專利名稱：標(biāo)稱比特率(nbr)業(yè)務(wù)的基于緩沖器的業(yè)務(wù)量測量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通信系統(tǒng)，具體地說，涉及一種基于緩沖器的系統(tǒng)和方法，用于測量信元傳輸速率和將信元優(yōu)先級分配給通過采用標(biāo)稱比特率(NBR)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送的信元。
背景技術(shù)：
目前，通信技術(shù)尤其是與因特網(wǎng)有關(guān)的通信技術(shù)的狀況正處在不斷變化中，并且發(fā)展很快，常出現(xiàn)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。個人計算機(jī)和機(jī)頂盒的普遍存在以及種類的多樣性給通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的提供者帶來了很大的壓力，因為他們必須適應(yīng)要求立即接入因特網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)資源的新用戶數(shù)量的急劇增加。適用于這些業(yè)務(wù)的用戶的新的高級軟件的迅猛發(fā)展也對系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施提出了附加要求。
因特網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)上的經(jīng)營業(yè)是一種公眾普遍接受的業(yè)務(wù)。舉例來說，傳統(tǒng)的在線業(yè)務(wù)(如因特網(wǎng)提供者提供的那些在線業(yè)務(wù))通常按月對接入基本業(yè)務(wù)和資源(如信息的專用和公用數(shù)據(jù)庫)的用戶收費(fèi)。這種傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)提供者還可以為用戶可在線購買的許多產(chǎn)品或業(yè)務(wù)作廣告。
目前可以考慮或?qū)崿F(xiàn)的因特網(wǎng)商業(yè)化的其他形式包括提供視頻和音頻會議業(yè)務(wù)，以及各種其他實時和非實時業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)的提供者以及通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的提供者目前正面臨著一些復(fù)雜的問題，包括對網(wǎng)絡(luò)容量、負(fù)載和業(yè)務(wù)量的管理以支持實時、非實時和高帶寬業(yè)務(wù)，和實現(xiàn)對這些業(yè)務(wù)的使用進(jìn)行記帳的可行記帳方案。
通信業(yè)在一種稱為異步傳送方式(ATM)的特殊技術(shù)上費(fèi)了相當(dāng)大的精力和投資，這種方式可作為目前的和可以預(yù)料的基礎(chǔ)設(shè)施局限性的一種可行的解決方案。熟練技術(shù)人員可以理解ATM，以建立一種通信聯(lián)網(wǎng)思想，從理論上講，例如通過提供一種管理網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加的性能，支持實時和非實時應(yīng)用，和在一定的環(huán)境下提供服務(wù)質(zhì)量的保證等級，這種思想可以從事上述所關(guān)心的許多事情。
常規(guī)的ATM業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)一般提供若干個預(yù)定的服務(wù)質(zhì)量等級，通常稱為業(yè)務(wù)類別。每種業(yè)務(wù)類別都包括一些服務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)，這些參數(shù)規(guī)定了各個業(yè)務(wù)類別的特性。換言之，所規(guī)定的業(yè)務(wù)類別以ATM特性參數(shù)的子集所規(guī)定的方式向ATM虛擬連接(VCC或VPC)提供特性。以下作為參考的ATM論壇的規(guī)范中所規(guī)定的業(yè)務(wù)類別包括例如恒定比特率(CBR)類別、實時可變比特率(rt-VBR)類別、非實時可變比特率(nrt-VBR)類別、未指定比特率(UBR)類別和可用比特率(ABR)類別。
恒定比特率業(yè)務(wù)類別可用來支持連接期間需要固定帶寬量的實時應(yīng)用。協(xié)商特定的服務(wù)質(zhì)量以提供CBR業(yè)務(wù)，其中QoS參數(shù)包括以下特性峰值信元速率(PCR)、信元損失率(CLR)、信元傳送時延(CTD)和信元時延變差(CDV)。常規(guī)ATM業(yè)務(wù)量管理方案保證維持向用戶承諾的QoS，以便支持例如需要嚴(yán)格限制的時延變差的實時應(yīng)用，如電路仿真和話音/視頻應(yīng)用。
非實時VBR業(yè)務(wù)類別可用來支持非實時應(yīng)用，其中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量可具有頻繁的數(shù)據(jù)脈沖串的特征。類似地，實時可變比特率業(yè)務(wù)類別可用來支持“突發(fā)性”網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量情況。rt-VBR業(yè)務(wù)類別與nrt-VBR業(yè)務(wù)類別的不同之處在于，前者用來支持實時應(yīng)用，如話音和視頻應(yīng)用。無論實時還是非實時VBR業(yè)務(wù)類別其特征在于峰值信元速率(PCR)、可保持的信元速率(SCR)和最大脈沖串長度(MBS)。
未指定比特率(UBR)業(yè)務(wù)類別通常稱為“極力業(yè)務(wù)”，這是因為，它不指定與業(yè)務(wù)量有關(guān)的業(yè)務(wù)保證。這樣，UBR業(yè)務(wù)類別可用來支持非實時應(yīng)用，包括傳統(tǒng)計算機(jī)通信應(yīng)用，如文件傳送和電子信函。
可用比特率(ABR)類別通過采用反饋機(jī)理控制業(yè)務(wù)量的速率來為用戶分配可用帶寬。反饋機(jī)理允許盡力改變信元傳輸速率，以控制或避免業(yè)務(wù)擁塞和更有效地利用可用帶寬。資源管理(RM)信元在數(shù)據(jù)信元傳輸之前，它從源發(fā)送到目標(biāo)再返回到源，以便將業(yè)務(wù)量信息提供給源。
盡管上述目前的ATM業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)看來可以至少在概念上為面臨通信業(yè)的許多問題提供可行的解決方案，然而，目前所規(guī)定的ATM需要實現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)量管理方案，以便滿足目前正在考慮的各種ATM規(guī)范和建議中所表明的目標(biāo)。為了有效地管理網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流，常規(guī)ATM業(yè)務(wù)量管理方案必須確定大量的業(yè)務(wù)量狀況標(biāo)志，包括業(yè)務(wù)類別參數(shù)、業(yè)務(wù)量參數(shù)、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)等等。在名稱為“Traffic Control andCongestion Control in B-ISDN”的ITU-T建議I.371中和在ATM論壇的技術(shù)委員會所公布的4.0版本(af-tm-0056.000，1996年4月)的業(yè)務(wù)量管理規(guī)范中，給出了這些參數(shù)的非詳盡列表以及其他ATM業(yè)務(wù)量管理事項。
常規(guī)業(yè)務(wù)量管理方案中所用的一種業(yè)務(wù)量參數(shù)包括用戶發(fā)送信元的速率。常規(guī)ATM業(yè)務(wù)量管理原則根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)接收到的反饋控制信息進(jìn)行信元傳輸速率的調(diào)整。這一附加的復(fù)雜性可能是所不希望的，因為在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)處完成這些操作可能更快更有效。再者，在UNI處，這些常規(guī)測量原則定期地提供反饋信息而不是連續(xù)地提供信元速率信息。常規(guī)業(yè)務(wù)量管理方案也不能為標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)中所用的多個信元優(yōu)先級值提供測量技術(shù)。
因此，在通信業(yè)中，需要一種網(wǎng)絡(luò)配置和方法，以提供概念上便于實現(xiàn)的業(yè)務(wù)量管理系統(tǒng)和方法。還需要一種系統(tǒng)和方法，以在UNI處提供一種基于緩沖器的信元業(yè)務(wù)量測量原則，這種系統(tǒng)和方法可使信元速率信息一直適用于用戶而不只是定期地提供信息，而且還避免了信元反饋技術(shù)的復(fù)雜性。還希望可在上述標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)中使用用于分配多個優(yōu)先級而不是一般的開/關(guān)優(yōu)先級指示的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明可滿足這些要求及其他要求，并具有現(xiàn)有技術(shù)的業(yè)務(wù)量管理方法所不具備的其他優(yōu)點。
發(fā)明概述本發(fā)明給出了一種系統(tǒng)和方法，用于控制分配給通過網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送的信息單元的優(yōu)先級。一種緩沖方案被用來測量信息單元比如信元的傳輸速率，并用來將一系列連續(xù)的信元優(yōu)先級之一分配給從信元源所發(fā)送的信元。每個都加載有信元優(yōu)先級之一的信元通過一個具有基于標(biāo)稱比特率(NBR)的服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接被發(fā)送。標(biāo)稱比特率表示一種所期望的而不是所保證的與特定用戶或連接相關(guān)的比特率，并且在管理信元業(yè)務(wù)量時使用多個信元優(yōu)先級。本發(fā)明提供了一種基于緩沖器的系統(tǒng)和方法，以便支持這種系統(tǒng)中的信元業(yè)務(wù)量管理。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了一種用于控制從信元源經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)的信元的信元優(yōu)先級的方法。所發(fā)送的每個信元一旦從信元源輸出就寄存到測量緩沖器中。測量緩沖器中的這些寄存的信元以與測量緩沖器的當(dāng)前占用量級相應(yīng)的釋放速率被釋放。信元優(yōu)先級值這樣得到將當(dāng)前緩沖器占用量級與多個預(yù)定的緩沖器占用范圍之一相關(guān)，以判斷哪個占用范圍與當(dāng)前占用量級相符。所得到的優(yōu)先級值加載到發(fā)自信元源的信元中。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，在測量緩沖器中寄存信元包括了在測量緩沖器中為發(fā)自信元源的每個信元都提供一個虛擬信元。在一種實施方式中，這還包括為發(fā)自信元源的每個信元都產(chǎn)生一個復(fù)制信元，而在另一種實施方式中，還包括針對發(fā)自信元源的每個信元都將緩沖器地址指針增加一個信元量。信元通常以通過向測量緩沖器的輸出端提供多個輸出使能信號之一所規(guī)定的速率被釋放，其中不同的輸出使能信號被提供時取決于預(yù)定緩沖器的哪個占用范圍與當(dāng)前占用量級相符。
本發(fā)明的以上內(nèi)容并沒有描述本發(fā)明的每一說明的實施方式和實現(xiàn)方式。目的是針對隨后的圖及相應(yīng)的討論。
附圖的簡要說明通過了解以下詳細(xì)描述并參照附圖，就可以清楚地看到本發(fā)明的其他方面及優(yōu)點，其中


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的實施方式在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口與采用標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)之間傳送信息的信元的一般過程的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框圖；圖3詳細(xì)說明了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口與采用標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)之間傳送信息的信元的過程；圖4以流程圖形式說明了根據(jù)標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)的一種實施方式在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中對信元進(jìn)行濾波的一般過程；圖5是根據(jù)標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中對信元進(jìn)行濾波的系統(tǒng)的一種實施方式的框圖；圖6是根據(jù)標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中對信元進(jìn)行濾波的系統(tǒng)的另一種實施方式的框圖；圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的NBR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)信元的一種實施方式；圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的信元業(yè)務(wù)量測量和優(yōu)先級分配系統(tǒng)的框圖；圖9是說明將優(yōu)先級閾值與當(dāng)前緩沖器占用量級進(jìn)行比較的一種方式的流程圖；圖10是執(zhí)行優(yōu)先級閾值比較單元的比較功能的優(yōu)先級閾值比較單元的一種實施方式的框圖；圖11是緩沖器占用量級-緩沖器倒空速率的圖形表示，其中緩沖器用計數(shù)器實現(xiàn)；圖12是作為時間的函數(shù)的從滿占用量級開始下降的緩沖器占用量級的圖形表示，其間沒有信元到來；圖13是緩沖器占用量級、倒空速率和不同的緩沖器釋放時間之間的關(guān)系的圖形表示，其中緩沖器占用量級之間間隔相等；圖14用圖形說明了在任意兩個信元到來之間從緩沖器釋放出的信元的個數(shù)的計算；圖15是說明針對間隔相等的緩沖器占用量級實現(xiàn)方式的本發(fā)明的一種實施方式的流程圖；
圖16是緩沖器占用量級、倒空速率和不同的緩沖器釋放時間之間的關(guān)系的圖形表示，其中緩沖器占用量級之間以對數(shù)方式間隔；圖17是作為時間的函數(shù)的以對數(shù)方式下降的緩沖器占用量級的圖形表示，其間沒有信元到來；圖18以流程圖形式說明了一種修改從緩沖器輸出的虛擬信元的輸出速率的通用方法；圖19給出了一例根據(jù)本發(fā)明的信元輸出使能電路；和圖20-21是對于四種特定負(fù)載量的平均信元損失率P損失與優(yōu)先級之間的函數(shù)關(guān)系的圖形描述。
所示實施例的詳細(xì)說明在下列各種實施方式的描述中，將參照這些附圖，這些圖構(gòu)成了本文的一部分，并且通過圖解來說明可以實施本發(fā)明的各種實施方式。應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，還可以采用其他實施方式，并且還可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上和功能上的修改。
這里所述的業(yè)務(wù)思想可以被認(rèn)為是簡單的綜合媒體接入(SIMA)業(yè)務(wù)模式。SIMA業(yè)務(wù)模式將ATM的基本特性與稱為標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)的新業(yè)務(wù)思想的內(nèi)容中所規(guī)定的8個優(yōu)先級的附加情況相結(jié)合。通常，NBR業(yè)務(wù)可以保證在不同的連接之中網(wǎng)絡(luò)容量的簡單有效的分配，以及對使用這些連接的用戶進(jìn)行計費(fèi)。采用SIMA業(yè)務(wù)模式的基本方案的網(wǎng)絡(luò)無需執(zhí)行許多傳統(tǒng)的沉重的業(yè)務(wù)量管理功能，包括業(yè)務(wù)量標(biāo)志符、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)、業(yè)務(wù)類別、連接接入控制(CAC)或使用參數(shù)控制(UPC)。
所有這些功能都可以用下列兩個自主單元所執(zhí)行的功能來有效地取代配置在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口中的測量單元，和配置在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的信元調(diào)度和緩沖單元。從用戶角度來看，SIMA業(yè)務(wù)思想簡單易懂，這是因為，它不存在與各連接相應(yīng)的預(yù)定業(yè)務(wù)量或質(zhì)量參數(shù)，并且對連接使用計費(fèi)只取決于NBR的值和連接的時長。
SIMA業(yè)務(wù)的典型實現(xiàn)方式是利用以下兩個主要部分接入節(jié)點和核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，這些節(jié)點基本上具有不同的功能職責(zé)。例如，接入節(jié)點(可以是用戶/網(wǎng)絡(luò)接口)完成每個連接的測量業(yè)務(wù)量的任務(wù)，而在核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中，業(yè)務(wù)量控制功能不必知道有關(guān)各個連接的特性的情況。
SIMA業(yè)務(wù)模式的這種良好的簡易性為基礎(chǔ)設(shè)施硬件和軟件的廠家提供了明顯的好處。例如，利用單獨(dú)的信元調(diào)度和緩沖單元、交換結(jié)構(gòu)和路由選擇功能可以實現(xiàn)ATM交換或交叉連接。通過利用ATM虛擬通路或IP交換技術(shù)，可以降低路由選擇任務(wù)的復(fù)雜性。此外，在信元調(diào)度和緩沖單元中可以包括分組丟棄和優(yōu)先級反饋特性，而不會消極地影響它們的自動性。再者，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的簡單實現(xiàn)方式還會帶來相對便宜、高容量的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的實用性。
SIMA業(yè)務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的更復(fù)雜的單元涉及接入節(jié)點。這些接入節(jié)點通常包括測量單元，用以實時地測量每個連接的業(yè)務(wù)流，和計算單元，用以確定要分配給每個信元的優(yōu)先級。這些附加特性實現(xiàn)起來的困難程度并不比在常規(guī)ATM網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行UPC的困難程度大。
本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)和方法，用于測量來自用戶/網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)的信元傳輸速率，和用于將與一系列連續(xù)優(yōu)先級相應(yīng)的多個優(yōu)先級之一分配給從UNI輸出的每個信元。該系統(tǒng)采用了基于緩沖器的測量思想，在該思想中，將與信元輸出源輸出的信元相應(yīng)的虛擬信元輸入到緩沖器中。緩沖器的占用量級提供了單個連接的信元傳輸速率的指示。將所計算的信元傳輸速率與該連接的NBR進(jìn)行比較，以確定如何控制分配給信元的信元優(yōu)先級值。
該緩沖器是這樣實施的每當(dāng)一個虛擬信元到來時，就將緩沖器的信元占用量級增加一個信元。信元以與緩沖器占用量級相應(yīng)的速率被釋放。緩沖器被劃分成多個緩沖器占用范圍，其中每個占用范圍都與要分配給從信元輸出源輸出的信元的優(yōu)先級相應(yīng)?？傊?，緩沖器占用量級越高，就將越高的信元損失優(yōu)先級分配給這些信元，這表示這些信元更有可能會在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中被丟棄。類似地，低緩沖器占用量級表示較低的信元傳輸速率和更可能成功通過網(wǎng)絡(luò)連接中的節(jié)點。
下面，參照圖1，圖中示出了通過NBR業(yè)務(wù)連接在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口與網(wǎng)絡(luò)之間傳送信息的一般方法。首先，用戶同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者協(xié)商或選擇40標(biāo)稱比特率，這可以在建立連接之前或在建立連接時完成。在一種實施方式中，用戶通知網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者，請求所需的NBR，并將所請求的連接帶寬分配給用戶。根據(jù)這一實施方式，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者無需在建立或釋放NBR連接之前執(zhí)行分析核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況的任務(wù)。在另一種實施方式中，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者在建立或釋放NBR連接之前執(zhí)行確定網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況的任務(wù)，盡管這一任務(wù)在大小適當(dāng)?shù)闹С諲BR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中可能不必要。
根據(jù)特定的應(yīng)用，用戶選擇42實時或非實時網(wǎng)絡(luò)連接。確定各信元的優(yōu)先級(PL)(它表示該信元相對于其他信元的重要性或關(guān)鍵性)的過程包括在UNI中測量44所選擇的實時或非實時連接的實際即實測比特率(MBR)。各信元的優(yōu)先級在UNI中被確定46。在本發(fā)明的一種實施方式中，用MBR與NBR的比值來確定46該P(yáng)L。
在UNI中計算出各信元的優(yōu)先級后，將信元發(fā)送48到網(wǎng)絡(luò)，例如發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點。一旦從UNI發(fā)送的信元到達(dá)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點就執(zhí)行信元濾波過程，這樣，節(jié)點可以判斷是接受還是丟棄特定的信元。信元濾波過程包括確定50網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的一個或多個緩沖器或存儲器的狀態(tài)，以確定緩沖器或存儲器的占用量級。節(jié)點根據(jù)信元的優(yōu)先級和節(jié)點緩沖器的狀態(tài)來接受或丟棄52信元。滿足節(jié)點中確定的濾波條件的信元被接受、緩沖，最終以與所希望的連接服務(wù)質(zhì)量相符的方式被發(fā)送54到該網(wǎng)絡(luò)中的另一個節(jié)點或另一個網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)于圖2中框圖形式所示實施方式，圖中示出了用戶20，他利用UNI24與網(wǎng)絡(luò)30通信。用戶20與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者22協(xié)商標(biāo)稱比特率。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者22根據(jù)一些因素評估用戶的NBR請求，這些因素包括與其他用戶20協(xié)商的NBR，與網(wǎng)絡(luò)的其他用戶有關(guān)的各種連接的數(shù)量和性質(zhì)，以及影響網(wǎng)絡(luò)容量和業(yè)務(wù)流的其他因素。原則上，NBR可以是零，在這種情況下，通過UNI 24發(fā)送的所有信元都分配以網(wǎng)絡(luò)30中的最低優(yōu)先級。NBR的值也可以大于UNI 24中的傳輸容量。如果NBR的值例如明顯大于傳輸容量，那么從UNI 24發(fā)送的所有信元都分配以網(wǎng)絡(luò)30中的最高優(yōu)先級。應(yīng)當(dāng)注意，這里所述的信元的優(yōu)先級在利用NBR業(yè)務(wù)思想的一個網(wǎng)絡(luò)中或若干個網(wǎng)絡(luò)中才有意義。在提供NBR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)之外傳送(比如通過網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)接口(NNI)傳送)的信元可以根據(jù)上述其他網(wǎng)絡(luò)所采用的業(yè)務(wù)量管理辦法來處理。
與可以提供服務(wù)質(zhì)量保證的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)相比，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者22并不保證用戶協(xié)商的NBR的連續(xù)可用性。然而，大小適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)提供適當(dāng)?shù)膸?，以便實際上確保(盡管不保證)所確立的NBR的可用性。應(yīng)當(dāng)注意，所有正以等同的NBR發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶都遇到近似相同的服務(wù)質(zhì)量。
與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者22一起確立了NBR后，用戶20可以通過網(wǎng)絡(luò)30將信息傳送給所需目標(biāo)36。測量單元26測量UNI 24與網(wǎng)絡(luò)30之間傳送的各信元的實際即瞬時比特率(即MBR)。在信元從UNI 24發(fā)出之前，優(yōu)先級計算單元28利用協(xié)商的NBR和MBR確定該信元的優(yōu)先級。根據(jù)一種實施方式，可以將8個優(yōu)先級之一分配給某個信元。優(yōu)先級計算單元28通過計算MBR與NBR的比值確定特定信元的優(yōu)先級。優(yōu)先級計算單元28所確定的優(yōu)先級被分配給此時從UNI 24發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)30的信元。
UNI 24將含有優(yōu)先級信息的信元發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)30的節(jié)點如節(jié)點A32。節(jié)點A 32根據(jù)信元的優(yōu)先級和節(jié)點A 32的緩沖能力，接受或丟棄從UNI 24接收到的信元。通常，當(dāng)節(jié)點A 32的緩沖器或存儲器的占用量級提高(即填充較大)時，優(yōu)先級較低(即具有較大優(yōu)先級值)的信元被丟棄，而接受優(yōu)先級較高(即具有較小優(yōu)先級值)的信元。當(dāng)節(jié)點A 32的緩沖器的占用量級下降(即填充較小)時，節(jié)點A 32愈加傾向于能接受優(yōu)先級較低(即具有較大優(yōu)先級值)的信元。隨后，節(jié)點A 32中所緩沖的信元被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)30中的另一個節(jié)點如節(jié)點B 34或發(fā)向別的網(wǎng)絡(luò)，最終發(fā)送到終點目標(biāo)36。
為了便于這一描述，所用的舉例網(wǎng)絡(luò)30被描述為具有兩個中間節(jié)點32和34。這些節(jié)點表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信單元，比如路由器、交換機(jī)和復(fù)用器。然而，對熟練技術(shù)人員而言，顯然，本發(fā)明也可以用各種多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)諸如是范圍從局域網(wǎng)(LAN)到擴(kuò)大的全局網(wǎng)(GAN)如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中所采用的多點、星形、環(huán)形、回路形和網(wǎng)格形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
圖3-5說明了根據(jù)NBR業(yè)務(wù)方法的一種實施方式調(diào)度和緩沖信元的過程。參照圖3，用戶與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者一起確立60某一NBR。最初將業(yè)務(wù)類別設(shè)置62成作為缺省設(shè)置的非實時(nrt)業(yè)務(wù)類別可能是所期望的，盡管不要求。根據(jù)特定應(yīng)用，用戶可能需要實時(rt)業(yè)務(wù)類別64，這可以由用戶直接設(shè)置或者一般通過用戶的應(yīng)用程序或通信軟件來設(shè)置。如果用戶需要實時連接，那么從用戶的UNI發(fā)送的各信元在信元的標(biāo)題設(shè)置中都會有業(yè)務(wù)類別比特，以指示信元的有效載荷含有實時信息70。注意，在根據(jù)本發(fā)明的NBR思想實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，實時業(yè)務(wù)類別連接是所期望的，以便實際上無需指出特定信元傳送時延(CTD)和信元時延變差(CDV)參數(shù)就可支持任何實時應(yīng)用。這樣，完全可以避免將信元標(biāo)題的CTD和CDV比特設(shè)置成適當(dāng)?shù)闹祦磉m應(yīng)連接的實時業(yè)務(wù)要求的常規(guī)過程。
如果用戶不需要實時業(yè)務(wù)連接，那么缺省的非實時業(yè)務(wù)類別情況仍然有效。這樣，就可設(shè)置各信元標(biāo)題的rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特，以指示信元的有效載荷含有非實時信息66。注意，這里所公開的NBR業(yè)務(wù)并不采用常規(guī)ATM業(yè)務(wù)量管理方法中所用的信元損失優(yōu)先級(CLP)方案。這樣，可以用信元標(biāo)題中的CLP比特來辨別實時和非實時有效載荷。
在上述實施方式中，例如可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置信元標(biāo)題的rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特，指出通過連接發(fā)送的各信元是實時信元還是非實時信元。在另一種實施方式中，可以根據(jù)用戶的要求，指出連接是實時還是非實時連接，并且通過這種連接傳送的信元不必單獨(dú)被指定是實時或非實時狀態(tài)。例如，某個連接的各節(jié)點一旦信元到達(dá)節(jié)點就可以執(zhí)行查表過程，以判斷信元與實時還是非實時連接有關(guān)。因此，根據(jù)這一實施方式，不必預(yù)留信元標(biāo)題比特來區(qū)分實時和非實時信元。
在按上述方式設(shè)置了rt/nrt業(yè)務(wù)類別標(biāo)題比特之后，對UNI與網(wǎng)絡(luò)之間所要傳送的特定信元的實際比特率進(jìn)行測量74。由于實際上實際比特率隨時間可能有很大的可變性，因此，UNI的測量單元要采用平均測量原理來確定實際即瞬時比特率MBRi。
一般來說，UNI在測量期間通過接近連接的實際即瞬時比特率的方法來測量74信元(如第i個信元)的實際比特率，該測量時段有一段對特定連接(如實時或非實時連接)而言是合適的持續(xù)時間。本發(fā)明規(guī)定了瞬時比特率MBRi的測量。
確定74了第i個信元的測量比特率MBRi之后，利用這一測量比特率MBRi和標(biāo)稱比特率NBR計算出第i個信元的優(yōu)先級。根據(jù)一種實施方式，假定，可以利用具有8個優(yōu)先級的信元優(yōu)先化方案將某個信元與其他信元區(qū)分。為了指示8個優(yōu)先級中哪個優(yōu)先級屬于特定的信元，為此為每個信元都分配了3個比特。
根據(jù)現(xiàn)有ATM規(guī)范，ATM信元被認(rèn)為是一個傳輸單元，它具有固定大小的幀，該幀由5個字節(jié)的標(biāo)題和48個字節(jié)的有效載荷構(gòu)成?？梢岳斫?，為了指示信元優(yōu)先級，在信元標(biāo)題中分配3個比特的必要性可能要求使用目前定義的ATM標(biāo)題比特。例如，可以使用現(xiàn)有的通用流量控制(GFC)字段，該字段總共由4個比特構(gòu)成。這樣，其中3個比特可以被分配用來指示信元優(yōu)先級，而1個比特可被指定為rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特。根據(jù)另一種實施方式，與5個字節(jié)的標(biāo)題ATM規(guī)范不同，可以分配其他標(biāo)題比特，用來指示8個優(yōu)先級之一和rt/nrt業(yè)務(wù)類別。
這樣，其他標(biāo)題比特可以被重新定義，以表示信元優(yōu)先級和業(yè)務(wù)類別指示?；蛘?，指示信元優(yōu)先級和/或業(yè)務(wù)類別所需的一個或多個比特可以位于目前所定義的ATM信元標(biāo)題之外。采用本發(fā)明的NBR業(yè)務(wù)方案所提供的這些顯著優(yōu)點(例如網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)量管理的總開銷和復(fù)雜性明顯減小)，可以有效地補(bǔ)償對現(xiàn)有ATM信元標(biāo)題定義作較小的修改的需要。
應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)先級數(shù)可以小于8也可以大于8。例如，如果假定分配4個信元標(biāo)題比特來指示信元的優(yōu)先級，那么可以規(guī)定多達(dá)24(即2n個比特)個即16個優(yōu)先級。在NBR業(yè)務(wù)的環(huán)境中增加優(yōu)先級數(shù)允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者在管理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量時可以對特定連接的帶寬進(jìn)行微調(diào)。業(yè)務(wù)量控制的這種微量控制的代價是需要一個或多個附加的信元標(biāo)題比特來解決更多的優(yōu)先級數(shù)的問題。
優(yōu)先級計算單元確定76各信元如第i個信元的優(yōu)先級。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，并假定當(dāng)?shù)趇個信元被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)時所測量的比特率為MBRi，可以利用下式來計算第i個信元的優(yōu)先級(PLi)x=4.5+Ln(MBRi/NBR)Ln(2)]]> 其中，[x]代表x的整數(shù)部分。本發(fā)明規(guī)定了采用基于緩沖器的信元測量和優(yōu)先級分配技術(shù)確定信元的優(yōu)先級(PLi)。
正如下文中所討論，根據(jù)一種提供了NBR和傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)連接的實施方式，零優(yōu)先級即PL＝0被預(yù)留給使用具有帶寬和服務(wù)質(zhì)量保證的普通ATM業(yè)務(wù)的那些連接。因此，上述公式[1]可以被修改，以便得到范圍在PL＝1和PL＝7之間的信元優(yōu)先級，這樣，[x]代表x(1＜x＜7)的整數(shù)部分。
應(yīng)用上述公式[1]可以看到，如果某個連接正在使用超過連接的協(xié)商N(yùn)BR值的網(wǎng)絡(luò)容量，那么第i個信元的優(yōu)先級至少為4。還可以看到，如果UNI處的瞬時比特率小于協(xié)商N(yùn)BR值，則PL至多為4。因此，根據(jù)本發(fā)明的這一實施方式的優(yōu)先級方案使得可以以2為一級來調(diào)整連接所用的相對容量。從上述公式[1]可以看到，對于100kbit/s的NBR，大于566kbit/s的MBR得到PL為7，而小于8.8kbit/s的MBR得到PL為0。
對于從UNI發(fā)送的各個ATM，可以設(shè)置78信元標(biāo)題中的所分配的3個優(yōu)先級比特。然后，將這些ATM信元發(fā)送80到由在信元標(biāo)題中提供的節(jié)點尋址信息所標(biāo)識的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點j。
注意，如果用戶對連接的服務(wù)質(zhì)量不滿意，那么用戶可以有至少三種選擇方案。第一，用戶可以選擇保持平均比特率不變，而減小業(yè)務(wù)過程的變化。第二，用戶可以選擇降低平均比特率或提高標(biāo)稱比特率。然而，對于速率較高的連接而言，提高NBR通常會導(dǎo)致成本的提高。最后，用戶還可以變更網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者。
圖4中，以流程圖形式說明了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對含有從UNI接收到的優(yōu)先級信息的信元進(jìn)行處理的一般方法。圖5說明了用來實現(xiàn)圖4中所述方法的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各組成部分的一種實施方式。假定，信元如第i個信元在UNI中被處理并且含有按上述方式得到的優(yōu)先級信息。
第i個信元從UNI被發(fā)送到一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并被該節(jié)點的濾波器88所接收。存儲管理器89檢查存儲器90的狀態(tài)81，以便確定存儲器90中的占用情況。存儲管理器89根據(jù)存儲器90的占用狀態(tài)確定82容許的優(yōu)先級(Pla)。一般而言，當(dāng)存儲器90的占用量級高(即很少有可用的存儲位置)時，存儲管理器89確立高容許優(yōu)先級，它表現(xiàn)為低容許優(yōu)先級“值”，例如Pla＝0或2。當(dāng)存儲管理器89確定存儲器90有足夠的容量接收新信元時，存儲管理器89確立低容許優(yōu)先級，它表現(xiàn)為高容許優(yōu)先級“值”，例如Pla＝6或7。對熟練技術(shù)人員而言，顯然，在不違背本發(fā)明的思想的前提下，還可以根據(jù)未占用的緩沖器容量而不是根據(jù)緩沖器占用量級來計算Pla。
如果第i個信元的優(yōu)先級大于存儲管理器89所確定83的容許優(yōu)先級Pla，那么，濾波器88丟棄84第i個信元。而如果第i個信元的優(yōu)先級等于或小于容許優(yōu)先級Pla，那么，濾波器88接受85第i個信元。存儲管理器89協(xié)調(diào)發(fā)向存儲器90的第i個信元的傳送86，并且更新與存儲管理器89連接的索引表91，從而對于最新接受的第i個信元包括一個新的索引表條目。在一種實施方式中，索引表91將所接受的第i個信元的位置存儲在存儲器90中，并且還存儲指示第i個信元是實時信元還是非實時信元的信元類型標(biāo)志。這樣，存儲器90就可以存儲實時和非實時信元。
存儲管理器89配合索引表91，以實時信元比非實時信元優(yōu)先的方式，來管理信元從存儲器90到存儲器90的輸出端的傳送操作。例如，存儲管理器89一旦確定在存儲器90中既有rt信元又有nrt信元，就先將所有rt信元傳送到存儲器90的輸出端，然后傳送出所有nrt信元。
根據(jù)另一種實施方式，如圖6中所示，存儲管理器89確定實時緩沖器(rt緩沖器)93和非實時緩沖器(nrt緩沖器)94的狀態(tài)。存儲管理器89以與前面所述類似的方式，根據(jù)rt緩沖器93和nrt緩沖器94的狀態(tài)確定針對濾波器88的容許優(yōu)先級Pla。如果第i個信元的優(yōu)先級大于容許優(yōu)先級Pla，那么，濾波器88丟棄第i個信元。而如果第i個信元的優(yōu)先級等于或小于容許優(yōu)先級Pla，那么，接受第i個信元。
根據(jù)另一種實施方式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以應(yīng)用緩沖濾波方案，這種方案根據(jù)信元的分組而不是根據(jù)單獨(dú)的信元來實現(xiàn)濾波功能。例如，上述濾波過程可以應(yīng)用于各分組的第一信元。如果第一信元被節(jié)點丟棄，那么，該分組中第一信元之后的所有信元也都被丟棄。然而，如果分組的第一信元被接受，那么，該分組的所有其他信元的優(yōu)先級都可被提高，例如，將優(yōu)先級從PL＝5變?yōu)镻L＝3。即使是提高1個優(yōu)先級，例如從PL＝4到PL＝3，相信也足以保證只有很少被部分發(fā)送的分組。
信元類型檢測器92接收到所接受的來自濾波器88的信元如第i個信元，并判斷第i個信元是rt信元還是nrt信元。如上所述，第i個信元的標(biāo)題包括一個指示第i個信元是rt信元還是nrt信元的標(biāo)題比特，比如CLP比特。信元類型檢測器92一旦確定了第i個信元的業(yè)務(wù)類別類型，就將第i個信元發(fā)送到rt緩沖器93或nrt緩沖器94。按照一種與以上參照圖4和5所述類似的方式，存儲管理器89協(xié)調(diào)rt信元和nrt信元分別從rt緩沖器93和nrt緩沖器94輸出，其中rt信元優(yōu)先。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和業(yè)務(wù)量控制，希望要求網(wǎng)絡(luò)的每個用戶都獲得最大的NBR。最大的NBR值打算基本上保持不變。此外，還希望要求每個用戶都選擇適當(dāng)?shù)乃矔rNBR，它應(yīng)當(dāng)不大于所選擇的最大NBR。適當(dāng)?shù)乃矔rNBR的選擇通常在價格與服務(wù)質(zhì)量之間折衷。用戶檢測到的服務(wù)質(zhì)量基本上取決于三個參數(shù)，即NBR、平均比特率和業(yè)務(wù)量波動量。盡管用戶可以改變這些參數(shù)中的任一參數(shù)，然而，網(wǎng)絡(luò)在啟動信元傳輸時需要知道的唯一信息是連接的NBR和業(yè)務(wù)類別(實時或非實時)。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，SIMA業(yè)務(wù)模式規(guī)定了NBR和傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)連接的適應(yīng)性。顯然，有連接保證的傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)希望適用于某些應(yīng)用。然而，可想而知，本發(fā)明的NBR業(yè)務(wù)所提供的服務(wù)質(zhì)量在幾乎所有實時和非實時應(yīng)用中都將滿足或超出用戶的期望。
規(guī)定了NBR和傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)的SIMA業(yè)務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者提供UPC設(shè)備，用于各種常規(guī)ATM連接，或者可能用于虛擬通路。使用傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)連接所發(fā)送的所有信元都被分配以最高優(yōu)先級即PL＝0和實時(rt)業(yè)務(wù)類別指示。根據(jù)這種方法，零優(yōu)先級被預(yù)留給那些使用具有帶寬和服務(wù)質(zhì)量保證的普通ATM業(yè)務(wù)的連接。因此，上述優(yōu)先級確定公式[1]可以被修改，以便得到范圍在PL＝1和PL＝7之間的信元優(yōu)先級，這樣，[x]代表x(1＜x＜7)的整數(shù)部分。注意，如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者想要將額外的信元標(biāo)記為CLP＝1的信元，那么，那些信元可被標(biāo)記以低優(yōu)先級，例如PL＝6。
與傳統(tǒng)ATM技術(shù)可能不兼容的一點是每個ATM信元必須要有用于確定信元優(yōu)先級的3個比特，或者，若在信元標(biāo)題中使用當(dāng)前信元損失優(yōu)先級CLP比特時為兩個比特。此外，還需要1個比特來區(qū)分實時和非實時連接。rt/nrt業(yè)務(wù)比特可以但不要求包含在每個信元中。可以使用現(xiàn)有通用流量控制(GFC)字段，該字段總共由4個比特構(gòu)成。這樣，其中3個比特可以被分配用來指示信元優(yōu)先級，而1個比特可被指定為rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特。
下面參照圖7，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)信元200的一種實施方式。如前面所述，ATM標(biāo)準(zhǔn)將ATM信元定義為一個固定大小的信元，其長度為53個字節(jié)，包括5個字節(jié)的標(biāo)題和48個字節(jié)的有效載荷。信元200的模式根據(jù)ATM標(biāo)準(zhǔn)信元構(gòu)成，并包括5個字節(jié)的標(biāo)題202和48個字節(jié)的有效載荷204。計算出優(yōu)先級后，將優(yōu)先級分配給各信元，然后再將信元從UNI發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)志特定信元的優(yōu)先級的指示存儲在優(yōu)先級字段(PL)206中。本例中，有8個優(yōu)先級可用，因此，必須在PL字段206中分配3個比特。
圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的信元業(yè)務(wù)量測量和優(yōu)先級分配系統(tǒng)250的框圖。系統(tǒng)250監(jiān)測特定連接上的來自UNI的信元傳輸速率，并將優(yōu)先級指示分配給各輸出信元。分配給特定信元的優(yōu)先級取決于當(dāng)前信元傳輸速率與所確立的NBR的比較。在本發(fā)明的一種實施方式中，存在8個優(yōu)先級，表示8個優(yōu)先級之一的優(yōu)先級值被分配給用戶從UNI發(fā)送的各個信元。假定有8個優(yōu)先級，那么在一種實施方式中優(yōu)先級值這樣來分配，即信元傳輸速率加倍導(dǎo)致優(yōu)先級(PL)將加1，其中，PL＝4對應(yīng)于協(xié)商的標(biāo)稱比特率。如下表1所示

表1圖8中的信元輸出源252負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)254發(fā)送指定給特定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或目標(biāo)的信息。當(dāng)信元從信元輸出源252輸出時，虛擬信元發(fā)生器256識別發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)254的每個信元，并在緩沖器260的虛擬信元輸入端258產(chǎn)生一連串相應(yīng)的虛擬信元。因此，隨著信元從信元輸出源252輸出，緩沖器260將填充虛擬信元。緩沖器252的當(dāng)前占用量級用一個指向下一個可用緩沖器位置的地址來表示，如線段262上的虛擬信元指針?biāo)尽?br> 業(yè)務(wù)量測量和優(yōu)先級分配系統(tǒng)250基于虛擬信元緩沖器260。緩沖器260的占用量級標(biāo)識要分配給從信元輸出源252輸出的信元的優(yōu)先級。高緩沖器260占用量級一般表示信元輸出源252以高于NBR的速率發(fā)送信元，結(jié)果分配了較高優(yōu)先級。例如，參照表1，業(yè)務(wù)量測量和優(yōu)先級分配系統(tǒng)250確定信元輸出源252以兩倍于協(xié)商N(yùn)BR的速率(即2*NBR)發(fā)送信元，因此，優(yōu)先級將被提高到等于“5”的PL。
每當(dāng)一個來自虛擬信元發(fā)生器256的信元到達(dá)虛擬信元輸入端258，緩沖器260的占用量級就加1。緩沖器260以與其當(dāng)前占用量級相應(yīng)的速率倒空。在本發(fā)明的一種實施方式中，緩沖器260的信元釋放速率被設(shè)置成基本上與信元到達(dá)虛擬信元輸入端的速率相同的速率。這樣，只要信元輸出源252的傳輸速率不變，緩沖器占用量級就保持占用量級不變。為了不改變緩沖器占用量級，信元輸出源252輸出的新信元應(yīng)分配給共同的優(yōu)先級。
然而，若來自信元輸出源252的信元傳送速率變化，這樣，緩沖器260開始以不同的速率填充，因此，可能遇到多個緩沖器占用量級閾值之一。這由優(yōu)先級閾值比較單元264來檢測，該單元根據(jù)信元指針262所標(biāo)識的緩沖器占用量級來判斷是否遇到了優(yōu)先級閾值以及遇到了哪個優(yōu)先級閾值。若使用了8個優(yōu)先級，因此緩沖器被劃分成8個不同的占用量級，分別標(biāo)記為占用量級266、268、270、272、274、276、278和280。占用量級的劃分分別對應(yīng)于不同的優(yōu)先級。例如，這里緩沖器260被填充，從而信元指針262處在占用量級268的范圍，因此，在優(yōu)先級閾值比較單元264的輸出端示出優(yōu)先級值為1，該值被輸入到信元的PL字段206中。
占用量級266-280由緩沖器占用閾值來區(qū)分，如虛線282、284、286、288、290、292、294和296所示。在優(yōu)先級閾值比較單元264中，將這些預(yù)定的占用閾值中的每一個與信元指針262所指示的當(dāng)前占用量級比較，以判斷隨后發(fā)送的信元應(yīng)當(dāng)設(shè)置什么樣的優(yōu)先級。例如，這里緩沖器占用量級已提高到占用量級274，因此，優(yōu)先級閾值比較單元264識別出線290所表示的閾值已被超過，并且應(yīng)將優(yōu)先級值“4”輸出給信元輸出源252。
各緩沖器占用量級中的虛擬信元單元位置數(shù)決定了優(yōu)先級調(diào)整的總變化速率。例如，各占用量級中的信元范圍越大，優(yōu)先級調(diào)整越慢。緩沖器占用量級中的緩沖器位置數(shù)可以按級變化，這將在后面再詳述。
為了保持緩沖器260中的緩沖器占用量級，虛擬信元輸出使能電路298輸入來自優(yōu)先級閾值比較單元264的優(yōu)先級值，并調(diào)整緩沖器260在虛擬信元輸出端300釋放虛擬信元的速率。在本發(fā)明的一種實施方式中，通常優(yōu)先級閾值比較單元264輸出的8個優(yōu)先級中的每個優(yōu)先級都在信元輸出使能電路298中被解碼，以便在緩沖器260的輸出端300提供8種信元傳送速率。例如，信元輸出使能電路298可以產(chǎn)生8個脈沖串之一，每個脈沖串的頻率都不同，這些頻率可以控制緩沖器260輸出虛擬信元的速率。在另一種實施方式中，將信元指針值提供給信元輸出使能電路298，這樣，信元輸出使能電路298就可以根據(jù)信元指針值262的值向輸出端300提供一個信號。
下面參照圖9，該流程圖說明了將優(yōu)先級閾值與當(dāng)前緩沖器占用量級進(jìn)行比較的一種方式。將第一閾值(本例中，也即最低閾值)與信元指針值進(jìn)行比較300。這可以這樣來完成，將最低閾值如線282所表示的閾值暫存302到寄存器A中。將信元指針存儲304到另一寄存器B中，然后比較306寄存器A和B，以判斷308該信元指針是否與大于該特定閾值的占用量級相符。
如果判定308寄存器B中的信元指針值不大于寄存器A中的第一閾值，那么，過程返回到塊302繼續(xù)進(jìn)行。如果判定308寄存器B中的信元指針值大于寄存器A中的第一閾值(例如最低閾值)，則將信元優(yōu)先級設(shè)置310為第一閾值上面的下一優(yōu)先級。例如，這里第一閾值對應(yīng)于與閾值線284相應(yīng)的閾值，因此將優(yōu)先級設(shè)置為“1”，其中信元指針處于線284上方的占用量級。然后，以與將信元指針與第一閾值進(jìn)行比較300類似的方式，將信元指針與下一個閾值進(jìn)行比較312。如果判定314信元指針值較高，則將信元優(yōu)先級設(shè)置316為當(dāng)前閾值上面的下一優(yōu)先級。重復(fù)這一過程，直到判定314信元指針值不大于當(dāng)前閾值，其中，所記錄的最后的信元優(yōu)先級就是優(yōu)先級閾值比較單元264所發(fā)送的優(yōu)先級值。應(yīng)當(dāng)理解，圖9中所示的功能并不局限于該流程圖中所示的次序，因為這些功能實際上可以并行實現(xiàn)。
圖10是一種優(yōu)先級閾值比較單元264的框圖，它可以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的優(yōu)先級閾值比較單元264的比較功能。多個比較單元350、352、354、356、358、360、362和364用來將線282、284、286、288、290、292、294和296上所表示的預(yù)定閾值中的每一個與當(dāng)前信元指針值262進(jìn)行比較。當(dāng)比較單元364識別出信元指針在閾值282之上時，優(yōu)先級閾值比較單元264將通過編碼器368在連接265上提供優(yōu)先級值“0”，而所有其他比較單元350-362指示信元指針分別在它們各自的閾值之下。這兩個條件都是需要的，如“與”功能370所示。其他比較單元350-362指示在它們各自的閾值之下的一個信元指針值的這一要求可以通過“或非”功能來提供，這一“或非”功能是由“或”372和“非”(反相)374功能組合得到的。
對熟練技術(shù)人員而言，這是顯而易見的，編碼器368的其余輸入可以用類似的方式來實現(xiàn)。這種配置可以用硬件器件來實現(xiàn)，此外也有助于處理器控制操作。
在本發(fā)明的一種實施方式中，緩沖器260以類似于可以遞增和遞減的計數(shù)器的方式來實現(xiàn)，并且這里緩沖器具有間隔相等的占用量級。每當(dāng)一個信元到達(dá)虛擬信元輸入端258，都要檢查緩沖器260的占用量級。因此，緩沖器/計數(shù)器在連續(xù)的信元到達(dá)之間并不遞減。而是，在信元到達(dá)信元輸入端258的同時才出現(xiàn)通過輸出端300的遞減。這種實現(xiàn)方式簡化了占用量級計算，因為僅僅每當(dāng)信元到達(dá)時才需進(jìn)行計算。
下面，參照圖11，圖中給出了緩沖器260占用量級-緩沖器260倒空速率的圖形表示，其中緩沖器用計數(shù)器實現(xiàn)。在這種情況下，計數(shù)器值將處在0-8k的范圍內(nèi)，這里k表示一個緩沖器占用范圍內(nèi)(如圖8所示的占用范圍266-280內(nèi))的信元數(shù)。分別與優(yōu)先級0和7相應(yīng)的低端和高端范圍(如線400和402所示)可以具有一個比一個緩沖器占用范圍k寬的范圍，如圖11中所示。因此，若信元源單元在優(yōu)先級為“7”處以高于8倍于標(biāo)稱比特率(8*NBR)的速率提供信元，則如果它曾以等于8*NBR的速率發(fā)送信元時，那么它將花較長的時間才能把優(yōu)先級降低到“6”。相應(yīng)地，如果信元源單元以很低的速率發(fā)送信元，使得信元處于優(yōu)先級“0”，那么它將花較長的時間才能把優(yōu)先級提高到優(yōu)先級“1”。
為了簡化計算，用連續(xù)的線404來近似圖11中所示的階躍函數(shù)。這種近似致使計數(shù)器值遞減速率是緩沖器占用量級的連續(xù)函數(shù)。該近似還使得緩沖器占用量級可用實數(shù)而不是用整數(shù)值來表示。這種近似是，在信元的優(yōu)先級值變化的那些點上，可以給出與階躍函數(shù)相同的值。因此，該近似不會對分配給信元的優(yōu)先級產(chǎn)生很大的影響。
圖12是作為時間422的函數(shù)的緩沖器占用量級420的圖形表示，其中，緩沖器260在t＝0時刻是充滿的，并且其間沒有信元到來。這一函數(shù)是圖11中的階躍函數(shù)的近似的基礎(chǔ)。本例中，總緩沖器占用量級是80個信元，這里k等于10，而信元源單元的NBR是每秒1000個信元。高緩沖器占用量級表示信元輸出源252正以比NBR高的速率發(fā)送信元，這導(dǎo)致了高優(yōu)先級分配，這樣使得虛擬信元輸出使能電路298指令緩沖器260的輸出端300以高信元釋放速率釋放。當(dāng)緩沖器占用量級隨著時間下降時，緩沖器260釋放信元的倒空速率隨優(yōu)先級值的下降而下降。
圖13是緩沖器占用量級、倒空速率和不同的緩沖器釋放時間之間的關(guān)系的圖形表示，其中緩沖器占用量級之間間隔相等。圖中示出了不同的緩沖器占用量級閾值282-296，它們表示不同的占用量級266-280的閾值。在行440和行442中，分別示出了相應(yīng)的優(yōu)先級值和緩沖器占用量級。在行444中，示出了信元輸出使能電路298使輸出端300倒空緩沖器260的速率。在行446中，示出了從當(dāng)前閾值量級到達(dá)鄰近閾值量級所需的時間，它表示由于線444上所示的倒空速率下降，因此到達(dá)下一量級所需的時間隨優(yōu)先級的下降而增加。線448、450、452、454、456、458、460和462表示從與充滿的緩沖器260相應(yīng)的時刻開始到達(dá)特定閾值量級所需的時間。例如，線450表示充滿的緩沖器260下降到與線294的預(yù)定閾值相應(yīng)的占用量級時所花費(fèi)的時間，其間沒有信元到來。由于信元釋放速率隨優(yōu)先級的下降是以2為因數(shù)下降，因而到達(dá)下一個閾值量級所需的時間將加倍。因此，線450上的時間等于與占用量級278相應(yīng)的時間加上與線448上的占用量級280相應(yīng)的時間。從充滿的緩沖器到特定量級所需的時間如圖12中的圖形所示。
通過了解倒空緩沖器的特性，可以計算出自從前一信元到來后緩沖器260已輸出的信元個數(shù)。在本發(fā)明的一種實施方式中，這可以這樣來完成計算出將充滿的緩沖器260倒空到當(dāng)前占用量級(OL)所花費(fèi)的時間(t)，加上從前一信元到來時到當(dāng)前接收到的信元的到來時刻之間時間段(dt)，再估算出當(dāng)前時刻的緩沖器占用量級。然后，將當(dāng)前信元的到來加到計算出的緩沖器占用量級，以確定當(dāng)前信元到來時刻的總占用量級。
圖14用圖形說明了計算在任意兩個信元到來之間從緩沖器260釋放出的信元個數(shù)。與將充滿的緩沖器倒空到現(xiàn)有占用量級(即前一信元到來后的占用量級)所需的時間相應(yīng)的時間(t)用下式2來計算t=k8*NBR[28-OL/k-1].............[2]]]>利用下式3確定在(t+dt)時刻信元到來時的占用量級(OL)OL(t+dt)=[8-log2(NBRk)·8·(t+dt)+1]·k+1.......[3]]]>上式3確定了當(dāng)前信元到來時刻的占用量級，注意還要考慮到所到來的附加的一個信元。以下式4所述的方式，將占用量級轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的優(yōu)先級PL＝min{7，max
}[4]繼續(xù)參照圖14，線500上所表示的時間(t)對應(yīng)于接收到新信元之前將充滿的緩沖器倒空到當(dāng)前占用量級所需的時間，這可以用上述公式2來確定。線502上所表示的時間(dt)對應(yīng)于從前一信元到來后直到當(dāng)前信元到來前的時間。因此，線504上所表示的總時間(t+dt)對應(yīng)于新信元到來后已過去的時間。然后，利用以上公式3計算出占用量級(OL)，并在公式4中利用所計算出的占用量級確定優(yōu)先級(PL)。
圖15是說明針對圖11-14中所述的間隔相等的緩沖器占用量級實現(xiàn)方式的本發(fā)明的一種實施方式的流程圖。當(dāng)新信元到來550時，將到來時刻設(shè)置552為等于當(dāng)前時刻。由于前一接收到的信元的到來時刻是已知的，因此，將該到來時刻減去前一信元到來時刻，就可以計算554出前一信元與當(dāng)前信元到來之間的時間段。然后，將這一新信元到來時刻設(shè)置556為前一到來時刻，以供下一信元到來時使用。將計算554出的信元之間的時間加上與緩沖器260的當(dāng)前占用量級相應(yīng)的時間(這可用公式2來計算)，就可以計算558出已過去的時間。然后，可根據(jù)公式3計算560出占用量級。將單個信元的到來加到前面計算560出的占用量級，就可以計算562出總占用量級。然后，將占用量級設(shè)置564為低端余量和另一值中的最大值，該另一值相應(yīng)于占用量級或高端余量加8k中的最小值。利用計算564出的占用量級可以計算566出優(yōu)先級，如公式4中所述。將計算出的優(yōu)先級分配568給將要從信元輸入源252輸出的信元。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，緩沖器260同樣以類似于計數(shù)器的方式來實現(xiàn)，但這里緩沖器具有對數(shù)方式間隔的緩沖器占用量級。利用等間隔的緩沖器占用量級，降低1個優(yōu)先級所需的時間取決于當(dāng)前優(yōu)先級。例如，優(yōu)先級值越高，優(yōu)先級值遞減得越快，如圖12中所示。然而，通過調(diào)整確定優(yōu)先級值的緩沖器占用量級，可使這種情況得到改進(jìn)。在本發(fā)明的一種實施方式中，可以這樣設(shè)置占用量級，使得，不論當(dāng)前占用量級多少，降低1個優(yōu)先級所需的時間都相同。這種實施方式如下面的圖16中所示，這里，每個占用范圍都是前一占用范圍的兩倍。
圖16是緩沖器占用量級、倒空速率和不同的緩沖器釋放時間之間的關(guān)系的圖形表示，其中緩沖器占用量級之間以對數(shù)方式間隔。圖中示出了不同的緩沖器占用量級閾值282-296，它們表示不同的占用量級266-280的閾值。在行440、600和442中，分別示出了相應(yīng)的優(yōu)先級值、占用量級范圍和緩沖器占用量級。從圖16中可以看到，在線442上，每增加一個占用范圍266-280，緩沖器占用量級就加倍。線600上所示的緩沖器占用范圍說明了，隨著優(yōu)先級提高，占用范圍加倍。在行444中，示出了信元輸出使能電路298使輸出端300倒空緩沖器260的速率。在行446中，示出了從當(dāng)前閾值量級到達(dá)鄰近閾值量級所需的時間，這說明了到達(dá)下一量級所需的時間不象圖13中所示那樣隨優(yōu)先級的下降而增加，而是一個等值時間。線602、604、606、608、610、612、614和616表示從與充滿的緩沖器260相應(yīng)的時刻開始到達(dá)特定閾值量級所需的時間。可以看到，在到達(dá)適當(dāng)?shù)牧考壷埃唵蔚貙⒕€446上所示的每個等值時間t0相加，就可以確定到達(dá)這些不同的量級的時間。例如，線608表示充滿的緩沖器260下降到與線290的預(yù)定閾值相應(yīng)的占用量級時所花費(fèi)的時間，其間沒有信元到來。將與占用量級280、278和276相應(yīng)的時間加上與占用量級274相應(yīng)的時間(所有這些時間均為等值時間t0)，可以得到線608上的時間。
圖17是作為時間652的函數(shù)的緩沖器占用量級650的圖形表示，其中，緩沖器在t＝0時刻是充滿的，并且其間沒有信元到來，這里緩沖器占用量級是以對數(shù)方式間隔的。優(yōu)先級轉(zhuǎn)換點654、656、658、660、662、664、666、668和670表明下降的占用量級是時間的函數(shù)。各優(yōu)先級轉(zhuǎn)換點654-670之間的時間相同，而隨著時間的流逝各時間間隔內(nèi)所釋放的信元個數(shù)以2為因數(shù)下降。
針對緩沖器釋放時間(其中緩沖器占用量級以對數(shù)方式間隔)，與當(dāng)前占用量級相應(yīng)的時間(t)可用下式5來計算t=16kNBR[8-log2(OL/k+1)]...........[5]]]>利用下式6確定信元到來時的占用量級(OL)(其中時間dt是前一信元到來后所過去的時間)OL(t+dt)=(28-t/t0-1)·k+1..........[6]]]>其中，t0＝16(k/NBR)。
利用下式7可以計算出分配給該信元的優(yōu)先級值PL=log2(OLk+1).................[7]]]>圖18以流程圖形式說明了一種修改從緩沖器260輸出的虛擬信元的輸出速率的通用方法。從優(yōu)先級閾值比較器264讀取700優(yōu)先級，并將相應(yīng)的值解碼702成n級，其中n取決于所實現(xiàn)的優(yōu)先級數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，信元指針值也可以直接被讀取，而不是來自優(yōu)先級閾值比較器264的優(yōu)先級值，這里信元指針值可以直接被使用，以便使信元輸出使能電路298可以控制輸出端300。
正如前面所指出，本發(fā)明的一種實施方式包括可以被編碼成3個比特的8個優(yōu)先級，結(jié)果得到3個比特的優(yōu)先級和8個解碼的級。n個輸出使能信號之一可以被產(chǎn)生704，這樣又可以控制從緩沖器260中釋放706虛擬信元的速率。當(dāng)檢測708到優(yōu)先級改變時，根據(jù)新優(yōu)先級重構(gòu)輸出使能信號。否則，在優(yōu)先級改變708之前，虛擬信元繼續(xù)以相同的速率被輸出706。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，信元指針值由信元輸出使能電路298來讀取，并且，通過分析信元指針值而不是接收來自優(yōu)先級閾值比較單元264的優(yōu)先級值，從中產(chǎn)生n個輸出使能信號之一。在這種情況下，虛擬信元輸出使能電路298必須判斷信元指針與緩沖器的哪個占用量級有關(guān)。這可以用硬件器件以類似于優(yōu)先級閾值比較單元264的上述方式來實現(xiàn)，也可以采用已知的軟件技術(shù)來實現(xiàn)。
下面參照圖19，圖中給出了一例信元輸出使能電路750。將線752上所示的振蕩輸入時鐘信號輸入到分頻單元754。分頻單元754提供了多個輸出信號，其頻率是線752上的時鐘信號的時鐘頻率的不同倍數(shù)。本例中，出現(xiàn)了8∶1分頻，結(jié)果得到線756、758、760、762、764、766、768和770上的8個不同的輸出使能信號。所得到的信號波形輸入到復(fù)用單元772中。復(fù)用單元772由控制線774、776和778控制，在本發(fā)明的一種實施方式中，控制線包括圖8中所示的連接265上的優(yōu)先級值。根據(jù)控制線的狀態(tài)，復(fù)用單元772可以選擇線756-770上的輸入之一，被輸出到線780上的輸出電路300中。每當(dāng)在線780上出現(xiàn)脈沖或信號的轉(zhuǎn)換級時，輸出電路300可以使來自緩沖器260的虛擬信元被釋放。
在不違背本發(fā)明的范圍和精神的前提下，還可以實現(xiàn)信元輸出使能電路298和750的其他實施方式。例如，控制線774、776和778上的信號可以輸入到3∶8解碼器，其中8個解碼信號每個都輸入到單獨(dú)的三態(tài)驅(qū)動器，其輸出通常被連接在一起，作為輸出使能信號。三態(tài)驅(qū)動器每個都可能有不同的輸入時鐘信號，當(dāng)其各自的使能輸入被3∶8解碼器上的選擇信號激活時，這些不同的輸入時鐘信號可以被選擇。在還有一種實施方式中，信元輸出使能電路298可以是一個計算設(shè)備或其一部分，從而可以在調(diào)整緩沖器260輸出虛擬信元的速率的軟件的控制下進(jìn)行運(yùn)算。
為了便于說明(但并不局限于此)，下面提供了一些例子來說明在不同優(yōu)先級時NBR或SIMA連接的服務(wù)質(zhì)量與吞吐量之間的相互關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，下面的例子說明了鄰近優(yōu)先級之間QoS(比如PL＝4時的QoS相比PL＝3時的QoS)的相對差別。注意，對于那些對從用戶的用戶/網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送的信元要求較高優(yōu)先級的用戶，通常將確定較高的價格或費(fèi)用。例如，在不改變實際比特率的情況下，如果用戶對于每個信元都想得到更高一級的優(yōu)先級，那么用戶費(fèi)用可能加倍。因此，應(yīng)當(dāng)改善連接的QoS，以便至少一些用戶愿意支付附加費(fèi)用。
例1根據(jù)這一示例，將給出以下假定和考慮。假定，有許多相同的業(yè)務(wù)源，這些業(yè)務(wù)源產(chǎn)生業(yè)務(wù)時與網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前或以前的負(fù)載情況無關(guān)。還假定下列業(yè)務(wù)量參數(shù)鏈路容量為C＝1，本例中它用作歸一化的工具；峰值比特率MBRMAX＝0.1，它表示鏈路容量C的10％；以脈沖串(或分組)標(biāo)度的接通概率＝0.2；和平均脈沖串持續(xù)時間＝1000個時隙(即，平均分組長度＝100個信元)。此外，還假定，有一個上層接通/斷開層，并且這一層的平均接通時間和斷開時間為10000個時隙。實時緩沖器93包含200個信元位置，而非實時緩沖器94包含5000個信元位置。注意，上層接通/斷開層嘗試使連接的業(yè)務(wù)過程模型化，其中，連接數(shù)量的確定在技術(shù)上可以理解為構(gòu)成一個不確定的隨機(jī)過程。例如，如果假定客戶總數(shù)用變量x來表示，那么平均連接數(shù)量為x/2。具體地說，連接數(shù)量可以理解為是二項式分布的。這樣，10000個時隙代表連接的平均占用時間，也表示用戶可實現(xiàn)的平均空閑時間。因此，只有當(dāng)連接在連接層和分組層上都有效時，用戶才發(fā)送信元。對于實時和非實時連接，可以得到下列時標(biāo)參數(shù)ααrt＝0.025αnrt＝0.001本例中，假定有8個不同的連接類型4個連接是實時連接，另4個連接是非實時連接。同樣，對于C＝1的鏈路容量，已歸一化的4個不同的NBR值假定為0.2，0.1，0.05和0.025。優(yōu)先級分別為3、4、5和6。然而，應(yīng)當(dāng)注意，并非所有信元都被分配以這些合適的優(yōu)先級，并且，尤其對于非實時連接，許多信元由于受平均測量原理的影響可得到更好的優(yōu)先值。具有不同優(yōu)先級的信元的分布如表2中所示(用百分比來表示)

表2在圖20中，示出了說明對于四種特定負(fù)載量r的平均信元損失率P損失與優(yōu)先級之間的函數(shù)關(guān)系的圖形。具體地說，線800表示具有各種連接類型(即實時連接和非實時連接)的9個連接的總平均負(fù)載量為0.72。線802表示具有各種連接類型的10個連接的平均負(fù)載量為0.80。此外，線804表示具有各種連接類型的11個連接的平均負(fù)載量為0.88，而線806表示具有各種連接類型的12個連接的平均負(fù)載量為0.96。注意，在表示負(fù)載量為0.80的線802的情況下，實時和非實時信元的信元損失率P損失分別用點線和虛線表示。
給定例如一種業(yè)務(wù)設(shè)想，其中運(yùn)營者想對具有優(yōu)先級4的信元提供10-6的信元損失率，那么總負(fù)載可能約為0.75?？梢约俣?，對大多數(shù)視頻應(yīng)用而言，這一平均信元損失率足以保證其應(yīng)用。給定同樣的業(yè)務(wù)負(fù)載狀況，與P損失≈10-4相應(yīng)的優(yōu)先級5可以滿足許多話音應(yīng)用的要求，而與P損失≈3*10-3相應(yīng)的優(yōu)先級6適用于TCP/IP類型的文件傳送，只要在相應(yīng)的情況下有適當(dāng)?shù)姆纸M丟棄方案。
然而，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，鄰近優(yōu)先級之間的信元損失率的差別基本上取決于所提供的業(yè)務(wù)過程尤其是NBR或SIMA業(yè)務(wù)的固有控制環(huán)。當(dāng)用戶例如發(fā)覺不滿意的QoS時，用戶可以且應(yīng)當(dāng)改變連接的實際比特率或標(biāo)稱比特率。無論在哪種情況下，優(yōu)先級分配也都要改變。不過，如果暫時忽視這一現(xiàn)象，那么，通過進(jìn)行以下簡化的假設(shè)也可以理解優(yōu)先級分配的基本特性如果假定所有業(yè)務(wù)量波動與測量周期和緩沖器大小相比相對緩慢，那么，對于考慮到8個NBR優(yōu)先級的附加要求，可以采用眾所周知的近似信元損失率的常規(guī)ATM方法。
如果優(yōu)先級為k的信元的損失率用P損失，k來表示，而優(yōu)先級為0-k的信元的平均損失率用P*損失，k來表示，那么下列公式(忽視緩沖作用)提供了 P損失，0＝P*損失，0[8] 其中，λ*k表示優(yōu)先級為0-k的所有信元的瞬時比特率值，p*k表示這些信元所產(chǎn)生的平均呈現(xiàn)負(fù)載，而c表示鏈路容量。概率Pr{λ*k＝λj}可以按照采用已知卷積技術(shù)的直進(jìn)方法來計算。
例2為了進(jìn)一步說明，給出了第二個例子，該例子假定，除了長接通和斷開周期外，具有與例1中所述相同的源。由于例1中所反映的長周期，蜂值速率始終決定了信元優(yōu)先級。由于緩沖器通常不能濾除任何業(yè)務(wù)量波動，因此，例2中的允許負(fù)載比例1的原始情況下的允許負(fù)載小得多。
圖21中，以圖形方式示出了對于不同負(fù)載量r的信元損失率與優(yōu)先級之間的函數(shù)關(guān)系。假定，在圖21中，實線820、822、824表示的各連接的蜂值信元速率為0.1，虛線826表示的各連接的蜂值信元速率為0.2，而點線828表示的各連接的蜂值信元速率為0.05。
圖21示出了對于不同的優(yōu)先級應(yīng)用公式[8]所得到的信元損失概率，如圖中三條實線即線820、線822和線824所示。此外，兩種略有不同的業(yè)務(wù)量情況用點線828和虛線826來表示。在圖21中所提供的圖形中，反映了改變業(yè)務(wù)量波動的影響。業(yè)務(wù)量波動的實際變化是將比特率和NBR值加倍或減半的直接結(jié)果。
在采用NBR/SIMA業(yè)務(wù)思想的網(wǎng)絡(luò)中，如果運(yùn)營者保持優(yōu)先級4的QoS不變，那么業(yè)務(wù)量波動的增大有兩個主要作用。首先，所允許的負(fù)載量以與常規(guī)ATM中相同的方式被減小，其次，鄰近優(yōu)先級之間信元損失率的差別減小。為了提供一種基于圖20和21的QoS的大體估算，可以假定如果優(yōu)先級4提供10-6的信元損失概率，那么，對于優(yōu)先級5，信元損失概率約為10-4-10-3(取決于總業(yè)務(wù)量波動)。優(yōu)先級3的信元損失率可以假定小于10-9，除非業(yè)務(wù)量波動很大。
盡管上述例子說明了QoS與優(yōu)先級之間的關(guān)系，然而，在評估用戶對不同的QoS和使用費(fèi)用作出反應(yīng)之前，可能難以精確地確定所允許的負(fù)載或鄰近優(yōu)先級之間的信元損失差別。在NBR/SIMA業(yè)務(wù)環(huán)境中，從某種意義上講，可以自動地確定基于各種QoS級別的費(fèi)用目錄。例如，如果優(yōu)先級4與5之間的信元損失率的差別很小，那么，可以假定，鑒于較低的所確定的費(fèi)用，某些連接將傾向于從優(yōu)先級4移動到優(yōu)先級5。這種變化表明，顯然，優(yōu)先級4的信元損失率下降，而優(yōu)先級5的信元損失率上升。可以合理地假定，這種移動一直進(jìn)行，直到QoS差別與合理計費(fèi)結(jié)構(gòu)的平均用戶期望相符為止。
針對忙時相對于閑時自動出現(xiàn)的計費(fèi)差別，類似的所關(guān)切的事增多。例如，對于某一QoS，高負(fù)載時收費(fèi)高而低負(fù)載時收費(fèi)低好象是合理的。然而，肯定希望避免采用這樣的計費(fèi)政策，即對于某一NBR，在忙時和閑時確定不同的費(fèi)用，這還可以避免計費(fèi)方案的復(fù)雜性。必然出現(xiàn)的“供求”效應(yīng)可能傾向于自動平衡忙時和閑時的負(fù)載。可想而知，如果用戶對忙時和閑時QoS的明顯差別不滿意，那么可以激發(fā)用戶在這些時段支付不同的費(fèi)率。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，在不違背本發(fā)明的范圍的前提下，可以對上述優(yōu)選實施方式作出各種修改和附加。因此，本發(fā)明的范圍并不局限于上述特定的實施方式，而只是由后面陳述的權(quán)利要求書及其等價要求所界定。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)整經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接所發(fā)送的信息信元的傳輸速率的方法，包括每當(dāng)信息信元傳送到網(wǎng)絡(luò)連接中時，實際上同時將一個測量信元發(fā)送到測量緩沖器；調(diào)整測量緩沖器的占用量級；根據(jù)測量緩沖器的占用量級，產(chǎn)生一個信元優(yōu)先級值，該信元優(yōu)先級值表示在網(wǎng)絡(luò)連接的節(jié)點中接受信息信元的可能性；和將信元優(yōu)先級值分配給被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)連接的信息信元。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值還包括確定測量緩沖器的占用量級。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，調(diào)整測量緩沖器的占用量級還包括，隨著測量緩沖器的占用量級的提高來提高測量緩沖器的釋放速率，和隨著測量緩沖器的占用量級的下降來降低測量緩沖器的釋放速率。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值還包括，隨著測量緩沖器的占用量級的提高來降低信元優(yōu)先級值，和隨著測量緩沖器的占用量級的下降來提高信元優(yōu)先級值。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，測量緩沖器可以包括多個緩沖器占用范圍，因此，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值還包括這樣來產(chǎn)生信元優(yōu)先級值信元優(yōu)先級值隨落在多個緩沖器占用范圍的特定之一范圍內(nèi)的占用量級而變化。
6.權(quán)利要求5的方法，其中，調(diào)整測量緩沖器的占用量級還包括，隨著占用量級從當(dāng)前緩沖器占用范圍提高到更高的緩沖器占用范圍來提高測量緩沖器的釋放速率，和隨著占用量級從當(dāng)前緩沖器占用范圍下降到更低的緩沖器占用范圍來降低測量緩沖器的釋放速率。
7.權(quán)利要求5的方法，其中，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值還包括，隨著占用量級從當(dāng)前緩沖器占用范圍提高到更高的緩沖器占用范圍來降低信元優(yōu)先級值，和隨著占用量級從當(dāng)前緩沖器占用范圍下降到更低的緩沖器占用范圍來提高信元優(yōu)先級值。
8.權(quán)利要求1的方法，其中，網(wǎng)絡(luò)連接包括標(biāo)稱比特率連接。
9.權(quán)利要求1的方法，還包括配置這種測量緩沖器，以包括多個緩沖器占用范圍；以隨落在多個緩沖器占用范圍的特定范圍內(nèi)的測量緩沖器的當(dāng)前占用量級而變化的釋放速率，從測量緩沖器中釋放測量信元；和產(chǎn)生一個其大小隨落在該特定緩沖器占用范圍內(nèi)的測量緩沖器的當(dāng)前占用量級而變化的信元優(yōu)先級值。
10.權(quán)利要求9的方法，其中，信元優(yōu)先級值的大小隨來自測量緩沖器的測量信元的釋放速率的下降而降低，并且信元優(yōu)先級值的大小隨來自測量緩沖器的測量信元的釋放速率的提高而提高。
11.權(quán)利要求9的方法，其中，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值還包括，隨著測量緩沖器的占用量級從特定的緩沖器占用范圍提高到更高的緩沖器占用范圍來降低信元優(yōu)先級值的大小，和隨著測量緩沖器的占用量級從特定緩沖器占用范圍下降到更低的緩沖器占用范圍來提高信元優(yōu)先級值的大小。
12.權(quán)利要求9的方法，其中，在從一個信元優(yōu)先級值變?yōu)橄乱粋€信元優(yōu)先級值時，從測量緩沖器釋放測量信元的時間實際上保持不變。
13.權(quán)利要求9的方法，其中，各緩沖器占用范圍實際上都包括同樣多的信元存儲位置，并且隨著當(dāng)前緩沖器占用量從特定緩沖器占用范圍提高到更高的緩沖器占用范圍，填滿各緩沖器占用范圍所需的時間呈指數(shù)上升。
14.權(quán)利要求9的方法，其中，各緩沖器占用范圍都包括與前一緩沖器占用范圍相比呈指數(shù)上升的信元存儲位置數(shù)，并且填滿各緩沖器占用范圍所需的時間實際上與填滿其他緩沖器占用范圍所需的時間相同。
15.一種用于調(diào)整經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接所發(fā)送的信息信元的傳輸速率的系統(tǒng)，包括一個將信息信元發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)連接的源單元；一個接收來自源單元的測量信元的測量緩沖器，該源單元實際上與各信息信元傳輸同時地將測量信元發(fā)送給測量緩沖器；一個檢測測量緩沖器的占用量級的檢測器，該檢測器產(chǎn)生一個表示測量緩沖器的當(dāng)前占用量級的占用量級信號；一個與檢測器連接的輸出使能電路，它根據(jù)占用量級信號控制來自測量緩沖器的測量信元的釋放速率；和一個將各信息信元中的優(yōu)先級值編碼的編碼器，該優(yōu)先級值其大小隨測量緩沖器的當(dāng)前占用量級而變化。
16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，檢測器產(chǎn)生隨測量緩沖器的當(dāng)前占用量級而變化的占用量級信號。
17.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，測量緩沖器可以包括多個由相應(yīng)的多個閾值所限定的緩沖器占用范圍，而檢測器產(chǎn)生隨多個閾值的特定之一的檢測而變化的占用量級信號。
18.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，輸出使能電路隨著測量緩沖器的占用量級的提高來提高來自測量緩沖器的測量信元的釋放速率，和隨著測量緩沖器的占用量級的下降來降低來自測量緩沖器的測量信元的釋放速率。
19.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，編碼器對其大小隨著測量緩沖器的占用量級的提高而降低的優(yōu)先級值進(jìn)行編碼，和對其大小隨著測量緩沖器的占用量級的下降而提高的優(yōu)先級值進(jìn)行編碼。
20.一種用于控制從網(wǎng)絡(luò)源單元經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送到一個或多個網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)單元的信元的信元優(yōu)先級的方法，包括將發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的每個信元都寄存到測量緩沖器中；以與測量緩沖器的當(dāng)前緩沖器占用量級相應(yīng)的釋放速率來釋放測量緩沖器中的這些寄存的信元；產(chǎn)生一個信元優(yōu)先級值，該優(yōu)先級值與多個預(yù)定的緩沖器占用范圍中的一個與當(dāng)前占用量級相符的占用范圍相關(guān)；和將該信元優(yōu)先級值加載到發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的信元中。
21.權(quán)利要求20的方法，還包括，確立標(biāo)稱比特率，用于發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的信元，并用于將信元優(yōu)先級值預(yù)置為連續(xù)優(yōu)先級值中的中間值。
22.權(quán)利要求20的方法，其中，寄存各信元包括，在測量緩沖器中為發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的每個信元都提供一個虛擬信元。
23.權(quán)利要求22的方法，其中，提供虛擬信元包括，為發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的每個信元都產(chǎn)生一個復(fù)制信元，并將該復(fù)制信元存儲到測量緩沖器中。
24.權(quán)利要求22的方法，其中，提供虛擬信元包括，針對發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的每個信元將緩沖器地址指針增加一個信元量。
25.權(quán)利要求24的方法，其中，釋放所寄存的信元包括，根據(jù)釋放速率使緩沖器地址指針遞減。
26.權(quán)利要求20的方法，其中，寄存各信元包括，將發(fā)自網(wǎng)絡(luò)源單元的信元緩存在測量緩沖器中。
27.權(quán)利要求20的方法，其中，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值包括，通過將當(dāng)前緩沖器占用量級與多個用來區(qū)分多個預(yù)定的緩沖器占用范圍的閾值進(jìn)行比較，識別出與當(dāng)前緩沖器占用量級相符的緩沖器占用范圍。
28.權(quán)利要求20的方法，其中，產(chǎn)生信元優(yōu)先級值包括，將信元優(yōu)先級值編碼成n比特，其中預(yù)定的緩沖器占用范圍的個數(shù)小于或等于2n。
29.權(quán)利要求20的方法，其中，釋放所寄存的信元包括，將多個輸出使能信號之一提供給測量緩沖器輸出端來調(diào)整釋放速率，其中針對各個預(yù)定的緩沖器占用范圍，將提供多個輸出使能信號中的不同的一個信號。
30.權(quán)利要求20的方法，其中，釋放所寄存的信元包括，將與當(dāng)前緩沖器占用量級成比例的輸出使能信號提供給測量緩沖器輸出端來調(diào)整釋放速率。
31.權(quán)利要求20的方法，其中，釋放包括，隨著當(dāng)前占用量級從當(dāng)前緩沖器占用范圍提高到更高的一個緩沖器占用范圍，將提高釋放速率，而隨著當(dāng)前占用量級從當(dāng)前緩沖器占用范圍下降到更低的一個緩沖器占用范圍，將降低釋放速率。
32.權(quán)利要求20的方法，其中，各個預(yù)定的緩沖器占用范圍實際上都包括同樣多的信元位置，這樣，隨著當(dāng)前緩沖器占用范圍和信元優(yōu)先級值提高，填滿各緩沖器占用范圍所需的時間呈指數(shù)上升。
33.權(quán)利要求20的方法，其中，各個預(yù)定的緩沖器占用范圍包括與前一緩沖器占用范圍相比呈指數(shù)上升的信元位置數(shù)，這樣，填滿各緩沖器占用范圍所需的時間實際上與填滿其他緩沖器占用范圍所需的時間相同。
34.一種用于調(diào)整經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接所發(fā)送的信息信元的傳輸速率的系統(tǒng)，包括一個將信息信元發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)連接的源單元；一個信元傳輸測量裝置，它與源單元連接，用于寄存各信息信元傳輸?shù)陌l(fā)生，以提供定量的信元傳輸量；一個檢測信元傳輸測量裝置的信元傳輸量的檢測器，該檢測器產(chǎn)生一個表示信元傳輸測量裝置的當(dāng)前定量的信元傳輸量的信元量信號；一個輸出使能電路，它與檢測器連接，用于根據(jù)信元量信號來控制來自信元傳輸測量裝置的定量的信元傳輸量的遞減速率；和一個將各信息信元中的優(yōu)先級值編碼的編碼器，該優(yōu)先級值其大小隨信元傳輸測量裝置的當(dāng)前定量的信元傳輸量而變化。
35.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，信元傳輸測量裝置是一個緩沖器，每當(dāng)發(fā)生一個信息信元傳輸時，它都可以存儲一個虛擬信元，其中該緩沖器的占用量級與定量的信元傳輸量相應(yīng)。
36.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，信元傳輸測量裝置和輸出使能電路共同包括一個計數(shù)器，其中定量的信元傳輸量對應(yīng)于計數(shù)器的計數(shù)值，而其中計數(shù)器值每當(dāng)發(fā)生一個信息信元傳輸時就遞增，并以信元量信號所指示的速率遞減。
37.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，計數(shù)器值的遞減速率隨著計數(shù)器值的增大而提高。
38.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，編碼器對各信息信元中的優(yōu)先級值進(jìn)行編碼，其中優(yōu)先級值其大小與計數(shù)器值的多個預(yù)定的范圍之一相應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于控制從信元源經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)的信元的信元優(yōu)先級的系統(tǒng)和方法。所發(fā)送的每個信元一旦從信元源輸出就寄存到測量緩沖器中。測量緩沖器中的這些寄存的信元以與測量緩沖器的當(dāng)前占用量級相應(yīng)的釋放速率被釋放。信元優(yōu)先級值這樣得到:將當(dāng)前緩沖器占用量級與多個預(yù)定的緩沖器占用范圍之一相關(guān),以判斷哪個占用范圍與當(dāng)前占用量級相符。所得到的優(yōu)先級值加載到發(fā)自信元源的信元中,以供網(wǎng)絡(luò)連接所使用。
文檔編號H04Q11/04GK1339233SQ99816514
公開日2002年3月6日 申請日期1999年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者朱西·路圖, 薩利·薩蘭卡, 馬蒂·吉爾基 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司