CN100384097C - 用于在atm交换节点中实时监控信息量的方法 - Google Patents

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Abstract

在异步传输模式(ATM)交换节点实时地监控信息量的一种方法，包括步骤：从接收的ATM信元的标题中检索虚拟路径标识符(VPI)/虚以信道标识符(VCI)字段和信元损失优先级(CLP)字段，以便通过检验VPI/VCI字段的标题的有效值确定该信元的有效性，比较信元监视计数器值(Cm)与信元控制计数器值(Cc)，以便当确定该信元是有效时检测信息量参数的违反点，当该信元违反该信息量参数时，利用信息量控制数据(Active Idle)和CLP确定目前用户的连接是否违反该协商参数，根据该信元违反协商参数保持，标记和丢弃该信元，传送控制该有效信元的结果给该物理层以便处理该信元和报告信元监视计数器值给上面级别的控制面板，以便根据该信元监视计数器值复位该信元计数器控制值。

Description

用于在ATM交换节点中实时监控信息量的方法
技术领域
本发明涉及在ATM交换节点中通过控制具有可变比特率的各种信息量源的信元传输速率实时监控信息量的方法。
背景技术
ATM(异步传输模式)网络通常要求有用于控制信息量和带宽来有效地传送具有用户要求的QOS(服务质量)信息的装置。通常由ATM交换***提供的信息量业务类别是根据CBR(恒定的比特率)，RT-VBR(可变的比特率)，NRT-VBR，ABR(可用的比特率)，UBR(未指定的比特率)等。特别地在这些中，VBR业务必须实时地与视频信号一起提供。因为它需要各种带宽和表示脉冲串属性，ATM网的交换节点必须装备有用于监控信息量的装置，以便通过协商信息量参数利用该网络资源。然而，如果用于控制该信息量的装置不适当地工作以满足经过ATM网传送的信息量的变化，在传送VBR信息量的网络中可能引起信息量阻塞。
也称为‘虚拟调度算法’或者‘连续状态泄漏存储桶(leaky bucket)算法’、由ATM论坛推荐的用于控制ATM信息量的GCRA(通用信元速率算法)是控制最大的信元传输速率，信元延迟偏差，平均信元传输速率和脉冲串容限。这提供了用于控制、通过开关利用缓冲器的有限值和以信息量确定的计数器增量输入的数据单元的传输速率的装置。虽然GCRA是具有好的性能的一个简单的算法以便检测协商信元参数是否满足，但是它不必使用这个算法作为UPC(使用参数控制)。而是任何UPC算法可以安装，如果QOS可以保证呼叫根据该协商参数传送信元。
最初，GCRA是作为一个用来通过检测协商信元参数的违反点控制该信元的算法提出来的，而且也未给出用于其它功能的规则。然而，该***设计人员倾向于修改GCRA用以监视输入到交换节点的信息量，以便测量被由所有用户的呼叫使用波段的速率。为了控制信元传输速率，保证QOS，和改善网络性能，必需监视经过该网络传送的信息量，而不管ATM业务类别。另外，虽然能够检验利用GCRA装入该网络的信息量和用于反馈控制的资源管理(RM)信元，但是这些算法最初不是和主要地预定用于监视该信息量，以致不能正确的监视VBR信息量。因此，当用于监视和控制具有各种特性的ATM信息量时，这样的常规技术有下列缺点：
1.要求至少两个计数器监视和控制VBR和VC(虚拟连接)，一个计数器用于控制最大的信元传输速率和另一个用于控制平均信元传输速率。
2.对于分配网络资源给VBR和ABR业务根据连接的数目要求缓冲区大小和泄漏速率对。另外，均匀地控制具有各种特性的宽带业务的网络资源是很难的。
3.因为用于传送数据单元的控制算法仅仅在最初设置的测量时间间隔执行，它不可能测量实际的平均信元传输速率。即，GCRA的信元传输速率控制的精度取决于泄漏存储桶的容量。
4.虽然流入交换节点的信息量可以通过设置泄漏的速率控制，但是它不可能实时计算由所有的VC的资源使用的速率。另外，对某一连接的漏泄速率意味着连续分配一个固定波段给该连接，这样很难预期获得使用该网络资源的最佳的效率。
5.开关中的缓冲器的容量随着信息的脉冲串特性增加，因此增加了硬件。为了服务大的脉冲串特性的信息量，希望使用象常规的FRP(快速预定协议)一样的***，然而它不提供监视和报告该信息量的功能。此外，因为输入数据信元首先由缓冲器处理，它不可避免地延迟该处理。
6.因为高速信道中固有的延迟特性，因此无适当的阻塞控制机构，这是控制ATM网络阻塞所必需的。即，常规的阻塞控制机构检验开关中提供的缓冲器的占用率，或者通过发送一个特殊控制信元给网络链路测量RTT(往返时间)，以便检测网络的阻塞。然而，这样的检测不是实时执行的，使得它难于应付由于处理的延迟或者在每个开关中传送信元引起的开销。
7.虽然GCRA可以根据参数通过设置漏泄率和缓冲区容量控制流入常规的ATM网中的交换节点的信息量，当流入具有随时间变化的比特率的交换节点信息量时，有效地重新调整信息量控制数据或者分配带宽是不可能的。
这些缺点被总结如下：
常规的信息量控制算法难以获得多个统计信息的最佳的结果，即ATM网的最佳优点。而且，即使在网络资源中保持可用的部分，QOS常常随着链路连接被影响。这样的问题是由于大部分信息量控制算法不是实时地执行，和信息量控制中的功能是互相独立地执行的缘故。
发明内容
本发明的目的是提供在ATM网的交换节点中实时地监控信息量以保证用户要求的QOS的方法。
本发明的另外一个目的是提供控制流入ATM交换节点的VBR信息量的信元传输速率以便根据该信息量的输入状态优化使用ATM网资源的效率的方法。
根据本发明，在异步传输模式(ATM)交换节点实时地监控信息量的方法包括步骤：从接收的ATM信元的标题检索虚拟路径标识符(VPI)/虚拟信道标识符(VCD字段和信元损失优先级(CLP)字段，以便通过检验VPI/VCI字段标题的有效值确定该信元的有效性，比较信元监视的计数器值(Cm)与信元控制计数器值(Cc)，以便当确定该信元是有效时，检测信息量参数的违反点，当该信元违反该信息量参数时，利用信息量控制数据(Active_Idle)CLP和确定目前用户的连接是否违反该协商参数，根据信元违反该协商参数，保持、标记和丢弃该信元，传送控制该有效的信元的结果给物理层以便处理该信元，和报告信元监视计数器值给上面级别的控制面板以便根据该信元监视计数器值复位信元计数器控制。
附图说明
现在仅仅通过例子参见附图更具体地描述本发明。
图1是根据本发明用于说明实时地监控信息量的ATM信元控制块结构的方框图；
图2是根据本发明用于说明监控ATM信息量的处理的流程图；
图3是用于说明典型的ATM信元标题结构的方框图；
图4是根据本发明用于说明确定信元监视计数器的容量的信元图；
图5是根据本发明类似于图4但是说明使用信元监视计数器值和信元控制计数器值的图；
图6是根据本发明用于说明实时地监视和控制信元的算法的流程图；
图7是表示允许不违反信息量参数的信元的范围的CDV的示意图；
图8是根据本发明说明在监视数据处理部分中控制输入数据信元的传输速率和修正带宽分配的处理的流程图；
图9是根据本发明说明在传输信道中设置的用户的连接的监视计数器值的计算示意图；和
图10是根据本发明说明由监视数据处理部分(MDPP)实时地控制数据单元的平均信元传输速率的处理的流程图。
具体实施方式
参见图1，ATM信元控制块(ACCB)10，它连接到一个查找表20和监视数据处理部分(MDPP)30，包括一个标题数据处理单元(HDPU)13，控制作用确定单元(CADU)15，信息量监视部分(TMP)17，和监视信息报告单元(MIRU)19。
ACCB 10由ATM层中的一个计数器测量在两个相邻的信元之间的时间间隔，报告给MDPP 30。HDPU 13从物理层P/L接收一个5字节信元标题，根据信元时钟信号将该标题信息加到CADU 15和将计数器驱动信号加到TMP 17。该标题信息包括VPI/VCI和CLP。CADU 15传输VPI/VCI给查找表20，和应用该结果到MIRU 19，比较由TMP 17确定的信元监视计数器值Cm与在该查找表20中规定的信元控制计数器值Cc。此外，CADU15传输从比较P/L的数据单元缓冲器得到的控制信号诸如：信元丢弃信号，标记信号等等以便控制该信元的处理。
MIRU 19是一个逻辑单元，通过接收CADU 15的结果值报告监视计数器值Cm给控制面板，使得当监视计数器值超过一个规定控制范围时，MDPP 30可能修正控制计数器值Cc。查找表20存储匹配标记值以便根据VPI/VCI，控制计数器值Cc，A_I比特确定信元的有效性，确定协商参数的违反点和CNS值。MDPP30根据由MIRU 19报告的信元监视计数器值Cm的值测量目前输入数据的信元传输和平均信元传输速率，和计算由所有的用户连接使用网络资源的比率信息，以便记录适合于每个用户连接的目前情况的信息量控制数据到查找表20和修正控制计数器值Cc。
参见图2，在步骤101，ACCB 1O从接收的53字节ATM信元的5字节标题中检索VPI/VCI和CLP字段。5字节ATM信元标题的一般结构示于图3中。在步骤103，利用查找表的匹配标记值确定接收的信元是否由正确设置连接正当地生成。例如，如果VPI/VCI字段的匹配标志等于″1″，该信元被确定为有效。否则，如果匹配标志不等于′1′，则确定该信元为非法的，并且丢弃。如果该信元是有效的，在步骤105该监视计数器值Cm与控制计数器值Cc比较，检验信息量参数的违反点。在这个步骤中使用在设置连接期间预定的CDV以便应付信元集中。参见图7更具体地描述，如果监视计数器值Cm在围绕控制计数器值Cc规定的如由Cm2或者Cm3指示的，CDV的范围之内，该信元是允许的。如果它是Cm1，则确定该信元为违反信息量参数。然而，如果它是Cm4，允许该信元重置下一个的控制计数器值Cc为Cm4。
在步骤107，信息量控制数据A_T(Active_Idle)比特用于确定本用户的连接是否违反该协商参数，并且控制接入未使用的带宽。例如，如果A_I＝1，确定该信元违反该协商信息量参数，而如果A_I＝O，保持它。如果该信元违反协商参数，它被丢弃或者以CLP字段的值标记。控制该信元的结果传送给P/L，以便处理该信元，同时该信元控制计数器值Cm报告给上面等级的控制面板。监视计数器值Cm的报告以几种方法执行。虽然每次报告它与Cc不一致是最准确的，但是这使得该***经受相当大的负荷。因此，最好仅仅当Cm而Cc之间的差别超过CDV时才报告它。否则，该报告可以在给定的时间间隔周期性地进行，其最佳值可以根据信息量特性和计算该信息量的容量确定。最后，复位该信元计数器以便重复前面的步骤处理下一个信元。本发明的方法要求下列功能：
1.接收ATM信元标题
接收表示***同步信号以及与刚好在信元时钟信号之后的字节时钟信号同步的5字节信元标题的信元时钟信号。该信元时钟信号用于驱动二进制计数器以便监视信元。接收的该信元标题被分开或者再组合用于监控信元。
2.检验ATM信元标题的有效性
检验该信元标题以便确定本信元是否由正确设置的用户连接生成。这是通过发送8比特的VPI(12比特用于NNI(网络到网络接口))和从该信元标题中检索的16比特VCI到查找表和从它接收对应的匹配标志获得的。
3.监视输入信元
由VBR信息量源生成的所有数据信元由特定比特的二进制计数器监视。二进制计数器的容量根据由该***服务的信息量特性可变地调整。例如，14比特的二进制计数器是监视低达16kbps的数据单元。即，在16kbps信息量情况下，假设链路速度是155.52Mbps，和该信息量源的信元传输速率是Rc，两个相邻的信元之间的时间间隔Ticat是通过下列方程式1获得的：
方程式1
Ticat＝线路速度/Rc
使用方程式1计算16kbps信息量，则可得时间间隔Ticat＝(155.52x106)/(16X103)＝9720(信元时间)。因此，因为213＜9720＜214，所以该二进制计数器必须具有14比特的容量以便监视该信息量，。在这个例子中，虽然该容量是根据最小的信元传输速率，根据要监视的信息量的种类和协商数据传输速率在实际情形中它可更多地减少。例如，如图4所示的，6.48Mbps的信元传输速率产生相邻的信元之间时间间隔Ticat是24，以使5比特容量的计数器足够监视该信息量。同样地，12.96Mbps的信元传输速率要求4比特的计数器构成12个Ticat，和2比特计数器构成3个51.84Mbps Ticat。即，计数器的该容量随着信息量速度的增加而减少，使得安装用于ATM交换中管辖(policing)的硬件尺寸可以在诸如：宽频带网络或者多媒体网络的环境中被减少。
另外，设计本发明信元监视机构用于监视数据单元的传输速率，因此，可以应用于控制基于比率的ABR信息量。另外，信元监视计数器可以改变为计数流入交换机节点的数据单元的数目，以便应用到以好的信元损失特性控制基于该信用的ABR信息量。
4.接收信元计数器控制值
当用户的数据单元到达时，查找表20被读出，以便检索对应于从5字节信元标题检索的VPI/VCI的信元计数器控制值。在由下列方程式2确定设置链路连接之后的初始计数器控制值Cc：
方程式2：
Cc＝信元大小/(Rpx一个信元时间)，其中Rp表示在设置链路连接期间从ATM UNI(用户网络接口)速度协商的最大的信元传输速率和一个信元时间2.726μ秒。计数器控制值Cc可以应用于控制基于比率的ABR信息量的信元传输速率而不修改，和作为控制数据根据在基于该信用证的ABR信息量中的缓冲控制准则控制缓冲器的占用。
5.控制信元
信元的精确控制是通过比较信元监视计数器控制值Cm与信元计数器控制值Cc获得的。如果Cm大于Cc，该信元不违反控制参数。否则，如果Cm小于Cc，该信元违反控制参数。如在图5中所示的，如果本信元传输比率的控制值是10Mbps(相同于计数器控制值16)，Cm1违反该信息量参数，而Cm2不违反。当最后确定该参数的违反点时，计数器控制值与CDV一起使用，允许从信息量源到监视部分的信元延迟，由于统计的多样性它与信元集中一致。同时，唯一的信息量控制数据A-I比特用于确定对应的连接是否违反协商参数和控制接入使用的带宽。
6.报告信元监视计数器值
从监控信元得到的信息报告给控制面板以便获得该数据单元的统计数据，和根据要求改变该连接的控制信息。因为在VBR或者脉冲串信息量中的大多数情况的监视计数器值Cm大于控制计数器值Cc，控制计数器值Cc根据监视计数器值Cm复位。相反地，如果Cm小于Cc，计数器控制值Cc通过报告监视的计数器值立即改变，该值登记在查找表中作为具有设置A_I比特的计数器控制值。有关于图1至5和7，在步骤201，HDPU13从ATM网的P/L接收53字节的信元。然后，在步骤203，它从如图3，所示的5字节的ATM信元的标题中检索VPl/VCl和CLP字段，传输它们给CADU15，在步骤205根据从在表1中所示的查找表20中检索的对应的VPI/VCI的匹配标志检验该信元的有效性。
表1.查找表的例子
  VPC/VCI24比特  匹配标志1比特   Cc14比特   CDV   A-I1比特   CNS1比特
  #10   0   --   xx   --   --
  #20   1   xx   xx   0   0或1
  #30   1   xx   xx   1   0或1
  #40   0或1   xx   xx   1(0)   0或1
  .   .   .   .   .   .
其中xx：计数器值；匹配标志，A_I，CNS：有效高(0)：选项。如果查找表20对应的VPI/VCI的匹配标志是′1′，CADU 15确定该信元从正确设置连接生成是有效的，前进到步骤209。相反地，如果匹配标志不等于′1′，它确定该信元是无效的，前进到步骤207，丢弃该信元和返回到步骤201。在步骤209，CADU 15，CADU15接收来自TMP 17的监视计数器值，同时从查找表20检索控制计数器值Cc。在步骤211，CADU 15比较监视计数器值Cm与控制计数器值Cc，检验信息量参数的违反点。在本例中使用对应的VPI/VCI的CDV，它是在设置该连接符合信元集中的连接时在查找表20中规定的。如果|Cc-Cm|等于或者小于CDV，允许信元是有效的，终止该信元的监控，和前进到步骤231等待下一个信元。相反地，如果|Cc-Cm|＞CDV，它前进到步骤212，确定是否Cc＞Cm。如果Cm＜Cc，它进到步骤213，或相反到步骤227。换言之，如果在步骤211确定Cm到达在内部CDV，该信元是有效的。相反地，如果Cm与CDV不一致，在步骤212根据Cc＜Cm确定该信元是有效的或者无效的。例如，如图7所示，Cm2，Cm3和Cm4是有效的，和Cm1是非法的。
在步骤213，CADU 15从查找表20检索信息量控制数据值A_I，确定本用户的连接是否违反该协商参数。如果对应的A_I比特的值是′1′，它确定该信元违反该参数，前进到步骤217。相反地，如果A-I比特的值是′O′，在步骤215它保存该信无，前进步骤227。在步骤227，如果从信元标题中检索的CLP值是′1′，它前进到步骤219，给P/L发送丢弃信号以便丢弃该信元。相反地，如果CLP的值是′O′，在步骤221，CADU 15设置CLP比特的值为′1′，前进到步骤223，生成控制信号′TAG′给P/L。其后，它改变PTI字段的值以便传送ECN信号，显示信元的阻塞。
在步骤227，CADU 15报告控制的结果给MIRU 19，以便发送监视计数器值Cm给上层的控制面板。接着，在步骤229，MDPP根据监视计数器值Cm修正查找表20中的控制计数器值Cc。这是通过考虑在控制计数器值Cc和监视计数器值Cm之间的差别来控制下一个的信元的信息量，即使目前接收的信元是有效的。因此，可以实时地控制信息量。最后，在步骤231，定时器(二进制计数器)复位，回到步骤201，重复前面的步骤201至231，实时地监视和控制下一个信元。
参见图8，MDPP控制该数据信元的传输速率，根据从ACCB实时传送的信元监视计数器值Cm重新分配带宽。当数据单元从在ATM网设置的对应的虚拟信道VC#i流入交换节点时，ACCB 10获得通过MRIU 19传送到MDPP 30的数据信元的监视计数器值Cm。监视计数器值Cm是通过计数在对应的虚拟信道VC#_1的两个相邻的流数据信元之间的时间间隔期间在时间间隔2.726μsec流过155.52Mbps传输信道流入交换节点的参考虚拟信道的信元数目获得的。参见图9更准确地说描述监视计数器值Cm的计算，参考虚拟信道VC#1在每个2.726μsec以155.2Mbps的传输速率传送信元，同时虚拟信道VC#i在参考虚拟信道VC#1的每5信元传送一个信元。因此，根据2.726μsec虚拟信道VC#_i的监视计数器值Cm变成′5′。这个值Cm用于计算在时间′t′传送信元到该交换节点的虚拟信道VC#_1的信元传输速率Rc(t)。
再参见图8，在步骤300，MDPP 30通过虚拟信道VC#i在时间′t′接收数据信元的监视计数器值Cm(t)，前进到步骤302，利用下列方程式3计算在时间′t′达到的数据信元的目前信元传输速率Rc(t)：
方程式3
Rc(t)＝传输信道链路速度/Cm(t)
在步骤304，在时间′t′，MDPP 30通过从目前分配给传输信道和将它加到对应于虚拟信道的目前信元传输速率Rc(t)的带宽的总带宽X(t)减去在时间′t′之前已经分配给虚拟信道VC#i的带宽Y(t)获得的值确定是否超过传输信道的整个带宽Bx，MDPP 30转到步骤306，确定目前虚拟信道VC#i的监视计数器值Cm是否大于当设置该连接时预先协商的最大的信元传输速率，如果Cm(()大于Cp(i)，MDPP 30转到步骤308，以目前监视计数器值Cm(t)修正查找表20的信元控制计数器值Cc(t+1)。接着，MDPP 30转到步骤310，如在下列方程式4中那样，以通过从在时间′t′分配给该传输信道的总带宽X(t)中减去分配给虚拟信道VC#1的带宽Y(t)得到具有该值重新分配给该传输信道的总带宽X(t+1)，再加上并且对应于步骤302在时间′t′计算的虚拟信道VC#i的目前信元传输速率Rc(t)的带宽所得的值来修正要新分配给传输信道的总带宽X(t+1)，和也以对应于目前信元传输速率Rc(t)的带宽修正分配给虚拟信道VC#i的带宽Y(t+1)：
方程式4
x(t+1)＝x(t)-Y(t)+Rc(t)
相反地，在步骤306如果Cm(t)小于Cp(i)，MDPP 30转到步骤312，以预先协商的最大的信元传输速率的计数值Cp(i)修正查找表20的信元控制计数器值Cc(t+1)，并且设置A_I比特为′1′。接着MDPP 30转到步骤314，通过传输信道链路速度除以最大的信元传输速率的计数值Cp(i)获得目前信元传输速率Rc(t)，如在下列方程式5中那样：
方程式5
Rc(t)＝传输信道链路速度/Cp(i)
然后，MDPP 30转到步骤310，根据在步骤314获得的目前信元传输速率Rc(t)修正分配给传输信道的总带宽X(t+1)和分配给虚拟信道VC#i的带宽Y(t+1)。
相反地，在步骤304，如果将目前分配给传输信道的总带宽X(t)减去通过在时间′t′之前已经分配给虚拟信道VC#i的带宽Y(t)和加上在时间′t′对应于虚拟信道VC#i的目前信元传输速率Rc(t)的带宽超过传输信道的整个带宽Bx，MDPP 30转到步骤316，设置虚拟信道VC#i的目前信元传输速率Rc(t)为从整个带宽Bx减去分配给传输信道的总带宽X(t)和加上分配给该虚拟信道VC#i的带宽Y(t)获得的值，如在下列方程式6中那样：
方程式6
Rc(t)＝Bx-(X(t)-Y(t))
在步骤318，MDPP 30确定对应于目前虚拟信道VC#i的信元监视Cm(t)是否大于预先协商的最大信元传输速率的计数值Cp(i)。如果是这样的话，MDPP 30转到步骤320，以通过传输信道链路速度除以目前信元传输速率Rc(t)获得的值修正查找表21的信元控制计数器值Cc(t+1)，如在下列方程式7那样，和设置阻塞控制信号的比特，以便通知本网络的阻塞：
方程式7
Cc(t+1)＝传输信道链路速度/Rc(t)
在步骤310，MDPP 30根据在步骤316计算的目前信元传输速率Rc(t)。修订分配给传输信道的总带宽X(t+1)和分配给虚拟信道VC#i的带宽Y(t+1)。
相反地，在步骤318，如果Cm(t)小于Cp(i)，MDPP 30转到步骤322，以预先协商的最大的信元传输速率的计数值Cp(i)修正查找表的信元控制计数器值Cc(t+1)，和设置A_I比特为′1′然后，在步骤310，MDPP 30根据在步骤316计算的目前信元传输速率Rc(t)修正分配给该传输信道的总带宽X(t+1)和分配给该虚拟信道VC#i的带宽Y(t+1)。因此，即使在具有时间VBR，任意的虚拟信道的数据信元流入ATM网的交换节点，MDPP 30实时地监视它们，以致根据目前监视信元传输速率变化地分配可允许的带宽，因此有效的使用该带宽。
在下文参见图1，8，9和10具体地描述由MDPP 30实时地控制数据信元的平均传输率的处理。当在ATM网中设置的虚拟信道VC#i的第k个数据信元流入ATM交换节点时，ACCB 10获得通过MIRU 19传送给MDPP 30的数据信元的目前监视计数器值Cm(k)，在步骤500接收虚拟信道VC#i的第k个数据信元的监视计数器值Cm(k)，前进到步骤502，当该信元已经到达时计算该时间t(k)。然后，在步骤504，MDPP 30计算第k个数据信元的目前信元传输速率Rc(k)，如在图8中在步骤506那样，它确定信元到达时间t(k)是否超过在设置该连接期间规定的平均信元传输速率的测量时间(MT)。虽然平均信元传输速率实际上可能通过从开始到结束流过虚拟信道VC#i的信元的所有的信元传输速率的累加除以终止该传输的时间得到，实时地处理该信息量是无用的。因此，为了实时地控制该信息量，必需周期性地计算虚拟信道VC#i的平均信元传输速率。平均信元传输速率的MT是指由用户根据信息量的特性适当地设置的时间间隔，时间间隔测量设置的虚拟信道的平均信元传输速率。如果t(k)小于MT，MDPP30转到步骤508，将目前得到的信元的传输速率Rc(k)加到累加对应于虚拟信道VC#i的信元的传输速率的虚拟变量值X，如在下列方程式8中那样：
方程式8
X＝X+[Rc(k)x{t(k)-t(k-1)}]
然后，返回到步骤500，MDPP 30等待接收在时间t(k+1)达到的虚拟信道VC#1的第k+1个数据信元的监视计数器值Cm。
相反地，如果t(k)大于MT，MDPP 30前进到步骤510，计算直到信元抵达时间t(k)的平均信元传输速率Rs，如在下列方程式9中那样：
方程式9
Rs＝[X+Rc(k)x{t(k)-t(k-1)}]/t(k)
因此，通过将对应于虚拟信道VC#i的信元的传输速率的累加除以信元到达时间t(k)得到信元到达时间t(k)。在步骤512，MDPP 30确定在时间t(k)的平均信元传输速率是否大于在设置虚拟信道VC#1的连接期间的Ra_协商(Ra-negotiated)。如果Rs小于Ra_协商，MDPP 30确定虚拟信道VC#i的数据信元不违反平均信元传输速率，然后前进到步骤514，以监视计数器值Cm(k)修正查找表的信元控制计数器值Cc，和复位A_I比特为‘0’。
相反地，在步骤512，如果Rs大于Ra_协商，流入该交换节点的虚拟信道VC#I的信元违反平均信元传输速率，使得MDPP 30转到步骤516，以通过将传输信道链路速度除以协商的平均信元传输速率Ra_协商获得的值修正查找表的信元控制计数器值Cc，如在下列方程式10中那样，并且设置A_I比特为‘1’。
方程式10
Cc＝传输信道链路速度/Ra_协商
然后，MDPP30转到步骤518，将在时间t(k)达到的信元的传输速率Rc(k)加到累加对应于虚拟信道VC#I的传输速率的虚拟变量值X，并且在每个程序也累加测量时间TM至MT之间的时间间隔，如在下列方程式11中那样：
方程式11
X＝X+[Rc(k)x{t(k)-t(k-1)}]
MT＝MT+ACRMT
因此，通过计算在给定的时间间隔的平均信元传输速率能够实时地控制信道的平均信元传输速率。
如上所述的，本发明提供实时地监视和控制ATM信息量的一种算法，可以应用的到各种的ATM业务，诸如：VBR，ABR和UBR。通过分配未使用的带宽给要求更多容量的虚拟信道优化网络资源的利用而不降低QOS。虽然本发明以特定的实施例连同附图进行了描述，但是本领域的技术人员懂得，可以对它进行各种的改变和修改而不离开本发明的要点。

Claims (37)

1.一种在异步传输模式ATM交换节点实时地监控信息量的方法，包括步骤：
从接收的ATM信元的标题中检索虚拟路径标识符VPI/虚拟信道标识符VCI字段和信元损失优先级CLP字段，以便通过检验所述标题的VPI/VCI字段的有效值确定所述信元的有效性；
当所述信元被确定有效时，比较信元监视计数器值Cm与信元控制计数器值Cc以便检测违反信息量参数的情况；
当所述信元违反所述信息量参数时，利用信息量控制数据Active_Idle和CLP确定目前用户的连接是否违反协商的参数；
根据所述信元违反所述协商的参数保持、标记和丢弃所述信元；
传送控制有效信元的结果给物理层以便处理所述信元；和报告所述信元监视计数器值给上层的控制面板以便根据所述信元监视计数器值复位所述信元控制计数器值。
2.根据权利要求1定义的方法，其中所述信元监视计数器值是由在ATM层中的一个二进制计数器测量的两个相邻的信元之间的时间间隔。
3.根据权利要求1定义的方法，其中所述信元控制计数器值是在查找表中规定的、紧跟在设置连接之后由下列方程式2确定的，然后在信元处理期间根据所述信元监视计数器值修正：
方程式2
Cc＝信元大小/(Rp×一个信元时间)
其中Cc表示就在设置该连接之后的信元控制计数器值，Rp表示在设置该连接期间协商的最大信元传输速率，和一个信元时间表示从用户的ATM网之间的接口速度获得的2.726μs。
4.根据权利要求1定义的方法，其中所述比较信元监视计数器值与信元控制计数器值以便检测违反信息量参数的情况的步骤是，通过对所述信元监视计数器值与所述信元控制计数器值进行比较，如果所述信元监视计数器值在围绕所述信元控制计数器值规定的一个预定信元延迟变量CDV内，则确定所述信元有效，并且如果所述信元监视计数器值不在所述预定信元延迟变量CDV内，如果信元控制计数器值大于CDV，则确定所述信元为被违反，但如果信元控制计数器值小于CDV，则确定所述信元为有效。
5.根据权利要求4定义的方法，其中所述CDV是在设置该连接期间预定的和在所述查找表中规定的。
6.根据权利要求1定义的方法，包括在丢弃确定为非法的所述信元之后等待处理下一个信元的进一步步骤。
7.根据权利要求1定义的方法，包括如下的进一步步骤：在通过对信元监视计数器值与预定信元延迟变量进行比较确定所述信元为有效之后，等待处理下一个信元，并且在确定为有效时停止监控所述信元。
8.根据权利要求2定义的方法，其中所述二进制计数器具有包括在由下列方程式1确定的相邻信元之间的到达间隔的最小的比特容量：
方程式1
Ticat＝线路速度/Rc
其中线路速度表示该信息量的链路速度，Rc表示信息量源的信元传输速率，和Ticat表示相邻信元之间的到达间隔。
9.根据权利要求1定义的方法，其中所述控制面板根据所述信元监视计数器值控制在VBR传送所述信元的虚拟信道的传输速率。
10.根据权利要求9定义的方法，其中控制所述信元传输速率的步骤包括以下步骤：
根据所述信元监视计数器值测量所述信元的目前传输速率；
当传输信道具有足够根据目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽，并且所述目前信元传输速率低于先前协商的最大的信元传输速率时，在以所述信元监视计数器值修正在所述查找表中规定的所述信元控制计数器值之后复位A_I比特；
在属于所述虚拟信道的信元到达之前，修正在所述传输信道上分配的总带宽，以便包括所述目前信元传输速率；和
根据所述目前信元传输速率分配该带宽。
11.根据权利要求10定义的方法，其中控制所述信元传输速率的步骤包括以下步骤：
当传输信道不具有足够根据所述目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽时，给所述虚拟信道分配从所述传输信道的总带宽中减去在所述信元到达之前在所述传输信道上分配的总带宽后剩余的带宽；
当所述目前信元传输速率低于所述最大的信元传输速度时，在以通过将所述传输信道的链路速度除以修正的虚拟信道的目前信元传输速率得到的值修正所述信元控制计数器值之后，将阻塞控制信号比特置1，
当所述目前信元传输速率高于所述最大的信元传输速率时，在以根据所述最大信元传输速率的值修正所述信元控制计数器值之后，将所述A I比特置1；和
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道分配的总带宽，以便包括另外分配的所述虚拟信道的带宽。
12.根据权利要求10定义的方法，进一步包括步骤；
当该传输信道具有足够根据所述目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽，并且所述目前信元传输速率高于先前协商的最大的信元传输速率时，在以根据所述最大的信元传输速率的最大的计数值修正在所述查找表中规定的所述信元控制计数器值之后将A_I比特置1；
以通过将所述传递通路的链路速度除以所述最大的计数值得到的值复位所述目前信元传输速率；和
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道分配的总带宽，以便根据到所述虚拟信道的复位信元传输速率分配带宽。
13.一种在异步传输模式ATM交换节点实时地监控信息量的方法，该交换节点包括一个ATM信元控制块，通过在ATM层中的一个计数器测量两个相邻的信元之间的时间间隔，以便将它报告给监视数据处理部分，和一个查找表，用于根据VPI/VCI和用于确定参数被违反的值规定控制数据和接收的ATM信元的标题的有效值，包括步骤：
从所述标题中检索VPI/VCI字段和CLP字段；
通过检验所述标题的VPI/VCI字段的有效值确定所述信元的有效性；
当确定所述信元是有效时，比较信元监视计数器值与信元控制计数器值，以便检测违反信息量参数的情况；
当所述信元违反所述信息量参数时，利用信息量控制数据和CLP确定目前用户的连接是否违反协商的参数；
根据所述信元违反所述协商的参数保持、标记和丢弃所述信元；
传送控制有效信元的结果给物理层；和
报告所述信元监视计数器值给上层的控制面板，以便根据所述信元监视计数器值复位所述信元控制计数器值。
14.根据权利要求13定义的方法，其中所述信元监视计数器值是由ATM层中的一个二进制计数器测量的两个相邻的信元之间的时间间隔。
15.根据权利要求13定义的方法，其中所述信元控制计数器值是在设置连接之后立即由下列方程式2确定的，在查找表中规定的，然后在信元处理期间根据所述信元监视计数器值修正的：
方程式2
Cc＝信元大小/(Rp×一个信元时间)
其中Cc表示就在设置该连接之后的信元控制计数器值，Rp表示在设置该连接期间协商的最大的信元传输速率，和一个信元时间表示从用户的ATM网络之间接口速度获得的2.726μs。
16.根据权利要求13定义的方法，其中所述比较信元监视计数器值与信元控制计数器值以便检测违反信息量参数的情况的步骤是，通过对所述信元监视计数器值与所述信元控制计数器值进行比较，如果所述信元监视计数器值在围绕所述信元控制计数器值规定的一个预定信元延迟变量CDV内，则确定所述信元有效，并且如果所述信元监视计数器值不在所述预定信元延迟变量CDV内，如果信元控制计数器值大于CDV，则确定所述信元为被违反，但如果信元控制计数器值小于CDV，则确定所述信元为有效，。
17.根据权利要求16定义的方法，其中所述CDV是在设置该连接期间预定的和在所述查找表中规定的。
18.根据权利要求13定义的方法，包括在丢弃确定为非法的所述信元之后等待处理下一个信元的进一步的步骤。
19.根据权利要求13定义的方法，包括如下的进一步步骤：在通过对信元监视计数器值与预定信元延迟变量进行比较确定所述信元为有效之后，等待处理下一个信元，并且在确定为有效时停止监控所述信元。
20.根据权利要求14定义的方法，其中所述二进制计数器具有最小的比特容量，包括由下列方程式1确定的相邻的信元之间的到达间隔：
方程式1
Ticat＝线路速度/Rc
其中线路速度表示该信息量的链路速度，Rc表示信息量源的信元传输速率，和Ticat表示相邻信元之间的到达间隔。
21.根据权利要求13定义的方法，其中所述控制面板根据所述信元监视计数器值控制在VBR传送所述信元的虚拟信道的传输速率。
22.根据权利要求21定义的方法，其中通过所述监视数据处理部分控制所述信元传输速率的步骤包括如下步骤：
根据所述信元监视计数器值测量所述信元的目前传输速率；
当传输信道具有足够根据目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽，并且所述目前信元传输速率低于先前协商的最大的信元传输速率时，在以所述信元监视计数器值修正在所述查找表中规定的所述信元控制计数器值之后复位A_I比特，
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道分配的总带宽，以便包括所述目前信元传输速率；和
根据所述目前信元传输速率分配带宽。
23.根据权利要求22定义的方法，其中由所述监视数据处理部分控制所述信元传输速率的步骤包括如下步骤：
当该传输信道不具有足够根据所述目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽时，给所述虚拟信道分配从所述传输信道的总带宽减去在所述信元到达之前的所述传输信道上分配的总带宽后剩余的带宽；
当所述目前信元传输速率低于所述最大的信元传输速率时，在以通过将所述传输信道的链路速度除以修正的虚拟信道的目前信元传输速率获得的值修正所述信元控制计数器值之后将一个阻塞控制信号比特置1；
当所述目前信元传输速率高于所述最大的信元传输速率时，在以根据所述最大信元传输速率的值修正所述信元控制计数器值之后，将所述A一比特置1；和
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道上分配的总带宽，以便包括另外分配的所述虚拟信道的带宽。
24.根据权利要求22定义的方法，进一步包括步骤：
当该传输信道具有足够根据所述目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽和所述目前信元传输速率高于先前协商的最大的信元传输速率时，在以根据所述最大的信元传输速率的最大的计数值修正在所述查找表中规定的所述信元控制计数器值之后将A_I比特置1；
通过以所述传递通路的链路速度除以所述最大的计数值获得的值复位所述目前信元传输速率；和
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道分配的总带宽，以便根据该复位信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道。
25.在ATM交换节点实时地监控信息量的一种方法，该ATM交换节点包括一个ATM信元控制块，用于由在ATM层中的一个计数器测量两个相邻信元之间的时间间隔，将它报告给一个监视数据处理部分，和一个查找表，它根据VPI/VCI、用做确定违反协商的信息量参数的参考的信息量控制数据值和CDV规定信元控制计数器值和接收的ATM信元标题的有效值，包括步骤：
从物理层收到的53字节ATM信元的5字节标题中检索VPI/VCI字段和CLP字段；
通过检验传送给所述查找表的所述标题的VPI/VCI字段的有效值确定所述信元的有效性；
当确定所述信元为有效时，从所述查找数据和通过测量来自信息量监视部分的两个相邻信元之间的时间间隔获得的信元监视计数器值中检索所述信元控制计数器值；
当所述信元监视计数器值在围绕所述信元控制计数器值规定的所述CDV的范围之内或者大于所述信元控制计数器值时，确定所述信元没有违反所述信息量参数，或者当所述信元监视计数器值不在所述CDV的范围之内并且小于所述控制计数器值时，确定所述信元为违反所述信息量参数；
当所述信元违反所述信息量参数时，利用所述信息量控制数据值确定目前用户的连接是否违反协商的参数；
当确定所述信元为违反所述协商的参数时，根据CLP字段值标记或者丢弃所述信元；
传送控制有效信元的结果给物理层；
报告所述信元监视计数器值给上层的控制面板，以便根据所述信元监视计数器值复位所述信元控制计数器值；和
当监控所述接收信元完成时复位该计数器，以便重复前面步骤用于处理下一个信元。
26.根据权利要求25定义的方法，其中由ATM层中的二进制计数器测量两个相邻信元之间的时间间隔。
27.根据权利要求26定义的方法，其中所述二进制计数器具有包括由下列方程式1确定的相邻信元之间的到达间隔的最小的二进制数容量：
方程式1
Ticat＝线路速度/Rc
其中线路速度表示该信息量的链路速度，Rc表示信息量源的信元传输速率和Ticat表示相邻的信元之间的到达间隔。
28.根据权利要求25定义的方法，其中所述信元控制计数器值是在设置连接之后立即由下列方程式2确定的，在查找表中规定的，然后在信元处理期间根据所述信元监视计数器值修正的：
方程式2
Cc＝信元大小/(Rp×一个信元时间)
其中Cc表示紧接在设置该连接之后的信元控制计数器值，Rp表示在设置该连接期间协商的最大信元传输速率，而一个信元时间表示从用户的ATM网之间的接口速度获得的2.726μs。
29.根据权利要求25定义的方法，包括在丢弃确定为非法的所述信元之后等待处理下一个信元的另外步骤。
30.根据权利要求25定义的方法，包括如下的进一步步骤：在通过对信元监视计数器值与预定信元延迟变量进行比较确定所述信元为有效之后，等待处理下一个信元，并且在确定为有效时停止监控所述信元。
31.根据权利要求25定义的方法，其中所述信息量控制数据值用做一个参考，确定对应的连接是否违反协商信息量参数和控制接入未使用带宽。
32.根据权利要求25定义的方法，进一步包括通过改变所述信元标题的净荷类型标识符字段来显示信元的阻塞，以便当标记了控制检测对信息量参数的违反时传送明显阻塞通知信号的步骤。
33.根据权利要求25定义的方法，进一步包括当根据所述信元违反所述协商参数确定所述信元为有效时保持所述信元的步骤。
34.根据权利要求25定义的方法，其中所述控制面板根据所述信元监视计数器值控制在VBR传送所述信元的虚拟信道的传输速率。
35.根据权利要求34定义的方法，其中通过所述监视数据处理部分控制所述信元传输速率的步骤包括以下步骤：
根据所述信元监视计数器值测量所述信元的目前传输速率；
当传输信道具有足够根据目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽和所述目前信元传输速率低于先前协商的最大信元传输速率时，在以所述信元监视计数器值修正在所述查找表中规定的所述信元控制计数器值以后复位A_I比特；
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道分配的总带宽，以便包括所述目前信元传输速率；和
根据所述目前信元传输速率分配带宽。
36.根据权利要求35定义的方法，其中由所述监视数据处理部分控制所述信元传输速率的步骤包括以下步骤：
当该传输信道不具有足够根据所述目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽时，将从所述传输信道的总带宽减去所述信元到达之前在所述传输信道上分配的总带宽后剩余的带宽分配给所述虚拟信道；
当所述目前信元传输速率低于所述最大的信元传输速率时，在以通过将所述传输信道的链路速度除以修正虚拟信道的目前信元传输速率获得的值修正所述信元控制计数器值之后将阻塞控制信号比特置1；
当所述目前信元传输速率高于所述最大的信元传输速率时，根据所述最大的信元传输速率在以该值修正所述信元控制计数器值之后将所述A_I比特置1；和
修正在属于所述虚拟信道的信元到达之前在所述传输信道分配的总带宽，以便包括另外分配的所述虚拟信道的带宽。
37.根据权利要求35定义的方法，进一步包括步骤：
当传输信道具有足够根据所述目前信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道的剩余带宽和所述目前信元传输速率高于先前协商的最大信元传输速率时，以根据所述最大的信元传输速率的最大的计数值修正在所述查找表中规定的所述信元控制计数器值之后将A_I比特置1；
以通过将所述传递通路的链路速度除以所述最大的计数值获得的值复位所述目前信元传输速率；和
在属于所述虚拟信道的信元到达之前修正在所述传输信道分配的总带宽，以便根据该复位信元传输速率分配带宽给所述虚拟信道。
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