流入輸出32的信元流經(jīng)整形器整形，使得不大于突發(fā)公差τ的脈沖不經(jīng)整形器62延時即可通過。但是，如果由不同VPI/VCI值對表示的多個傳送同時突發(fā)，則復用功能可能會延時一個信元。在這種情況下，復用器60給每個活動的VPI/VCI值對分配DBC輸出帶寬的合理部分。這是通過以循環(huán)方式輪詢活動的VPI/VCI值對來實現(xiàn)的。等候時間等于或超過估計的間隔T的信元被打上較高的優(yōu)先級“cellmustgo”的值。復用器將首先拾取這些信元(見附圖11)。如果大于突發(fā)公差信譽值的脈沖到達，整形器將強制信元等待。從下列偽代碼中整形器/復用器模塊42的詳細操作可看得很明顯1.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[　　BEGIN{STAE＝ACTIVE}　　receiveacell.waiting[VPI/VCI]signalfrombuffer　　IFburstcreditokTHEN　　cell.can.go＝TRUESTATE＝WAITformultiplexerELSE{burstcreidtnotok}STATE＝WAITforcredittimertoexpireEND]]></pre>2.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STATE＝WAITforcreidttimertoexpire}　　creidttimerexpires　　incrementbursttolerancecreditcounter　　cell.can.go＝TRUE　　cell.must.go＝TRUE　　STATE＝WAITformultiplexer　　END]]></pre>3.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STAE＝WAITformultiplexer}receiveafetch.cell[VPI/VCI]frommultiplexerdecrementcreditcountercell.can.go＝FALSEcell.must.go＝FALSESTATE＝ACTIVEEND]]></pre>4.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STATE＝WAITformultipler}　　creidttimerexpires　　IFcreditcounter＜tTHEN　　incrementcreditcounter　　ELSE　　donothing　　cell.must.go＝TRUE　　END]]></pre>5.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STATE＝SHAPERACTIVE}　　credittimerexpiresIFcreditcounter＜tTHENincrementcreditcounterELSEdonothingcell.must.go＝TRUEEND]]></pre>6.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STATE＝SHAPER.CRACTIVE}newCRadvised(T，t)nextT＝Tnextcredit＝t　　END]]></pre>7.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STAE＝SHAPERTIMERACTIVE}　　timerexpires　　resettimer(nexT)　　END]]></pre>8.<prelisting-type="program-listing"><![CDATA[BEGIN{STATE＝MULTIPLEXERACTIVE}　　outputcelltimerexpires　　index＝pointer　　REPEAT{1stloopofsearchingforcell.must.go}　　incrementindex　　IFcell.must.go[index]THEN　　pointer＝index　　fetchcell[index]frombuffer　　sendfetchcellsignaltoSHAPER　　STATE＝MUX.ACTIVE　　ELSE　　IFindex＝max.buffer.sizeTHEN　　index＝0　　UNTILindex＝pointerREPEAT{2ndloopofsearchingforcell.can.go}　　incrementindex　　IFcell.can.go[index]THEN　　pointer＝index　　fetchcell[index]frombuffer　　sendfetchcellsignaltoSHAPER　　STATE＝MUX.ACTIVE　　ELSE　　IFindex＝max.buffer.sizeTHEN　　index＝0　　UNTILindex＝pointer　　sendno.cell.waiting.signalEND]]></pre>當CAC18從控制器38收到帶寬請求后，它必須首先判斷是否有足夠的帶寬來滿足預定的最小的帶寬。如果在監(jiān)視信元已被緩存了多長時間的定時器要超時的時候還沒有足夠的帶寬，將從其他用戶中“搶”帶寬，如下所述。然后帶寬已分配的證實信號被送給控制器38，它再通過反饋模塊將帶寬分配轉(zhuǎn)發(fā)給端系統(tǒng)。應理解如果DBC20請求改變某一傳送的分配的帶寬，CAC必須控制網(wǎng)絡的其他負荷以使網(wǎng)絡容量得到最有效的利用。下面描述的是克服業(yè)務流量重新均衡問題的連接許可控制方法?，F(xiàn)在介紹兩種連接許可控制方法，都能解決業(yè)務流量重新均衡問題。換句話說，如果一個傳輸變?yōu)殪o止或新近激活，就要判斷需為其他傳送產(chǎn)生多少其他控制消息。目標是使控制消息的數(shù)目盡可能地小。下面描述的方法一般適用于系統(tǒng)中其他不需要預定的帶寬且可接受可變級別的帶寬的負荷。第一種方法是一種相對簡單的連接許可控制方法，不包含實際的重新均衡。在這種方法中，一個新近激活的傳送(VPI/VCI值對)被給予一個持續(xù)的信元速率，并保持到該傳送重新靜止。只有當它在隨后重新激活時該傳送才得到一個不同的CR。這意味著一個VPI/VCI值對的靜止信號將不會造成與它共享容量的其他VPI/VCI值對產(chǎn)生控制信號。上述方法可結合一種填充方法，包括(I)給最近激活的連接分配占整個可用容量一半的容量；(II)給下一個激活的連接分配還剩余容量一半的容量；(II)給下一個新激活的連接分配所剩容量一半的有效容量等等。此方法可逐條鏈路地用于以VPI/VCI值對標識的整個路由，產(chǎn)生最小有效容量的是反饋給DBC20的CR的決定因數(shù)。它表明有一個VPI/VCI值對的新激活信號將不會給與它共享容量的其他VPI/VCI值對產(chǎn)生控制信號。由于DBC20的設計使得只有在VPI/VCI值對處于活動檢測器36(附圖4)的活動狀態(tài)時，一個用戶才能占用網(wǎng)絡的一塊大的有效容量，并且用戶產(chǎn)生的信元速率與有效帶寬值相近(參照上述活動檢測器的信元計數(shù)功能)，因此用戶只有在他們準備為他們使用的相應的較大負荷負費時才能保持大的有效帶寬。在足夠長的時間內(nèi)不會有用戶被故意地給予較少的容量，在這個意義上說，上述方法對用戶是公平的。但是，在某些情況下需要增加需保證分配較大的帶寬的用戶的數(shù)量。這需要由下述第二種經(jīng)改進后的方法來完成。在上述情況下，原理上是如果激活信號使其他VPI/VCI值對產(chǎn)生了控制信號，應使此信號限制為每條鏈路一個，即最富有(最大容量)的VPI/VCI值對。這可稱為受限重新均衡方法或“僅從最大取”(RobinHood)方法。最好能用一個填充方法例子說明上述方法(I)第一個最近激活的VPI/VCI值對被分配等于整個可用容量一半的有效容量；(II)下一個新激活的連接被分配剩余容量的一半再加上第一個VPI/VCI值對的有效容量的1/5；(即當前富裕的)；(III)下一個新激活的連接被分配剩余容量的一半再加上當前最富裕的1/5；；為說明這一過程，可以設想一條容量為100Mbit/s的鏈路。上述步驟就導致下述示例步驟(I)第一個最近激活的VPI/VCI值對得到50Mbit/s，剩余50Mbit/S；(II)下一個VPI/VCI值對得到剩余容量的一半(即25Mbit/S)再加第一個的1/5，這意味著第一個現(xiàn)有40Mbit/S，而第二個有35Mbit/S；(III)再下一個VPI/VCI值對得到剩余容量的一半，即12.5Mbit/S再加上第一個的1/5，因此第一個現(xiàn)有32Mbit/S，而第二個仍有35Mbit/S，第三個有20.5Mbit/S等等。注意現(xiàn)在有更多的用戶得到大容量，但仍要在鏈路上傳送一條額外的控制消息。這就是受限的重新均衡或“RobinHood”策略。上述過程可逐條鏈路地重復從而將此方法推廣到有多條鏈路的路由。得到最小有效容量的鏈路就是回送給DBC的CR值的決定因數(shù)?，F(xiàn)在使用這個有效容量值，CAC逐條鏈路地取這條鏈路上剩余容量的一半分配給它，額外需要的從該條鏈路上的最富有VPI/VCI值對上取。因此，這樣對送給網(wǎng)絡的每個VPI/VCI激活信號至多只產(chǎn)生一個額外的CR控制消息。而一個靜止信號仍不產(chǎn)生額外的控制消息。這種方法使一個用戶不可能在其他用戶變?yōu)榛顒訒r保持一非常大的容量。另外，還可在將負荷均衡的難度保持最小的同時給予盡可能多的用戶以較大的容量?？傊@里提供了一種交換異步傳送數(shù)據(jù)信元的寬帶交換系統(tǒng)，一個動態(tài)帶寬控制器(DBC)控制了數(shù)據(jù)信元輸入到系統(tǒng)的輸入端口，數(shù)據(jù)信元是從多個端系統(tǒng)發(fā)送的。當端系統(tǒng)開始發(fā)送數(shù)據(jù)信元時，DBC檢測到有輸入信元并從系統(tǒng)的組成部分CAC請求帶寬。交換系統(tǒng)存儲了一張連接到入口的多個信號源與各自的最小傳送帶寬關系的表，且最好還有最大延時。當檢測到在輸入端口上有某個信號源的信元到達時，DBC向CAC發(fā)送一個請求相應帶寬的信號并延遲傳送信元直到分配了最小的帶寬。這一延遲是通過向輸入端口回送一信元速率指示信號將信號源置于暫停模式來實現(xiàn)的。如果在相應的最大延時前沒有分配帶寬，就將從其他信號源搶帶寬來分配。權利要求1.一種寬帶交換系統(tǒng)，包括至少一個入口用于到相應信號源的連接，和至少一個出口用于到接收系統(tǒng)的連接，交換系統(tǒng)包括至少一個將攜帶信息的異步傳送數(shù)據(jù)信元從入口傳送到出口的交換機，系統(tǒng)控制裝置通過上述交換機接收并建立入口和出口之間的連接，帶寬控制裝置用來回送一指示信號至入口并傳送給信號源，檢測從信號源到入口的輸入信元，并自動根據(jù)上述信元檢測使系統(tǒng)控制裝置分配預定的帶寬傳送信元至出口，系統(tǒng)還包括表存儲裝置用來存儲一張信號源和預定帶寬關系的表，帶寬控制裝置包括識別被檢測信元的源以識別與被檢測信元相關聯(lián)的預定帶寬的裝置，帶寬控制裝置根據(jù)上述信元檢測向入口發(fā)送一反饋信號使信號源收到后暫停輸入信元直至分配到預定的帶寬。2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，指示信號是一信元速率指示信號。3.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，帶寬控制裝置用來延時在傳送起始時從信號源接收到的信元，并在此后進行所述預定的帶寬分配。4.根據(jù)權利要求3的系統(tǒng)，其特征在于，表還將最大傳送時延與信號源相關聯(lián)，且其中帶寬控制裝置用來使系統(tǒng)控制裝置至少在上述最大時延時間內(nèi)分配上述預定的帶寬，并以用所分配帶寬通信的信元速率將上述信元速率指示信號回送給入口以傳送給信號源。5.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中帶寬控制裝置用來向一信號源分配比該信號源相應的預定帶寬少的帶寬，更進一步用于降低在此入口收到的信元的優(yōu)先級，使得輸入到交換機的未降低的信元的帶寬不超過所分配的帶寬。6.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，帶寬控制裝置包括用來發(fā)送一最大信元速率值給入口以傳送至認定的信號源來通知信號源向入口輸入信元的最大允許的速率的反饋裝置。7.根據(jù)以上任一條項權利要求的系統(tǒng)，其特征在于，帶寬控制裝置用來在判定一信號源不活動時，自動地使系統(tǒng)控制裝置為從一特定信號源來的信元釋放帶寬。8.根據(jù)以上任一項權利要求的系統(tǒng)，其特征在于帶寬控制設施包括一個緩存器用于延遲發(fā)送信元給交換機直至已為上述信元分配了帶寬。9.根據(jù)權利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，當檢測發(fā)現(xiàn)收到從一個信號源來的信元但還沒有為從該信號源來的信元分配帶寬時，讓反饋設施向入口發(fā)送一條暫停指令給信號源接收，并使該信號源停止向該人口輸入信元。10.根據(jù)要求4的系統(tǒng)，其特征在于，帶寬控制裝置包括用來計算信元被延遲的時間的計時裝置.11.根據(jù)權利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，包括用來在信元被延遲預定的時間段后將信元從緩存器刪除的信元刪除裝置。12.一種操作寬帶交換系統(tǒng)用于從系統(tǒng)的一個入口通過至少一個交換機傳送攜帶信息的異步傳送數(shù)據(jù)信元到系統(tǒng)的一個出口的方法，該方法包括存儲預定帶寬和與入口連通的一個信號源關系的信息，在該入口檢查從上述信號源來的輸入信元，自動根據(jù)上述檢測在系統(tǒng)中提出一請求信號來分配上述帶寬，當上述預定的帶寬不能在系統(tǒng)中分配時有選擇地延時到出口的信元傳送，并在進行分配后準許信元傳送。13.根據(jù)權利要求12的方法，其特征在于，上述延時通過向入口發(fā)送的將信號源處于暫停模式的反饋信號實現(xiàn)。14.根據(jù)權利要求13的方法，其特征在于，反饋信號是信元速率指示信號。15.一種寬帶交換系統(tǒng)，包括至少一個用于到相應信號源的連接的入口和至少一個用于到接收系統(tǒng)的連接的出口，交換系統(tǒng)包括至少一個將攜帶信息的異步傳送數(shù)據(jù)信元從入口傳送到出口的交換機，系統(tǒng)控制裝置通過上述交換機接收并建立入口和出口之間的連接，帶寬控制裝置用來回送一指示信號至入口并傳送給信號源，檢測從信號源到入口的輸入信元，系統(tǒng)還能自動判斷是否有從信號源到出口傳送信元的預定的帶寬，并通過上述指示信號將此帶寬提供給信號源。16.一種寬帶交換系統(tǒng)，有至少一個用于到相應信號源的連接的入口和至少一個用于到接收系統(tǒng)的連接的出口，交換系統(tǒng)包括至少一個將攜帶信息的異步傳送數(shù)據(jù)信元從入口傳送到出口的交換機，系統(tǒng)控制裝置通過上述交換機接收并建立入口和出口之間的連接，存儲與標識的接收系統(tǒng)相關的預定的帶寬值的裝置，傳送控制裝置用于在從一信號源來的上述預定的帶寬值相應的帶寬等級的信元沒有帶寬時，向信號源送一信號源-暫停反饋信號，只有上述帶寬級別可用時該信號源才被允許經(jīng)入口發(fā)送信元。全文摘要在用于交換異步傳送的數(shù)據(jù)信元的寬帶交換系統(tǒng)中,一個動態(tài)帶寬控制器(DBC)控制向系統(tǒng)的輸入端口提供信元,數(shù)據(jù)信元由一些發(fā)送端系統(tǒng)提供。當端系統(tǒng)開始發(fā)送數(shù)據(jù)信元時,DBC檢測輸入的信元并從組成系統(tǒng)一部分的連接允許控制(CAC)請求帶寬。交換系統(tǒng)存貯一張和入口連接的信號源與相應預定可發(fā)送帶寬關系的表,最好還有最大時延。當從一個信號源到達輸入端口的信元被檢測到時,DBC給CAC發(fā)送一個相關預定帶寬的請求信號,并延遲信元的發(fā)送至少到被分配了預定的帶寬為止。這種延時是通過向輸入端口回送一個信元速率指示信號使信號源處于暫停模式來實現(xiàn)的。如果在相應最大時延到時前仍未分配帶寬,那么就通過劫取其它信號源的帶寬來分配帶寬。文檔編號H04L12/54GK1183189SQ9619359公開日1998年5月27日申請日期1996年3月8日優(yōu)先權日1995年3月8日發(fā)明者A·J·史密斯,J·L·阿達姆斯申請人:牛津布魯克斯大學,英國電訊公司