[发明专利]管理异步传输模式网络中业务的方法和设备

说明书

发明背景

1.发明领域：

本发明涉及ATM(异步传输模式)网络中的带宽分配，更具体地说，本发明涉及用于通过排队结构来控制业务和拥塞的方法和设备。

2.背景技术

适当构建的ATM网络必须适当地管理业务，并对诸如语音、视频和数据的不同类型业务提供有效的网络容量分配。ATM网络还必须相对于每个网络用户指定的服务质量(QOS)级别，提供有成本效益的操作，且必须能够支持不同应用的不同延迟要求。更重要的是，网络必须能够适应未预见的业务模式，特别是从不同网络用户传来的未预见业务的突发，即网络拥塞。

除增加网络带宽外，管理网络拥塞的唯一方式是管理网络业务。按照不同的ATM标准，业务管理主要依赖于网络营运商与网络用户之间协商的QOS级别。通常，QOS级别指定每个用户在测定的时间段内可对网络提交的最大业务，即比特率。数字语音连接要求仅仅约32KBPS，而高清晰度电视信号可能要求超过6MBPS。这些预定的带宽需求有时称为应用的“自然比特率”。非特定数据要求的自然比特率可从低至几KBPS到高至几百KBPS不等，随时间的变化会有很大的不同。这种类型的可变自然比特率被称为是“突发的(bursty)”。ATM网络的急待解决的问题是要支持正被服务的所有应用的自然比特率。由于统计突发，只简单地为应用所需的最大比特率分配带宽是低效率的。因为存在可变业务分布，在网络遇到拥塞时，可能必需丢弃某些用户的业务。

如以上所建议的一样，拥塞是指在诸如交换机、传输链路或交叉连接的网络部件的ATM层存在的一种状况，其中网络无法满足规定及协商的性能目的(网络用户指定的QOS级别)。另一方面，业务控制是指网络为避免拥塞而采取的一组动作。因此，“拥塞控制”是QOS计划与“业务控制”的结果。

网络为了控制业务而可采取的动作受到与网络用户协商的QOS级别的限制。在ATM网络中，业务控制包括五种类型的动作：(1)确定在呼叫建立时是接受还是拒绝用户连接的连接允许控制(CAC)；(2)在用户网络接口(UNI)监测并调整业务的使用参数控制(UPC)；(3)为不同类型的业务建立优先级的信元丢失优先级(CLP)控制；(4)依据上述三种控制在UNI中改变业务特性的业务整形机制；以及(5)使用来自上述(1)到(4)动作的信息，根据指定策略丢弃业务。

ATM网络中利用的核心机制是在到ATM节点的入口建立队列。先有技术图1说明了用于进入复用器10的不同类型业务的队列的简单概念，复用器10具有一个出口12，出口12具有例如155MBPS的最大带宽。复用器10具有多个入口，图示为14、16、18、20、22...n，并且每个入口具有相应队列(FIFO缓冲器)14’、16’、18’、20’、22’...n’。无论网络的带宽是多少，在大于队列可防止数据丢失的短时段(例如，几毫秒)内，所有入口n的集合比特率必须不超过入口12的带宽。按照ATM标准，必须以公正合理的方式服务每个入口队列。对于每个应用，队列服务操作将产生适当的延迟和可接受的数据丢失。例如，如果图1中入口14的队列收到恒定比特率(CBR)视频信号(500-100KBPS)，则必须每1至2毫秒对它进行服务以防止数据丢失。另一方面，如果入口18服务可变比特率语音，则它可容许抽样的1％至10％的数据丢失，且可以较不频繁地对此入口队列服务。最高优先级队列可以是服务信令信道的队列，信令信道包含了管理网络的信息，包括防止拥塞的业务整形控制。其它数据信道要视其约定的QOS而定，可接受不同的优先级处理。最低优先级队列是对诸如电子邮件的延迟不敏感数据进行承载的那些队列。

本领域的技术人员将明白，在诸如图1中复用器10的任何节点中处理的队列数和业务类型会随时间改变，且节点必须经常监测队列的状态，打开新队列，关闭旧队列，及确保所有队列均得到及时服务。在信令信道被服务后，按照总原则，对延迟敏感的队列服务T₁ms，或者如果在T₁ms之前的话，直至延迟敏感队列已空。接着，对延迟不敏感的队列服务T₂ms，或者如果在T₂ms之前的话，直至延迟敏感的队列已空。如果在服务时间T₁和T₂期间，需要对信令信道进行服务，则对队列的服务被挂起，并在对信令信道队列的服务完成后才恢复。