АДАПТИВНЫЙ КЭШ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ СЕТЕЙ СВЯЗИ Российский патент 2009 года по МПК H04L12/56 

Область техники

Настоящее изобретение относится к телекоммуникационным сетям. Примерами таких сетей являются сети с асинхронным режимом передачи (сети ATM), сети с ретрансляцией кадров, сети с Интернет-протоколом (IP-сети) и сети с синхронной цифровой иерархией (сети SDH). В частности, изобретение относится к системам коммутации для беспроводных мультимедийных систем связи и к адаптивному кэшу соединений, который улучшает их рабочие характеристики.

Уровень техники

В последние несколько лет в технологиях телекоммуникационных сетей наблюдается тенденция к унификации. Это означает использование унифицированной технологии для передачи различной информации, например сетевой сигнализации, речи и видеоданных. На транспортном уровне информацию передают с использованием унифицированного пакетного формата, и только на более высоком уровне протокола имеется различие между разными типами информации. Примером такой унифицированной технологии переноса данных является ATM.

Термин "коммутация пакетов" является общим для обозначения множества взаимосвязанных технологий, включая, например, коммутацию пакетов дейтаграмм и коммутацию пакетов с использованием виртуальных каналов. Коммутация пакетов с использованием виртуальных каналов представляет собой такую технику коммутации пакетов, которая является своего рода гибридом коммутации пакетов дейтаграмм и коммутации каналов и объединяет в себе их преимущества. Коммутация пакетов с использованием виртуальных каналов представляет собой такое видоизменение коммутации пакетов дейтаграмм, в котором пакеты проходят по так называемым логическим каналам, для которых не выделяются такие физические ресурсы, как частоты, временные интервалы или отдельные физические каналы. Каждый пакет содержит идентификатор канала, который является локальным по отношению к линии связи и обновляется каждым коммутатором на пути пакета от источника к месту назначению. Виртуальный канал задается последовательностью соответствий между звеном линии связи, используемым пакетами, и пакетами с идентификаторами каналов, идущими по этому звену линии связи. Эта последовательность устанавливается во время установления соединения, а при завершении соединения идентификаторы освобождаются.

В последнее время, с введением технологий передачи мультимедийной информации по Интернет-протоколу (IP), Интернет-протокол также используется в качестве унифицированной технологии передачи информации. В технологии ATM используются короткие пакеты фиксированной длины, которые называются ячейками. Ячейка ATM включает пятибайтовый заголовок, который используется сетью для доставки ячейки к месту назначения, и 48-байтовое тело, содержащее данные, которые могут представлять собой часть передаваемой речи или видеоданных, то есть информацию канала связи, которая передается по сети. Заголовок ячейки также позволяет сети управлять перегрузкой. Кроме того, заголовок ячейки включает идентификатор виртуального пути (VPI) и идентификатор виртуального канала (VCI). Идентификатор виртуального канала и/или идентификатор виртуального пути используются для коммутации ячеек в коммутаторе ATM. Виртуальный канал представляет собой однонаправленный поток ячеек ATM, имеющих общий номер идентификатора (идентификатора виртуального канала), между двумя соединенными точками (коммутаторами или конечными пользователями). Соединение виртуальных каналов (VCC) - это каскадное соединение виртуальных каналов. Виртуальные каналы в двух или более последовательных физических каналах могут быть соединены каскадно для создания сквозного соединения, называемого соединением виртуальных каналов. Более подробную информацию об ATM можно найти в книге "ATM: New Paradigm for Internet, Intranet and residential broadband Services and Applications", Timothy Kwok, Prentice Hall, 1998.

Верхним уровнем ATM является уровень адаптации ATM (AAL). В настоящее время на уровне адаптации ATM используется три различных типа адаптации, а именно: AAL1, AAL2 и AAL5. Например, AAL1 используется для эмуляции канала с фиксированной скоростью передачи данных, тогда как AAL5 используется для служб с произвольной скоростью передачи данных не в реальном времени без установления соединения. AAL2 используется для служб реального времени с произвольной скоростью передачи данных, особенно для сжатых речевых данных. В настоящем описании подробно будет рассматриваться только AAL2. Согласно техническим требованиям к уровню адаптации ATM, он разделен на два подуровня: верхний подуровень - подуровень конвергенции (CS) и нижний подуровень - подуровень сегментации и сборки (SAR). Подуровень конвергенции, в свою очередь, подразделяется на общую часть подуровня конвергенции (CPCS) и служебно-ориентированный подуровень конвергенции (SSCS). Общая часть подуровня конвергенции и подуровень сегментации и сборки ниже называются общей частью (СР).

Общая часть для AAL2, то есть AAL2-CP, позволяет обеспечить как малую задержку на пакетирование, так и высокую пропускную способность, путем допущения переменной длины пакетов от 1 байта до 45 байтов и мультиплексирования нескольких соединений AAL2 в одном соединении виртуальных каналов ATM. Пакет AAL2-CP состоит из заголовка длиной 3 байта и полезной нагрузки длиной до 45 байтов. Длина полезной нагрузки указывается в поле "индикатор длины" (LI). Поле режима прямой коммутации "пользователя - пользователь" (UUI) было включено для верхних уровней (пользователей) с целью обеспечения прозрачной передачи информации (например, некоторые служебно-ориентированные подуровни конвергенции SSCS используют его для передачи порядкового номера и/или типа используемого голосового кодека). Восьмиразрядный идентификатор соединения (CID) используется для распознавания отдельных соединений AAL2 внутри одного звена AAL2 (соединения виртуальных каналов ATM, установленного для транспортировки трафика AAL2). Иногда пучок, включающий несколько мультиплексированных соединений AAL2, называется N-CID. Коммутация на уровне AAL2 возможна путем установления соответствия между идентификаторами CID входящих и исходящих соединений в коммутаторе.

Известная коммутационная система с возможностями уровня адаптации AAL2 показана на фиг.1. Коммутационная система уровня AAL2 включает ядро 100 коммутатора ATM, которое выполняет коммутацию пакетов на уровне ATM между слотами соединений под управлением контроллера коммутатора. Контроллер коммутатора конфигурирует слоты соединений для соединения входных и выходных портов. С ядром коммутатора связано множество блоков 110-113 мультиплексирования/демультиплексирования. Для краткости в дальнейшем блоки мультиплексирования/демультиплексирования будут называться просто мультиплексорами. Имеется ряд блоков сетевого интерфейса, к которым можно подключить соединения 102-104 с внешней сетью. Каждый блок сетевого интерфейса связан с определенным блоком мультиплексирования/демультиплексирования. Медленный блок 120 сетевого интерфейса связан с ядром коммутации ATM через блок мультиплексирования/ демультиплексирования, тогда как быстрый блок 128 сетевого интерфейса связан с ядром коммутации ATM непосредственно. Кроме того, имеется множество процессоров 122, 126 коммутации AAL2, которые выполняют коммутацию на уровне AAL2 и имеют информацию об отдельных соединениях уровня AAL2. Процессоры коммутации AAL2 демультиплексируют соединения уровня AAL2 из заданного соединения виртуальных каналов. Процессор 122 коммутации AAL2 подключает входящее соединение 140 уровня AAL2 к соединению 150 уровня ATM, содержащему пользовательские данные только из одного соединения уровня AAL2, посредством связи (ассоциации) 160. В другом направлении передачи процессор 126 коммутации AAL2 подключает входящее соединение 152 уровня ATM к исходящему соединению 154 уровня AAL2 посредством связи 162. Входящие или исходящие соединения 150, 152 уровня ATM могут быть связаны с группой 124 подчиненных процессоров, которая содержит приложение процессора цифровых сигналов (DSP-приложение). DSP-приложения могут выполнять различные функции по отношению к одному или нескольким принимаемым медиапотокам, подавая на выход один или несколько измененных медиапотоков. Примерами таких функций являются шифрование/дешифрование, транскодирование речи или видео и объединение сигналов при использовании макроразнесения.

Более детальный обзор функций системы коммутации уровня AAL2 будет дан для случая, когда DSP-приложение применяется к медиапотоку, коммутируемому посредством системы коммутации уровня AAL2. Входящий поток 140 ячеек, связанный с данным соединением виртуальных каналов и соединением 140 уровня AAL2, принимается блоком сетевого интерфейса. Имеется ряд соединений AAL2, мультиплексированных в соединение виртуальных каналов. Такой пучок связанных соединений AAL2 в настоящем описании называется также соединением N-CID. Соединение виртуальных каналов связано с мультиплексором 110 и через него подключено к ядру 100 коммутатора ATM, которое осуществляет коммутацию ячеек ATM, то есть коммутацию на уровне ATM. Ядро 100 коммутатора ATM коммутирует соединение виртуальных каналов на мультиплексор 111, который в свою очередь подключает соединение виртуальных каналов к процессору 122 коммутации AAL2. Процессор 122 демультиплексирует соединения AAL2 из соединения виртуальных каналов и подключает каждое отдельное соединение AAL2, например соединение 140, к своему собственному соединению уровня ATM, например к соединению 150 уровня ATM. Соединение 150 уровня ATM коммутируется ядром 100 коммутации ATM на мультиплексор 112, который подключает его к группе подчиненных процессоров и DSP-приложению в соответствующем компьютерном блоке 130, 132. DSP-приложение манипулирует потоком ячеек соединения на уровне ATM, и он направляется в соединение 152 уровня ATM. Соединение 152 уровня ATM коммутируется ядром 100 коммутатора ATM в мультиплексор 113, который подключает соединение 152 уровня ATM к процессору 126 коммутации уровня AAL2. Соединение 152 уровня ATM коммутируется процессором 126 на AAL2 соединение 142. В процессоре 126 коммутации AAL2 происходит мультиплексирование соединения 142 уровня AAL2 вместе с множеством других соединений уровня AAL2 в исходящий поток ячеек исходящего соединения виртуальных каналов. Таким образом, исходящий поток ячеек несет ячейки, принадлежащие соединению 142 уровня AAL2.

Коммутация на уровне ATM и AAL2 используется в беспроводных мультимедийных сетях, таких как универсальная мобильная система связи (UMTS). Уровень AAL2 используется для поддержки различных каналов сигнализации и передачи медиаданных в сети радиодоступа UMTS.

На фиг.2А показана сеть 200 радиодоступа, образующая часть системы UMTS. Оборудование 218 пользователя зарезервировано для использования ряда каналов 222 радиодоступа, по меньшей мере когда оборудование 218 пользователя активно и имеется по меньшей мере один вызов и/или активизирована передача пакетов данных. Как правило, для оборудования пользователя в системе UMTS при вызове и/или активном состоянии соединения с передачей пакетов данных, могут использоваться четыре различных канала радиодоступа, например, один для выделенного канала управления (DCCH), один для речи с адаптивным многоскоростным кодированием (AMR), один для данных не реального времени и один для данных реального времени. Имеется множество базовых приемопередающих станций 210-212. Каналы радиодоступа в сети 200 радиодоступа образованы соединениями 220 уровня AAL2. Имеется одно соединение для каждого отдельного канала радиодоступа. Соединения 220 уровня AAL2 соединяют базовые приемопередающие станции 210-212 с контроллером 214 радиосети, который обеспечивает несколько функций, имеющих отношение к радиосети системы UMTS, например, объединение сигналов с макроразнесением, шифрование/дешифрование, назначение радиоканалов, эстафетную передачу (хэндовер) и т.д. Контроллер 214 содержит связанную с ним систему коммутации на уровне AAL2, включающую ядро 100 коммутатора ATM. Контроллер 214 радиосети со стороны базовой сети (CN) 202 системы UMTS связан с медиашлюзом 216. Контроллер 214 радиосети выполняет коммутацию соединений между соединениями 220 со стороны базовой приемопередающей станции 220 и соединениями с медиашлюзом 216. Контроллер 214 радиосети имеет группы подчиненных процессоров и компьютерные блоки, в которых имеются DSP-приложения, предназначенные, например, для объединения сигналов при макроразнесении и для шифрования/дешифрования.

На фиг.2В иллюстрируется известная структура контроллера 214 радиосети UMTS. Контроллер радиосети содержит многоканальный блок 100 коммутации, который эквивалентен ядру 100 коммутатора ATM, блоки 250-256 мультиплексирования/демультиплексирования, блоки 260-263 сетевых интерфейсов, управляющие компьютеры 270-273, предназначенные для управления системой коммутации, то есть контроллером радиосети. Примерами таких управляющих компьютеров является блок 270 сигнализации (ICSU), который содержит, например, приложения для управления соединениями, например приложение 350 и брокер 356 ресурсов, блок 271 управления радиоресурсами (RRMU), блок 272 управления ресурсами (RSMU), который содержит, например, функции селектора 352 ресурса, и блок 273 эксплуатации и обслуживания (OMU). Контроллер радиосети имеет также блоки коммутации на уровне AAL2, то есть процессоры 265 и 266 коммутации AAL2.

Когда коммутация на уровне AAL2 не используется, в коммутаторе ATM виртуальные каналы плоскости пользователя коммутируются непосредственно от входного интерфейса к выходному интерфейсу. В случае контроллера радиосети ситуация несколько более сложная, поскольку контроллер 214 радиосети выполняет также функции цифровой обработки сигналов для данных, идущих через него. Контроллер 214 радиосети UMTS является примером системы коммутации уровня AAL2. Однако имеются дополнительные компоненты, например блок 268 объединения сигналов с макроразнесением и DSP-приложение 267 для этой цели. На схеме изображен случай, когда для некоторого оборудования пользователя имеются три ветви макроразнесения, то есть ветви 280, 281, 282. Ветви 280 и 281 ведут к базовым приемопередающим станциям, находящимся под управлением контроллера 214 радиосети. Ветвь 282 ведет к базовой приемопередающей станции, находящейся под управлением другого контроллера радиосети, то есть дрейфового (непостоянного) контроллера радиосети, через lur-интерфейс UMTS. Блок 267 объединения выполняет объединение данных плоскости пользователя, идущих из оборудования пользователя. Комбинированные данные плоскости пользователя, то есть трафик, направляются по ветви 283, которая ведет к блоку 265 коммутации AAL2. Интерфейс контроллера радиосети с базовой сетью называется lu-интерфейсом UMTS. Ветвь 280 начинается от базовой приемопередающей станции после lub-интерфейса UMTS и идет через блоки 250, 254 мультиплексирования/демультиплексирования и блок 100 коммутации к блоку 266 коммутации AAL2, где осуществляется коммутация пакетов AAL2 на внутренние соединения виртуальных каналов ATM. Затем ветвь 280 идет в блок 268 объединения, где и заканчивается. Ветвь 281 и ветвь 282 работают аналогично. Ветвь 284 начинается из базовой сети, то есть от медиашлюза за lu-интерфейсом, и проходит через мультиплексор 254 и блок 100 коммутации в блок 265 коммутации AAL2, где и заканчивается. Наконец, соединение AAL2, выполненное к блоку 265 AAL2 коммутации, соединяет ветвь 283 с ветвью 284.

Недостатком известных технических решений является то, что в вышеописанной системе коммутации, особенно когда она применяется в такой системе связи, как UMTS, которая использует несколько параллельных соединений AAL2 на одного пользователя, подготовка соединений для пользователя становится медленной и вносит значительные задержки, например во время установления соединения. Первый тип задержки имеет место вследствие структуры системы коммутации AAL2, в которой подготовка соединения AAL2 между входным соединением AAL2 и выходным соединением AAL2 посредством DSP-приложения, находящегося в компьютерном блоке в соединении с группой 124 подчиненных процессоров, включает четыре коммутирующих соединения 154, 150, 152, 156 на уровне ATM через ядро коммутации ATM и два соединения на уровне AAL2 в процессорах 160 и 162 коммутации AAL2. Управление, то есть осуществление коммутирующих соединений на уровне ATM в ядре коммутации ATM и на уровне AAL2 в процессоре коммутации AAL2, требует определенного минимального времени, которое нельзя уменьшить без привлечения дорогостоящих технических решений, например увеличения емкости ядра коммутации ATM. Задержка вызывает проблемы в тех случаях, когда необходимо быстрое установление соединения. Одним из примеров такого случая является поисковый вызов оборудования пользователя в системе UMTS, когда канал радиодоступа должен быть установлен для канала управления (DCCH) с целью передачи сигнализации при установлении соединения. Другой тип задержки обусловлен тем, что могут иметь место несколько параллельных соединений, связанных с данным пользователем, через систему коммутации AAL2, такую как контроллер радиосети. К примеру, если для мобильной станции внутри сети радиодоступа должны быть установлены четыре радиоканала, имеются четыре соединения уровня AAL2 с базовой сетью через контроллер 214 радиосети, что увеличивает количество коммутационных соединений уровней ATM и AAL2 в четыре раза. Как сказано выше в связи с фиг.2В, количество необходимых соединений увеличивается в случае объединения сигналов, полученных при использовании макроразнесения. В этом случае также имеются ветви макроразнесения, которые вносят дополнительное количество соединений.

Аналогичные недостатки свойственны системе коммутации, использующей множественные соединения либо вследствие коммутации на множестве уровней протокола, либо вследствие множества параллельных соединений на одного пользователя или одну конечную точку.

Сущность изобретения

Изобретение решает вышеуказанные проблемы. В частности, изобретение ускоряет установление соединений в системе коммутации.

Изобретение предоставляет способ улучшения характеристик установления или модификации сеанса связи в системе коммутации. Согласно этому способу, осуществляют сбор статистических данных, связанных с использованием ресурсов сеанса связи, имеющих отношение к системе коммутации; на основе этой статистики информацию, относящуюся к ресурсам сеанса связи, записывают в кэш соединений; при обработке запроса на установление или модификацию сеанса связи кэш соединений проверяют на наличие по меньшей мере одного подходящего ресурса для сеанса связи и используют этот подходящий ресурс для сеанса связи с целью установления по меньшей мере одного канала связи, имеющего отношение к запросу на установление или модификацию сеанса связи.

Кроме того, настоящее изобретение относится к системе, обеспечивающей улучшение характеристик установления или модификации сеанса связи в системе связи. Система включает средства коммутации каналов связи; средства приема запросов на установление или модификацию сеансов связи; средства сбора статистических данных для сеансовых ресурсов, используемых в сеансах связи и имеющих отношение к запросам на установление сеанса связи или его модификацию; кэш соединений, предназначенный для записи информации, имеющей отношение к сеансовым ресурсам, на основе статистических данных; и средства для повторного использования сеансового ресурса, информация о котором была записана в кэш соединений, в случае нового запроса на установление или модификацию сеанса связи.

Кроме того, настоящее изобретение относится к узлу, предназначенному для улучшения характеристик установления или модификации сеанса связи в системе связи, включающей одну или несколько систем коммутации. Этот узел дополнительно содержит средства приема запроса на установление или модификацию сеанса связи; средства сбора статистических данных о сеансовых ресурсах, используемых в сеансах связи и имеющих отношение к запросу на установление или модификацию сеанса связи; кэш соединений, предназначенный для записи информации, имеющей отношение к сеансовым ресурсам, на основе статистических данных; и средства повторного использования сеансового ресурса, информация о котором была записана в кэш соединений, в случае нового запроса на установление или модификацию сеанса связи.

В одном из вариантов выполнения изобретения ресурсы сеанса связи включают перекрестные соединения в коммутаторе, который, в частности, может быть коммутатором ATM. Перекрестные соединения находятся на уровне ATM, то есть на уровне коммутации ячеек, или на уровне AAL2. Если для канала связи требуется манипуляция медиаданными путем использования DSP-приложения, ресурсы сеанса связи включают также соединения с компьютерными блоками, содержащими DSP-приложения для цифровой обработки сигналов. Компьютерные блоки и их DSP-приложения соединяются с каналом связи через перекрестные соединения ATM. Один или несколько компьютерных блоков для манипуляции медиапотоками или другие эквивалентные схемы в дальнейшем будут называться также средствами обработки медиапотока.

В одном из вариантов выполнения изобретения поиск подходящего ресурса предусматривает использование по меньшей мере одного параметра качества обслуживания, имеющего отношение к запросу сеанса связи. Типичным примером такого параметра является скорость передачи данных, соответствующая каналу связи, который имеет отношение к сеансу связи. В одном из вариантов выполнения изобретения вышеописанный узел представляет собой контроллер радиосети. В еще одном варианте выполнения изобретения компьютерные блоки сгруппированы по меньшей мере в одну группу компьютерных блоков, причем компьютерные блоки этой группы компьютерных блоков являются предпочтительными для сеансов связи, связанных с заранее заданными входящими и исходящими соединениями, то есть соединениями, связанными с определенным соединением виртуальных каналов.

Преимущества настоящего изобретения касаются рабочих характеристик системы коммутации. Рабочие характеристики улучшаются вследствие того, что кэширование информации о соединении позволяет избежать отнимающей много времени работы по созданию соединений с начала, например, в ядре коммутации ATM, коммутаторах более высокого уровня, таких как блоки коммутации уровня AAL2, или в коммутационной матрице другого типа. Вместо этого готовые соединения от предыдущих вызовов можно повторно использовать на уровне управления соединениями. В случае контроллера радиосети UMTS изобретение можно еще более усовершенствовать путем объединения компьютерных блоков в группы компьютерных блоков так, чтобы заданная группа была связана с группой входящих или исходящих соединений. В этом случае количество возможных соединений, соединяющих различные блоки сетевых интерфейсов, процессоры коммутации AAL2 и группы подчиненных процессоров, ограничивается. Если принудительно осуществлять соединения в системе коммутации в основном по одним и тем же путям и шаблонам, то можно повысить вероятность создания соединений многократного использования и вероятность найти их в кэше соединений во время последующего использования.

Следует отметить, что в настоящем описании под системой коммутации понимается любая система, способная обрабатывать запросы на установление связи, касающиеся вызовов, соединений для передачи пакетированных данных и мультимедийных сеансов связи с использованием IP-протокола, и управлять перекрестными соединениями в одном или нескольких коммутационных элементах для установления соединительных путей, относящихся к запросу на установление связи, через указанную систему коммутации.

Кроме того, следует отметить, что в настоящем описании термин "сеанс связи" относится к голосовым или мультимедийным соединениям, соединениям для передачи пакетированных данных, мультимедийным сеансам связи с использованием IP-протокола или к любому другому виду передачи данных, включающему установление коммутационных соединений с целью установления соединительных путей, например соединений на уровне AAL2 с передачей, например, потока речевых или видеоданных.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие чертежи, приведенные с целью облегчения понимания изобретения и составляющие его неотъемлемую часть, поясняют варианты осуществления изобретения и совместно с описанием помогают объяснить его принципы. На чертежах изображено следующее:

на фиг.1 (уровень техники) показана блок-схема известной системы коммутации на уровне AAL2,

на фиг.2А (уровень техники) показана блок-схема известной сети радиодоступа системы UMTS,

на фиг.2В (уровень техники) показана блок-схема известного контроллера радиосети системы UMTS,

на фиг.3 показана система, в которой кэш соединений используется согласно изобретению для управления системой коммутации на уровне AAL2, изображенной на фиг.1,

на фиг.4 показана последовательность операций для одного из вариантов установления соединения согласно настоящему изобретению в системе, изображенной на фиг.3,

на фиг.5 показана последовательность операций для одного из вариантов освобождения соединения согласно настоящему изобретению в системе, изображенной на фиг.3,

на фиг.6 показана блок-схема, изображающая один из вариантов использования системы, показанной на фиг.3, в сети радиодоступа системы UMTS.

Подробное описание изобретения

Ниже со ссылками на сопровождающие чертежи подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4 показана последовательность операций для одного из вариантов установления соединения в системе, изображенной на фиг.3. Способ относится к установлению сеансов связи любого вида. Здесь для простоты все они называются соединениями. В свою очередь, система, показанная на фиг.3, управляет системой коммутации, изображенной на фиг.1.

На шаге 400 приложение 350 управления соединениями осуществляет прием запроса на установление соединения. Следует отметить, что в настоящем описании под запросом на установление соединения подразумевается любой вид запроса на соединение, требующий выполнения ряда соединений в пределах системы коммутации с целью установления одного или многих соединительных путей через систему коммутации от заданной исходной точки до заданной точки назначения. Поэтому термин "запрос на установление соединения" используется также в отношении соединений для передачи пакетированных данных и запросов на установление мультимедийного сеанса связи с использованием IP-протокола. Таким образом, запросы на установление соединений могут называться также запросами на установление сеанса связи, то есть запросами на установление связи. В одном из вариантов выполнения изобретения соединительными путями являются соединения уровня адаптации AAL2. В сети 200 радиодоступа UMTS запрос на установление соединения обычно может быть запросом на радиоресурс, поданным из оборудования пользователя, находящегося в режиме ожидания, в контроллер 214 радиосети. Аналогично, это может быть запрос на поисковый вызов, принятый со стороны базовой сети, требующей установления сигнального канала от базовой сети к оборудованию пользователя через контроллер радиосети 200. В мультимедийной системе другого типа запрос на установление соединения может быть запросом на установление многопотокового соединения от оборудования пользователя через систему коммутации к другому оборудованию пользователя.

На шаге 402 приложение 350 управления соединениями посылает информацию о маршруте, которая находится в запросе на установление соединения, в анализатор 354 маршрута для ее анализа. Информация о маршруте может быть адресом, который используется анализатором 354 маршрута для определения следующего интервала соединительного пути. Анализатор 354 маршрута отвечает приложению 350 управления соединениями, предоставляя ему информацию о маршруте для определения следующего узла в маршруте соединения. В случае поискового вызова блока 218 пользователя в системе UMTS, анализ маршрута может определить только ряд базовых приемопередающих станций 210, 212, через которые должен быть выполнен поиск оборудования 218 пользователя. Только после того как оборудование 218 пользователя ответит на поисковый запрос, контроллер 200 радиосети определит, в зоне какой базовой приемопередающей станции 210 в настоящее время находится блок пользователя и какие соединения 220 уровня AAL2 от контроллера 200 радиосети должны быть выделены.

На шаге 404 определяются требуемые ресурсы соединения. Это можно осуществить после того, как на шаге 402 будет выполнен анализ информации о маршрутизации, а приложение управления соединениями определит следующий узел, в который должно быть направлено исходящее AAL2 соединение. Это определение узла может также включать посылку сигналов в другие узлы сети. В случае поискового вызова оборудования пользователя системы UMTS, этот узел представляет собой базовую приемопередающую станцию 210, в зоне которой в данное время располагается оборудование пользователя. В одном из вариантов выполнения изобретения представляют интерес только те ресурсы соединения, к которым нужно получать доступ через ядро коммутации ATM и которые, таким образом, требуют назначения соединения. Следует отметить, что в настоящем описании под ресурсом соединения понимается любое соединение, канал, виртуальный канал или входное/выходное соединение с устройством, которые соединяются с плоскостью пользователя соединения или соединения для передачи пакетных данных через коммутационную матрицу, предпочтительно ядро 100 коммутации ATM. Ресурсы соединения включают по меньшей мере подходящее соединение виртуальных каналов, с которым будет связано исходящее соединение 154 уровня AAL2, и само фактическое исходящее соединение уровня AAL2. Аналогично, если входящее и исходящее соединения уровня AAL2 будут связаны друг с другом через DSP-приложение для преобразования медиапотока, например для шифрования, то должны быть назначены соединения 150, 152 уровня ATM, ведущие к группе 124 подчиненных процессоров, в которую вставлены сменные компьютерные блоки 130, 132, содержащие необходимое приложение. Группа 124 подчиненных процессоров обеспечивает маршрутизацию медиапотоков между компьютерным блоком, содержащим необходимое приложение, и входящими и исходящими соединениями 150, 152 уровня ATM.

В одном из вариантов выполнения изобретения имеется прямое соответствие между производительностью средств обработки медиапотока и полной пропускной способностью соединения, разрешенной для них в ядре коммутации ATM. В дальнейшем средство обработки медиапотока называется для краткости средством обработки. Примером такого средства обработки являются DSP-приложения для цифровой обработки сигналов, связанные с одной из групп 124 подчиненных процессоров. Другими словами, часть вычислительной мощности средств обработки выделяется в качестве ресурса соединения путем назначения соединений с требуемой пропускной способностью, ведущих к средству обработки из ядра коммутации. В этом смысле для обеспечения доступности такого средства для последующих вызовов требуется только кэширование соединений, ведущих к средству обработки. Управление доступом к соединению системы коммутации отслеживает полную выделенную пропускную способность к средству обработки. Таким образом, одновременно разрешается только ограниченное количество соединений со средством обработки. В других вариантах выполнения изобретения для средства обработки требуется отдельное средство назначения.

После шага 404 селектор 352 ресурсов проверяет для каждого ресурса соединения, имеется ли он в кэше 370 соединений.

На шаге 405 селектор 352 ресурсов проверяет свойства требуемого ресурса соединения и проверяет кэш 370 соединений на наличие ресурсов соединения с подходящими свойствами. Если система коммутации только начала работу и нет никаких существующих соединений, то кэш 370 соединений будет пустым. Свойства ресурсов соединений для соединений AAL2 предпочтительно включают такие параметры, как качество обслуживания, например скорость передачи данных в битах. Аналогично, эти свойства могут включать информацию о блоках или портах, из которых начинаются и в которых оканчиваются соединения. Информация о начальных и конечных точках соединений может также быть представлена в виде идентификатора виртуального канала/идентификатора виртуального пути ATM.

Если кэш 370 соединений содержит запись о ресурсе соединения с подходящими свойствами, то на шаге 410 селектор 352 ресурсов принимает решение повторно использовать кзшированный ресурс соединения и сопровождающие его соединения. Если в кэше 370 соединений нет записи о ресурсе с подходящими свойствами, то на шаге 408 селектор 352 ресурсов готовится создать новое соединение и возвращает информацию о требуемых ресурсах соединения и их свойствах брокеру ресурсов.

На шаге 412 селектор 352 ресурсов обновляет статистические данные о соединениях, хранимых в кэше 370 соединений. Статистику соединений обновляют, чтобы включить в нее информацию о потребовавшемся ресурсе соединения. Статистика соединений для соединений уровня AAL2 предпочтительно включает такую информацию, как параметры качества обслуживания. Кроме того, статистика соединений обязательно включает всю информацию, необходимую, чтобы определить, имеет ли соединение требуемый тип, то есть, какие блоки оно соединяет. Например, для соединения уровня AAL2 может быть записан процессор коммутации соединения AAL2, из которого оно начинается, и группа подчиненных процессоров, где оно заканчивается. Предпочтительно, чтобы статистические данные содержали только те параметры качества обслуживания, которые необходимы для сопоставления запрошенных AAL2 соединений с соответствующими имеющимися соединениями, кэшированными в кэше 370 соединений. Одним из таких параметров качества обслуживания, который следует упомянуть отдельно, является скорость передачи данных в битах, то есть пропускная способность соединения AAL2. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения статистические данные о соединениях AAL2 группируют в соответствии с используемыми для их переноса соединениями виртуальных каналов. Другими словами, статистические данные определяют для конкретных соединений виртуальных каналов, т.е. соединений N-CID. Принципом этой статистики должен являться сбор информации о наиболее часто используемых типах соединений AAL2, например наиболее часто используемых скоростях передачи данных для соединений AAL2. Статистические данные влияют на работу кэша 370 соединений; например, в кэше 370 соединений делают запись лишь о тех соединениях AAL2, которые используются достаточно часто. Аналогичная процедура относится к любым другим ресурсам соединений и соответствующим соединениям. Статистика ресурсов соединений используется, чтобы определить, вероятно или нет использование такого вида ресурса соединения в ближайшем будущем, то есть в заданный интервал времени.

В связи с шагом 412 принимают решение о том, необходимо или нет держать ресурс соединения "под рукой" в кэше 370 соединений после разъединения соединения. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения на этом этапе в кэш записывают ресурс соединения и сопутствующие ему соединения. В одном из вариантов выполнения изобретения информация, записанная в кэш соединений, для соединений AAL2 включает скорость передачи данных как параметр качества обслуживания, идентификатор соединения CID и переносящее его соединение виртуальных каналов. Для соединений, оканчивающихся или начинающихся в группе подчиненных процессоров, информация включает идентификатор виртуального канала и идентификатор виртуального пути ATM, позволяющие получить доступ к группе указанных подчиненных процессоров, а в качестве опции - адресную информацию о других компьютерных блоках. В тех вариантах выполнения изобретения, в которых компьютерные блоки, включенные в заданную группу подчиненных процессоров, содержат только ограниченный набор типов DSP-приложений, тип приложения также должен быть записан. Для соединений уровня ATM записываемая информация включает скорость передачи данных как параметр качества обслуживания, идентификатор виртуального канала и идентификатор виртуального пути. Следует отметить, что записываемая информация в общем случае должна включать информацию, необходимую для повторного использования ресурсов соединений в связи с новым запросом на соединение и для соединения ресурсов соединений с заново создаваемыми некэшированными ресурсами соединений.

На шаге 414 проверяют, необходимы ли другие ресурсы соединений и соответствующие соединения для выполняемого вызова. Если да, то процесс переходит на шаг 405. Если больше ресурсов не требуется, то процесс переходит на шаг 416.

На шаге 416 брокер 356 ресурсов получает из селектора ресурсов информацию о таких ожидающих выделения ресурсах соединения, которых не было в кэше 370 соединений, и об их свойствах. Брокер ресурсов направляет информацию об ожидающих выделения ресурсах соединений и имеющихся ресурсах соединений исполнителю 360 соединений. Исполнитель 360 соединений выдает запросы на соединения ATM, соответствующие требуемым соединениям уровня ATM, в ядро 368 ATM коммутации, запросы на соединения уровня AAL2 - в процессор 364 коммутации AAL2, и стартовые запросы - в DSP-приложения в группе 366 подчиненных процессоров. Следует отметить, что могут иметься несколько групп подчиненных процессоров и процессоров коммутации AAL2, которым необходимо послать запросы.

Способ, проиллюстрированный на фиг.4 и описанный выше, может также использоваться в запросе на модификацию сеанса связи. Разница состоит в том, что на шаге 400 получают запрос на модификацию существующего сеанса связи, а не запрос на установку соединения. Запрос на модификацию сеанса связи обычно может содержать информацию о новом канале связи, который будет ассоциирован с сеансом связи. В сети радиодоступа UMTS новый канал связи может быть соединением на уровне AAL2, связанным с объединением сигналов с макроразнесением при многостанционном доступе с кодовым разделением каналов (CDMA). В случае мультимедийной системы с IP-протоколом новый канал связи может быть новым параллельным каналом "пользователь - пользователь", относящимся к новому виду информации, который будет связан с данным сеансом связи.

На фиг.5 иллюстрируется последовательность операций для одного из вариантов освобождения соединения в системе, изображенной на фиг.3. Способ также применяется при установлении соединений, в том числе для передачи пакетированных данных.

На шаге 502 приложение 350 управления соединениями получает запрос на освобождение соединения. На этом шаге приложение 350 управления соединениями выдает запрос на освобождение ресурсов брокеру 356 ресурсов. После шага 502 проверяют повторное использование каждого ресурса соединения, связанного с освобождаемым соединением.

На шаге 504 брокер 356 ресурсов проверяет, был или нет данный ресурс соединения и соответствующие ему соединения определены в процессе выполнения шага 412 установления соединения в качестве ресурса, который должен быть сохранен в кэше 370 соединений после разъединения. Если ресурс соединения и соответствующие ему соединения должны быть использованы повторно, они не освобождаются. В одном из вариантов выполнения изобретения на шаге 508 не требуется никакого обмена сообщениями с кэшем 370 соединений, поскольку информация о ресурсе соединения уже была записана на шаге 412. В других вариантах выполнения изобретения информация о ресурсе соединения может быть послана в кэш 370 соединений на шаге 508.

Если ресурс соединения и соответствующие ему соединения должны быть освобождены, то брокер 356 ресурсов на шаге 510 выдает запрос исполнителю 360 соединений и селектору 352 ресурсов, что позволяет сделать ресурс соединения и соответствующие соединения доступными для других вызовов. Например, если нужно освободить DSP-приложение, нужно также освободить идущие к нему соединения уровня ATM. На фиг.1 такими соединениями уровня ATM являются соединения 150 и 152. В одном из вариантов выполнения изобретения селектор 352 ресурсов помечает ресурсы соединений и соединения как доступные. Исполнитель 360 соединений может также выдавать, например, запросы в ядро 368 коммутации ATM, чтобы стереть информацию, имеющую отношение к освобождаемым соединениям.

Способ, иллюстрируемый на фиг.5 и рассмотренный выше, может также использоваться в запросах на модификацию сеанса связи. Различие заключается в том, что на шаге 500 вместо запроса на прекращение сеанса связи получают запрос на модификацию сеанса связи. Запрос на прекращение сеанса связи несет информацию о соединительном пути, который будет при этом освобожден.

На фиг.6 показана блок-схема одного из вариантов выполнения настоящего изобретения, в котором использование кэша 370 соединений будет более эффективным при его применении в контроллере 606 радиосети UMTS. В этом варианте выполнения изобретения группы подчиненных процессоров 620-625, которые имеют связанные с ними компьютерные блоки, содержащие DSP-приложения, сгруппированы в группы 630, 631, 632. Группы 630, 631, 632 выделяются для заданных соединений виртуальных каналов, то есть соединений N-CID. Каждое соединение N-CID 640, 642, 644 связано с заданной группой 630, 631, 632. Каждое соединение N-CID на одном своем конце заканчивается на базовой приемопередающей станции 600-604, а на другом конце - на процессоре 610, 612 коммутации AAL2. Поэтому заданное соединение N-CID 640, 642, 644 связано с заданной ячейкой или малой группой ячеек, обслуживаемых одной базовой приемопередающей станцией 600-604. Связывая заданную группу 630, 631, 632 с заданным N-CID 640, 642, 644, можно увеличить вероятность найти подходящее кэшированное соединение и ресурс соединения, который уже связан с требуемым процессором коммутации AAL2. Например, можно найти в кэше 370 соединений подходящую группу подчиненных процессоров и соответствующие соединения 150, 152 уровня ATM, которые легко соединить с требуемыми процессорами коммутации AAL2, то есть процессором коммутации AAL2, который связан с обрабатываемым запросом на соединение. Вероятность найти подходящее кэшированное соединение и ресурса соединения обратно пропорциональна отношению количества групп подчиненных процессоров в группе 630, 631, 632 к общему количеству групп подчиненных процессоров в контроллере 606 радиосети. В одном из вариантов выполнения изобретения группы 630, 631, связанные с соединениями N-CID 640, 642, ведущими к двум соседним базовым приемопередающим станциям 600, 602, частично перекрываются, то есть некоторые группы подчиненных процессоров принадлежат обеим группам 630, 631. Преимущество этого варианта выполнения изобретения состоит в том, что соединения между соседними базовыми приемопередающими станциями через группу подчиненных процессоров с большой вероятностью будут кэшированы и доступны для последующих мягких эстафетных передач. Тогда эта группа подчиненных процессоров будет требоваться для доступа к ее сменному компьютерному блоку с целью запуска DSP-приложения для объединения сигналов с макроразнесением.

Специалисту в данной области техники очевидно, что с развитием техники основная идея настоящего изобретения может быть реализована различными способами. Таким образом, настоящее изобретение и варианты его выполнения не ограничены вышеописанными примерами; а могут изменяться в рамках формулы изобретения.

Изобретение относится к области телекоммуникации. Технический результат заключается в уменьшении времени задержки при установлении соединения. Сущность изобретения заключается в том, что в системе коммутации собирают статистику, связанную с использованием сеансовых ресурсов. На основе этой статистики информацию о ресурсах записывают в кэш соединений, чтобы затем повторно использовать для последующих сеансов связи. При последующем установлении или модификации сеанса связи в системе коммутации кэш соединений проверяют на наличие информации о каких-либо подходящих ресурсах. Если подходящий ресурс найден, то он используется при установлении соединений, имеющих отношение к сеансу связи, который должен быть установлен или модифицирован. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ установления или модификации сеанса связи в телекоммуникационной системе коммутации, включающий:

сбор статистических данных, связанных с использованием сеансовых ресурсов, имеющих отношение к указанной системе коммутации;

запись в кэш соединений информации, относящейся к сеансовому ресурсу, на основе указанных статистических данных;

при обработке запроса на установление или модификацию сеанса связи, проверку указанного кэша соединений на наличие по меньшей мере одного подходящего сеансового ресурса; и

использование указанного подходящего сеансового ресурса для установления по меньшей мере одного канала связи в отношении указанного запроса на установление или модификацию сеанса связи.

средства коммутации каналов связи;

средства приема запросов на установление или модификацию сеансов связи;

средства сбора статистических данных о сеансовых ресурсах, используемых в сеансах связи, имеющих отношение к указанным запросам на установление или модификацию сеансов связи;

кэш соединений для записи информации, имеющей отношение к указанным сеансовым ресурсам, на основе указанных статистических данных; и

средства повторного использования сеансового ресурса, информация о котором была сохранена в указанном кэше соединений, в случае нового запроса на установление или модификацию сеанса связи.

средства приема запросов на установление или модификацию сеансов связи;

средства сбора статистических данных о сеансовых ресурсах, используемых в сеансах связи, имеющих отношение к указанным запросам на установление или модификацию сеансов связи;

кэш соединений для записи информации, имеющей отношение к указанным сеансовым ресурсам, на основе указанных статистических данных; и

средства повторного использования сеансового ресурса, информация о котором была сохранена в указанном кэше соединений, в случае нового запроса на установление или модификацию сеанса связи.