СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ИНФОРМАЦИИ В ЦИФРОВОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ И ШИРОКОДИАПАЗОННАЯ ЦИФРОВАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СЕТЬ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК H04M3/00 

Изобретение относится к способу управления потоком в цифровой телекоммуникационной сети интегрированного обслуживания в широком диапазоне и сети для включения в работу этого способа. Будущие сети интегрированного обслуживания будут широкого диапазона и будут использовать режим асинхронного перемещения как простой режим перемещения данных. Этот режим перемещения данных особенно выгоден, так как допускает новые применения, еще не известные, потому что он не накладывает каналы принудительно фиксированной пропускной способности. Этот тип сети имеет неудобство, вызывающее потерю данных, когда достигается состояние переполнения.

Терминалы, которые предполагают подобную сеть, изучают и принимают данные в форме элементов, имеющих фиксированную длину. Во время перемещения элементов через узлы, составляющие сеть, каждый элемент помещается более или менее надолго в файлы ожидания и это расширение некоторых файлов ожидания есть причина потери элементов. В настоящее время не предусмотрено подтверждение получения или обнаружение потери элементов на одном уровне с той же сетью для неослабления функционирования сети. Благодаря простому управлению сети они позволяют чрезмерно повышать пропускную способность, могущую достигать 600 Мегабит в секунду. Эффективность использования ресурсов сети и качество обслуживания различаются в зависимости от запросов ресурсов, соответствующих установлению различных связей, разделяющих ту же часть ресурсов.

В настоящее время эта эффективность и это качество обслуживания считаются как достаточные, без которых будет необходимо предусмотреть управление потока в сети, потому что различные терминалы считаются в настоящее время представляющими очень большую фиксированную пропускную способность. Рассматривая все больше и больше применений, например телевидение с высокой четкостью, для которых терминалы могут быть очень многочисленны и представлять повышенную им неустойчивую пропускную способность. Если данные передаются через мультиплексную временную асинхронную сеть, в большинстве пропускная способность неустойчива, становится необходимо рассмотреть регулировку потока для оптимизации использования ресурсов и качества обслуживания.

Сети связи в режиме асинхронного перемещения не будут, в отдельных случаях, сетями пакетной коммутации. Известны сети пакетной коммутации, обеспечивающие очень специальное обслуживание - обращение к базам данных. Они управляют потоком на каждой связи, используя гибкость средств и приемников данных. Эта гибкость достигается хранением данных в буферах памяти, это хранение будет ограничено в определенном допущении протока перемещения в сети (Commutation & Transmission N 4 1986, Paris, с. 39-48).

Известный протокол, называемый Х25, не предписывает особый способ управления потоком в сети, но его использование на одном уровне каждого узла сети позволяет управлять потоком каждой связи. Каждый узел полностью приводит в действие пропускную способность данных, которые они получают, начиная со смежных узлов. Сеть приводит в действие также косвенно источники данных: каждый узел может регулировать смежные узлы и таким образом эффект настройки распространяется до источника данных. Такая сеть состоит из автомата обслуживания каждого порта ввода - вывода в каждом узле. Это устройство неудобство - ограничение пропускной способности связи, так как обмен информацией обслуживания между узлами увеличивается по времени.

В известных сетях, говорящих о перегрузке полей, терминалы состоят из автоматов обслуживания, применяющих протокол, называемый LAP-D. Нет никакого автомата для обслуживания, применяющего этот протокол для внутренних узлов сети. Вопреки использованию сетями протокола X25 узлы сети не могут принимать или излучать определенные поля. Из-за этого способ управления потока использует некоторые функции автомата обслуживания, применяющего протокол LAP-D в терминалах. Функции использования следующие:
передача подтверждения получения, когда терминал принимает поля данных;
продолжение передачи поля данных после передачи первого поля, ожидающего подтверждения получения о передаче первого поля;
приостановление передачи полей во время предназначенного срока, если подтверждение получения не было получено перед имеемым завершением передачи предназначенного числа элементов;
передача нового первого элемента, если соответствующее подтверждение получения не было получено во время предназначенного срока;
освобождение связи, занимающей рассмотренный терминал, если подтверждение получения не было получено после предназначенного срока, измеряемого начиная с первого излучения первого поля.

Сеть может осуществлять настройку потока данных связи, задерживая или отменяя поля данных. Эти действия допускаются терминалом, передающим данные, и терминалом, получающим данные. Они будут последовательно повторять поля и периоды без передачи полей, которые будут в конечном счете эффективны для сокращения поступления данных и, следовательно, сокращения переполнения сети.

Эти известные способы управления потоком основываются на определенных допущениях предназначенных значений параметров протоколов X25 и LAP-D соответственно. Эти величины параметров будут устанавливаться в зависимости от задержки и потери данных, допускающихся на специальной связи, обращение к базам данных. Итак, задержка или потеря данных не имеет всех тех же последствий согласно рассмотренному типу обслуживания. Обращение к базе данных не допускает потери данных, но допускает очень хорошие задержки.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая протокол излучения элементов данных и ожидая получения подтверждения получения; на фиг. 2 представлен схематично пример реализации цифровой телекоммуникационной сети интегрированного обслуживания для включения в работу этого способа.

Классическая временная мультиплексная асинхронная сеть не предполагает протокол контроля потока: терминал излучает элементы данных так, что данные передаются, не ожидая ни подтверждения получения, ни других сообщений сети. Терминал, принимающий данные, довольствуется идентификаторами виртуального канала, образующего связь. Все элементы, состоящие из правильного идентификатора, принимаются без какого-либо подтверждения получения или сообщения о контроле потока, не излучающиеся для сети или для излучающего данные терминала.

Согласно изобретению терминал, который принимает данные, излучает подтверждения получения для терминала, имевшего излучения элементов. Терминал, который излучает элемент, принимает подтверждение получения после некоторой отсрочки передачи и он делает вывод, что передача элемента была эффективно реализована. В противоположном случае выполняется последовательность предназначенных операций.

Каждый элемент, несущий номер, возможно передает только подтверждение получения для всего ряда элементов. Представляется, как будто подтверждение получения для каждого элемента передается перед соответствующим элементом подтверждения получения.

На фиг. 1 показан терминал, передающий элемент C0 и не принимающий подтверждение получения, которое появляется именно тогда, когда сеть задерживает или устраняет передающий элемент, чтобы предотвратить состояние переполнения. Терминал продолжает передавать элементы данных C1, C2, C3, ожидая получение подтверждения получения, соответствующего элементу C0 или соответствующего одному из элементов в наборе. Число элементов, переданных во время этого ожидания, ограничивается предназначенным числом W, которое равно 4, в этом примере включая первый элемент С0.

Затем способ состоит из приостановления передачи элементов во время предназначенного срока T_чер если подтверждение получения не было принято перед концом передачи W элементов С0, С1, С2, С3. Далее образуется передача нового первого элемента С0; затем передаются новые элементы С1, С2, С3, если подтверждения получения элемента С0 не было принято во время срока T_чер.

Передача элементов и пауза сроком T_чер возобновляются несколько раз, изменяющиеся временем, прошедшим начиная с первой передачи первого элемента С0.

Способ заключается затем в освобождении занятой связи рассмотренного терминала, если соответствующее подтверждение получения элемента С0 не было принято после предназначенного срока T_max.. Этот срок выбирается в зависимости от максимально допустимого срока для передачи элемента данных и передачи взамен возврата подтверждения получения, через сеть.

Эти функции реализованы в каждом терминале, именуемым автоматом обслуживания, управляющимся другим автоматом, который загружается излучением и получением данных в форме элементов, имеющих фиксированную длину и согласно адаптированному временному мультиплексному асинхронному протоколу. Параметры W, T_чер, T_max переустанавливаются в зависимости от обеспеченного типа обслуживания рассматриваемого терминала.

Например, параметр W бесконечный для телефонного терминала, так как ему необходимо ждать подтверждение получения или повторения передачи утерянного элемента данных. Для других типов обслуживания величина W конечна, которая более или менее большая, согласно рассмотренному типу обслуживания. Также есть выбор предназначенных значений T_чер. Значение T_чер соответствуют максимальному допустимому сроку для передачи с одного терминала на другой, учитывая рассмотренный тип обслуживания, тогда как, если срок становится неприемлемым, то единственный выход заключается в полном освобождении связи.

Способ управления на уровне сети также описан ниже.

На фиг. 2 представлен схематично пример реализации цифровой телекоммуникационной сети интегрированного обслуживания согласно изобретению. Он состоит из сети 1 временной мультиплексной асинхронной связи и двух пользовательских оборудований 12 и 13, данных в качестве примера.

Оборудование 12 состоит из двух терминалов 2 и 3, спаренных соответственно с двумя автоматами обслуживания 6 и 7, применяющих протокол, описанный ниже, соответственно для двух обслуживаний X и Y, например телефонной передачи и распространения телевизионного изображения. Автоматы обслуживания 6 и 7 спарены в общий автомат 10, называемый автомат A1M, который излучает и принимает данные в форме элементов, согласно протоколу, применяющемуся в сети временной мультиплексной асинхронной связи. Этот автомат 10 соединен с узлом 15 сети 1.

Оборудование 13 аналогично оборудования 12 и состоит из двух терминалов 4 и 5, спаренных соответственно с двумя автоматами обслуживания 8 и 9, применяющими протокол, описанный ниже, соответственно для двух обслуживаний X и Y. Автоматы обслуживания 8 и 9 спарены в общий автомат 11, называемый автомат АТМ, который излучает и принимает данные в форме элементов, согласно протоколу, адаптированному к сети временной мультиплексной асинхронной связи.

Сеть 1 образована рядом узлов, именуемых АТМ, 15..., 16, и средствами управления потоком 18, размещающихся в этих узлах. Каждый узел АТМ 15,..., 16 уже предполагает классические средства управления, направляющие элементы данных в зависимости от знаков сигнализации. Средства 18 дополняют классические средства управления и контроля. Средства управления 18 устраняют появления движений, задерживающих передачу элементов относительно средней скорости движений, когда сеть очень загружена, и также допускают потерю некоторых элементов, когда сеть близка к переполнению. Однако качество обслуживания поддерживается постоянным, благодаря выбранной программе этих действий задержки или ликвидации этих элементов. В действительности некоторые типы обслуживания не могут допускать дополнительную задержку или переполнение элементами во время появления движения, тогда как другие типы обслуживания могут допускать задержки, потери данных.

Средства управления 18 устанавливают для каждой связи значения параметров W, T_чер, T_max в зависимости от типа обслуживания, обеспечивающего терминал, связывающего рассмотренной связью. Известен тип обслуживания, например, посредством тут же получаемой информацией, где связь запрашивается терминалом. Когда сеть очень загружена, средства 18 выигрывают время, задерживающее излучение ряда элементов, последовательно каждой связью. Число ряда элементов уступает или равно W. Однако средства 18 ограничивают задержку каждого элемента значением T_max . В случае телефонной передачи это последнее ограничение единственное, которое имеет значение, так как число W бесконечно.

Например, в представленном случае на фиг. 1, средства управления 18 могут задерживать передачу элементов С0, С1, С2, С3, записывая их в файл ожидания и оставляя по крайней мере до того, как С3 будет получен и внесен в файл ожидания. Средства 18 знают, что передающий терминал автоматически исполняет паузу продолжительностью T_чер, в случае отсутствия подтверждения получения, проистекающего из не передачи элемента С0, вызванного задержкой, которая поражает сеть.

Действительно, можно выиграть срок меньший, храня число элементов, уступающее W.

Когда сеть еще более ближе к переполнению, средства управления 18 обращаются к потерянным данным, для выигрыша времени пользуются тем, что излучаемый терминал фактически повторяет несколько раз паузу продолжительностью T_чер и переизлучает элементы С0, С1, С2, С3. Средства управления 18 ограничивают соответствующую продолжительность этого сброса элементов значением, уступающим T_max, установленным для этой связи, таким образом не вызывается автомат обслуживания излучающего терминала, прерывая соединение освобождением связи.

Фактически, принимая во внимание значение трех параметров W, T _чер, T_max, присущих типу обслуживания, обеспечивающего каждую связь, мгновенно заданной, позволяющей индивидуализировать управление потоком каждой связи, для того чтобы освободить для эффективного достижения переполнения сети, освобождая от серьезной порчи качества обслуживания каждого типа связи. Например, для обеспечения связи телефонного обслуживания число W бесконечно и продолжительность T_чер бесконечна, которая соответствует отсутствию потребности подтверждения получения и отсутствию потерянных элементов; и продолжительность T_чер равна 100 мс. Напротив, для обеспечения связи обслуживания передачи переданных телевизионных изображений число W равно 20; продолжительность T_чер равна 100 мс; продолжительность T_max равна 1 с, например. Когда сеть подходит к переполнению, средства управления 18 не могут так мало задерживать элементы связей, обеспечивающих телефонное обслуживание, в случае допущения T_max= 100 мс, но зато они могут позволить потерять некоторые элементы этих связей, во время продолжительности уступающей T_max =100 мс. Напротив, средства управления 18 воздерживаются от вызова потерянных данных из совокупностей переданных изображений, но могут вызывать потерянные хранящиеся ряды из 20 элементов, до максимальной задержки, равной T_max =1 с.

Сфера действия изобретения не ограничивается описанными выше примерами, особенно очень различных типов обслуживания, и может быть обеспечена условиями присвоения параметрам W, T_max T_чер значений, позволяющих задерживать элементы данных или отменять, без опасного повреждения качества обслуживания.

Использование набора параметров, имеющих различные значения, для каждого обслуживания, эквивалентного соглашению физической сети, как расположенных рядом соответствующих нескольких виртуальных сетей, относительно различных обслуживаний. Каждая виртуальная сеть монообслуживания имеет соответствующий набор параметров W, T_чер, T_max и обладает своими собственными резервными ресурсами. На практике обслуживания имеющие сходные характеристики движения могут быть объединены вместе в той же виртуальной сети и, значит, с тем же набором параметров W, T_чеp, T_max.

Способ заключается в том, что состоит на уровне каждого терминала (2 - 9); в продолжении передачи элементов данных после имевшейся передачи первого элемента, ожидающего получение соответствующего подтверждения получения этого элемента, ограничивающегося числом излучаемых элементов во время этого ожидания и предназначенного числом n; затем приостановлении передачи элементов во время предназначенного срока T_ч е р, если подверждение получения не было получено перед имеемым завершением передачи элементов, передаче нового первого элемента, если соответствующее подверждение получения не было получено во время срока T_ч е р затем освобождении связи, занимающей рассмотренный терминал, если подверждение получения не было получено после предназначенного срока T_m a x, измеряемого начиная с первого излучения первого элемента. Предназначенные значения W, T_ч е р, T_m a x действующего типа обслуживания обеспечивают расмотренный терминал. В сети (1) способ управления в случае переполнения состоит из установления значений параметров W, Т_ч е р, T_m a x для каждой связи, зависимости от типа обслуживания, обеспечивающего эту связь; задерживание ряда элементов, передающихся последовательно в каждой связи, ограничивающееся задержкой значения, уступающего T_m a x; утрачивание элемента и других тождественных элементов излучаемых связью, ограничивающиеся соответствующей этой потерей элементов, величиной ниже T_m a x. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления потоком информации в цифровой телекоммуникационной сети интегрального обслуживания в широком диапазоне, содержащей собственно сеть связи с временным асинхронным мультиплексированием и множество терминалов с переменной пропускной способностью, обеспечивающих различные типы обслуживания, причем упомянутые терминалы передают и принимают данные в виде элементов, имеющих фиксированную длину, в соответствии с протоколом связи, адаптированным к временному асинхронному мультиплексированию, причем упомянутый протокол предусматривает для каждого терминала, в частности следующее: передачу сигнала подтверждения приема в том случае, когда рассматриваемый терминал принимает элемент данных, продолжение передачи элементов данных после передачи первого элемента данных, ожидая получения сигнала подтверждения приема, соответствующего первому переданному элементу данных, с ограничением числа элементов данных, передаваемых в период ожидания, предварительно определенной величиной W, последующее приостановление передачи элементов данных на предварительно определенный интервал времени T_ч е р в том случае, если сигнал подтверждения приема не был получен до завершения передачи всех W элементов данных, последующую повторную передачу упомянутого первого элемента данных в том случае, если соответствующий сигнал подтверждения приема не был получен в течение упомянутого промежутка времени T_ч е р, последующее освобождение канала связи, занятого рассматриваемым терминалом, в том случае, если упомянутый сигнал подтверждения приема не был получен после истечения некоторого предварительно определенного срока T_m a x, измеряемого от момента первой передачи первого элемента данных, при этом при управлении потоком информации в том случае, когда упомянутая сеть связи близка к перегрузке, осуществляют задержку последовательностей элементов данных с возможностью потери элементов данных, отличающийся тем, что в момент установления каждой связи присваивают каждой связи некоторые значения параметров W, T_ч е р, T_m a x, выбираемые в зависимости от типа обслуживания, обеспечиваемого упомянутыми терминалами, а в случае сильной перегрузки сети прерывают передачу элементов данных на каждой связи в течение интервала времени, не превышающего T_m a x. 2. Широкодиапазонная цифровая телекоммуникационная сеть интегрального обслуживания для управления потоком информации в цифровой коммуникационной сети интегрального обслуживания, в которой каждый терминал соединен с первым средством для приема и передачи данных в форме элементов фиксированной длины и в соответствии с протоколом связи, адаптированным к временному асинхронному мультиплексированию, и с вторым средством, управляющим первым средством, для передачи сигнала подтверждения приема при приеме терминалом элемента данных, переданного другим терминалом, продолжения передачи элементов данных после передачи первого элемента данных, ожидая получения сигнала подтверждения приема, соответствующего первому элементу данных, и ограничивая число элементов данных, переданных на интервале ожидания, величиной W, предварительно определенной в зависимости от типа обслуживания, обеспечиваемого рассматриваемым терминалом, последующей приостановки передачи элементов данных на интервал времени с предварительно определенной продолжительностью T_ч е р, если сигнал подтверждения приема не получен до завершения передачи W элементов данных, причем эта предварительно определенная продолжительность является функцией типа обслуживания, обеспечиваемого рассматриваемым терминалом, последующей повторной передачи первого элемента данных, если соответствующий сигнал подтверждения приема не был получен в течение интервала времени T_ч е р, последующего освобождения канала связи, занятого рассматриваемым терминалом, если сигнал подтверждения приема не был получен после истечения предварительно определенного интервала времени T_m a x, измеряемого от момента первой передачи первого элемента данных и являющегося функцией типа обслуживания, обеспечиваемого рассматриваемым терминалом, причем сеть связи содержит средство управления для задержки последовательностей элементов данных, передаваемых на связи, при сильной загрузке сети, потери элементов данных, передаваемых на связи, если сеть близка к перегрузке, отличающаяся тем, что средство управления содержит средство для определения для каждой связи значений параметров W, T_ч е р, T_m a x, используемых терминалами, соединенными при осуществлении рассматриваемой связи, в зависимости от типа обслуживания, которое обеспечивают упомянутые терминалы, средство для ограничения числа последовательно задерживаемых элементов на каждой связи величиной, не превышающей значения параметра W, определенного для этой связи, средство для ограничения продолжительности периода, соответствующего потере последовательных элементов данных на каждой связи, величиной, не превышающей значения параметра T_m a x, определенного для этой связи упомянутым первым средством.