專利名稱：Atm交換站中未定比特率服務的業務控制設備和方法
技術領域：
本發明涉及異步傳輸模式(ATM)交換站(ATM exchange)中未定比特率(UBR)服務的業務控制方法和設備。
背景技術：
一般來說，在ATM交換站中把來自入口用戶端的用戶信元連接到出口用戶端的ATM(異步傳輸模式)交換機(ATM switch)需要滿足與多種業務類型，例如，語音，數據，視頻信號等相關的相應服務質量(QoS)。
ATM服務主要分為三類。第一類是恒定比特率(CBR)，非實時可變比特率(nrt-VBR)和實時可變比特率(rt-VBR)服務，其在呼叫建立步驟中保證服務質量。第二類是可用比特率(ABR)服務，其利用ATM服務中未使用的剩余鏈路的可用帶寬傳輸數據。第三類是未定比特率(UBR)服務，其不能保證網絡上的服務質量。
由于近來非常需要互聯網服務，而且預計在不久的將來這種互聯網服務將占總業務的90％以上，ABR和UBR服務正被認真考慮以提供基于ATM通信網絡的互聯網服務。
與使用在連接建立期間分配的固定帶寬的CBR或UBR服務不同，ABR服務使用根據ATM網絡狀況通過收發器和網絡之間的流量控制而動態分配的帶寬。因此，ABR服務一般用于對信元延遲相對不敏感卻對信元丟失敏感的服務。
UBR服務僅當網絡內有額外帶寬時才被使用。因此不能保證服務質量。所以，這種服務就像互聯網服務一樣建立在最大努力原則的基礎上。
圖1概略性地顯示了一種現有技術的ATM交換站中使用的UBR服務控制設備。該設備包括含有入口用戶端100A和100B，出口用戶端300A和300B的用戶臺(subscriber board)和ATM交換機200。入口用戶端100A和100B從ATM通用測試與操作物理接口(UTOPIA)接收用戶信元。然后，用戶信元被傳輸到ATM交換機200的輸入端口。ATM交換機200把輸入到多個輸入端口的用戶信元連接到一個輸出端口。然后，用戶信元通過出口用戶端300A和300B被傳輸到UTOPIA。
UBR業務控制設備的運作如下。因為UBR業務在連接建立期間由于類別的特性并不分配帶寬，ATM交換機200的輸出端口隨時都會出現業務阻塞。這種情況下，出口用戶端300A和300B通過ATM交換站內側中具有預定格式的控制信元，周期性地向入口用戶端100A和100B的每個UBR緩存器反饋關于UBR連接的可用帶寬(BW)的信息。為預防UBR信元的業務阻塞，入口用戶端100A和100B根據關于UBR可用帶寬的反饋信息處理UBR用戶信元。
為滿足UBR連接或釋放時實時業務的服務質量，由下述數學公式確定UBR可用帶寬。
BW＝[p*c-(∑(PCRi)+∑(SCRj))]/k(1)其中，p是目標鏈路利用率；c是鏈路容量；PCRi是恒定比特率(CBR)連接的峰值信元速率；SCRj是可變比特率(VBR)連接的可持續信元速率；k是UBR連接的數目。這樣確定的UBR可用帶寬(_BW)就被構建為每個UBR連接的UBR頻帶，并通過控制信元向入口用戶端100A和100B反饋。
根據控制信元的反饋UBR可用帶寬信息，入口用戶端100A和100B提取存儲在UBR緩存器中的UBR用戶信元，并將該用戶信元傳輸給ATM交換機200。此時，入口用戶端100A和100B判斷存儲在UBR緩存器中的UBR用戶信元是否超出了UBR緩存器的門限。
若UBR用戶信元超出了UBR緩存器的門限，則入口用戶端100A和100B利用早期分組拋棄(EPD)方法或部分分組拋棄(PPD)方法拋棄該UBR用戶信元。然而，若UBR用戶信元沒有超出門限，則入口用戶端100A和100B提取該UBR用戶信元并將其傳輸給ATM交換機200。
如前所述，與實時業務相似，為UBR業務建立UBR連接的可用帶寬，超出預定帶寬的任何輸入UBR用戶信元或者存儲在入口用戶端的UBR緩存器中，或者被拋棄。也就是說，任何大于預定帶寬的UBR用戶信元不能輸入到ATM交換機中，因此，能夠防止ATM交換機的輸出端口經常發生的業務阻塞。
盡管具有上述優點，但現有技術的業務控制方法還是具有許多缺點。或許最值得注意的是，由于UBR連接或釋放時確定的帶寬(BW)被固定為用于UBR連接的UBR可用帶寬，這種方法浪費帶寬并降低了UBR服務效率。因此，即使在實時業務中不需要使用所保留的帶寬，UBR服務也不能使用可用的帶寬。

發明內容
本發明的一個目的是至少解決上述問題和/或缺點，并至少提供下文中描述的優點。
本發明的一個目的是提供一種異步傳輸模式(ATM)交換中用于未定比特率(UBR)服務的業務控制設備和業務控制方法，其能夠保證實時業務的服務質量，并通過防止帶寬浪費而更加有效地控制UBR業務。
通過提供一種ATM交換站中用于UBR服務的業務控制設備可以達到本發明的上述和其它目標以及優點，該設備包括位于第一用戶端的出口用戶端，它提取第一用戶臺的UBR頻帶信息，并根據從第一用戶臺傳來的信元業務阻塞情況以及業務負載狀況而確定UBR頻帶。該設備還包括入口用戶端，它接收由出口用戶端確定的UBR頻帶信息，向第一用戶臺發出反饋，并根據從出口用戶端提取的第一用戶臺的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。
出口用戶端包括負載測量單元，它用于測量來自ATM交換機的傳輸信元的業務負載，并輸出業務負載信號；用戶信元提取單元，用于從來自ATM交換機的輸出信元中提取至少一個用戶信元；出口緩存單元，周期性地對用戶信元提取單元所提取的用戶信元中存儲在內部UBR緩存器中的UBR用戶信元的業務狀況進行判斷，由此輸出業務阻塞狀況信號；業務狀況確定單元，確定對應于自出口緩存器輸出的業務阻塞狀況信號和自負載測量單元輸出的業務負載信號的UBR頻帶，并輸出所確定的UBR頻帶信息；控制信元發生單元，用于把從業務狀況確定單元輸出的UBR頻帶信息加載到控制信元上，并向第二用戶臺內的入口用戶端傳輸該信息；以及控制信元信息提取單元，用于從來自負載測量單元的控制信元中提取第一用戶臺的UBR頻帶信息，并向第二用戶臺內的入口用戶端傳輸該信息。
入口用戶端包括緩存器管理單元，用于根據優先級處理從ATM通用測試與運行物理接口(UTOPIA)傳來的用戶信元；UBR緩存器，用于存儲輸入到緩存器管理單元中的其它用戶信元中的UBR用戶信元；先入先出(FIFO)緩存器，用于從來自出口用戶端的控制信元發生單元的控制信元中提取UBR頻帶信息，并把該信息和用戶信元一起傳輸給ATM交換機；調度器，用于根據來自出口用戶端的控制信元信息提取單元的第一用戶臺UBR頻帶信息確定UBR用戶信元的提取時間，并向緩存器管理單元發送包含所確定的提取時間的UBR管理信息。UBR緩存器可以存儲通過連接輸入的UBR用戶信元。
本發明的另一個實施例提供了一種在ATM交換站中用于UBR服務的業務控制方法，該ATM交換站配備了用于處理用戶信元的ATM交換機。該方法包括從第一用戶臺接收信元信息；從所接收的信元信息中提取UBR用戶信元，并把UBR用戶信元存儲在緩存器中；通過判斷所存儲的UBR用戶信元是否超出緩存器的門限而確定UBR頻帶；從來自UTOPIA的用戶信元中提取UBR用戶信元，并向第一用戶臺發送UBR用戶信元和所確定的UBR頻帶信息。
本發明的另一個實施例提供了一種ATM交換站中用于UBR服務的業務控制方法，該ATM交換站配備了用于處理用戶信元的ATM交換機。該方法包括以下步驟從第一用戶臺的入口用戶端接收信元信息；從所接收的信元信息中提取UBR用戶信元，并把該UBR用戶信元存儲在緩存器中；判斷所存儲的UBR用戶信元是否超出了相應緩存器的門限；若UBR用戶信元超出了相應緩存器的門限，則降低當前UBR頻帶；通過比較降低了的UBR頻帶和UBR可用頻帶而確定UBR頻帶；通過第二用戶臺的入口用戶臺和ATM交換站向第一用戶臺發送所確定的UBR頻帶信息。
信元信息優選的是用戶信元或控制信元，如果信元業務處于正常狀況，則緩存器門限是存儲在UBR緩存器中的UBR用戶信元的最大值。若UBR用戶信元不大于相應緩存器的門限，則判斷業務負載是否不大于預定負載標準值。若業務負載小于預定的負載標準值，則增大當前UBR頻帶，然后通過第二用戶臺和ATM交換機的入口用戶端向第一用戶臺的出口用戶端發送增大了的UBR頻帶信息。
通常情況下，計算目標鏈路利用率和鏈路容量可以得到負載標準值。另一方面，若業務負載大于預定的負載標準值，則保留當前UBR頻帶。通過數學公式，即當前UBR頻帶+{(負載標準值一當前UBR頻帶)/常數}，可以增大當前UBR頻帶。此外，通過比較降低了的UBR頻帶和UBR可用頻帶可以確定UBR頻帶。也就是說，若降低了的UBR頻帶小于UBR可用頻帶，則UBR可用頻帶就成為UBR頻帶。同時，若降低了的UBR頻帶大于UBR可用頻帶，則降低了的UBR頻帶就成為UBR頻帶。
本發明的另一個實施例對應于配備了用于處理用戶信元的ATM交換機的ATM交換站中用于UBR服務的業務控制方法。該方法包括以下步驟按照連接從UTOPIA接收并存儲用戶信元；從所存儲的用戶信元中提取對應于UBR管理信息的UBR用戶信元；向另一個用戶臺的出口用戶端發送所提取的UBR用戶信元和從一個用戶臺的出口用戶端傳來的控制信元。
UBR管理信息表明了利用UBR頻帶信息確定的UBR用戶信元的提取時間，該UBR頻帶信息來自一個用戶臺的出口用戶端，該控制信元包含對應于業務阻塞狀況信號或業務負載信號確定的UBR頻帶的信息，這些信號來自所述一個用戶臺的出口用戶端。
本發明的另一個實施例對應于ATM交換站中用于UBR服務的業務控制方法，用于在具有移位寄存器的出口用戶端的負載測量單元中測量業務負載。該方法包括以下步驟在第一信元時間中對應于信元流設定計數器的值；在第二信元時間中使計數器移位一個空位，對應于信元流重復設定計數器的值；以特定的周期計算計數器的信元計數值；以及利用計算出的計數值得出負載。得出負載的步驟可以通過計算信元業務的最大速率、計算出的計數值和計數器寄存器來完成。
本發明的另一個實施例對應于ATM交換站中用于UBR服務的業務控制方法，用于通過業務狀況判斷單元確定UBR頻帶。該方法包括以下步驟把初始UBR頻帶設定為全頻帶值；判斷是否接收到業務阻塞發生信號；若接收到業務阻塞發生信號，則減小當前UBR頻帶，并通過比較減小后的UBR頻帶和UBR可用頻帶而確定UBR頻帶。
總之，根據本發明，根據出口用戶端的信元阻塞狀況或業務負載而動態確定UBR頻帶，所確定的帶寬信息被加載到控制信元中，并被反饋到入口用戶端，在入口用戶端根據反饋的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。通過這種方式，本發明的ATM交換站中用于UBR服務的業務控制設備和業務控制方法能夠保證實時業務的服務質量，防止頻帶的任何浪費，而且，通過最大限度使用UBR服務的可用實時業務頻帶，能夠更加有效地控制UBR服務。
本發明的其它優點、目的和特征有一部分將在以下的說明書中進行闡述，有一部分則對于本領域的技術人員經過對以下內容的檢驗后會變得明了，或者通過本發明的實踐而體驗到。所附的權利要求書具體指出了本發明的目的和優點。


以下參照附圖對本發明進行詳細描述，圖中相同標號表示同一元件，其中圖1表示了根據現有技術的異步傳輸模式(ATM)交換站中用于未定比特率(UBR)服務的業務控制設備；圖2a和2b是框圖，表明了根據本發明一個優選實施例的ATM交換站中用于UBR服務的業務控制設備；圖3是一個流程圖，表明了根據本發明優選實施例的入口用戶端處的UBR服務控制方法；圖4是一個流程圖，表明了根據本發明優選實施例的現存用戶端處的UBR服務控制方法；圖5是一個流程圖，表明了根據本發明優選實施例的測量UBR用戶信元業務負載的方法；以及圖6是一個流程圖，表明了根據本發明優選實施例的確定UBR頻帶的方法。
優選實施例說明圖2a和2b是示意性框圖，表明了根據本發明一個優選實施例的異步傳輸模式(ATM)交換站中用于未定比特率(UBR)服務的業務控制設備。該設備包括入口用戶端100A和100B，ATM交換機200，和出口用戶端300A和300B。入口用戶端100A和100B與出口用戶端300A和300B通過周期性檢查來自ATM交換機200的信元業務而確定UBR頻帶。入口和出口用戶端也根據UBR頻帶處理UBR用戶信元。
例如，位于用戶臺A的出口用戶端300A中的業務狀況判斷單元306A根據來自ATM交換機200的信元業務阻塞或業務負載狀況而確定UBR頻帶。業務狀況判斷單元306A通過控制信元發生單元301A，向反向控制信元加載所確定的UBR頻帶，并將UBR頻帶發送給位于同側用戶臺A中的入口用戶100A的FIFO 103A。
FIFO 103A通過ATM交換機200把來自控制信元發生單元301A的反向控制信元和從物理層發送到入口用戶端100A的用戶信元一起傳輸給另一側用戶臺B的出口用戶端300B。然后，位于用戶臺B的出口用戶端300B的控制信元信息提取單元302B從通過ATM交換機200輸入的控制信元中提取用戶臺A中出口用戶端300A的UBR頻帶信息，并把該UBR頻帶信息傳輸給用戶臺B的入口用戶端100B的調度器104B。
隨后，調度器104B根據來自控制信元信息提取單元302B的UBR頻帶信息確定UBR用戶信元的提取時間，并通過緩存器管理單元101B處理UBR用戶信元。換句話說，若UBR頻帶減小，則對應于減小了的UBR頻帶的UBR用戶信元被臨時存儲在緩存器中，并根據緩存器門限或者輸出或者拋棄。與此相反，若UBR頻帶增大，則對應于增大了的UBR頻帶的UBR用戶信元被傳輸給ATM交換機200。由于與上述解釋大部分相似，這期間將不能確定如何根據由用戶臺B的出口用戶端300B確定的UBR頻帶信息處理用戶臺A中入口用戶端100A的UBR用戶信元的細節。
下文將更詳細地說明ATM交換站中用于UBR服務的業務控制設備的結構，主要集中在用戶臺A上。首先，用戶臺A包括入口用戶端100A和出口用戶端300A。入口用戶端100A包括緩存器管理單元101A、UBR緩存器102A、FIFO 103A和調度器104A。出口用戶端300A包括控制信元發生單元301A、控制信元信息提取單元302A、出口緩存單元303A、用戶信元提取單元304A、負載測量單元305A和業務狀況判斷單元306A。
位于入口用戶端中的緩存器管理單元101A根據每個服務質量的優先級，把用戶信元從UTOPIA向ATM交換機200傳輸。特別地，需要實時處理的例如恒定比特率(CBR)和可變比特率(VBR)之類的服務具有最高優先級，而非實時業務，如可用比特率(ABR)和未定比特率(UBR)服務具有低優先級。用戶信元優選地以CBR、VBR、ABR和UBR的順序向ATM交換機200傳輸。此時，若傳輸的用戶信元碰巧是UBR用戶信元，則緩存器管理單元101A把UBR用戶信元傳輸給UBR緩存器102A。
緩存器管理單元101A將在適當時候，利用調度器104A的UBR管理信息從UBR緩存器102A中提取UBR用戶信元，然后，將UBR用戶信元傳輸給ATM交換機200。
處于緩存器管理單元101A控制之下的UBR緩存器102A按照連接存儲UBR用戶信元。
FIFO 103A根據優先級向ATM交換機200傳輸來自緩存器管理單元101A的用戶信元和來自出口用戶端300A的控制信元發生單元301A的反向控制信元。
調度器104A從出口用戶端300A的控制信元信息提取單元302A接收位于另一側用戶臺B上出口用戶端300A的UBR頻帶信息，并根據該UBR頻帶信息確定UBR緩存器102A中的UBR用戶信元的提取時間。然后，調度器104A向緩存器管理單元101A傳輸包含所確定的UBR用戶信元的提取時間的UBR管理信息。
位于出口用戶端的控制信元發生單元301A把來自業務狀況判斷單元306A的UBR頻帶信息加載到反向控制信元中，并把UBR頻帶信息傳輸給FIFO 103A。
控制信元信息提取單元302A從來自ATM交換機200的控制信元中提取UBR頻帶信息，并把提取的UBR頻帶信息傳輸給調度器104A。
出口緩存單元303A在把用戶信元傳輸給UTOPIA之前具有多個緩存器(如CBR緩存器，VBR緩存器，ABR緩存器和UBR緩存器)，按照類別把信元臨時存儲在相應緩存器中，根據優先級提取用戶信元，并最終將其傳輸給UTOPIA。此外，出口緩存單元303A為其中的UBR緩存器指定一個門限，并判斷存儲在UBR緩存器中的UBR用戶信元是否超出了緩存器的門限。
根據UBR用戶信元是否超出緩存器門限的判斷結果，出口緩存單元303A周期性地傳輸對應于業務狀況判斷單元306A的判斷結果的業務阻塞狀況信號。也就是說，出口緩存器303A中的UBR緩存器具有最低優先級。若最大速率為155Mbps的業務從ATM交換機中流出，而業務仍然阻塞，則出口用戶端300A把該業務以最大149Mbps的速率向UTOPIA傳輸。這表明在信元業務阻塞期間沒有傳輸給UTOPIA的用戶信元就被保留在出口緩存單元303A中。這里，由于UBR用戶信元沒有存儲在具有最低優先級的UBR緩存器中，假設信元業務處于正常狀況，則出口緩存單元303A檢測UBR緩存器中UBR用戶信元的最大存儲容量，并把最大值指定為UBR緩存器的門限。
此后，根據存儲在UBR緩存器中的UBR用戶信元是否超出門限，出口緩存單元303A周期性地向業務狀況判斷單元306A傳輸相應的業務阻塞狀況信號。若存儲在UBR緩存器中的UBR用戶信元大于UBR緩存器的門限，則出口緩存單元303A向業務狀況判斷單元306A傳輸業務阻塞發生信號，但若情況相反，則向業務狀況判斷單元306A傳輸正常狀況信號。
用戶信元提取單元304A從來自ATM交換機的信元信息中提取用戶信元，并把該用戶信元傳輸給出口緩存單元303A。
負載測量單元305A包括使用移位寄存器的計數器，并通過從ATM交換機200輸入到出口用戶端300A的用戶信元和控制信元測量每信元時間的業務負載，并把相應業務負載信號傳輸給業務狀況判斷單元306A。換句話說，若信元在一個信元時間內輸入到出口用戶端300A，則負載測量單元305A把構成計數器的移位寄存器設為“1”。若信元沒有輸入到出口用戶端300A，則負載測量單元把移位寄存器設為“0”。然后，負載測量單元305A在設定后的下一個信元時間內移位一個空位，并根據信元流重復設定過程，如“1”或“0”。
這可由下文說明。假設計數器由128個移位寄存器組成。此后，負載管理單元305A在128個信元時間內把每個寄存器都設為“1”，并測量從ATM交換機200輸入到出口用戶端300A的信元業務數量。
接下來，若在一個特定周期內計數器的信元計數值是120，則從ATM交換機200能夠輸入到出口用戶端300A的最大信元業務速率是155Mbps，業務速率是(155Mbps×120信元)/128＝145Mbps。
負載測量單元305A向業務狀況判斷單元306A發送業務速率信息(即145Mbps)。
業務狀況判斷單元306A根據來自出口緩存單元303A的業務阻塞狀況信號和來自負載管理單元305A的業務負載信號確定UBR頻帶。然后，判斷單元306A把所確定的UBR頻帶信息傳輸給控制信元發生單元301A。也就是，業務狀況判斷單元接收負載管理單元305A和出口緩存單元303A周期性輸出的業務負載信號和業務阻塞狀況信號，然后判斷從ATM交換機200輸入到出口用戶端300A的信元業務狀況。下面將更詳細說明業務狀況判斷單元306A。
首先，業務狀況判斷單元306A判斷來自出口緩存單元303A的業務阻塞狀況信號是否是通報業務出現阻塞的真實狀況信號。若否，也就是若業務阻塞狀況信號不是表明出現業務阻塞的狀況信號，則業務狀況判斷單元306A確定來自負載測量單元305A的業務負載信號有效，并判斷負載測量單元305A測量的業務負載是否小于負載標準值。
若業務負載小于負載標準值，則業務狀況情況單元306A增大當前UBR頻帶，并讓另一側用戶臺B的入口用戶端100B根據增大了的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。具體而言，業務狀況判斷單元306A發現負載測量單元305A測量的業務負載小于負載標準值p×c時，還有沒被當前實時業務占用的可用頻帶，于是確定利用如下公式2增大UBR頻帶當前UBR頻帶+{(p*c-當前UBR頻帶)/常數} (2)其中，“p”是目標鏈路利用率；“c”是鏈路容量。
此后，為根據增大了的UBR頻帶信息使UBR用戶信元在另一側用戶臺B的入口用戶端100B得到處理，業務狀況判斷單元306A通過控制信元發生單元301A向反向控制信元中插入增大了的UBR頻帶信息。此外，業務狀況判斷單元306A通過同側用戶臺A的入口用戶端100A并通過ATM交換機200把反向控制信元反饋到另一側用戶臺B的入口用戶端100B。
這種情況下，另一側用戶臺B的入口用戶端100B中的調度器104B從反向控制信元中提取UBR頻帶信息，并根據提取出的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。換句話說，另一側用戶臺B的入口用戶端中的調度器104B根據反饋的用戶臺A中出口用戶端300A的UBR頻帶信息確定用于來自UBR緩存器的UBR用戶信元的提取時間。然后，調度器104B向緩存器管理單元101B傳輸包含所確定的提取時間的UBR管理信息。
緩存器管理單元101B根據來自調度器104B的UBR管理信息處理UBR用戶信元。也就是，緩存器管理單元101B從UBR緩存器102B中提取對應于增大了的UBR頻帶的UBR用戶信元，并把該UBR用戶信元傳輸給ATM交換機200。
通過這種方式，未被使用的實時業務中的任何可用頻帶都能夠用于UBR服務，并且可以控制通過ATM交換機200從入口用戶端100B輸出到出口用戶端300A的UBR服務。
若負載測量單元305A測量的業務負載大于負載標準值，也就是說，從ATM交換機200輸入到出口用戶端300A的信元業務不處于信元業務阻塞狀況，而是以適當負載水平以一定業務傳輸速率傳輸，則業務狀況判斷單元306A使當前UBR頻帶保持不變。
此后，業務狀況判斷單元306A把此保持的UBR頻帶信息反饋給另一側用戶臺300B中的入口用戶端100B，并根據前述UBR頻帶信息讓入口用戶端100處理UBR用戶信元。然后，業務狀況判斷單元306A通過比較減小了的UBR頻帶和UBR連接的UBR可用頻帶(BW)確定UBR頻帶。
通過把當前UBR頻帶減小到一半(0.5倍)并比較減小了的UBR頻帶和UBR可用頻帶(BW)，若減小了的UBR頻帶小于UBR可用頻帶(BW)，則UBR可用頻帶(BW)就被指定為UBR頻帶。另一方面，若減小了的UBR頻帶大于UBR可用頻帶(BW)，則該減小了的UBR頻帶被指定為UBR頻帶。
一旦UBR頻帶信息被確定，該信息就被反饋給另一側用戶臺B中的入口用戶端100B。這種情況下，位于另一側用戶臺B的入口用戶端100B就根據反饋的UBR頻帶信息處理輸出到位于用戶臺A的出口用戶端300A的UBR用戶信元。也就是說，另一側用戶臺的入口用戶端100B把相應UBR用戶信元存儲在UBR緩存器102B中的減小了的UBR頻帶中，或者拋棄該UBR信元。這增大了實時業務帶寬，因此保證了實時業務的服務質量。
總結上述UBR服務控制方法，首先，用戶臺A的出口用戶300A判斷通過ATM交換機200從另一側用戶臺B的入口用戶端100B傳輸的UBR服務狀況，并根據判斷結果產生UBR頻帶信息。然后，通過ATM交換機200把UBR頻帶信息反饋給入口用戶端100B和另一側用戶臺B的出口用戶端300B，并根據反饋的UBR頻帶信息控制從入口用戶端100B輸出到出口用戶端300A的UBR服務。
同時，還可以使用相同方法控制從用戶臺A的入口用戶端100A輸出到另一側用戶臺B的出口用戶端300B的UBR服務。也就是說，出口用戶端300B判斷UBR服務狀況，并根據該判斷結果產生UBR頻帶信息。然后通過ATM交換機200把所產生的UBR頻帶信息反饋給入口用戶端和出口用戶端300A，并根據反饋的UBR頻帶信息控制從入口用戶端100A輸出到出口用戶端300B的UBR服務。這里，入口用戶端100B和位于用戶臺B的出口用戶端300A的配置可以與用戶臺A相同。
圖3是流程圖，表明了根據本發明一個優選實施例的入口用戶端的UBR服務控制方法。如圖所示，入口用戶端接收來自UTOPIA的UBR用戶信元(S300)并按照連接把所接收的UBR用戶信元存儲起來(S301)。
完成步驟S301后，入口用戶端從所存儲的UBR用戶信元中提取UBR用戶信元，使其符合UBR管理信息(S302)。
UBR管理信息可以是所確定的UBR用戶信元的提取時間，該UBR用戶信元使用來自同側用戶臺的出口用戶端的UBR頻帶信息。因此，入口用戶端根據所確定的提取時間，從所存儲的UBR用戶信元中提取UBR用戶信元。
接下來，入口用戶端把提取的UBR用戶信元和來自同側用戶臺的出口用戶端的控制信元一起傳輸給另一側用戶臺的出口用戶端(S303)。這里，控制信元包括UBR頻帶信息。然后，通過使用UBR用戶信元和來自入口用戶的控制信元，另一側用戶臺的出口用戶端可以控制UBR服務如下。
圖4是流程圖，表明了根據本發明一個優選實施例在出口用戶端如何控制UBR服務。首先，一旦從另一側用戶臺的入口用戶端接收到含有用戶信元和控制信元的信元信息(S400)，出口用戶端從所接收的信元信息中提取一個用戶信元(S401)。接著，出口用戶端把提取的用戶信元存儲在相應緩存器中(S402)。例如，把CBR用戶信元存儲在CBR緩存器中，把VBR用戶信元存儲在VBR緩存器中，把UBR用戶信元存儲在UBR緩存器中。下文將描述把UBR用戶信元存儲在UBR緩存器中的示例性情況。
首先，出口用戶端判斷所存儲的UBR用戶信元是否超出UBR緩存器的門限(S403)。根據步驟S403的結果，若UBR用戶信元大于UBR緩存器的門限，則出口用戶端輸出業務阻塞發生信號(S404)。
緊隨步驟S404，出口用戶端減小當前UBR頻帶(S405)，并通過比較減小后的UBR頻帶和UBR連接的UBR可用頻帶而確定UBR頻帶(S406)。特別地，若減小后的UBR頻帶小于UBR可用頻帶，則出口用戶端把UBR可用頻帶確定為UBR頻帶。然而，若減小后的UBR頻帶超出了UBR可用頻帶，則出口用戶端把減小后的UBR頻帶確定為UBR頻帶。
步驟S406后，出口用戶端把所確定的UBR頻帶信息加載到反向控制信元上，并通過另一側用戶臺的入口用戶端和ATM交換機200把UBR頻帶信息傳輸給另一側用戶臺的入口用戶端(S407)。另一側用戶臺的入口用戶端根據確定的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。
接下來，另一側用戶臺的入口用戶端根據傳輸的帶寬信息處理UBR用戶信元。作為步驟S403的判斷結果，若UBR用戶信元不大于UBR緩存器的門限，出口用戶端判斷UBR用戶信元的業務負載是否小于標準值(S408)。
在步驟S408中，若UBR用戶信元的業務負載小于標準值，則出口用戶端增大當前UBR頻帶(S409)。此時，使用公式2可以增大UBR頻帶。
步驟S409完成后，出口用戶端把增大了的UBR頻帶信息加載到反向控制信元中，并通過同側用戶臺的入口用戶端和ATM交換機把增大了的UBR頻帶信息傳輸給另一側用戶臺的入口用戶端(S410)。另一側用戶臺的入口用戶端根據增大了的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。
接下來，另一側用戶臺的入口用戶端根據傳輸的頻帶信息處理UBR用戶信元。如果步驟S408的判斷結果表明UBR用戶信元的業務負載不小于標準值，則當前UBR頻帶被保留(S411)。
此后，出口用戶端把此保留的UBR頻帶信息加載到反向控制信元中，并通過同側用戶臺的入口用戶端和ATM交換機把UBR頻帶信息傳輸給另一側用戶臺的入口用戶端(S412)。然后，另一側用戶臺的入口用戶端根據傳輸的帶寬信息處理UBR用戶信元。
圖5是流程圖，表明了根據本發明的一個優選實施例如何測量UBR用戶信元的業務負載。首先判斷在一個信元時間內信元是否已經被輸入到出口用戶端(S500)。若這段時間內信元已經被輸入到該端中，則把計數器設為“1”(S501)，若否， (也就是說，若一個信元時間內被沒有信元流入該端中)，則把計數器設為“0”(S502)。
一旦信元被設為上述值，在下一個信元時間內根據信元是否已經輸入，通過移位一位重復設定“0”或“1”的過程(S503)。
步驟S503后，在特定周期內計算計數器的信元計數值(S504)。通過使用該計算出的信元計數值可以得出業務負載(S505)。例如，假設計數器由128個移位寄存器組成，且特定周期內計數器的信元計數器值是120，信元業務的最大速率是155Mbps，則業務負載將是(155Mbps×120信元)/128＝145Mbps。然后，像這樣計算的業務負載被傳輸給業務狀況判斷單元。
圖6是流程圖，說明了根據本發明的一個優選實施例如何確定UBR頻帶。首先，初始UBR頻帶被設為全帶寬值(S600)。然后判斷是否接收到業務阻塞發生信號(S601)。若接收到業務阻塞發生信號，則增大當前UBR頻帶(S602)，并與UBR連接的UBR可用帶寬相比較，從而確定UBR頻帶(S603)。
這里又與前述相似，若減小了的UBR頻帶小于UBR可用頻帶，則出口用戶端把UBR可用頻帶確定為UBR頻帶，若減小了的UBR頻帶超出UBR可用頻帶時，則減小了的UBR頻帶被確定為UBR頻帶。
若步驟S601中任何情況下都沒有接收到業務負載發生信號，則判斷業務負載是否小于標準值(S604)。若業務負載小于標準值，則增減當前UBR頻帶(S605)。然而，若業務負載不小于標準值，則保留當前UBR頻帶(S606)。
雖然以上參照特定的實施例對本發明進行了描述，但本領域的技術人員可以理解，在不脫離所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下，本發明可以在形式和細節上有多種變化。
上述的實施例和優點僅僅是示例性的，并不對本發明構成限制。本發明可以容易地應用于其它類型的裝置。本發明的說明書是用于進行說明，不限制權利要求的范圍。對于本領域的技術人員，很顯然可以有很多的替換、改進和變化。在權利要求書中，裝置加功能的語句旨在涵蓋實現所述功能的結構，其不僅包括結構的等同，也包括等同的結構。
權利要求
1.一種異步傳輸模式(ATM)交換站中用于未定比特率(UBR)服務的業務控制設備，包括出口用戶端，用于從第一用戶臺中提取UBR頻帶信息，并根據信元業務阻塞情況和來自第一用戶臺的業務負載狀況確定UBR頻帶；以及入口用戶端，用于接收出口用戶端確定的UBR頻帶信息，把該UBR頻帶信息反饋給第一用戶臺，并根據從出口用戶端提取的第一用戶臺的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，出口用戶端包括負載測量單元，用于測量來自ATM交換機的傳輸信元的業務負載，并輸出業務負載信號；用戶信元提取單元，用于從ATM交換機輸出的信元中提取用戶信元；出口緩存單元，用于根據一個周期性判斷的結果輸出業務阻塞狀況信號，該判斷是基于用戶信元提取單元提取的用戶信元中存儲在內部UBR緩存器中的UBR用戶信元的業務狀況而周期性進行的；業務狀況判斷單元，用于確定對應于出口緩存器輸出的業務阻塞狀況信號和負載測量單元輸出的業務負載信號的UBR頻帶，并輸出關于所確定的UBR頻帶的信息；控制信元發生單元，用于把業務狀況判斷單元輸出的UBR頻帶信息加載到控制信元中，并把該信息傳輸給第二用戶臺內的入口用戶端；以及控制信元信息提取單元，用于從負載測量單元發出的控制信元中提取第一用戶臺的UBR頻帶的信息，并把該信息傳輸給第二用戶臺內的入口用戶端。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，入口用戶端包括緩存器管理單元，用于根據優先級處理來自ATM通用測試與運行物理接(UTOPIA)的用戶信元；UBR緩存器，用于存儲輸入到緩存器管理單元中的其它用戶信元中的UBR用戶信元；先入先出緩存器(FIFO)，用于從來自出口用戶端的控制信元發生單元的控制信元中提取UBR頻帶信息，并向ATM交換機發送該信息和用戶信元；以及調度器，用于根據來自出口用戶端的控制信元信息提取單元的第一用戶臺的UBR頻帶信息而確定UBR用戶信元的提取時間，并把含有所確定的提取時間的UBR管理信息傳輸給緩存器管理單元。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，UBR緩存器按照連接存儲所輸入的UBR用戶信元。
5.一種異步傳輸模式(ATM)交換站中用于未定比特率(UBR)服務的業務控制方法，包括從第一用戶臺的入口用戶端接收信元信息；從接收到的信元信息中提取UBR用戶信元，并將該UBR用戶信元存儲在緩存器中；根據所存儲的UBR用戶信元是否超出緩存器門限的判斷結果而確定UBR頻帶；以及從來自通用ATM測試與運行物理接口(UTOPIA)的用戶信元中提取UBR用戶信元，并把提取出的UBR用戶信元和確定的UBR頻帶信息一起傳輸給第一用戶臺。
6.一種異步傳輸模式(ATM)交換站中用于未定比特率(UBR)服務的業務控制方法，包括從第一用戶臺的入口用戶端接收信元信息；從所接收的信元信息中提取UBR用戶信元，并將該UBR用戶信元存儲在緩存器中；(c)利用計算出的計數值得出負載。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，步驟(a)包括判斷在第一信元時間中是否有信元流入出口用戶端；若有信元流入出口用戶端，則把計數值設定為一個第一值，若信元沒有流入出口用戶端，則計數值設定為一個第二值；以及在第二信元時間中把計數器移位一位后，對應于信元流的出現重復計數器的設定值操作。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，通過計算信元業務的最大速率、計算出的計數值和計數器寄存器來完成根據計算出的計數值得出負載的步驟。
20.一種異步傳輸模式(ATM)交換站中的未定比特率(UBR)服務的業務控制方法，用以在業務狀況單元中確定UBR頻帶，包括把初始UBR頻帶設定為全頻帶值；判斷是否接收到業務阻塞發生信號；若接收到業務阻塞發生信號，則減小當前UBR頻帶；以及通過比較減小了的UBR頻帶和UBR可用頻帶來確定UBR頻帶。
21.根據權利要求20所述的方法，該方法還包括若接收到業務阻塞發生信號，則判斷業務負載是否小于一個負載標準值；以及若業務負載小于負載標準值，則增大當前UBR頻帶。
22.根據權利要求21所述的方法，該方法還包括以下步驟若業務負載不小于負載標準值，則保持當前UBR頻帶。務質量。所以，這種服務就像互聯網服務一樣建立在最大努力原則的基礎上。圖1概略性地顯示了一種現有技術的ATM交換站中使用的UBR服務控制設備。該設備包括含有入口用戶端100A和100B，出口用戶端300A和300B的用戶臺(subscriber board)和ATM交換機200。入口用戶端100A和100B從ATM通用測試與操作物理接口(UTOPIA)接收用戶信元。然后，用戶信元被傳輸到ATM交換機200的輸入端口。ATM交換機200把輸入到多個輸入端口的用戶信元連接到一個輸出端口。然后，用戶信元通過出口用戶端300A和300B被傳輸到UTOPIA。UBR業務控制設備的運作如下。因為UBR業務在連接建立期間由于類別的特性并不分配帶寬，ATM交換機200的輸出端口隨時都會出現業務阻塞。這種情況下，出口用戶端300A和300B通過ATM交換站內側中具有預定格式的控制信元，周期性地向入口用戶端100A和100B的每個UBR緩存器反饋關于UBR連接的可用帶寬(BW)的信息。為預防UBR信元的業務阻塞，入口用戶端100A和100B根據關于UBR可用帶寬的反饋信息處理UBR用戶信元。為滿足UBR連接或釋放時實時業務的服務質量，由下述數學公式確定UBR可用帶寬。BW＝[p*c-(∑(PCRi)+∑(SCRj))]/k(1)其中，p是目標鏈路利用率；c是鏈路容量；PCRi是恒定比特率(CBR)連接的峰值信元速率；SCRj是可變比特率(VBR)連接的可持續信元速率；k是UBR連接的數目。這樣確定的UBR可用帶寬(BW)就被構建為每個UBR連接的UBR頻帶，并通過控制信元向入口用戶端100A和100B反饋。(c)利用計算出的計數值得出負載。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，步驟(a)包括判斷在第一信元時間中是否有信元流入出口用戶端；若有信元流入出口用戶端，則把計數值設定為一個第一值，若信元沒有流入出口用戶端，則計數值設定為一個第二值；以及在第二信元時間中把計數器移位一位后，對應于信元流的出現重復計數器的設定值操作。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，通過計算信元業務的最大速率、計算出的計數值和計數器寄存器來完成根據計算出的計數值得出負載的步驟。
20.一種異步傳輸模式(ATM)交換站中的未定比特率(UBR)服務的業務控制方法，用以在業務狀況單元中確定UBR頻帶，包括把初始UBR頻帶設定為全頻帶值；判斷是否接收到業務阻塞發生信號；若接收到業務阻塞發生信號，則減小當前UBR頻帶；以及通過比較減小了的UBR頻帶和UBR可用頻帶來確定UBR頻帶。
21.根據權利要求20所述的方法，該方法還包括若接收到業務阻塞發生信號，則判斷業務負載是否小于一個負載標準值；以及若業務負載小于負載標準值，則增大當前UBR頻帶。
22.根據權利要求21所述的方法，該方法還包括以下步驟若業務負載不小于負載標準值，則保持當前UBR頻帶。
全文摘要
一種UBR服務的業務控制設備，包括通過ATM交換站連接到第二用戶側的第一用戶側。第一用戶側包括出口用戶端，用于提取第二用戶端反饋的用戶臺UBR頻帶信息，并根據信元業務阻塞情況和來自第二用戶端的用戶臺的業務負載狀況而確定UBR頻帶。該設備還包括入口用戶端，用于接收出口用戶端確定的UBR頻帶信息，把UBR頻帶信息反饋給第二用戶端的用戶臺，并根據第二用戶臺的UBR頻帶信息處理UBR用戶信元。該設備的優點在于保證了實時業務的服務質量并把所有可用實時業務頻帶用于UBR服務，從而防止浪費頻帶，并更加有效地控制UBR業務。
文檔編號H04Q11/04GK1420662SQ02150488
公開日2003年5月28日 申請日期2002年11月13日 優先權日2001年11月16日
發明者河城宇 申請人:Lg電子株式會社