СПОСОБ И СИСТЕМА ВЫБОРА ПУТИ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО НАВЕДЕНИЯ СВЯЗИ В СЕТИ СВЯЗИ Российский патент 2000 года по МПК H04Q3/66 

Изобретение относится к способу и системе выбора пути (Routing-system) для динамического наведения связи в сети связи.

Неиерархически организованные, коммутирующие линии сети связи требуют динамического наведения каналов связи (dynamic routing), которое так приспосабливается к соответствующей имеющейся в сети нагрузке, что пропускная способность сети оптимизируется. При этом за счет наведения каналов связи должны, в частности, также быть смягчены ситуации перекоса нагрузки.

Так при обычном наведении каналов связи в иерархических сетях также при динамическом наведении каналов связи вначале пытаются создать соединения через один или несколько плановых путей, которые большей частью являются прямыми путями. Если это невозможно, поскольку, например, все пучки соединительных линий прямого пути являются полностью занятыми, перегрузочная связь по вызовам распределяется по альтернативным путям.

В выборе альтернативных путей лежит принципиальное отличие между динамическим и обычным наведением каналов связи. При обычном наведении каналов связи среди административно заданных альтернативных путей ищут в жесткой последовательности незанятую линию или соответственно незанятый канал ("fixed alfcernafciv routing). Таким образом наведение каналов связи может только очень недостаточно реагировать на не запланированные, чрезвычайные ситуации нагрузки.

При динамическом наведении каналов связи возникающая перегрузка сети связи распределяется по одному или нескольким активным альтернативным путям. Этот активный альтернативный путь или соответственно эти активные альтернативные пути не являются жесткими, а выбираются в соответствии со способом динамического наведения каналов связи или даже определяются заново при каждом вызове. Преимущества динамического наведения каналов связи лежат в их надежности и гибкости, относительно ситуаций перекоса нагрузки в сети, которые, например, могут возникать при колеблющихся во времени нагрузках (пространственно ограниченное возникновение связи, например при катастрофах) и деградации сети (выход из строя пучков соединительных линий, выход из строя блоков коммутации). Кроме того, могут лучше компенсироваться ненадежности при планировании сети.

Из европейского патента EP-BI 0 229 494 известен децентральный способ для динамического наведения каналов связи, который так долго распределяет на альтернативный путь перегрузочную связь, пока путь больше не будет готов, то есть пока или первый отрезок пути (Link) альтернативного пути занят или вызывающая узловая станция получает оповещение отбоя вследствие блокировки транзитной узловой станции. В этом случае прежний альтернативный путь заменяют циклически или (псевдо-) случайно другим альтернативным путем. В другом выполнении способа перегрузочную связь распределяют на группу множества альтернативных путей и заменяют один альтернативный путь в случае, если он становится неготовым, другим альтернативным путем.

Названный способ имеет тот недостаток, что высоко загруженные альтернативные пути получают снова и снова перегрузочную связь, даже если в распоряжении имелись бы низко загруженные альтернативные пути, и возникающая перегрузочная связь не предлагается равномерно всем мало загруженным путям.

Из европейской патентной заявки 0 372 270 A2 известен способ выбора пути (Routing) согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Согласно этому способу альтернативный путь при установлении его неготовности кратковременно исключают из путевого веера, то есть альтернативный путь после истечения небольшого промежутка времени, который к тому же варьируется для каждого альтернативного пути, снова включают в путевой веер. Кроме того, путевой веер реиницилизируют (актуализируют) на длительное время, то есть когда число содержащихся в нем альтернативных путей становится ниже заданного количества.

В основе изобретения лежит задача, равномерно распределить перегрузочную связь на возможно низко загруженные альтернативные пути.

Эта задача решается признаками пункта 1 или соответственно пункта 9 формулы изобретения.

Путем незамены исключенного вследствие неготовности из путевого веера альтернативного пути предотвращают, чтобы высоко загруженные альтернативные пути слишком рано после их исключения снова предлагались для перегрузочной связи и тем самым снова получали связь, хотя в распоряжении еще имеются низко загруженные альтернативные пути.

Кроме того, соответствующий изобретению способ является требующим меньше времени, так как после установления неготовности альтернативного пути не должен каждый раз определяться запасной альтернативный путь.

В форме выполнения изобретения согласно пункту 3 формулы изобретения путевой веер активных альтернативных путей после каждой (ре-)инициализации состоит из всех возможных для отношения начало-цель альтернативных путей. (Ре-инициализация поэтому является очень малотрудоемкой.

В другой форме выполнения изобретения согласно пункту 4 формулы изобретения путевой веер активных альтернативных путей после каждой (ре-)инициализации состоит из истинного подмножества возможных для отношения начало-цель альтернативных путей. Альтернативные пути, о которых заранее известно, что они в настоящий момент или постоянно имеют малую свободную пропускную способность могут тем самым уже при инициализации способа исключаться из путевого веера.

В последующем пример выполнения соответствующего изобретению способа поясняется более подробно на основании фиг. 1.

Фиг. 1 показывает диаграмму маленькой, соединенной по типу "каждая с каждой" сети с пятью узловыми коммутационными станциями сети и соответствующими пропускными способностями отрезков пути (Links) между узловыми станциями сети, причем отрезок пути содержит, по меньшей мере, один пучок соединительных линий.

Предполагается, что узловая коммутационная станция 1 имеет вызов для узловой коммутационной станции 2, однако прямой путь (Route) между обеими узловыми коммутационными станциями является неготовым.

Далее предполагается, что начальный путевой веер, то есть веер активных альтернативных путей после его начальной инициализации или после реинициализации, состоит из всех возможных для отношения начало-цель альтернативных путей с двумя отрезками пути. При этом условии путевой веер альтернативных путей содержит для отношения начало-цель между узловой коммутационной станцией 1 и узловой коммутационной станцией 2 три альтернативных пути, а именно альтернативные пути с двумя отрезками пути через узловые коммутационные станции 3, 4 и 5.

Далее исходят из того, что перегруженная по вызовам связь циклически равномерно распределяется системой выбора пути на эти активные альтернативные пути, а именно в последовательности транзитных узловых станций 3, 4 и 5.

При названных условиях система выбора пути вначале проверяет на узловой коммутационной станции 1, готов ли активный альтернативный путь через транзитную узловую станцию 3, то есть имеет ли он могущие быть занятыми свободные линии или соответственно каналы (в последующем говорится только о "каналах").

Чтобы это проверить, система выбора пути запоминает в узловой коммутационной станции 1 пропускную способность отрезков пути между узловыми коммутационными станциями 1 и 3, а именно 125 каналов и соответствующий этому отрезку пути параметр резервирования линии связи (Trunk-Reservation-Parameter), который здесь, например, равен 10. Система выбора пути запоминает, кроме того, количество мгновенно используемых каналов. Отрезок пути между узловыми коммутационными станциями 1 и 3 с точки зрения системы выбора пути является только тогда готовым для перегрузочной связи, когда сумма использованных каналов и параметра резервирования линии связи является меньше чем 125. (Резервирование линии связи гарантирует стабильность способа выбора пути в области высокой нагрузки).

Если первый отрезок пути доступен, то узловая коммутационная станция 1 создает соединение вначале до узловой коммутационной станции 3. Система выбора пути узловой коммутационной станции 3 затем перед дальнейшим продолжением создания соединения к целевой узловой коммутационной станции 2 проверяет готовность второго отрезка пути так, что она проверяет, является ли сумма занятых каналов плюс параметр резервирования линии связи меньше, чем пропускная способность второго отрезка пути. (Система выбора пути узловой коммутационной станции 3 знает для этого пропускную способность линка между узловыми коммутационными станциями 3 и 2, а именно 125 каналов, а также параметр резервирования линии связи этого отрезка пути, а именно 10 каналов и количество мгновенно занятых каналов этого отрезка пути).

В случае, если второй отрезок названного альтернативного пути является готовым, создается соединение от транзитной узловой станции 3 к целевой узловой станции 2.

В случае, если транзитная узловая станция 3 установит, что отрезок пути до целевой узловой станции 2 не готов, транзитная узловая станция 3 разъединяет соединительный отрезок к вызывающей узловой станции 1 специально охарактеризованным обратным сообщением (cranback-сообщением). После этого система выбора пути вызывающей узловой станции 1 удаляет альтернативный путь через транзитную узловую станцию 3 из путевого веера для целевой узловой станции 2.

В ранее названном случае успешной коммутации вызова через транзитную узловую станцию 3 при следующем вызове для узловой коммутационной станции 2 при неготовности прямого пути еще раз пытаются навести вызов через транзитную узловую станцию 3. Только при следующем вызове тогда циклически меняют, то есть вызов наводят через следующий активный альтернативный путь, то есть активный альтернативный путь через транзитную узловую станцию 4. За счет этого могут использоваться кратковременные автокорреляции в запрещении связи на втором отрезке пути, которые повышают вероятность, что непосредственно после успешного создания одного соединения на том же самом пути может быть создано другое соединение.

В примере выполнения перегрузочная связь от прямого пути распределяется на активные альтернативные пути с циклической циркуляцией. При этом каждый из активных альтернативных путей получает два следующих друг за другом, перегрузочных вызова от прямого пути.

Как только система выбора пути при осуществлении способа выбора пути установит, что активный альтернативный путь путевого веера больше не готов, его удаляют из путевого веера, однако без замены его другим альтернативным путем (под удалением альтернативного пути из путевого веера может также пониматься, что соответствующий альтернативный путь маркируют характеризующей меткой как недоступный). За счет незамены удаленного альтернативного пути в путевом веере исключается, что один альтернативный путь с немногими при известных обстоятельствах свободными линиями путем замены другого ставшего неготовым альтернативного пути снова будет принят в последовательность путей и тем самым связь на новом принятом альтернативном пути потеряется.

Если система выбора пути установит, что один вызов предложен (распределен) альтернативному пути с занятым первым отрезком пути, то активный альтернативный путь меняют и вызов предлагают циклически следующему активному альтернативному пути. Если также и здесь первый отрезок пути занят, альтернативный путь меняют еще раз. Всего для одного вызова проверяют максимально заданное количество активных альтернативных путей на готовые каналы в первом отрезке пути, прежде чем вызов теряется. Вызов, который при готовом первом отрезке пути поступает на неготовый второй отрезок пути, в примере выполнения идет сразу к потере (никакого "возврата"). Изобретение однако может быть реализовано также с "возвратом" ("Retouring").

Альтернативные пути с немногими свободными каналами в среднем становятся быстрее неготовыми, чем альтернативные пути с многими свободными каналами. Последние таким образом остаются в среднем дольше в путевом веере активных альтернативных путей и получают таким образом больше распределенной перегрузочной связи.

Так как избыточную связь распределяют на все оставшиеся в путевом веере активные альтернативные пути, активные альтернативные пути остаются дольше готовыми, чем при способе, который работает с постоянным числом активных альтернативных путей.

Только если больше не существует никакого активного альтернативного пути или их число стало ниже заданного количества активных альтернативных путей в путевом веере, система выбора пути реинициализирует названный путевой веер.

За счет названного удаления больше не готового активного альтернативного пути из путевого веера отфильтровывают "плохие" альтернативные пути. За счет этого при распределении поступающей перегрузочной связи на все оставшиеся в веере путей альтернативные пути, в частности, при ситуациях перекоса нагрузки в сети теряется только очень мало вызовов.

На практике нагрузочная ситуация в сети постоянно меняется, так что система определения пути с путевым веером постоянной величины только редко будет иметь оптимальное распределение перегрузочной связи. В противоположность этому соответствующая изобретению система выбора пути быстро устанавливается на оптимальное значение и удерживает его относительно долгое время.

Этот принцип действия ниже более подробно поясняется с помощью фиг. 2.

Фиг. 2 показывает вырез из полностью замкнутой по принципу "каждая с каждым" сети связи с десятью узловыми коммутационными станциями, причем в вырезе представлен прямой путь с одним отрезком пути для связи от начальной узловой станции 1 к целевой узловой станции 2 и все альтернативные пути с двумя отрезками этого отношения начало-цель через транзитные узловые станции 3-10.

Для примера на фиг. 2, так же как в случае фиг. 1, исходят из того, что в качестве всех альтернативных путей могут рассматриваться только пути с двумя отрезками пути.

В представленном на фиг. 2 примере предполагается, что между узловыми коммутационными станциями 1 - 4 (область сети А) некоторое время имеет место не запланированное, сильно повышенное предложение связи, в то время как между узловыми коммутационными станциями 5-10 (область сети B) и между узловыми коммутационными станциями области А и области B имеет место нормальное запланированное предложение связи. За счет сильного предложения связи внутри области А показанные штриховой линией отрезки пути (вследствие резервирования линии связи) заняты почти исключительно связью по прямому пути. За счет этого альтернативные пути через транзитные узловые станции 3 и 4 имеют высокую вероятность блокировки для перегрузочной связи (например, 99%) в то время как шесть альтернативных путей, которые ведут через транзитные узловые станции 5-10 (на фиг. 2 показаны сплошными линиями) имеют в целом очень малую вероятность блокировки (например, 0,01%).

Далее снова исходят из того, что путевой веер для связи от узловой коммутационной станции 1 к узловой коммутационной станции 2 представленного примера инициализируют с полным путевым веером, то есть с представленными на фиг. 2 восемью альтернативными путями. Этим альтернативным путям предлагается перегрузочная связь от прямого пути (1 - 2) или соответственно перегрузка по вызовам. Так как вероятность блокировки на альтернативных путях через транзитные узловые станции 3 и 4 существенно выше, чем на альтернативных путях через транзитные узловые станции 5 -10, оба высоко загруженных альтернативных пути быстро удаляют из путевого веера. (При выше предположенных вероятностях блокировки высоко загруженный альтернативный путь в 99 из 100 случаев удаляют после первого присвоенного ему вызова, в то время как при одном из шести низко загруженных альтернативных путей это происходит только в одном из 10 000 случаев).

После того как путевой веер согласно названному образу действий уменьшился до низко загруженных альтернативных путей, приходящая перегрузочная связь равномерно распределяется только на шести низко загруженных альтернативных путях по определенной схеме выбора (со случайным управлением или с псевдослучайным управлением или с циклической циркуляцией). Увеличение вероятности блокировки за счет приданной перегрузочной связи на альтернативных путях таким образом минимизируется.

Таким образом путевой веер снижается очень быстро до оптимальной величины и затем уменьшается только очень медленно.

Если, например, рассмотренная в примере загрузка сети изменяется таким образом, что до сих пор низко загруженный альтернативный путь нагружается высоко, то его скоро удаляют из путевого веера. И наоборот, если до сих пор высоко загруженный альтернативный путь становится низко нагруженным альтернативным путем, то после следующей реинициализации путевой веер быстро устанавливается на новую оптимальную величину.

В противоположность этому, в способе, который работает с путевым веером постоянной величины, величина веера не согласуется с изменяющимися перекосами нагрузки в сети. За счет этого путевой веер постоянной величины содержит часто или высоко загруженные альтернативные пути или не все низко загруженные альтернативные пути. В первом случае связь на высоко загруженных альтернативных путях теряется. Во втором случае приходящая перегрузочная связь распределяется по низко загруженным альтернативным путям неравномерно так, что опять-таки теряется больше связи, чем при способе согласно изобретению.

Если путевой веер отношения начало-цель реинициализируют только тогда, когда число содержащихся в нем альтернативных путей становится меньше заданного количества, то постоянная времени достигнутого за счет незамены удаленного из путевого веера альтернативного пути процесса отфильтровывания при небольшой перегрузочной связи может стать довольно большой. За счет дополнительной обусловленной чисто временными соображениями реинициализации (истечение определенного промежутка времени, например, 10-15 мин, со времени последней реализации или периодическая реинициализация, вызванная за счет центральной для сети системы управления связью (Verkehrs-management) с учетом актуальной ситуации нагрузки в сети) можно избежать возможности для такой длинной постоянной времени и тем самым достигнуть, чтобы альтернативные пути, которые выпали из путевого веера, однако тем временем за счет изменения нагрузки сети снова имеют свободную пропускную способность, раньше включаются снова в путевой веер.

Далее также является возможным, что названная центральная для сети система управления связью после распознавания ситуации перекоса в сети вызывает непериодичную реинициализацию путевого веера.

Наконец, непериодичную реинициализацию путевого веера может также вызывать пользователь сети.

Динамическое наведение каналов связи сети связи должно само по себе приспосабливаться к имеющейся в сети нагрузке так, что пропускная способность сети оптимизируется, что является достигаемым техническим результатом. Соответствующее изобретению наведение связи решает эту проблему с помощью путевого веера для включения альтернативных путей для перегрузочной связи, причем содержащийся до сих пор в путевом веере альтернативный путь удаляют из путевого веера без замены, как только будет установлено, что он больше не готов. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ динамического наведения связи в сети связи, согласно которому вызовы между начальной узловой коммутационной станцией и целевой узловой коммутационной станцией вначале предлагают одному или нескольким плановым путям, в случае, когда ни один из плановых путей не готов, вызовы предлагают альтернативным путям, содержащимся в путевом веере, по определенной схеме выбора, удаляют из путевого веера содержащийся до сих пор в путевом веере альтернативный путь, как только установлено, что его больше нет в распоряжении реинициализируют путевой веер, если содержащееся в путевом веере число альтернативных путей становится меньше установленного значения, отличающийся тем, что путевой веер реинициализируют по истечении установленного промежутка времени с момента последней реинициализации и/или периодически. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что путевой веер реинициализируют по команде центральной для сети системы управления связью или пользователя сети. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что путевому вееру при инициализации или соответственно реинициализации придают все возможные альтернативные пути. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что путевому вееру при инициализации или соответственно реинициализации придают подмножество возможных альтернативных путей, которое определяют вызывающей узловой коммутационной станцией или центральной для сети системой управления связью по критерию нагрузки связи или свободной пропускной способности альтернативных путей. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что один вызов предлагают только одному альтернативному пути, пока ему не дают отбой вследствие неготовности пути. 6. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что один вызов предлагают нескольким альтернативным путям, пока ему не дают отбой вследствие неготовности путей. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что определенная схема выбора состоит в том, что альтернативные пути выбирают из путевого веера со случайным управлением или псевдослучайным управлением или с циклической циркуляцией. 8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что каждому выбранному из путевого веера для перегрузочной связи альтернативному пути предлагают заданное количество перегрузочных вызовов, прежде чем переходят к следующему согласно схеме выбора альтернативному пути. 9. Система выбора пути для динамического наведения связи в процессоре узловой коммутационной станции сети связи, которая выполнена так, что она вначале предлагает вызовы между начальной узловой коммутационной станцией и целевой узловой коммутационной станцией одному или нескольким плановым путям, для случая, когда ни один из плановых путей не готов, предлагает вызовы альтернативным путям, которые содержатся в путевом веере, по определенной схеме выбора, удаляет из путевого веера содержащийся до сих пор в путевом веере альтернативный путь, как только установлено, что его больше нет в распоряжении, реинициализирует путевой веер, если содержащееся в путевом веере число альтернативных путей становится меньше установленного значения, отличающаяся тем, что она реинициализирует далее путевой веер по истечении установленного промежутка времени с момента последней реинициализации и/или периодически. 10. Система выбора пути по п.9, отличающаяся тем, что она реинициализирует путевой веер по команде центральной для сети системы управления связью или пользователя сети, причем в качестве события после поступления которого система выбора реинициализирует путевой веер, рассматривается изменение содержащегося в путевом веере числа альтернативных путей меньше определенного количества альтернативных путей или истечения определенного промежутка времени после последней реинициализации. 11. Система выбора пути по п.9 или 10, отличающаяся тем, что она придает путевому вееру при инициализации или соответственно реинициализации все возможные альтернативные пути. 12. Система выбора пути по п.9 или 10, отличающаяся тем, что она придается путевому вееру при инициализации или соответственно реинициализации подмножество возможных альтернативных путей, которое определяют по критерию связной нагрузки или свободной пропускной способности альтернативных путей самой системой выбора пути или системой управления связью. 13. Система выбора пути по любому из пп.9 -12, отличающаяся тем, что она предлагает вызов одному единственному альтернативному пути, пока ему не дают отбой при неготовности пути. 14. Система выбора пути по любому из пп.9 -12, отличающаяся тем, что она предлагает вызов нескольким альтернативным путям, пока ему не дают отбой при неготовности путей. 15. Система выбора пути по любому из пп.9 - 14, отличающаяся тем, что определенная схема выбора состоит в том, что альтернативные пути выбирают из путевого веера со случайным управлением или псевдослучайным управлением или с циклической циркуляцией. 16. Система выбора пути по любому из пп.9 - 15, отличающаяся тем, что она предлагает каждому выбранному из путевого веера для перегрузочной связи альтернативному пути определенное количество перегрузочных вызовов, прежде чем она предлагает его следующему согласно схеме выбора альтернативному пути.