CN1620793A - 基于分组的交换***的***设备上的负载分配 - Google Patents

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Abstract

本发明设计基于分组的交换***(1)的***适配单元(4)上的负载分配，其中所述***适配单元(4)被用作为基于分组的交换中心(1)和基于分组的通信网(5)之间的接口。根据本发明，在所述交换中心(1)中产生的负载通过负载分配器(2)静态地或动态地分配给所述***适配单元(4)。通过避免布线决定的过载以及此外可以通过考虑所述***适配单元(4)的不同性能效率，可以以一种方式实现所述***适配单元(4)的满载。在至少存在另一个前置交换中心(6)的情况下，可以由所述基于分组的交换中心(1)向该前置交换中心传送其占用所述***适配单元(4)的负载预算。在出现硬件故障和信令干扰时，调整负载分配。

Description

基于分组的交换***的***设备上的负载分配
本发明涉及一种用于管理基于分组的交换中心的方法，在所述交换中心中***适配单元被用作为基于分组的通信网和交换中心的应用之间的接口。所述应用执行通信和信令任务。此外，本发明还涉及一种用于管理基于分组的交换中心的装置，在所述交换中心中***适配单元被用作为基于分组的通信网和交换中心的应用之间的接口，其中所述应用执行通信和信令任务。
本发明的背景是在传统的电话中公知的基于时分复用的通信网和利用基于分组的网络技术工作的、例如在基于因特网协议(IP)或ATM的网络中实现的通信网之间的连接领域。在这两个网络类型相互连接过程中，不仅需要在用户侧而且需要在交换技术方面进行匹配。基于时分复用的交换中心调节连接控制以及有用信道的终止和接通。基于分组的通信网中的交换中心控制所述连接和所属的、在交换中心之外所连接的有用信道。
这例如借助于网关或资源服务器来实现，所述网关或资源服务器是不同种类网络之间的有用数据流和控制的接口。所述有用数据流例如可以通过实时传输协议(RTP)、即用于传输音频和视频数据的数据传输协议来调节。所述控制例如可以通过媒体网关控制协议(MGCP)或通过H.323协议、即用于经基于分组的网络进行语音、数据和视频通信的国际标准来调节。
在此，除了传统的模拟终端设备和ISDN终端设备以及模拟分机和ISDN分机之外，也可以考虑将适合于连接到分组网上并且允许宽带数据接入的、但附加地支持公共电话网已知的基本业务的终端作为终端设备。在此，使用例如H.323协议或会话开始协议(SIP)、应用层的信令控制协议，利用该应用层的信令控制协议来建立、保持以及结束多媒体会议。作为到用户的接入媒体，不仅提供被设计用于借助数字用户线技术(xDSL技术)的宽带接入的用户连接线，而且提供分布已经很广的电缆网络。通过用户侧的适配装置、例如用于终接该接入网的集成接入设备(IAD)或多媒体终端适配器(MTA)，不仅宽带终端设备(例如具有因特网接入、电视机、视频电话的PC)的连接，而且传统用户终端设备(例如模拟电话机、ISDN电话机、模拟分机或ISDN分机)的接入都是可能的。
只要涉及基于分组的交换中心，就同样经基于分组的网络(例如借助于H.323)基于消息地实现中间站信令。如果另一个交换中心基于时分复用，那么利用在ISDN/PSTN网中普遍的信令方法、例如通过ISDN用户部分协议针对国家的变型方案来实现信令。也许需要用于转换信令的信令网关。通过由基于分组的交换中心控制的媒体网关来实现有用数据流在时分复用网络和基于分组的网络之间的过渡。
基于大量的特殊协议和不同种类的通信伙伴，基于分组的交换中心配备有被称为应用的功能，所述功能涉及与其他的、时分复用的或基于分组的交换中心的相互通信(虚拟中继)，涉及基于分组地连接的传统用户的模拟信令和ISDN信令处理(例如利用DSL传输语音(VoDSL)，利用电缆传输语音)或者涉及基于分组的用户的信令处理(例如H.323，SIP)。一般地，基于分组的交换中心为所有的连接请求提供使所述应用适当地相互配合的工具。按照对应于选择信息的目标来选择应用，因此不仅对于用户来说而且对于网络运营商来说，在基于分组的环境中又出现在传统电话中公知的功能和特征。
所谓的***适配单元被用作为基于分组的交换中心和基于分组的通信网之间的物理接口。所述***适配单元被分配给交换***的特定***设备，该***设备控制特定用户或线路集合的交换技术过程。***适配单元-针对应用地-产生或接收信令并控制有用数据流的接通。一般在一个***适配单元上可以同时激活多个应用(应用混合)，由此对一个***适配单元来说产生特定应用的满载。所述应用至少部分地直接与其他交换中心进行通信。这样的其他交换中心可以例如以前置交换中心的形式或以按照H.323标准的关守形式存在。
在具有规定应用的线路和/线组和***适配单元之间，通过基于分组的交换中心中央单元中的负载分配器来完成分配。可以准静态地固定地预先给出所述分配，或者按照***适配单元的满载以及可能的硬件故障情况动态地进行分配。一般地，***适配单元上的应用还经相同***适配单元的硬件暂时地与其他交换中心相连接。
当基于分组的用户使用在基于分组的网络中常用的信令协议、例如基于IP网络中的H.323协议时，则可以用交换技术来管理基于分组的用户。这通过将用户模拟为基于分组的交换中心集线器接口的一部分来实现。于是作为前置交换中心，出现授权所需的、接入到交换中心H.323用户的关守。在此，一般分别为一个关守分配多个***适配单元。相对于关守，***适配单元表现为例如H.323网关，并且因此周期性地在其关守处注册。如果注册停止，那么在关守侧推断出***适配单元的故障。A侧的占用(朝交换中心方向上的占用)-按呼叫逐一地-被分配给所属的***适配单元。在此，不考虑***适配单元的负载以及由硬件给出的性能效率。
传统用户可以经***用户终端设备连接到分组网上，其信令可以基于分组地传输到配备有适当的适配单元的交换中心上并且在那里被用于用户的连接控制。因此，尤其使用流控制传输协议以传输ISDN信令。在此，不出现上述的技术问题，因为对于应用不存在前置交换中心，相反地为A侧和B侧的占用，直接经两个以激活/待机模式而使用的***适配单元来使用应用的所有端口。
出于可靠的可实现性原因，对于前置交换中心，一般存在在首先提到的交换中心的多个***适配单元中选择的可能性(冗余接入)。由此，从前置交换中心的角度看来，至少一部分***适配单元看起来像大量用于各个应用的信令网关。因此，在通过前置交换中心占用基于分组的交换中心时，存在在多个***适配单元中选择的可能性。然而由于应用混合以及其一般不同的性能特征，所述多个***适配单元在处理连接请求方面具有不同的效率。在由基于分组的交换中心自己进行占用的情况下，可以解决***适配单元均匀的满载问题，因为在现场已知***适配单元的满载。然而，在朝首先提到的交换中心方向上的占用情况下，在前置交换中心中缺少***适配单元的功能预留依赖于时间的变量的量度，该量度为选择待占用的***适配单元的判断标准。
本发明所基于的任务是改善基于分组的交换中心中***适配单元的负载。
尤其应这样针对应用地使***适配单元承受负载，使得在由硬件给定的能力范围内在(朝交换中心和从交换中心出发的)两个方向上冗余的、到***适配单元上的接入是可能的。在正常工作情况下，如果不出现故障，应这样将由基于分组的交换中心和/或由一个或多个前置交换中心的占用产生的负载分配到***适配单元上，使得尽可能没有***适配单元过载。在此，在同时使用不同功率的硬件、即***适配单元的不同性能效率时，应支持***适配单元上的应用混合。应尽可能通过有关交换中心使***适配单元不过载来容忍硬件故障。应实现通过把通信业务抑制到基于分组的交换中心***来处理过载。
所述任务通过在权利要求中给出的特征来解决。
根据本发明，在基于分组的交换中心中通过中央单元来检测***适配单元的满载，并且基于满载，在具有规定的应用的线路和/或线组和***适配单元之间形成分配。
尤其计算负载指标，其-针对应用地-考虑应用的资源需求和***适配单元各自的满载、资源预留以及性能效率。
可以例如借助CPU满载、操作***资源的满载或重要等待队列的占满情况来计算该负载指标。
根据计划，这样设计资源，使得由应用产生的需求比相应的针对应用的资源预留小。
这样构成分配，使得在考虑负载指标的情况下将由占用产生的负载尽可能平均地分配给***适配单元。
也可以动态地、即例如以预先给定的小的时间步骤来实现负载指标的计算，以及在考虑该负载指标的情况下也许将线路重新分配给***适配单元。
可选地在分配了一个或几个前置交换中心之后传送负载指标，因此在这样的前置交换中心中，在考虑负载指标的情况下可以将在朝首先提到的交换中心方向上产生的负载分配给***适配单元。
负载指标到前置交换中心的传送可以例如在信令或周期性重复的注册(s.H.323)范畴内或通过附加的通信或控制接口来实现。
可选地，可以在基于分组的交换中心中计算每个***适配单元的负载预算，按照满载标准将该负载预算有利地分配给前置交换中心，并且将这样所得的子负载预算数据传送给前置交换中心。
于是在前置交换中心处，该子负载预算数据又被用于负载到首先提到的交换中心的***适配单元的分配。
可选地，在出现新占用时，可以通过前置交换中心-针对应用地-占用首先提到的交换中心的***适配单元，该***适配单元最后由首先提到的交换中心占用。
然后在起振时间之后，为双侧的占用调节由负载分配功能设置的***适配单元的用户分配。在这种情况下不需要在交换中心之间交换负载预算信息。
现在根据实施例的详细说明并且参考附图来讲述其他的特征、优点和特性。其中：
图1示出了到***适配单元的双向接入；
图2示出了H.323预算的信令；
图3示出了补充了预留的预算的信令；
图4示出了***适配单元在A和B侧的选择的针对用户的近似。
图5示出了两个前置H.323关守的情况；
图6示出了在存在两个前置H.323关守时接口单元的故障；以及
图7示出了在存在两个前置H.323关守时关守的故障。
在图1中用图表描述了本发明涉及的上述部分。可以看到：基于分组的交换中心1，作为协处理器11的一部分的负载分配功能2，用于分别对一部分用户和连接线路12进行交换技术处理的交换中心***设备，所述连接线路12分别被配备用于例如特定的用户集合10以及分别被设计用于特定的应用3。在多个***适配单元4上激活应用3。通过箭头7象征性地表示了为一定的应用所设计的交换中心12的***设备和***适配单元4之间的分配。所述***适配单元4构成到基于分组的通信网5的接口。此外可以看到两个前置交换中心6。其接入到***适配单元4上。所述接入通过其他的箭头8来象征性地表示。所述前置交换中心负责一定的线路集合或用户集合9。
下面根据图2和3详细讲述本发明的一个实施例。图2示出了基于一个交换中心1的方法，该交换中心此外还被设计用于H.323用户接入。可以用模拟的方法实现这个用于SIP用户接入的例子。该基于分组的交换中心1包含具有交换******的一定子集的、针对应用的交换技术任务的***设备。在所举的例子中，所支持的应用是3个应用3、即H.323、虚拟中继(VT)和VoDSL。为这些应用所设计的***设备可供总共5个用户集合10使用。
此外存在应用“虚拟中继”的连接线集合。
在4个所谓的分组管理器4上，应用3被激活，这里分组管理器起***适配单元的作用。在所示的例子中，对于应用VoDSL，将为所述应用而设计的***设备12静态地分配给分组管理器4。在此，VoDSL被分配给第三和第四分组管理器。对于应用H.323和VT，通过中央负载分配器2动态地实现分配，中央分配器为协处理器11的一部分。
所述协处理器11通知为各个应用所设计的***设备12其所属的分组管理器4。这通过其他的箭头14来表示。在本例子中，4个分组管理器4都被设计用于应用H.323，第二分组管理器还附加地用于应用VT，以及第三和第四分组管理器用于应用H.323和VoDSL。
负载分配器2为每个分组管理器4针对应用地计算负载指标并发送给分组管理器4。这通过其他的箭头13来表示。在图2中，以分组管理器4容量的百分比形式针对应用地给出所述负载指标。通过箭头7象征性地表示了交换***12***设备上的应用和分组管理器4之间的分配。
在此，动态地进行应用H.323和VT和分组管理器4之间的分配，也就是说所述分配一般以一定的时间间隔变化。
因此，图2示出了瞬时的分配状态，其特征是：在提供应用H.323的第一至第八***设备12中的一个被B侧占用时，使用第一至第三分组管理器中的一个，因为负载分配器2为负载指标为0％的应用H.323分配了第四分组管理器。
因此，分组管理器4构成到基于分组的通信网5和经该通信网到关守6的物理接口，所述关守起前置交换中心的作用。所述关守为分配给第一至第八***设备的H.323用户集合9服务。分组管理器4被关守6用作为网关，并且通常周期性地在关守6处注册。在注册的范畴内，分组管理器通知关守6暂时分配给其的负载指标，这里示出的是针对应用H.323的指标。这通过从分组管理器4到关守6的箭头15来表示。用这种方法保证了：在为应用H.323而设计的***设备12和分组管理器4之间的分配变化时，以简单的方式将负载指标传送关守6。对于B侧(由交换中心执行)的呼叫，使用分配给各个用户的***设备和应用，并因此使用由负载分配器2分配的分组管理器4以用于到关守6的信令。因此，不需要为每个呼叫单独地决定应使用哪个分组管理器4。
图3示出了一种可选的情况，在该情况下选择传送给前置关守6的负载预算，该负载预算比由最初的负载分配得到的负载预算高。这为所述的情况描述了一种选择，即在分组管理器4上存在预算预留，该预算预留例如可以通过中断接线或基于未使用的冗余给出。
紧接着的图4至7包含了如图2所示的相同部件。只要下面不另外描述，在图4至7中发生如图2中的相同情况。
按照图4，如果在关守6中注册：最后通过哪个分组管理器4实现H.323用户在B侧的占用并且为该用户在A侧的占用使用该分组管理器，那么可以取消从分组管理器4到关守6的负载指标的前向信令。在H.323用户在A侧和B侧的占用的一定起振时间之后，所述方法引起分组管理器4的满载，所述满载对应于负载分配器2为分组管理器4确定的负载指标。在本例子中，通过负载分配器/协处理器2为第一和第四用户集合10暂时地分配第一分组管理器4。相应地，为第二用户集合10分配第二分组管理器4，以及为第三用户集合10分配第三分组管理器4。4个用户集合9由关守6管理并且已经被设置到相同的分配上。这种方法简化了基于分组的交换中心1的设计，因为又出现传统集线器接口的情况，其中用户的信令总是通过交换***的相同***部件进行。
在图5中描绘了具有两个关守情况的一个例子。第一关守6具有到第一和第二分组管理器4上的接入，而第二关守6具有到第三和第四分组管理器4上的接入。在这种情况下，在交换中心1中根据负载指标为每个分组管理器4计算负载预算。然后类似于上述方法，在分组管理器4周期性地注册范畴内，将该负载预算用信号通知关守6，然后又被关守6用作为判断应占用哪个分组管理器4以用于A侧占用的基础。
在图6中用图表描述了在第二分组管理4发生硬件故障之后，如何由负载分配器2重新进行***设备及其应用12和分组管理器4之间的分配。在所示的例子中，由第二分组管理器4在出现故障之前处理的H.323用户占用(负载指标15％)在出现故障之后由第四分组管理器4接管。类似地，由第二分组管理器4在出现故障之前处理的VT占用(负载指标20％)在出现故障之后由第一分组管理器4接管。
第一关守6通过第二分组管理器4停止注册而推断出其发生故障，因此将暂时不再使用该分组管理器4。因此，对于H.323占用，只有第一分组管理器4还可作为到交换中心1的通信连接而供第一关守6使用。
在图7中描绘了第一关守6的硬件故障。该故障通过通信/信令故障向交换中心1表现出来。因此，为H.323用户的所有线路的重新分配，负载分配器只使用第三和第四分组管理器4，因为这两个分组管理器与正常运转的第二关守6相连接。
本发明的优点可以总结为如下几点：
-通过独特的负载分配算法将负载全部分配给接口单元(***适配单元)，因此避免了来自基于分组的交换中心***的负载不平衡；
-可选地还附加支持用于负载分配的、动态地计算出的负载指标；
-即使在多归属情形下的可使用性，在所述情形下在前置的或远距离的基于分组的交换中心看来，存在在多个配备有***适配单元的基于分组的交换中心中选择的可能性；
-由以下方式给定了交换中心设计的简化，即在可预言无干扰的正常工作情况下和可替代转换的工作情况下、例如在硬件故障情况下的负载时，用户和线路的分配被减少到应用硬件单元的分配和***适配单元的相互通信；
-从基于分组的交换中心的角度看，动态地进行负载分配是有利的，因为可以取消到大量***适配单元上的、需按每个呼叫或每个信令消息决定的分配；
-简单地考虑不同性能效率的***适配单元。

Claims (17)

1.用于在基于分组的交换中心中分配负载的方法，在所述交换中心中***适配单元(4)被用作为基于分组的通信网(5)和所述交换中心(1)的应用(3)之间的接口，其中所述应用(3)执行通信和/或信令任务，其特征在于，检测所述***适配单元(4)各自的满载，并根据所检测的满载形成所述应用(3)和所述***适配单元(4)之间的分配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述交换中心(1)中，根据所述应用(3)的资源需求和所述***适配单元各自的满载、资源预留以及性能效率，针对应用地计算所述***适配单元的负载指标，并且在所述应用(3)和所述***适配单元(4)之间进行分配时考虑所述负载指标。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，借助于CPU满载和/或操作***资源满载和/或重要等待队列的占满情况来计算所述负载指标。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述***适配单元(4)的资源超过或不满足其所属应用(3)的资源需求。
5.如权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，至少部分动态地计算所述负载指标，并且在考虑所述负载指标的情况下动态地进行所述应用(3)到所述***适配单元(4)的重新分配。
6.如权利要求2至5之一所述的方法，其特征在于，将所述负载指标传送给至少一个前置交换中心(6)，以及至少一个前置交换中心(6)在考虑传送给其的负载指标的情况下将在朝所述交换中心(1)的方向上产生的负载分配给所述***适配单元(4)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在信令或周期性重复注册的范畴内或通过附加的通信或控制接口实现到前置交换中心(6)的传送。
8.如权利要求2至5之一所述的方法，其特征在于，根据所述负载指标产生至少一个***适配单元(4)的负载预算，并且将所述负载预算以子负载预算数据的形式分配给所述前置交换中心(6)，以及所述前置交换中心(6)在考虑所述子负载预算数据的情况下将在朝所述交换中心(1)的方向上产生的负载分配给所述***适配单元(4)。
9.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在出现新的用户或线路占用时，被置于所述基于分组的交换中心(1)之前的交换中心(6)针对应用地占用一个***适配单元(4)，其为最后一次被所述交换中心(1)用于占用所述用户或所述线路的那个***适配单元。
10.如权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在至少一个所述***适配单元(4)和/或应用(3)和/或前置交换中心(6)出现故障的情况下，实现所述应用(3)和所述***适配单元(4)之间的重新分配(2)。
11.用于在基于分组的交换中心中分配负载的装置，在所述交换中心中***适配单元(4)被用作为基于分组的通信网(5)和所述交换中心(1)的应用(3)之间的接口，其中所述应用(3)执行通信和/或信令任务，其特征在于，用于检测所述***适配单元(4)各自的满载以及用于在考虑所检测的各自的满载情况下将负载分配给所述***适配单元(4)的工具(2)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，用于根据所述应用(3)的资源需求和所述***适配单元(4)的满载、资源预留和性能效率来计算所述***适配单元(4)各自的、针对应用的负载指标的工具(2)，以及用于在考虑所述负载指标的情况下在所述应用(3)和所述***适配单元(4)之间进行分配的工具(2)。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，用于动态地检测所述负载指标并且用于在考虑所述负载指标的情况下动态地将所述应用(3)重新分配给所述***适配单元(4)的工具(2)。
14.如权利要求11至13之一所述的装置，其特征在于，用于将所述负载指标从所述交换中心(1)传送给至少一个前置交换中心(6)的工具，以及用于在考虑所述负载指标的情况下将在所述前置交换中心(6)中在朝所述交换中心(1)的方向上产生的负载分配给所述交换中心(1)的所述***适配单元(4)的工具。
15.如权利要求11至13之一所述的装置，其特征在于以下工具，其用于根据所述负载指标为至少一个所述***适配单元(4)产生各自的负载预算，用于将所述负载预算以子负载预算数据的形式分配给所述前置交换中心(6)，以及用于在考虑所述子负载预算数据的情况下将在所述前置交换中心(6)中在朝所述交换中心(1)的方向上产生的负载分配给所述***适配单元。
16.如权利要求11至13之一所述的装置，其特征在于以下工具，其用于通过所述前置交换中心(6)针对应用地占用一个***适配单元(4)，该***适配单元为最后一次被所述交换中心(1)用于所述待占用的用户或所述待占用的线路的那个***适配单元。
17.如权利要求11至16之一所述的装置，其特征在于，用于在至少一个所述***适配单元(4)和/或应用(3)和/或前置交换中心(6)出现故障的情况下在所述应用(3)和所述***适配单元(4)之间重新进行分配(2)的工具。
CN03802484.5A 2002-03-20 2003-03-07 基于分组的交换***的***设备上的负载分配 Pending CN1620793A (zh)

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