專利名稱：應(yīng)用最后出現(xiàn)和滑動(dòng)窗口技術(shù)確定最小和最大值的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計(jì)算系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種利用一個(gè)最后出現(xiàn)表格和滑動(dòng)窗口從一組抽樣參數(shù)值中獲得最小和最大值的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其適用于通過使用一種信元(cell)優(yōu)先排序方案管理網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)南到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
在需要對(duì)一組離散變量或參數(shù)值進(jìn)行例行計(jì)算的許多系統(tǒng)中，有必要經(jīng)常從這組參數(shù)值中計(jì)算最小和最大值。傳統(tǒng)的計(jì)算辦法是在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所有這些參數(shù)值，分類這些參數(shù)值，然后從分類的參數(shù)值列表中得到最小和最大值。在新數(shù)據(jù)被不斷加入的系統(tǒng)中，這種傳統(tǒng)辦法就變得非常耗時(shí)，而且可能在存儲(chǔ)資源和計(jì)算開銷上成本太大。
在通信業(yè)界，例如，需要某些系統(tǒng)重復(fù)、且相對(duì)高速地執(zhí)行最小和/或最大值確定。例如，有一種稱為異步傳輸模式(ATM)的特定通信技術(shù)，典型地使用多個(gè)轉(zhuǎn)換器或節(jié)點(diǎn)來促進(jìn)源和目的端站點(diǎn)之間的信元快速傳輸。目前已開發(fā)了多種方案，用于區(qū)分將被一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)接受的信元和將被該節(jié)點(diǎn)丟棄的信元?？赡芟Ｍ靡环N為每個(gè)信元分配優(yōu)先標(biāo)識(shí)符的分級(jí)(rating)方案優(yōu)化節(jié)點(diǎn)接收的信元，以便優(yōu)先標(biāo)識(shí)符能指示該信元相對(duì)于該節(jié)點(diǎn)接收的其它信元的重要性。顯然，還希望在該節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一種信息采集策略，即開發(fā)一種高速、低開銷的最小和/或最大優(yōu)先標(biāo)識(shí)符確定程序。

發(fā)明內(nèi)容
需要一種用于從一組數(shù)量隨時(shí)間而增多的值中確定最小和/或最大值的改進(jìn)方案，而且需要一種要求的存儲(chǔ)空間和處理開銷都減小的方案。另外，還需要一種可在高速ATM交換中開發(fā)的方案。本發(fā)明滿足這些和其他需要。
本發(fā)明針對(duì)一種用于從多個(gè)抽樣參數(shù)值中確定最小和/或最大值的系統(tǒng)和方法。最后出現(xiàn)表格(TOLO-表)與滑動(dòng)窗口或?yàn)V波器用來大大增強(qiáng)從落入滑動(dòng)窗口內(nèi)的多個(gè)抽樣參數(shù)值中確定最小和/或最大值的速度和效率。利用TOLO-表處理的抽樣參數(shù)值典型地為離散參數(shù)值，而且被限制到N個(gè)不同的可能值(例如，pi＝p1，p2，…，pN)。
TOLO-表典型地包括一個(gè)參數(shù)列，用于為每一個(gè)限定數(shù)量的離散參數(shù)值，例如整數(shù)或字母符號(hào)，存儲(chǔ)入口(entries)。TOLO-表還包括一個(gè)時(shí)間戳列，為存儲(chǔ)在參數(shù)列中定義的每個(gè)參數(shù)值相關(guān)的數(shù)據(jù)接收時(shí)間提供入口。或者，也可采用序號(hào)列，而不是時(shí)間戳列，用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)參數(shù)值出現(xiàn)或被接收的順序的序號(hào)輸入。每接收到一個(gè)參數(shù)值，與該參數(shù)值相關(guān)的時(shí)間戳或序號(hào)入口就刷新為當(dāng)前時(shí)間或序號(hào)。最近或最后出現(xiàn)的一個(gè)特定參數(shù)值就能記錄在TOLO-表中。
可利用滑動(dòng)窗口獲得在TOLO-表中維護(hù)的一組參數(shù)值的最小和/或最大值，滑動(dòng)窗口的大小或持續(xù)時(shí)間可以調(diào)整?；瑒?dòng)窗口可基于時(shí)間或選擇的抽樣參數(shù)值數(shù)目確定。落入滑動(dòng)窗口內(nèi)的參數(shù)值被掃描以確定可應(yīng)用參數(shù)值中的最小和/或最大值。TOLO-表還能夠精確地確定除了該最小和/或最大參數(shù)值，在滑動(dòng)窗口內(nèi)是否至少還出現(xiàn)一個(gè)特定參數(shù)值。
應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明原理的TOLO-表和滑動(dòng)窗口確定最小和/或最大值的方法用途廣泛，尤其適用于ATM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。在ATM業(yè)務(wù)模型的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)信元分配一個(gè)優(yōu)先值，該優(yōu)先值部分確定該信元相對(duì)于通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的其他信元的重要性。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)信元的優(yōu)先級(jí)和該節(jié)點(diǎn)計(jì)算的門限優(yōu)先級(jí)接受或丟棄一個(gè)新到達(dá)的信元。如果要求的話，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可通知信源該節(jié)點(diǎn)已計(jì)算的典型門限優(yōu)先級(jí)，確定這個(gè)典型優(yōu)先級(jí)的一種可能實(shí)現(xiàn)包括在一組計(jì)算的門限優(yōu)先級(jí)中確定最高優(yōu)先級(jí)。TOLO-表可用于確定這種信息。


通過閱讀下面的詳細(xì)描述以及參考附圖可更清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示意了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，利用TOLO-表和滑動(dòng)窗口從一組參數(shù)值中確定最小和最大值的一種系統(tǒng)；圖2A-2B示意了一種滑動(dòng)時(shí)間窗口，應(yīng)用于一組抽樣參數(shù)值，以便確定在兩個(gè)不同時(shí)刻落入該窗口內(nèi)的最小和/或最大值；圖3以流程圖形式示意了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，從一組參數(shù)值中確定最小和最大參數(shù)值的一般過程；圖4和圖5分別為示意從一組參數(shù)值中確定最小和最大參數(shù)值的可選過程的流程圖；圖6示意了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口和使用標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)之間通信信元的一般過程的流程圖；圖7詳細(xì)示意了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口和使用標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)送信元的過程；圖8以流程圖形式示意了根據(jù)一個(gè)標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)實(shí)施例，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過濾信元的一般過程；圖9為根據(jù)標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過濾信元的一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施例的方框圖；圖10為根據(jù)標(biāo)稱比特率業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過濾信元的一個(gè)系統(tǒng)可選實(shí)施例的方框圖；圖11為示意一種實(shí)現(xiàn)NBR方法的ATM網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例的方框圖；圖12示意了根據(jù)本發(fā)明的NBR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)信元的一個(gè)實(shí)施例；圖13為在配置用于實(shí)現(xiàn)NBR方法的ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一個(gè)代表性ATM節(jié)點(diǎn)的方框圖；圖14以流程圖形式示意了根據(jù)本發(fā)明的一種通用方法，借此方法NBR狀態(tài)信元可用于為源端站點(diǎn)提供反饋以優(yōu)化信元傳輸率；圖15-16描繪了對(duì)于4種特定的負(fù)載級(jí)別，作為優(yōu)先級(jí)函數(shù)的平均信元丟失比Ploss的關(guān)系圖；圖17示意了比較恒定比特率連接與使用反饋源連接的仿真結(jié)果圖；以及圖18示意了來自每個(gè)反饋源作為時(shí)間函數(shù)的流量/容量。
具體實(shí)現(xiàn)方式在下面對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述中，參考構(gòu)成本發(fā)明一個(gè)組成部分的附圖，而且在附圖中，是通過示意可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的方式示意的。應(yīng)理解的是，也可使用其它實(shí)施例，而且可在不偏離本發(fā)明范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)和功能改進(jìn)。
為解決各種類型和難度的技術(shù)問題，常需要從給定的一組離散參數(shù)值pi中確定最小和/或最大值。這些參數(shù)值典型地出自以固定或不定時(shí)間間隔t＝tj重復(fù)的某些測(cè)量或計(jì)算的結(jié)果，這種測(cè)量或計(jì)算結(jié)果又產(chǎn)生了一個(gè)抽樣參數(shù)值p＝p(t＝ti)，其中j＝0，1，2，…， 。在圖1中示意了一個(gè)用于從給定持續(xù)時(shí)間內(nèi)的一組抽樣參數(shù)值中確定最小和最大值的系統(tǒng)實(shí)施例。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，系統(tǒng)20產(chǎn)生參數(shù)值pi，其被傳送到系統(tǒng)20的輸出端21應(yīng)理解的是，系統(tǒng)20通常代表任何能產(chǎn)生表示一個(gè)參數(shù)值或幅度的模擬或數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)或設(shè)備。例如，系統(tǒng)20可為簡單溫度測(cè)量系統(tǒng)20，在系統(tǒng)20的輸出端21產(chǎn)生溫度值信號(hào)。進(jìn)一步舉例，系統(tǒng)20還可表示一個(gè)通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，而在通信系統(tǒng)20的輸出端21提供的參數(shù)值pi可表示多種系統(tǒng)參數(shù)值中的一種。
系統(tǒng)20典型地不斷產(chǎn)生各種類型或大小的參數(shù)值pi。應(yīng)理解的是，參數(shù)的索引可利用任何適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)，而且具有各種格式。例如，一種適當(dāng)系統(tǒng)可產(chǎn)生與索引格式p1，p2，p3，…，pN或p0，p1，p2，…，pN-1一致的參數(shù)值輸出數(shù)據(jù)，其中N表示不同或相同參數(shù)值的總數(shù)。參數(shù)值pi可以固定或不定時(shí)間間隔在系統(tǒng)20的輸出端21提供。傳送到系統(tǒng)20的輸出端21的參數(shù)值pi被計(jì)算單元22的輸入設(shè)備23接收。
計(jì)算單元22還包括緩沖區(qū)24，在緩沖區(qū)24內(nèi)提供了一個(gè)TOLO-表。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖區(qū)24提供的TOLO-表包括一個(gè)參數(shù)表列26和一個(gè)時(shí)間戳列28。在另一實(shí)施例中，緩沖區(qū)24支持由參數(shù)表列26和序號(hào)列30定義的一個(gè)TOLO-表。計(jì)算單元22還包括一個(gè)滑動(dòng)窗口單元32和控制器34?？刂破?4根據(jù)下面描述的方法協(xié)調(diào)緩沖區(qū)24和滑動(dòng)窗口單元32的操作，以從落入滑動(dòng)窗口單元32定義的一個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)的參數(shù)表列26確定的抽樣參數(shù)值中確定最小和/或最大值。
在圖2A中示意了基于接收時(shí)間接收或排序的多個(gè)參數(shù)值pi。例如，參數(shù)值p5相關(guān)的接收時(shí)間或時(shí)間戳在時(shí)間上遲于參數(shù)值p6的。類似地，參數(shù)值p6相關(guān)的時(shí)間戳在時(shí)間上遲于參數(shù)值p3、p7、p1、p3和p8的時(shí)間戳。圖2所示的一組參數(shù)值中的最小或最大值可利用滑動(dòng)窗口獲得，可調(diào)整滑動(dòng)窗口以增加或減少落入滑動(dòng)窗口范圍內(nèi)的抽樣參數(shù)值的最大數(shù)量。滑動(dòng)窗口可根據(jù)時(shí)間定義，如通過變量-t，或通過選擇一個(gè)抽樣數(shù)W定義。
圖2A-2B便于理解利用滑動(dòng)窗口確定最小和最大值的基本概念。在圖2A中，滑動(dòng)窗口36可根據(jù)時(shí)間定義，如典型地以秒為單位測(cè)量的時(shí)間-t，或通過抽樣數(shù)W定義，如5個(gè)抽樣。在時(shí)間t＝tj-1，滑動(dòng)窗口36定義了一組抽樣參數(shù)值，包括參數(shù)值p1、p7、p3、p6和p5。根據(jù)與每個(gè)抽樣參數(shù)值相關(guān)的數(shù)值下標(biāo)值，可看出，定義滑動(dòng)窗口的該組參數(shù)值中最大參數(shù)值由MAX＝p7給出，而最小參數(shù)值由MIN＝p1給出。在下一時(shí)間點(diǎn)t1＝tj，如圖2B所示，滑動(dòng)窗口36定義了一個(gè)時(shí)隙后一組不同于圖2A所示的參數(shù)值。落入圖2A所示的滑動(dòng)窗口36內(nèi)的抽樣參數(shù)值p1不再落入圖2B所示的滑動(dòng)窗口36內(nèi)。另外，有一個(gè)新接收的抽樣參數(shù)值p9落入圖2B所示的滑動(dòng)窗口36內(nèi)。利用圖2B所示位置的滑動(dòng)窗口36在時(shí)刻t＝tj進(jìn)行最小和最大值確定將產(chǎn)生變量MAX＝p9和MIN＝p3。隨著更多的抽樣參數(shù)值被接收，滑動(dòng)窗口36可沿時(shí)間軸在任何方向繼續(xù)移動(dòng)。
在存儲(chǔ)器設(shè)備中實(shí)現(xiàn)上述滑動(dòng)窗口概念的最直接辦法為在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)最后W個(gè)抽樣，接著從總的W個(gè)抽樣中確定最小和最大抽樣值。這種確定可通過，例如首先分類這W個(gè)抽樣，接著選取最小和最大抽樣值作為所分類的抽樣表的兩個(gè)極值。當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)新抽樣時(shí)，最老的抽樣被丟棄，而且重復(fù)該分類和最小/最大值確定步驟。然而，當(dāng)窗口的大小W很大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問題。在這種情況下，需要大量的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)落入該窗口的大量抽樣，這導(dǎo)致存儲(chǔ)成本和實(shí)現(xiàn)難度增加。此外，分類和搜索大量抽樣所需的時(shí)間也將很長，這將使得處理時(shí)延令人無法接受。
根據(jù)本發(fā)明的原理操作的系統(tǒng)和方法在從一組抽樣參數(shù)值中確定最小和/或最大值時(shí)無需存儲(chǔ)、分類或處理大量的抽樣參數(shù)值。利用本發(fā)明的TOLO-表和滑動(dòng)窗口方案能大大提高確定指定數(shù)量的抽樣參數(shù)值pI中最小和/或最大值的速度和效率。當(dāng)抽樣參數(shù)值pi離散且限制到N個(gè)不同值(例如，pi＝p1，p2，…，pN)時(shí)，在此公開的方法尤為有利。因此，在處理期間存儲(chǔ)或緩沖抽樣參數(shù)值所需的存儲(chǔ)空間大為減小。
例如，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器僅需要為緩沖N個(gè)參數(shù)值和相關(guān)數(shù)據(jù)分配存儲(chǔ)空間。可以理解的是，當(dāng)滑動(dòng)窗口36的大小W定義為包括大量的抽樣參數(shù)值，如W＝10,000個(gè)抽樣時(shí)，它可能采用例如8個(gè)可能值，傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案將需要存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所有10,000個(gè)抽樣參數(shù)值。而截然不同的是，根據(jù)本發(fā)明原理實(shí)現(xiàn)的TOLO-表只需存儲(chǔ)8個(gè)可能的參數(shù)值和少量的輔助數(shù)據(jù)。因此，TOLO-表方法僅需常規(guī)方案所需存儲(chǔ)空間的0.08％。
利用TOLO-表實(shí)現(xiàn)的處理效率的提高，部分歸因于只需存儲(chǔ)涉及N個(gè)離散抽樣參數(shù)值中每個(gè)參數(shù)值的有限信息。TOLO-表實(shí)現(xiàn)方案在一個(gè)實(shí)施例中僅需存儲(chǔ)，當(dāng)N個(gè)抽樣參數(shù)值的每個(gè)參數(shù)值出入滑動(dòng)窗口時(shí)的出現(xiàn)時(shí)間信息。作為實(shí)例，參考下面提供的表1，表1示意了一個(gè)TOLO-表，該表有一列包含所有可能的抽樣參數(shù)值pi，還有一個(gè)時(shí)間值ti列，對(duì)應(yīng)一個(gè)給定的抽樣參數(shù)值pi的最后出現(xiàn)時(shí)間。
表1

表1所示的TOLO-表包括每個(gè)可能參數(shù)值pi的行入口，即，p＝p1，p2，…，pN。每接收到一個(gè)新的抽樣參數(shù)值pi，對(duì)應(yīng)該新抽樣參數(shù)值pi的出現(xiàn)時(shí)間ti就刷新為當(dāng)前時(shí)間tc。注意，如果使用基于時(shí)間的滑動(dòng)窗口，時(shí)間戳ti可為真實(shí)時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，以及如下表2所示，TOLO-表可定義為包括一個(gè)用于定義所有可能參數(shù)值pi的列，以及一個(gè)對(duì)應(yīng)參數(shù)值被接收的時(shí)間順序的相關(guān)列，該列在此稱為序號(hào)。
表2

每接收到一個(gè)新參數(shù)值pi，對(duì)應(yīng)該參數(shù)值的序號(hào)ni就刷新為當(dāng)前序號(hào)ni。通過利用上面描繪的任意一種類型的TOLO-表(表示定義抽樣參數(shù)值排序的兩種不同方式)，可確定一個(gè)特定的離散參數(shù)值pi的最后出現(xiàn)時(shí)間tI、或最后出現(xiàn)序號(hào)ni。另外，上述的任意一種方案可用于確定是否接收到一個(gè)特定參數(shù)值，如通過再檢查TOLO-表內(nèi)維護(hù)的對(duì)應(yīng)該討論的特定參數(shù)值的時(shí)間戳或序號(hào)信息。
當(dāng)希望確定滑動(dòng)窗口內(nèi)的最小或最大值時(shí)，掃描整個(gè)TOLO-表以確定哪個(gè)參數(shù)值pi落入當(dāng)前定義的窗口內(nèi)。接著可從這些參數(shù)值確定最小和最大值。因此，TOLO-表能準(zhǔn)確地計(jì)算在滑動(dòng)窗口內(nèi)是否至少出現(xiàn)了一個(gè)參數(shù)值pi。這個(gè)信息足以確定該窗口內(nèi)的最小和/或最大參數(shù)值。
在確定大量離散參數(shù)值pi的最小和/或最大參數(shù)值時(shí)實(shí)現(xiàn)的處理效率的大為提高是以執(zhí)行復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)計(jì)算為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的，如計(jì)算平均值和中值是利用該方法無法得到的。然而，在要求快速確定最小和最大值以及要求減小存儲(chǔ)空間的系統(tǒng)和方法中，無法執(zhí)行復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)計(jì)算顯然不代表在很多應(yīng)用中限制很大，因?yàn)檫@種復(fù)雜的計(jì)算經(jīng)常都不需要。
現(xiàn)在參考圖3，圖3以流程圖形式示意了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，利用TOLO-表從一組離散參數(shù)中確定最小和最大值的實(shí)現(xiàn)。假定抽樣參數(shù)值是從一個(gè)外部源定期或不定期接收的。還假定已定義TOLO-表對(duì)參數(shù)值pi可采用的每個(gè)可能值都包括一個(gè)表入口。當(dāng)接收到一個(gè)值為pi的新抽樣參數(shù)時(shí)，在步驟40，當(dāng)前接收時(shí)間tc存儲(chǔ)于TOLO-表中，而且與保留用于該參數(shù)值pi的參數(shù)列入口相關(guān)。在系統(tǒng)工作期間這個(gè)過程重復(fù)出現(xiàn)，且抽樣參數(shù)值pi以固定或不定間隔接收。在處理期間的某個(gè)時(shí)刻，如在步驟44請(qǐng)求確定存儲(chǔ)于TOLO-表、且落入一個(gè)預(yù)定大小的滑動(dòng)窗口內(nèi)的參數(shù)的最小和/或最大值。在請(qǐng)求確定最小和最大值的時(shí)刻，如步驟46所示，計(jì)數(shù)器變量i設(shè)置為i＝0，而時(shí)間變量tc設(shè)為tc＝當(dāng)前時(shí)間。在步驟48，變量MAX設(shè)為MAX＝p0(即，最小參數(shù)值)，而變量MIN設(shè)為MIN＝pN-1(即，最大參數(shù)值)。注意，在這個(gè)示例中，假定參數(shù)值的索引由pi給出，其中i＝0，1，2，…，N-1。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的TOLO-表，滑動(dòng)窗口的尺寸定義為-t，這可根據(jù)秒、分鐘或其它測(cè)量時(shí)間定義。典型地通過使用指針或其它已知掃描方式，典型地通過使用指針或其它已知的掃描方式，從步驟50開始掃描TOLO-表，以確定有其它哪個(gè)時(shí)間輸入ti落入與當(dāng)前時(shí)間tc有關(guān)的滑動(dòng)窗口內(nèi)(即，窗口大小＝Sw＝tc--t)。如果在步驟50，與TOLO-表中第一參數(shù)值輸入p0相關(guān)的時(shí)間戳t0落入該窗口內(nèi)(即，t0＞tc--t)，那么，該參數(shù)值輸入的值p0與變量MIN相比較。如果p0確定為小于變量MIN，則變量MIN在步驟52設(shè)為MIN＝p0。如果發(fā)現(xiàn)p0大于變量MAX，則變量MAX在步驟54設(shè)為MAX＝p0。計(jì)數(shù)器變量i的值在步驟56接著設(shè)為i＝i+1＝1。
如果計(jì)數(shù)器變量i不大于或等于TOLO-表中參數(shù)值輸入總數(shù)(由變量N表示)，那么對(duì)TOLO-表中的其余參數(shù)值輸入重復(fù)步驟50-56。指針遞增遍歷了TOLO-表中的所有N個(gè)參數(shù)值輸入后，在步驟58被測(cè)試，在步驟60返回相應(yīng)的最小和最大變量MIN和MAX。一旦在步驟44接收到執(zhí)行該過程的另一請(qǐng)求，就重復(fù)執(zhí)行圖3描繪的最小/最大值確定過程。應(yīng)理解的是，執(zhí)行最小/最大值確定過程可與考慮到達(dá)的新抽樣參數(shù)值pi的接收和存儲(chǔ)步驟40和42同時(shí)進(jìn)行。
應(yīng)理解的是，在此描述的TOLO-表方法無論如何不限制為確定最小和/或最大整數(shù)值的應(yīng)用中。這個(gè)方法可處理任何類型的參數(shù)，只要這個(gè)參數(shù)有一個(gè)確定的可能離散值集合與之相關(guān)，而且可以排序。這種值可為，例如實(shí)數(shù)或字母符號(hào)。還應(yīng)理解的是，TOLO-表方法不應(yīng)限制為使用單個(gè)窗口或窗口尺寸固定的應(yīng)用中。相反，這種方法可應(yīng)用于幾個(gè)窗口同時(shí)工作以及具有不同尺寸或持續(xù)時(shí)間的窗口同時(shí)工作。此外，如同前面討論的，TOLO-表方法可用于確定在一個(gè)特定的滑動(dòng)窗口內(nèi)哪幾個(gè)參數(shù)值已被接收或沒有接收到。
為進(jìn)一步示意本發(fā)明的各個(gè)方面，下面提供應(yīng)用各種類型的TOLO-表的幾個(gè)實(shí)例。應(yīng)理解的是，在此描述的示意性實(shí)施例僅提供用于示意，并不表示對(duì)本發(fā)明的范圍和精神的限制。
實(shí)例#1在第一個(gè)實(shí)例中，假定一個(gè)設(shè)備，如溫度計(jì)，測(cè)量某一參數(shù)，如房間的溫度T。還假定溫度計(jì)能測(cè)量的溫度精度在1F內(nèi)，而且溫度僅在溫度值的最大范圍內(nèi)變化，如在70F和75F之間變化。由此，可能的幾個(gè)溫度測(cè)量值被限制到一組6個(gè)離散溫度值(即，T＝70F 71F 72F 73F 74F和75F)。還可假定溫度是以某一不定時(shí)間間隔測(cè)量的，而且相對(duì)于起始時(shí)刻0秒，時(shí)間向前遞增。
下面提供的表3表示一個(gè)溫度數(shù)據(jù)表，包括一個(gè)測(cè)量時(shí)間列，顯示序號(hào)為i的測(cè)量時(shí)間ti，以及與該測(cè)量序號(hào)i相關(guān)的測(cè)量溫度值Ti。表3描繪了總共10個(gè)溫度測(cè)量值，假定這些溫度值是在起始時(shí)間t1＝0s和t10＝165s之間接收的。
表3

如果，例如定義滑動(dòng)時(shí)間窗口的大小或持續(xù)時(shí)間為30s，我們希望利用表3的數(shù)據(jù)確定ti＝120s時(shí)的最小和最大溫度，那么在時(shí)刻ti＝120s時(shí)對(duì)應(yīng)的TOLO-表如下表4所示。
表4

上表4所示的TOLO-表包括6個(gè)離散溫度值Ti，以及對(duì)應(yīng)的溫度值Ti的最后出現(xiàn)時(shí)刻ti。每測(cè)量或接收一個(gè)溫度測(cè)量值Ti，就標(biāo)記接收時(shí)間ti對(duì)應(yīng)TOLO表中這個(gè)溫度值。例如當(dāng)時(shí)刻ti＝45s時(shí)，溫度測(cè)量值為Ti＝72F，那么Ti＝72F的最后出現(xiàn)時(shí)間就從ti＝15s刷新為ti＝45s。當(dāng)希望確定時(shí)刻ti＝120s時(shí)的最大和最小溫度時(shí)，可啟動(dòng)圖3描繪的最小/最大值確定過程。下面提供的表5示出了作為迭代序號(hào)i的函數(shù)的參數(shù)值MIN和MAX。為示意清晰起見，上表4描繪的TOLO-表已結(jié)合到表5中。
表5


參考表5和圖3，當(dāng)前時(shí)間變量tc設(shè)置為tc＝120s，而窗口大小-t設(shè)置為-t＝30s，這個(gè)大小包含了120s和90s之間范圍內(nèi)的時(shí)間參數(shù)值，而且變量MAX和MIN分別設(shè)置為70F和75F。為TOLO-表中的每個(gè)溫度值Ti執(zhí)行在從步驟50開始的循環(huán)過程內(nèi)定義的過程步驟。考慮第一溫度參數(shù)值T0＝70F，對(duì)應(yīng)的最后出現(xiàn)時(shí)間t0由NULL值給出。最后出現(xiàn)時(shí)間參數(shù)t0的NULL值指示溫度值T0＝70F從未出現(xiàn)，因此未出現(xiàn)在定義的滑動(dòng)窗口內(nèi)。由此計(jì)數(shù)器變量i在步驟58加1，而且在步驟50測(cè)試下一溫度參數(shù)值Ti＝71F。
若計(jì)數(shù)器變量i設(shè)置為i＝1，可看出溫度T1＝75F最后出現(xiàn)在t1＝94s，這就落入了滑動(dòng)窗口內(nèi)。由于在步驟52，參數(shù)值T1＝71F小于變量MIN＝75F，因此變量MIN設(shè)為MIN＝71F。由于變量MAX的當(dāng)前值MAX＝70F小于71F，因此MAX值設(shè)為MAX＝71F。計(jì)數(shù)器變量i設(shè)為i＝2。由于在步驟58，i＝2不等于或大于N＝6，對(duì)下一溫度值T2＝72F重復(fù)步驟50。由于與溫度參數(shù)T2＝72F相關(guān)的時(shí)間戳t2＝45s不在該滑動(dòng)窗口內(nèi)，因此計(jì)數(shù)器變量i遞增為i＝3?？煽闯觯琓3＝73F的最后出現(xiàn)時(shí)間為t3＝101s，落入到滑動(dòng)窗口內(nèi)。由于73F大于變量MAX＝71F，因此變量MAX設(shè)為MAX＝73F。
由于73F不小于變量MIN＝71F，變量MIN值不改變。隨著序號(hào)i遞增到i＝4，可確定時(shí)間參數(shù)t4＝105s落入該滑動(dòng)窗口內(nèi)。由于74F大于變量MAX＝73F，變量MAX設(shè)為MAX＝74F，而且變量MIN不改變。計(jì)數(shù)器變量i接著遞增到i＝5。由于時(shí)間參數(shù)t5＝25s沒有落入滑動(dòng)窗口內(nèi)，溫度t5＝75F被忽略，而且計(jì)數(shù)器變量i遞增為i＝6。由于在步驟58測(cè)試到i＝6大于或等于N＝6，循環(huán)過程返回，并在步驟60返回變量MIN和MAX的值為MIN＝71F和MAX＝74F。
實(shí)例#2根據(jù)另一實(shí)施例，抽樣參數(shù)值的序號(hào)，而不是參數(shù)值的接收時(shí)間，可用于定義滑動(dòng)窗口。在前面的實(shí)例#1中，滑動(dòng)窗口基于時(shí)間定義(即-t＝30s)。在這個(gè)實(shí)例中，滑動(dòng)窗口基于預(yù)選的抽樣參數(shù)值數(shù)確定，如2個(gè)抽樣。在上表2中曾討論過，參數(shù)值的序號(hào)表示參數(shù)值按時(shí)間順序被接收的次序或位置。由此，測(cè)量的溫度值現(xiàn)在由表5或6的第一列表示，表示基于接收次序的抽樣參數(shù)值序號(hào)。
前面參考圖3描述的最大/最小值確定過程通?？膳c下表6所示的TOLO-表一起應(yīng)用，但判定一個(gè)特定溫度Ti是否落入滑動(dòng)窗口內(nèi)現(xiàn)在是依據(jù)抽樣參數(shù)值的序號(hào)，而不是參數(shù)值的時(shí)間戳。利用表6所示的TOLO-表，假定還想根據(jù)上表3提供的測(cè)量溫度值確定時(shí)刻t＝120s的最小和最大溫度值。
表6

參考表3，可看出在時(shí)刻t＝120s，最后抽樣溫度值的序號(hào)為i＝7。如果假定滑動(dòng)窗口的大小為2個(gè)抽樣(即W＝2)，那么可看出，序號(hào)為i＝6和i＝7的溫度值落入滑動(dòng)窗口內(nèi)?？赏ㄟ^首先分別設(shè)置變量MIN和MAX為75F和70F啟動(dòng)圖3的一般過程。從上表6提供的TOLO-表中可看出，當(dāng)i＝0、i＝1或i＝2時(shí)，沒有一個(gè)測(cè)量的溫度(即T0、T1和T2)落入滑動(dòng)窗口內(nèi)(即n＝6或n＝7)。接著，當(dāng)計(jì)數(shù)器變量i設(shè)為i＝3與溫度T3＝73F相關(guān)，這個(gè)溫度值的最后出現(xiàn)落入窗口內(nèi)，而且變量MIN和MAX均設(shè)為73F。
當(dāng)變量i遞增為i＝4時(shí)，還出現(xiàn)溫度T4＝74F，因此變量MAX設(shè)為74F。最后，當(dāng)i＝5時(shí)，最后出現(xiàn)的溫度值T5＝75F落入滑動(dòng)窗口范圍外。一旦完成了最小/最大值確定過程，變量MIN＝73F和MAX＝74F返回作為最小和最大溫度值。注意，如果滑動(dòng)窗口的大小在這個(gè)實(shí)例中設(shè)為W＝3個(gè)抽樣值，那么最小和最大溫度值將與上面的實(shí)例#1獲得的值相同。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，上述利用TOLO-表和滑動(dòng)窗口的最小/最大值確定方法用途廣泛，尤其適用于于高速應(yīng)用中。在例如ATM網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，離散信元可具有一個(gè)相關(guān)優(yōu)先值，這個(gè)優(yōu)先值部分確定該信元相對(duì)于通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的其它信元的重要性。例如，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)常執(zhí)行一種評(píng)估過程，借此過程，新到達(dá)的信元典型地基于其相關(guān)的優(yōu)先權(quán)或被接受或被丟棄。這種接受可基于，例如比較信元的優(yōu)先級(jí)與該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算的門限優(yōu)先級(jí)。由于在大部分的信元優(yōu)化方案中，信元優(yōu)先值離散，而且有范圍限制，因此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可根據(jù)本發(fā)明的原理實(shí)現(xiàn)最大/最小確定過程，以確定在一組給定抽樣的門限優(yōu)先級(jí)范圍內(nèi)確定最小和/最大門限優(yōu)先級(jí)。
為示意起見，下面描述的業(yè)務(wù)概念可視為簡單綜合媒體接入(SIMA)業(yè)務(wù)模型。SIMA業(yè)務(wù)模型結(jié)合了ATM的基本特性與在稱為標(biāo)稱比特率(NBR)業(yè)務(wù)的新業(yè)務(wù)概念中定義的附加8個(gè)優(yōu)先級(jí)。通常，NBR業(yè)務(wù)便于在不同連接中簡單和有效地劃分網(wǎng)絡(luò)容量，以及對(duì)使用這種連接的用戶收取費(fèi)用。
為示意與利用SIMA業(yè)務(wù)模型實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的各種優(yōu)點(diǎn)，下面簡要描述各種常規(guī)ATM業(yè)務(wù)模型。常規(guī)ATM業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)典型地提供多種預(yù)定的服務(wù)質(zhì)量類別，通常稱為業(yè)務(wù)類。每種業(yè)務(wù)類包括多個(gè)服務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)，用于定義各個(gè)業(yè)務(wù)類的特征。換句話說，一個(gè)指定的業(yè)務(wù)類以一個(gè)ATM性能參數(shù)子集規(guī)定的方式為ATM虛擬連接(VCC或VPC)提供性能。在下面參考的ATM論壇技術(shù)規(guī)范中定義的業(yè)務(wù)類包括，例如，恒定比特率(CBR)類，實(shí)時(shí)可變比特率(rt-VBR)類，非實(shí)時(shí)可變比特率(nrt-VBR)類，未定比特率(UBR)類，以及有用比特率(ABR)類。
恒定比特率業(yè)務(wù)類別用于支持在連接存在期間要求固定數(shù)量帶寬的實(shí)時(shí)應(yīng)用。一種特定的服務(wù)質(zhì)量被協(xié)商以提供CBR業(yè)務(wù)，其中QoS參數(shù)包括峰值信元率(PCR)、信元丟失率(CLR)、信元傳輸時(shí)延(CTD)以及信元時(shí)延變化(CDV)的特征。傳統(tǒng)的ATM業(yè)務(wù)管理方案確保用戶約定的QoS得以維持，以支持例如實(shí)時(shí)應(yīng)用，如電路仿真以及話音/視頻應(yīng)用，這些應(yīng)用嚴(yán)格限制時(shí)延變化。
非實(shí)時(shí)VBR業(yè)務(wù)類別用于支持非實(shí)時(shí)應(yīng)用，其中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量可具有頻繁數(shù)據(jù)突發(fā)的特征。類似地，實(shí)時(shí)可變數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)類可用于支持“突發(fā)型”網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)條件。Rt-VBR業(yè)務(wù)類與nrt-VBR業(yè)務(wù)類的不同之處在于，前者用于支持實(shí)時(shí)應(yīng)用，如話音和視頻應(yīng)用。實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)VBR業(yè)務(wù)類都具有峰值信元率(PCR)、可支持信元率(SCR)以及最大突發(fā)大小(MBS)的特征。
未定比特率(UBR)業(yè)務(wù)類常稱為“盡最大努力業(yè)務(wù)”，這是因?yàn)樗灰?guī)定與業(yè)務(wù)有關(guān)的服務(wù)保證。因此，UBR業(yè)務(wù)類用于提供非實(shí)時(shí)應(yīng)用，包括傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信應(yīng)用，如文件傳輸和e-mail。
可用比特率(ABR)業(yè)務(wù)類提供用于通過使用反饋機(jī)制控制業(yè)務(wù)率為用戶分配可用帶寬。反饋機(jī)制允許信元傳輸率得以改變以控制或避免業(yè)務(wù)擁塞，以及更有效地利用可用帶寬。資源管理(RM)信元優(yōu)先于數(shù)據(jù)信元的發(fā)送，其從源發(fā)送到目的地并返回源，以便為源提供業(yè)務(wù)信息。
盡管上述的當(dāng)前ATM業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)顯然至少在概念級(jí)上提供面臨通信業(yè)的許多問題的有利解決方案，但當(dāng)前定義的ATM要求實(shí)現(xiàn)一種復(fù)雜的業(yè)務(wù)管理方案，以滿足在當(dāng)前考慮的各種ATM技術(shù)規(guī)范和建議中明確表達(dá)的目標(biāo)。為有效管理網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流，常規(guī)ATM業(yè)務(wù)管理方案必需評(píng)估大量的業(yè)務(wù)條件指示，包括業(yè)務(wù)類別參數(shù)、業(yè)務(wù)參數(shù)、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)以及類似參數(shù)。在標(biāo)題為B-ISDN中的業(yè)務(wù)控制和擁塞控制的ITU-T建議I.371中，以及在由ATM論壇技術(shù)協(xié)會(huì)出版的業(yè)務(wù)管理技術(shù)規(guī)范V4.0(af-tm-0056.000，1996年4月)中提供了這種參數(shù)和其它ATM業(yè)務(wù)管理考慮的部分列表，一種重要的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)考慮為，在一個(gè)特定的虛擬連接中當(dāng)前可用的帶寬大小。除了ABR業(yè)務(wù)類，現(xiàn)有的ATM業(yè)務(wù)類別不建議采用這種網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息。ABR業(yè)務(wù)類提供可用帶寬的動(dòng)態(tài)分配以響應(yīng)返回給用戶的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息。
然而，ABR業(yè)務(wù)類別提供一種復(fù)雜的反饋信息設(shè)置，包括當(dāng)前信元率、顯式速率、最小信元率、方向指示、擁塞指示以及其它指示。這種復(fù)雜分類增加了業(yè)務(wù)類別結(jié)構(gòu)的難度。而且，定義用于ABR業(yè)務(wù)類別的反饋機(jī)制便于分配限制在定義的最小信元率和峰值信元率之間的帶寬。因此，信元率確保繼續(xù)存在，這就增加了業(yè)務(wù)管理方案的難度。此外，常規(guī)ATM業(yè)務(wù)類別，包括ABR業(yè)務(wù)類別，不提供確定網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件，以及根據(jù)這些網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件管理信元傳輸率的技術(shù)解決方案。
與這些常規(guī)ATM業(yè)務(wù)模型相反的是，SIMA業(yè)務(wù)模型提供一種概念上不難實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和方法。實(shí)現(xiàn)SIMA業(yè)務(wù)模型的網(wǎng)絡(luò)還在帶寬過載期間提供有效的網(wǎng)絡(luò)容量分集，同時(shí)為用戶提供難度最小和時(shí)延可忽略不計(jì)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息。包含SIMA業(yè)務(wù)模型基本模式的網(wǎng)絡(luò)無需執(zhí)行許多傳統(tǒng)和沉重的業(yè)務(wù)管理功能，包括業(yè)務(wù)描述、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)、服務(wù)類別、連接接納控制(CAC)或使用參數(shù)控制(UPC)。
所有這些功能有效地被兩個(gè)自主單元執(zhí)行的功能替代在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口提供的測(cè)量單元，以及在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供的信元日程設(shè)定和緩沖單元。SIMA業(yè)務(wù)概念從用戶的觀點(diǎn)來看簡單且好理解，因?yàn)闆]有預(yù)定的業(yè)務(wù)或質(zhì)量參數(shù)與每個(gè)連接相關(guān)，而且對(duì)使用連接的收費(fèi)僅基于NBR值和連接持續(xù)時(shí)間。
典型的SIMA業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)使用兩種主要的組成部分接入節(jié)點(diǎn)和核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，它們具有截然不同的功能職責(zé)。例如，可以是用戶/網(wǎng)絡(luò)接口的接入節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行測(cè)量每個(gè)連接的業(yè)務(wù)量的任務(wù)，而在核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，業(yè)務(wù)控制功能無需知道有關(guān)各個(gè)連接特性的任何事情。
SIMA業(yè)務(wù)模型的精巧簡化為基礎(chǔ)設(shè)施硬件和軟件的制造商提供了明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，ATM交換和交叉連接可利用單個(gè)信元日程設(shè)定和緩沖單元、交換結(jié)構(gòu)以及路由功能建立。通過使用ATM虛擬路徑或IP交換技術(shù)，可減小路由任務(wù)的難度。另外，分組丟棄和優(yōu)先反饋功能也可包含于信元日程設(shè)定和緩沖單元中，而不會(huì)給它們的自主性帶來負(fù)面影響。而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的簡單實(shí)現(xiàn)可使得相對(duì)便宜、大容量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施成為可能。
較為復(fù)雜的SIMA業(yè)務(wù)設(shè)施單元涉及接入節(jié)點(diǎn)。這種接入節(jié)點(diǎn)典型地包括一個(gè)測(cè)量單元，用于實(shí)時(shí)測(cè)量每個(gè)連接的業(yè)務(wù)流，以及包括一個(gè)計(jì)算單元，用于確定分配給每個(gè)信元的優(yōu)先權(quán)。這些附加特征的實(shí)現(xiàn)難度應(yīng)不大于在常規(guī)ATM網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)UPC的難度。
本發(fā)明用于在此公開的NBR系統(tǒng)中提供優(yōu)先反饋信息可能更為有利，以便信元供給單元能規(guī)范其信元傳輸速率(CTR)以及實(shí)現(xiàn)可接受的信元丟失概率。有關(guān)連接門限級(jí)別的某些信息被周期性刷新且反饋回信元發(fā)送單元。每個(gè)ATM節(jié)點(diǎn)計(jì)算一個(gè)典型的許可優(yōu)先級(jí)，該優(yōu)先級(jí)可被插入到信源使用的特殊狀態(tài)信元中以檢測(cè)該連接。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過維持可能的最高優(yōu)先權(quán)，而不超出虛擬連接節(jié)點(diǎn)接受的最壞情況下允許的優(yōu)先權(quán)，這個(gè)反饋特征被用于優(yōu)化CTR。因此，本發(fā)明能提供優(yōu)先級(jí)反饋(PLfb)，通知源端系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)仍接受的典型優(yōu)先級(jí)。
為提供優(yōu)先級(jí)反饋，在連接的每個(gè)節(jié)點(diǎn)確定允許的優(yōu)先級(jí)(Pla)。優(yōu)先級(jí)反饋級(jí)PLfb記錄了從源到目的地的最壞情況Pla，它被存儲(chǔ)作為一個(gè)狀態(tài)信元字段。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可用于有效地確定在該連接上當(dāng)前接受的最低允許優(yōu)先權(quán)值(即，最高允許優(yōu)先“級(jí)別”PLfb)。
后續(xù)ATM節(jié)點(diǎn)比較該特殊狀態(tài)信元中的PLfb與在該節(jié)點(diǎn)接受(即，在該節(jié)點(diǎn)未被丟棄)的當(dāng)前優(yōu)先級(jí)Pla。如果該狀態(tài)信元包括的PLfb值大于該節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前允許優(yōu)先級(jí)，那么該狀態(tài)信元的PLfb被一個(gè)對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)Pla值的新的、較小值替代。連接目的地由此接收該連接的最小PLfb，它指示什么是典型的最高優(yōu)先級(jí)PL(對(duì)應(yīng)最低優(yōu)先權(quán))，能成功穿過連接而不會(huì)丟棄信元。目的地單元接著發(fā)送這個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息返回信源，這使得用戶能調(diào)整CTR以減小后續(xù)發(fā)出的數(shù)據(jù)信元在該連接節(jié)點(diǎn)被信元丟棄后丟失的可能性。
現(xiàn)在參考圖6，圖6示出了在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)之間通過NBR業(yè)務(wù)連接傳輸信息的通用方法。首先用戶與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商協(xié)商或選擇(140)一個(gè)標(biāo)稱比特率，這可在建立連接之前或連接建立時(shí)執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶通知網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商需要一個(gè)預(yù)期的NBR，且為用戶分配一個(gè)請(qǐng)求的連接帶寬。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在建立或釋放NBR之前無需執(zhí)行分析核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中存在的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件。在一個(gè)可選實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在建立或釋放NBR之前執(zhí)行確定網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的任務(wù)，盡管這個(gè)任務(wù)在支持NBR業(yè)務(wù)的適當(dāng)大小的網(wǎng)絡(luò)中是不必執(zhí)行的。
基于一個(gè)特定應(yīng)用，用戶選擇(142)一個(gè)實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接。確定每個(gè)信元的優(yōu)先級(jí)(PL)(指示該信元相對(duì)于其它信元的重要性或緊要性)的過程，涉及在UNI測(cè)量(144)所選擇的實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)連接的實(shí)際或測(cè)量的比特率(MBR)。每個(gè)信元的優(yōu)先級(jí)是在UNI利用MBR和NBR之比確定(146)的。
在UNI計(jì)算完畢每個(gè)信元的優(yōu)先級(jí)后，這些信元被發(fā)送(148)到網(wǎng)絡(luò)，如到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。一旦從UNI發(fā)送的信元到達(dá)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行信元過濾過程，由此節(jié)點(diǎn)確定是接受還是丟棄一個(gè)特定信元。信元過濾過程涉及確定(150)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)緩沖區(qū)或存儲(chǔ)器的狀態(tài)以確定緩沖區(qū)或存儲(chǔ)器的占用級(jí)別。節(jié)點(diǎn)根據(jù)該信元的優(yōu)先級(jí)以及節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的狀態(tài)接受或丟棄(152)一個(gè)信元。滿足節(jié)點(diǎn)所確定的過濾標(biāo)準(zhǔn)的信元被接受、緩沖以及最終以與該連接預(yù)期的服務(wù)質(zhì)量一致的方式被發(fā)送(154)到該網(wǎng)絡(luò)另一節(jié)點(diǎn)或其它網(wǎng)絡(luò)。
圖7-8示意了一種根據(jù)NBR業(yè)務(wù)方法實(shí)施例的調(diào)度和緩沖信元的過程。現(xiàn)在參考圖7，用戶與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商建立(160)一個(gè)NBR。盡管不要求，但希望首先設(shè)置業(yè)務(wù)類別(162)為非實(shí)時(shí)(nrt)業(yè)務(wù)類別作為缺省設(shè)置?；谝粋€(gè)特定應(yīng)用，用戶可請(qǐng)求一個(gè)實(shí)時(shí)(rt)業(yè)務(wù)類別(164)，這可由用戶直接設(shè)置，或典型地通過用戶的申請(qǐng)或通信軟件設(shè)置。如果用戶請(qǐng)求一個(gè)實(shí)時(shí)連接，那么從用戶的UNI發(fā)送的每個(gè)信元在信元信頭集合中將具有業(yè)務(wù)類別比特，指示該信元的有效負(fù)載包含實(shí)時(shí)信息(170)。注意，在基于NBR概念實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，期望實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)類別連接實(shí)質(zhì)上能支持任何實(shí)時(shí)應(yīng)用，而無需指定特定的信元傳輸時(shí)延(CTD)和信元時(shí)延變化(CDV)參數(shù)。由此，設(shè)置信元信頭的CTD和CDV比特為適當(dāng)值以滿足連接實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請(qǐng)求的常規(guī)過程均可省略。
如果用戶不請(qǐng)求實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)連接，缺省的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)類別條件仍有效。因此，每個(gè)信元信頭的rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特設(shè)置用于指示該信元的有效負(fù)載包括非實(shí)時(shí)信息(166)。注意，在此公開的NBR業(yè)務(wù)不采用常規(guī)ATM業(yè)務(wù)管理方案使用的信元丟失優(yōu)先(CLP)方案。因此，信元信頭中的CLP比特可用于區(qū)別實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)有效負(fù)載。
在上述的實(shí)施例中，通過連接傳輸?shù)拿總€(gè)信元被指定為實(shí)時(shí)信元或非實(shí)時(shí)信元，如通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置信元信頭的rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特來指定。在一個(gè)可選實(shí)施例中，根據(jù)用戶的請(qǐng)求，一個(gè)連接可指定為實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)連接，而且通過這種連接傳輸?shù)男旁槐馗髯苑峙湟粋€(gè)實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)狀態(tài)。對(duì)于一個(gè)給定連接的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，例如，一旦一個(gè)信元到達(dá)該節(jié)點(diǎn)，則可執(zhí)行表查詢過程，以確定該信元是與實(shí)時(shí)還是與非實(shí)時(shí)連接相關(guān)。因此，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，不必保留一個(gè)信元信頭比特用于區(qū)分實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信元。
以上述方式設(shè)置rt/nrt業(yè)務(wù)類別信頭比特后，測(cè)量(174)將在UNI和網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)囊粋€(gè)特定信元的實(shí)際比特率。由于事實(shí)上，實(shí)際的比特率隨著時(shí)間變化很大，UNI的測(cè)量單元利用求平均測(cè)量原理來確定實(shí)際或瞬時(shí)比特率MBRi。
一般來講，UNI通過在持續(xù)時(shí)間適合于該特定連接(例如實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)連接)的一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)取該連接的實(shí)際或瞬時(shí)比特率的近似值，測(cè)量(174)一個(gè)信元(如信元i)的實(shí)際比特率。瞬時(shí)比特率MBRi可利用一種已知技術(shù)確定。
已確定(174)測(cè)量的第i個(gè)信元的比特率NBRi后。利用該測(cè)量比特率MBRi和標(biāo)稱比特率NBR計(jì)算第i個(gè)信元的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，假定利用具有8個(gè)優(yōu)先級(jí)的信元優(yōu)化方案可將一個(gè)信元與其它信元區(qū)分開。為指示8個(gè)優(yōu)先級(jí)中哪個(gè)優(yōu)先級(jí)歸屬于一個(gè)特定信元，為此每個(gè)信元分配3個(gè)比特。
根據(jù)當(dāng)前ATM技術(shù)規(guī)范，ATM信元指定為具有固定大小幀的傳輸單元，包括5字節(jié)的信頭和48字節(jié)的有效負(fù)載。應(yīng)理解的是，為指定信元優(yōu)先級(jí)必需在信元信頭分配3個(gè)比特，可請(qǐng)求使用當(dāng)前定義的ATM信頭比特。舉例來說，可使用總共由4比特構(gòu)成的當(dāng)前一般流量控制(GFC)字段。在這種情況下，可分配3個(gè)比特用于指定信元優(yōu)先級(jí)，而另一比特可指定為rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特。根據(jù)另一實(shí)施例，違背采用5字節(jié)信頭的ATM技術(shù)規(guī)范，可分配其它信頭比特用于指示8個(gè)優(yōu)先級(jí)中的一個(gè)級(jí)別和rt/nrt業(yè)務(wù)類別。
由此，其它信頭比特可重新定義以表示信元優(yōu)先級(jí)和業(yè)務(wù)類別指示?；蛘撸付ㄐ旁獌?yōu)先級(jí)和/或業(yè)務(wù)級(jí)別所要求的一個(gè)或多個(gè)比特可位于當(dāng)前定義的ATM信元信頭外。需要對(duì)現(xiàn)有的ATM信元信頭定義作小的改動(dòng)大大抵消了因應(yīng)用NBR業(yè)務(wù)方案帶來的優(yōu)勢(shì)，如大大減小了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)管理開銷和難度。
應(yīng)理解的是，優(yōu)先級(jí)數(shù)可小于8個(gè)或大于8個(gè)。舉例來說，如果假定為指示一個(gè)信元的優(yōu)先級(jí)分配了4個(gè)信元信頭比特，那么可定義多達(dá)24(即2n-bits)或16個(gè)優(yōu)先級(jí)。在NBR業(yè)務(wù)環(huán)境中增加優(yōu)先級(jí)數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在管理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)時(shí)能更好地調(diào)整一個(gè)特定連接的帶寬。獲得這種更高的業(yè)務(wù)控制水平的代價(jià)是實(shí)現(xiàn)更大數(shù)量的優(yōu)先級(jí)需要附加信元信頭比特。
優(yōu)先級(jí)計(jì)算單元利用計(jì)算的MBRi值和NBR值確定(176)每個(gè)信元(如信元i)的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，并假定當(dāng)?shù)趇個(gè)信元被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)時(shí)測(cè)量比特率為MBRi，那么信元i的優(yōu)先級(jí)(PIi)可利用下述公式計(jì)算x=4.5+1n(MBRi/NBR)1n(2)]]> 其中 表示x的整數(shù)部分。下面根據(jù)一個(gè)同時(shí)提供NBR和傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)連接的實(shí)施例討論，優(yōu)先級(jí)零PL＝0保留用于使用保證帶寬和服務(wù)質(zhì)量的普通ATM業(yè)務(wù)的連接。因此，可修改上面的公式[1]，以在產(chǎn)生PL＝1和PL＝7之間范圍內(nèi)的信元優(yōu)先級(jí)，以便如果1＜x＜7， 表示x的整數(shù)部分。應(yīng)理解的是，優(yōu)先值的順序可不同于在此描述的方案，但不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，可以定義，優(yōu)先值“7”對(duì)應(yīng)最高優(yōu)先權(quán)，而優(yōu)先值“0”對(duì)應(yīng)最低優(yōu)先權(quán)。
由上面的公式[1]應(yīng)用可看出，如果一個(gè)連接占用的網(wǎng)絡(luò)容量超過連接的協(xié)商N(yùn)BR值，那么信元i的優(yōu)先級(jí)至少為4。還可看出，如果UNI的瞬時(shí)比特率小于協(xié)商的NBR值，那么PL至多為4。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)先級(jí)方案因此允許用2步調(diào)整一個(gè)連接使用的相對(duì)容量。從上面的公式[1]可看出，對(duì)于100kbit/s的NBR，MBR高于566kbit/s將導(dǎo)致PL為7，而MBR低于8.8kbit/s將導(dǎo)致PL為0。
在信元信頭中分配的3個(gè)優(yōu)先級(jí)比特設(shè)置(178)用于從UNI傳輸?shù)拿總€(gè)ATM信元。ATM信元接著被發(fā)送(180)到由信元信頭中提供的節(jié)點(diǎn)尋址信息識(shí)別的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)j。
注意，如果用戶不滿意該連接的服務(wù)質(zhì)量，用戶可在至少3個(gè)備用方案中選擇。首先，用戶可選擇保持平均比特率不改變，但減小業(yè)務(wù)過程的變化。第二，用戶可選擇減小平均比特率或增加標(biāo)稱比特率。然而，增加NBR通常將導(dǎo)致速率較高的連接成本隨之增加。最后，用戶可重新選擇網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。
在圖8中以流程圖形式示意了一種根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理包含從UNI接收的優(yōu)先級(jí)信息的信元的通用方法。圖9示意了用于實(shí)現(xiàn)圖8所示方法的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)各個(gè)組成部分的實(shí)施例。假定已在UNI中處理了一個(gè)信元(如信元i)，而且信元中包含以上述方式得到的優(yōu)先級(jí)信息。
信元i從UNI傳輸?shù)揭粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并在該節(jié)點(diǎn)的濾波器188接被收。存儲(chǔ)管理器189檢查存儲(chǔ)器190的狀態(tài)(181)以確定存儲(chǔ)器190的占用量。存儲(chǔ)管理器189根據(jù)存儲(chǔ)器190的占用狀態(tài)確定(182)允許的優(yōu)先級(jí)(PLa)。一般來說，存儲(chǔ)管理器189建立一個(gè)高允許優(yōu)先權(quán)，當(dāng)存儲(chǔ)器190的占用級(jí)別很高時(shí)(即，幾乎沒有可用的存儲(chǔ)位置)，這個(gè)高優(yōu)先權(quán)將轉(zhuǎn)換為低允許優(yōu)先“級(jí)別”，例如PLa＝0或2。當(dāng)存儲(chǔ)管理器189確定存儲(chǔ)器190有足夠容量接收新信元時(shí)，存儲(chǔ)管理器189建立一個(gè)低允許優(yōu)先權(quán)，它將轉(zhuǎn)換為一個(gè)高允許優(yōu)先“級(jí)別”，例如PLa＝6或7。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，計(jì)算PLa也可基于未被占用的緩沖空間，而不基于已占用緩沖空間，這不會(huì)偏離本發(fā)明的精神。
如果信元i的優(yōu)先級(jí)大于存儲(chǔ)管理器189確定(183)的允許優(yōu)先級(jí)PLa，那么濾波器188丟棄(184)信元i。如果另一方面，信元i的優(yōu)先級(jí)等于或小于允許優(yōu)先級(jí)PLa，則濾波器188接受(185)信元i。存儲(chǔ)管理器189協(xié)調(diào)信元i傳送(186)到存儲(chǔ)器190，并刷新連接存儲(chǔ)管理器189的一個(gè)索引表191，以便為新接受的信元i包含一個(gè)新索引表入口。在一個(gè)實(shí)施例中，索引表191在存儲(chǔ)器190中存儲(chǔ)接受的信元i的位置，而且存儲(chǔ)一個(gè)信元類型指示，指定信元i是實(shí)時(shí)信元還是非實(shí)時(shí)信元。因此，存儲(chǔ)器190可存儲(chǔ)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信元。
通過給予實(shí)時(shí)信元比非實(shí)時(shí)信元更高的優(yōu)先權(quán)，存儲(chǔ)管理器189協(xié)同索引表191管理信元從存儲(chǔ)器190傳送到其輸出端的操作。舉例來說，一旦確定在存儲(chǔ)器190中存儲(chǔ)了rt信元和nrt信元，存儲(chǔ)管理器189在向外發(fā)送任何nrt信元之前先傳送所有rt信元到存儲(chǔ)器190的輸出端。
根據(jù)圖10示意的另一實(shí)施例，存儲(chǔ)管理器189確定實(shí)時(shí)緩沖(rt-緩沖)193和非實(shí)時(shí)緩沖(nrt-緩沖)194的狀態(tài)。存儲(chǔ)管理器189以一種類似于前述的方式，根據(jù)rt-緩沖193和nrt-緩沖194的狀態(tài)確定濾波器188的允許優(yōu)先級(jí)PLa。如果信元i的優(yōu)先級(jí)大于允許優(yōu)先級(jí)PLa，則濾波器188丟棄信元i。另一方面，如果信元i的優(yōu)先級(jí)等于或小于允許優(yōu)先級(jí)PLa，則濾波器188接受信元i。
根據(jù)另一實(shí)施例，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可應(yīng)用一種緩沖過濾方案，這種方案基于信元分組，而不是基于單個(gè)信元執(zhí)行過濾功能。舉例來說，上述的過濾過程可應(yīng)用于每個(gè)分組的第一信元。如果第一信元被節(jié)點(diǎn)丟棄，那么緊跟第一信元的該分組其它所有信元也將被丟棄。然而，如果一個(gè)分組的第一信元被接受，那么屬于該分組的所有其它信元的優(yōu)先權(quán)可增大，例如通過改變優(yōu)先級(jí)從PL＝5到PL＝3實(shí)現(xiàn)。即使增加一個(gè)優(yōu)先級(jí)，如從PL＝4增大為PL＝3，也認(rèn)為是足以確保只有極少分組被部分發(fā)送。
信元類型檢測(cè)器192從濾波器188接收被接受的信元，信元i，并確定信元i是rt-信元還是nrt-信元。如前所述，信元i的信頭包括一個(gè)信頭比特，如CLP比特，指示信元i是rt-信元還是nrt-信元。信元類型檢測(cè)器192一旦確定了信元i的業(yè)務(wù)類型，就傳送信元i到rt-緩沖區(qū)193或nrt-緩沖區(qū)194。存儲(chǔ)管理器189以一種類似于圖8和圖9描述的方式，協(xié)調(diào)分別來自rt-緩沖區(qū)193和nrt-緩沖區(qū)194的rt-信元和nrt-信元的輸出，且給予rt-信元優(yōu)先權(quán)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和業(yè)務(wù)控制，希望請(qǐng)求每個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶購買一個(gè)最大NBR。最大NBR值目的是基本上保持恒定。另外，希望請(qǐng)求每個(gè)用戶選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)乃矔r(shí)NBR，這個(gè)瞬時(shí)NBR應(yīng)不大于所選擇的最大NBR。選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)乃矔r(shí)NBR通常涉及在價(jià)格和服務(wù)質(zhì)量之間折衷平衡。用戶檢測(cè)的服務(wù)質(zhì)量大部分取決于3個(gè)參數(shù)，即NBR、平均比特率以及業(yè)務(wù)變化量。盡管用戶可改變?nèi)魏我粋€(gè)這些參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)在啟動(dòng)信元傳輸時(shí)需要了解的唯一信息是NBR和連接的業(yè)務(wù)類別(實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí))。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，SIMA業(yè)務(wù)模型用于提供NBR和傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)連接。應(yīng)理解的是，提供連接保證的傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)可用于一定用途。然而，對(duì)于事實(shí)上所有實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)應(yīng)用，期待本發(fā)明的NBR業(yè)務(wù)提供的服務(wù)質(zhì)量將滿足或超過用戶的期望。
提供NBR和傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)的SIMA業(yè)務(wù)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商為每個(gè)常規(guī)ATM連接，或可能為每個(gè)虛擬路徑提供專門的UPC設(shè)備。利用傳統(tǒng)ATM業(yè)務(wù)連接發(fā)送的所有信元被指定最高優(yōu)先權(quán)PL＝0和指定實(shí)時(shí)(rt)業(yè)務(wù)類別。根據(jù)這種方案，優(yōu)先級(jí)零保留用于使用保證帶寬和服務(wù)質(zhì)量的普通ATM業(yè)務(wù)的連接。因此，修改上面的優(yōu)先權(quán)確定公式[1]以產(chǎn)生在PL＝1和PL＝7之間的信元優(yōu)先級(jí)，以便如果1＜x＜7， 表示x的整數(shù)部分。注意，如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商想標(biāo)注過多信元為CLP＝1信元，那么可標(biāo)記這些信元一個(gè)較低優(yōu)先級(jí)，例如PL＝6。
可能與傳統(tǒng)ATM不一致表現(xiàn)在，對(duì)于每個(gè)ATM信元需要3個(gè)比特用于確定信元優(yōu)先權(quán)，或者，如果在信元信頭中使用當(dāng)前信元丟失優(yōu)先權(quán)CLP，則需2個(gè)比特。另外，需要1個(gè)比特用于區(qū)分實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)連接。rt/nrt業(yè)務(wù)比特可以，但不要求包含于所有信元中。可以使用總共由4個(gè)比特構(gòu)成的當(dāng)前一般流量控制(GFC)字段。在這種情況下，其中3個(gè)比特可分配用于指定信元優(yōu)先級(jí)，而另一比特可指定為rt/nrt業(yè)務(wù)類別比特。
圖11示意了實(shí)現(xiàn)NBR方法的一個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)200實(shí)施例的方框圖。用于描述的示例性ATM網(wǎng)絡(luò)200被描繪為具有兩個(gè)中間ATM節(jié)點(diǎn)202和204的網(wǎng)絡(luò)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明同樣可在各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，如在從局域網(wǎng)(LAN)到諸如因特網(wǎng)的全球擴(kuò)散區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(GAN)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)中使用的多點(diǎn)、星型、環(huán)型、環(huán)路、網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)200包括源端系統(tǒng)206，用于發(fā)送數(shù)字信息到目的端系統(tǒng)208。在這種網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的信息在通往目的時(shí)典型地通過各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)202和204。這些節(jié)點(diǎn)表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信單元，如路由器、交換器或復(fù)用器。連接端系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)的為電路連接，提供通過數(shù)字信息的工具。連接鏈路210，212和214表示用于從源端系統(tǒng)206發(fā)送到目的地208的數(shù)據(jù)連接，而連接鏈路216，218和220表示提供回程信息的連接。
圖11還示意了在實(shí)現(xiàn)NBR方法的ATM網(wǎng)絡(luò)200中的ATM信元流程。隨著數(shù)據(jù)通過ATM信元流沿連接210，212和214發(fā)送到目的端系統(tǒng)208，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息可經(jīng)由連接216，218和220返回源端系統(tǒng)206。NBR系統(tǒng)基于優(yōu)先權(quán)工作，由此導(dǎo)致提供的NBR網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息為優(yōu)先級(jí)信息。有關(guān)該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前允許優(yōu)先級(jí)的信息提供給源端系統(tǒng)206，以提供狀態(tài)和允許優(yōu)化信元傳輸率(CTR)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息以從源端系統(tǒng)206周期性發(fā)出的特殊ATM狀態(tài)信元的形式提供給源端系統(tǒng)206。狀態(tài)信元在包含于連接的正常MBR計(jì)算的意義上為部分正常連接信元流，而且狀態(tài)信元優(yōu)先級(jí)是以前面根據(jù)圖7描述的方式計(jì)算的。圖11示意了根據(jù)本發(fā)明，狀態(tài)信元在從源端系統(tǒng)206前進(jìn)到目的端系統(tǒng)208時(shí)，在6個(gè)不同間隔看到的典型進(jìn)程。分別在時(shí)刻t＝1到t＝6描繪狀態(tài)信元222a-f，其對(duì)應(yīng)狀態(tài)信元穿過一個(gè)連接時(shí)的位置/時(shí)間關(guān)系。
現(xiàn)在參考圖12，圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)信元250的一個(gè)實(shí)施例。ATM標(biāo)準(zhǔn)定義ATM信元為固定大小的信元，長53字節(jié)，其中包含5字節(jié)的信頭和48字節(jié)的有效負(fù)載。狀態(tài)信元250在ATM標(biāo)準(zhǔn)信元后形成，包括5字節(jié)的信頭252和48字節(jié)的有效負(fù)載254。在狀態(tài)信元250的有效負(fù)載部分254內(nèi)，有一對(duì)優(yōu)先級(jí)反饋(PLfb)信元，標(biāo)記為PLfb，f字段256(前向優(yōu)先級(jí)反饋)和PLfb，b字段258(后向優(yōu)先級(jí)反饋)，用于在狀態(tài)信元250分別從源傳輸?shù)侥康暮蛷哪康膫鬏數(shù)皆磿r(shí)存儲(chǔ)優(yōu)先級(jí)信息。PLfb，f字段256采集了當(dāng)前從源到目的被接受的最低允許優(yōu)先權(quán)值(即，最高允許優(yōu)先“級(jí)別”，PLfb)識(shí)別的連接上的最壞情況PLa。在一個(gè)實(shí)施例中，源端系統(tǒng)206首先設(shè)置PLfb，f字段256為最低優(yōu)先級(jí)，對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)值“7”。
當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到狀態(tài)信元250，就檢測(cè)連接輸出鏈路上的當(dāng)前負(fù)載水平。一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)上的負(fù)載條件標(biāo)記為PLfb，n，這表示最高優(yōu)先權(quán)，由此表示對(duì)ATM節(jié)點(diǎn)為最低允許優(yōu)先級(jí)PLa。該節(jié)點(diǎn)上的當(dāng)前負(fù)載條件PLfb，n與PLfb，f字段256中可用的值相比較，在此PLfb，f字段256反映在該連接的一個(gè)節(jié)點(diǎn)上識(shí)別的最低允許優(yōu)先級(jí)PLa。若PLfb，n＜PLfb，f，則PLfb，f字段256中的值減小，以反映識(shí)別到該連接上這個(gè)點(diǎn)的最低允許優(yōu)先級(jí)，因此，這個(gè)值遞減以等于該節(jié)點(diǎn)的PLa值。若PLfb，n＞PLfb，f，該節(jié)點(diǎn)不改變PLfb，f字段256中的值。
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基于信元信頭252中的識(shí)別信息檢測(cè)狀態(tài)信元250。在ATM信頭字段中有一個(gè)3比特的有效負(fù)載類型(PT)字段260用于區(qū)分?jǐn)y帶用戶信息的信元有效負(fù)載與攜帶管理信息的信元有效負(fù)載。圖12中信頭252的PT字段260用于區(qū)分狀態(tài)信元250和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信元。在PT字段260中任何希望的比特組合可用于識(shí)別狀態(tài)信元250?；蛘?，在信頭250另一位置上的一個(gè)獨(dú)立比特可用于區(qū)分狀態(tài)信元250和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信元。
目的端系統(tǒng)208接收到狀態(tài)信元250后，返回狀態(tài)信元250到源端系統(tǒng)，使其能檢測(cè)在PLfb，f字段256中采集的值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，PLfb，f字段256中的值被置于如PLfb，b字段258所示的后向優(yōu)先級(jí)反饋?zhàn)侄?。這使得當(dāng)狀態(tài)信元250從目的端系統(tǒng)208傳輸?shù)皆炊讼到y(tǒng)206時(shí)，PLfn，f字段256能以類似于源-目的狀態(tài)采集的方式采集優(yōu)先級(jí)狀態(tài)信息。結(jié)果，目的端系統(tǒng)設(shè)置PLfb，f字段256為最低優(yōu)先權(quán)，對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)值“7”，而且狀態(tài)信元250被發(fā)送回網(wǎng)絡(luò)以返回源端系統(tǒng)206。在返程期間，PLfb，f字段256將再次采集網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)信息，這一次是用于從目的端系統(tǒng)208到源端系統(tǒng)206的采集。存儲(chǔ)在PLfb，b字段258中的之前采集的負(fù)載信息將保持靜態(tài)，用于在源端系統(tǒng)206進(jìn)行分析。
源端系統(tǒng)206的配置方式使得不能在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)接收狀態(tài)信元將導(dǎo)致信元傳輸率自動(dòng)降低。這是基于假設(shè)一個(gè)狀態(tài)信元的丟失指示鑒于信元傳輸率太高，這個(gè)狀態(tài)信元被丟棄，因此信元傳輸率應(yīng)降低。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可在有效負(fù)載254中提供幾對(duì)PLfb，f/PLfb，b字段。這可提供給用戶關(guān)于各個(gè)參數(shù)(如各個(gè)時(shí)間周期)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件信息。例如，第一、第二和第三對(duì)PLfb，f/PLfb，b字段可分別在最后100ms、10s和10min的期間內(nèi)提供網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件。
現(xiàn)在參考圖11和下表7，描述計(jì)算前向優(yōu)先級(jí)反饋PLfb，f256和后向優(yōu)先級(jí)反饋PLfb，b258的一個(gè)實(shí)例。
表7

如圖11示意，分別在時(shí)刻t＝1到t＝6示出了狀態(tài)信元222a-f。上表7示意了PLfb，f256和PLfb，b258與時(shí)刻t＜1到t＝6在節(jié)點(diǎn)202和204的允許優(yōu)先級(jí)PLa相比較。在時(shí)刻t＜1，PLfb，f被初始化最低優(yōu)先權(quán)，從而具有預(yù)置的優(yōu)先級(jí)值“7”。在時(shí)刻t＝1，狀態(tài)信元222a從源端系統(tǒng)206發(fā)送到ATM節(jié)點(diǎn)202，此刻PLfb，f值仍為“7”。由于節(jié)點(diǎn)202的PLa值為“5”，狀態(tài)信元222b內(nèi)的PLfb，f256在時(shí)刻t＝2被減為值“5”，以反映該連接的當(dāng)前最壞情況PLa值。節(jié)點(diǎn)204在時(shí)刻t＝3的PLa值為“6”，大于當(dāng)前狀態(tài)的PLfb，f256，其值為“5”。因此，PLfb，f256在時(shí)刻t＝3保持不變，此時(shí)狀態(tài)信元222c返回ATM節(jié)點(diǎn)204。
在時(shí)刻t＝3和t＝4之間，PLfb，f256被置于后向優(yōu)先級(jí)反饋?zhàn)侄蜳Lfb，b258。在時(shí)刻t＝4，狀態(tài)信元222d因此包括PLfb，b字段258，其存儲(chǔ)值“5”，對(duì)應(yīng)源-目的連接的最壞情況允許優(yōu)先級(jí)。由于節(jié)點(diǎn)204的PLa值仍為“6”。狀態(tài)信元222e的PLfb，f256在時(shí)刻t＝5仍保持值“5”不變。然而，在t＝2和t＝3之間的某個(gè)時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)202的PLa值從“5”變?yōu)椤?”，使信元222f中的PLfb，f256也減小為值“4”。從表7可看出，PLfb，b258在返程期間(即t＝4到t＝6)仍保持靜態(tài)，以便可向源端系統(tǒng)206報(bào)告源-目的PLfb，f。
圖13為一個(gè)ATM節(jié)點(diǎn)300的方框圖，它代表配置用于NBR方法的ATM網(wǎng)絡(luò)200中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)202、204或附加節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可具有來自其它節(jié)點(diǎn)或端站點(diǎn)的多個(gè)輸入，通常視為鏈路302。轉(zhuǎn)換器304接收包含復(fù)用信息流的每個(gè)鏈路302，并在輸入端和輸出端之間重組信息流，這在技術(shù)上是公知的。在圖13的實(shí)例中，轉(zhuǎn)換器304接收鏈路308上的信元306a，并在其輸出端提供信元306b。
ATM節(jié)點(diǎn)300確定(310)信元306b是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信元還是配置用于NBR方法的狀態(tài)信元。在一個(gè)實(shí)施例中，這是通過比較一個(gè)已知值與在信頭252的有效負(fù)載類型(PT)字段260中的一個(gè)有效負(fù)載類型值實(shí)現(xiàn)的。若信元306b不是NBR狀態(tài)信元，則為標(biāo)準(zhǔn)ATM信元，其被傳送到信元日程設(shè)定和緩沖電路312(一般在圖9和圖10描述)，電路312根據(jù)信元的優(yōu)先級(jí)和當(dāng)前緩沖占用水平接受和丟棄信元。若信元306b為NBR狀態(tài)信元，則根據(jù)當(dāng)前允許優(yōu)先級(jí)PLa在信元306c中適當(dāng)?shù)卦O(shè)置(314)Pfb，f字段256。
連接ATM節(jié)點(diǎn)300的每個(gè)鏈路的各個(gè)PLa值都存儲(chǔ)于存儲(chǔ)表316中。當(dāng)PLa小于當(dāng)前駐留在PLfb，f字段256中的值時(shí)，PLfb，f字段256被設(shè)置(314)為一個(gè)等效于表316中PLa值的值。否則，PLfb，f字段256保持不變。不管PLfb，f字段256是否被修改，狀態(tài)信元306d都提供給信元日程設(shè)定和緩沖電路312，以像任何標(biāo)準(zhǔn)ATM信元一樣被過濾和緩沖。信元在輸出鏈路318輸出節(jié)點(diǎn)300，在此示出的這個(gè)實(shí)例中的狀態(tài)信元306e經(jīng)鏈路320返回節(jié)點(diǎn)300。在一個(gè)實(shí)施例中，信元調(diào)度和緩沖電路312提供用于節(jié)點(diǎn)的每個(gè)輸出端，以便每個(gè)信元調(diào)度和緩沖電路312與該節(jié)點(diǎn)的其它信元調(diào)度和緩沖電路(未示出)相互獨(dú)立工作。
在圖14中以流程圖形式示意了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種通用方法，借此方法NBR狀態(tài)信元可用于為源端站點(diǎn)提供反饋以便能優(yōu)化信元傳輸率。狀態(tài)信元從源端系統(tǒng)206被傳輸(400)到端目的系統(tǒng)208。中間節(jié)點(diǎn)，如圖11中的節(jié)點(diǎn)202和204，檢測(cè)(402)在源端由用戶發(fā)送的狀態(tài)信元。允許優(yōu)先級(jí)PLa作為PLfb，n存儲(chǔ)(404)于每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)前穿過的所有節(jié)點(diǎn)上識(shí)別的最高允許優(yōu)先級(jí)可從狀態(tài)信元的PLfb，f字段256中得到，它們可接著與每個(gè)節(jié)點(diǎn)的PLfb，n相比較(406)。若PLfb，n＞PLfb，f，節(jié)點(diǎn)不改變(408)PLfb，f字段256中的值。若PLfb，n＜PLfb，f，PLfb，f字段256中的值設(shè)置(410)為反映識(shí)別到連接中這個(gè)點(diǎn)的最低允許優(yōu)先級(jí)，因此這個(gè)值減小以等于該節(jié)點(diǎn)的PLfb，n。
狀態(tài)信元在通往目的地的過程中可能經(jīng)歷更多節(jié)點(diǎn)(412)。當(dāng)有更多中間節(jié)點(diǎn)位于狀態(tài)信元的路徑上時(shí)，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)必須檢測(cè)(402)狀態(tài)信元，由此設(shè)置PLfb，f字段256(404、406、408、410)。當(dāng)從源到目的地不再有其它中間節(jié)點(diǎn)時(shí)，狀態(tài)信元以及當(dāng)前負(fù)載指示PLfb返回(414)源端系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在信元離開目的端系統(tǒng)208之前，PLfb，f字段256中的值被置于后向優(yōu)先級(jí)反饋?zhàn)侄蜳Lfb，b258。這使得在返回連接中能在PLfb，f字段256采集到新網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息，而不破壞在源-目的連接中采集的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息。
當(dāng)源端系統(tǒng)206接收到返回的狀態(tài)信息時(shí)，能修正其當(dāng)前業(yè)務(wù)參數(shù)以優(yōu)化信元傳輸。當(dāng)返回的狀態(tài)指示信元業(yè)務(wù)量相對(duì)低時(shí)(416)，用戶可降低新發(fā)出的ATM數(shù)據(jù)信元的優(yōu)先權(quán)，以反映在該連接的每個(gè)節(jié)點(diǎn)將可能接受的優(yōu)先級(jí)。類似地，當(dāng)信元業(yè)務(wù)量顯然相對(duì)高時(shí)(420)，用戶可增大新發(fā)出的數(shù)據(jù)信元的優(yōu)先權(quán)(422)。這使得能調(diào)整數(shù)據(jù)信元在沿連接的任何節(jié)點(diǎn)處不會(huì)被丟棄的置信(confidence)度。返回的狀態(tài)因此用于使用戶調(diào)整離開源端系統(tǒng)206到網(wǎng)絡(luò)的信元傳輸率(CTR)。
在下面的實(shí)例#3中，提供了一種根據(jù)本發(fā)明的原理，利用TOLO-表和滑動(dòng)窗口技術(shù)確定轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先級(jí)反饋PLfb的實(shí)例。在這個(gè)示例中，最小PLa值被認(rèn)為是接受的最低優(yōu)先級(jí)PLa(即，最高優(yōu)先權(quán))，這指示確保在該周期接受信元所要求的門限優(yōu)先級(jí)。此外，通過使用基于序號(hào)的滑動(dòng)窗口的TOLO-表可獲得最小優(yōu)先級(jí)值PLa。
實(shí)例#3假設(shè)信元以固定間隔到達(dá)ATM節(jié)點(diǎn)，而且8個(gè)離散優(yōu)先級(jí)(即，整數(shù)0-7)表示有效的優(yōu)先級(jí)值。還假設(shè)在這個(gè)實(shí)例中，每個(gè)優(yōu)先級(jí)測(cè)量PLa分配一個(gè)序號(hào)i，而且在某個(gè)時(shí)刻tc，最近的抽樣優(yōu)先級(jí)值PLa如下表8所示。進(jìn)一步假設(shè)，在計(jì)算完抽樣i＝134的優(yōu)先級(jí)后，ATM節(jié)點(diǎn)將確定最后10個(gè)抽樣的最小PLa值。表8

下表9提供的TOLO-表是通過刷新對(duì)應(yīng)ATM節(jié)點(diǎn)已接收的PLa值的序號(hào)i維護(hù)的。
表9


在這個(gè)實(shí)例中，假設(shè)滑動(dòng)窗口定義為大小為5個(gè)抽樣(即，W＝5)。因此，通過假設(shè)，圖4描繪的最小值確定過程是在已計(jì)算了優(yōu)先級(jí)值PLa＝134后才啟動(dòng)的，滑動(dòng)窗口定義為包括抽樣130，131，132，133和134。通過首先設(shè)置變量MIN為MIN＝7啟動(dòng)最小值確定過程。將計(jì)數(shù)器變量i設(shè)置為i＝0，可看出對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)值由PLi＝0＝0給出。由于這個(gè)事件最后出現(xiàn)在滑動(dòng)窗口外，變量MIN保持為MIN＝7。當(dāng)計(jì)數(shù)器變量i遞增為i＝1時(shí)相同結(jié)果出現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)器變量i遞增為i＝2時(shí)，對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)值由PLi＝2＝2給出，這出現(xiàn)在滑動(dòng)窗口內(nèi)(即，序號(hào)i＝132)。變量MIN接著設(shè)置為MIN＝2。
此時(shí)，如果使用的圖4描繪的一般過程，那么最小值確定過程可以結(jié)束，因?yàn)橹熬鸵寻l(fā)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)PLi＝0＝0和PLi＝1＝1落入滑動(dòng)窗口外，而且其余的優(yōu)先級(jí)值必須大于當(dāng)前MIN值。下表10列舉出了在執(zhí)行最小值確定過程期間變量MIN的狀態(tài)。
表10

如果圖3描繪的通用方法用于評(píng)估所有8個(gè)PLa值，那么將返回相同的最小值，即MIN＝2。注意，通過分別應(yīng)用圖4和圖5描繪的實(shí)現(xiàn)，可獲得一種用于從一組抽樣參數(shù)值確定最小或最大值的更有效方案。應(yīng)注意在實(shí)現(xiàn)圖4和圖5描繪的方法時(shí)，TOLO-表的組織結(jié)構(gòu)假定為參數(shù)值的排序?yàn)閜i＜pi+1。如果無法假定參數(shù)值這樣排列，那么應(yīng)掃描TOLO-表中的所有參數(shù)值。
在大小為W的滑動(dòng)窗口內(nèi)接受的最小優(yōu)先級(jí)PLa值與每個(gè)信元中攜帶的PLfb，f值相比較。PLfb由此可根據(jù)下面的數(shù)學(xué)公式確定PLjh＝Min[(PLa)W] [2]其中，W表示依據(jù)抽樣參數(shù)值數(shù)的滑動(dòng)窗口大小。注意，滑動(dòng)窗口的大小W可設(shè)置為任何希望的值以提供變化的精度。
為示意起見，而不是限制，下面提供實(shí)例示意在不同優(yōu)先級(jí)時(shí)NBR或SIMA連接的服務(wù)質(zhì)量與流量之間的關(guān)系。下面的實(shí)例說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相鄰優(yōu)先級(jí)在QoS上的差異，如與PL＝4相關(guān)的QoS與PL＝3的QoS相比較。注意，對(duì)從其用戶/網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送的信元請(qǐng)求一個(gè)較高優(yōu)先權(quán)的用戶典型地收取較高的費(fèi)用。舉例來說，如果用戶想對(duì)每個(gè)信元得到高一級(jí)的優(yōu)先權(quán)而不改變實(shí)際比特率，對(duì)該用戶的收費(fèi)將加倍。因此所得到的連接服務(wù)質(zhì)量應(yīng)提高，以便至少某些用戶愿意支付額外的費(fèi)用。
實(shí)例#4根據(jù)這個(gè)示例，給定下面的假設(shè)和考慮。假設(shè)有多個(gè)相同的業(yè)務(wù)源，它們產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量不受網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前或之前的負(fù)載條件影響。下述的業(yè)務(wù)參數(shù)假定為鏈路容量為C＝1，這適用于歸一化的實(shí)例；峰值比特率MBRMAX＝0.1，這表示鏈路容量C的10％；在突發(fā)(或分組)的ON概率＝0.2；以及平均突發(fā)持續(xù)時(shí)間＝1,000時(shí)隙(即，平均分組大小＝100個(gè)信元)。另外，假設(shè)有一個(gè)ON/OFF上層，而且這個(gè)層的平均ON周期和OFF周期均為100,000個(gè)時(shí)隙。實(shí)時(shí)緩沖區(qū)93包含200個(gè)信元位置，而非實(shí)時(shí)緩沖區(qū)94包含5,000個(gè)信元位置。注意，ON/OFF上層試圖模擬連接的業(yè)務(wù)過程，其中確定連接數(shù)量在技術(shù)上理解為建立一個(gè)隨機(jī)過程。例如，如果假設(shè)用戶總數(shù)由變量x表示，那么平均連接數(shù)為x/2。尤其是連接數(shù)可理解為二項(xiàng)式分配。因此，100,000個(gè)時(shí)隙表示一個(gè)連接的平均保持時(shí)間，還表示用戶可實(shí)現(xiàn)的平均空閑周期。結(jié)果，只有在連接層和分組層連接都有效，用戶才發(fā)送信元。可獲得時(shí)間比例參數(shù)，

用于實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)連接αrt＝0.025αnrt＝0.001在這個(gè)實(shí)例中，假設(shè)了8種不同的連接類型其中4種為實(shí)時(shí)連接，另4種為非實(shí)時(shí)連接。而且，用鏈路容量C＝1標(biāo)準(zhǔn)化的4個(gè)不同NBR值假設(shè)為0.2，0.1，0.05和0.025。在MBRMAX＝.1時(shí)，對(duì)應(yīng)這些NBR值的優(yōu)先值分別為3，4，5和6。然而，應(yīng)注意，不是所有信元都分配這些確切的優(yōu)先級(jí)，而且尤其是通過非實(shí)時(shí)連接，由于求平均測(cè)量原理的作用許多信元能獲得更好的優(yōu)先值。在下表11中提供了具有不同優(yōu)先級(jí)的信元分配方式(以百分比表示)表11

在圖15中，示出了對(duì)于4種特定負(fù)載級(jí)r，作為優(yōu)先級(jí)函數(shù)的平均信元丟失比Ploss的關(guān)系圖。特別地，線-800表示每種連接類型(即實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)連接類型)中9個(gè)連接的總平均負(fù)載級(jí)別為0.72。線-802描繪了對(duì)于每種連接類型的10個(gè)連接，平均負(fù)載級(jí)別為0.80。此外，線-804表示對(duì)于每種連接類型的11個(gè)連接，平均負(fù)載級(jí)別為0.88，而線-806表示對(duì)于每種連接類型的12個(gè)連接，平均負(fù)載級(jí)別為0.96。注意，在線-802指示負(fù)載級(jí)別為0.80的情況下，實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信元的信元丟失比Ploss分別由點(diǎn)線和折線表示。
給定例如一種業(yè)務(wù)方案，運(yùn)營商想為優(yōu)先級(jí)4的信元提供10-6的信元丟失比，那么總負(fù)載可近似為0.75。假設(shè)這個(gè)平均信元丟失比足以用于大部分視頻應(yīng)用中。給定相同的業(yè)務(wù)負(fù)載條件，對(duì)應(yīng)Ploss≈10-4的優(yōu)先級(jí)5可滿足許多話音應(yīng)用的要求，而對(duì)應(yīng)Ploss≈3·10-3的優(yōu)先級(jí)6，如果存在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆纸M丟棄方案，則適用于TCP/IP類型的文件傳輸。
然而應(yīng)強(qiáng)調(diào)，相鄰優(yōu)先級(jí)之間的信元丟失率差強(qiáng)烈地依賴于提供的業(yè)務(wù)過程，尤其是NBR或SIMA業(yè)務(wù)固有的控制環(huán)路。當(dāng)用戶感覺服務(wù)質(zhì)量不如意時(shí)，例如，用戶能夠而且應(yīng)該改變連接的實(shí)際比特率或標(biāo)稱比特率。在任意一種情況下，優(yōu)先級(jí)的分配也將改變。然而，如果這種現(xiàn)象被暫時(shí)忽略，可進(jìn)一步通過下面的簡化假設(shè)理解優(yōu)先級(jí)分配的基本行為如果假設(shè)與測(cè)量周期和緩沖大小相比所有業(yè)務(wù)量改變很慢，那么可采用一種眾所周知的、常規(guī)ATM方案來近似信元丟失率，但是還另外要求考慮8種NBR優(yōu)先級(jí)。
如果優(yōu)先級(jí)為k的信元丟失率由Ploss，k表示，而且優(yōu)先級(jí)別0-k的信元平均丟失率由P*loss，k表示，那么忽略緩沖效應(yīng)的下述公式提供Ploss,k*=Σj;λj>cPr{λk*=λj}(λj-c)ρk*c]]>Ploss，0＝Ploss，0*Ploss,0=ρk*Ploss,k-ρk-1*Ploss,k-1*ρk*-ρk-1*for k=1...7----[3]]]>其中，λ*k表示優(yōu)先級(jí)0-k的所有信元的瞬時(shí)比特率水平，ρ*k表示這些信元產(chǎn)生的平均負(fù)載，而c表示電路容量。概率Pr{λ*k＝λj}可利用已知的卷積技術(shù)直接計(jì)算出來。
實(shí)例#5為進(jìn)一步示意，再列舉一個(gè)實(shí)例，假設(shè)采用實(shí)例#4描述的相同信源，但沒有長的ON和OFF周期。由于在實(shí)例#4中為長周期，峰值速率總是確定信元優(yōu)先級(jí)。由于緩沖區(qū)典型地?zé)o法過濾任何業(yè)務(wù)量變化，在實(shí)例#5中允許的負(fù)載要比實(shí)例#4中的原始情況低得多。
在圖16中示意了對(duì)于不同負(fù)載級(jí)別r，作為優(yōu)先級(jí)函數(shù)的信元丟失比之間的關(guān)系圖。假設(shè)在圖16中，由實(shí)現(xiàn)820,822,824描繪的每個(gè)連接的峰值信元率為0.1，由折線-826描繪的每個(gè)連接的峰值信元率為0.2，而由點(diǎn)線-828描繪的每個(gè)連接的峰值信元率為0.05。
圖16示出了應(yīng)用公式[3]獲得的不同優(yōu)先級(jí)的信元丟失概率，由3條實(shí)線820、822和824繪制。另外，由點(diǎn)線-828和折線-826分別表示兩種稍微不同的業(yè)務(wù)量情形。改變業(yè)務(wù)量變化的效果在圖16中被反映。業(yè)務(wù)量變化的實(shí)際改變?yōu)榧颖痘驕p半比特率和NBR值的直接結(jié)果。
在包含NBR/SIMA業(yè)務(wù)概念的網(wǎng)絡(luò)中，如果運(yùn)營商保持QoS的優(yōu)先級(jí)4不變，那么增大業(yè)務(wù)量變化將有兩種主要效果。首先，允許的負(fù)載級(jí)別以如同常規(guī)ATM的方式減小；其次，相鄰優(yōu)先級(jí)之間的信元丟失率上的差異減小。為基于圖15和16粗略估計(jì)QoS，可以假設(shè)，如果優(yōu)先級(jí)4提供的信元丟失概率為10-6，那么，信元丟失概率將近似為10-4-10-3，而優(yōu)先級(jí)5依賴于總的業(yè)務(wù)量變化。可假設(shè)優(yōu)先級(jí)為3的信元丟失比小于10-9，除非業(yè)務(wù)量變化相當(dāng)顯著。
盡管上面的實(shí)例示意了QoS和優(yōu)先級(jí)之間的關(guān)系，但試圖精確地確定相鄰優(yōu)先級(jí)之間的允許負(fù)載或信元丟失差異還不成熟，除非能評(píng)估用戶對(duì)不同QoS和使用收費(fèi)的反應(yīng)。在NBR/SIMA業(yè)務(wù)環(huán)境中，可在一定意義上自動(dòng)確定基于不同QoS級(jí)別的收費(fèi)清單。例如，如果優(yōu)先級(jí)4和5之間的信元丟失比差別很小，由于優(yōu)先級(jí)5的收費(fèi)較低，就可假設(shè)某些連接將從優(yōu)先級(jí)4轉(zhuǎn)移到優(yōu)先級(jí)5。這種變化顯然指示優(yōu)先級(jí)4的信元丟失比降低，而優(yōu)先級(jí)5的信元丟失比增大。因此，可合理地假設(shè)這種形式的轉(zhuǎn)移將繼續(xù)存在，直到QoS差別對(duì)應(yīng)一般用戶期望的一種合理收費(fèi)結(jié)構(gòu)。
對(duì)于在忙時(shí)相對(duì)于閑時(shí)自動(dòng)出現(xiàn)的收費(fèi)差別也提出了類似考慮。例如，對(duì)于一定的QoS，在高負(fù)載期間收取較高費(fèi)用，而在低負(fù)載期間收取較低費(fèi)用就顯得合情合理。然而，希望避免采取一種對(duì)于一定的NBR在忙時(shí)和閑時(shí)收費(fèi)不同的收費(fèi)策略，這也可避免增加這種收費(fèi)方案的難度。自然出現(xiàn)的“供求”影響可自動(dòng)平衡忙時(shí)和閑時(shí)之間的負(fù)荷。希望如果用戶對(duì)忙時(shí)和閑時(shí)察覺到的QoS差別不滿意，那么就可激勵(lì)用戶在忙時(shí)和閑時(shí)分別支付不同的費(fèi)用。
實(shí)例#6另一種重要的傳輸控制形態(tài)是修正和調(diào)整信元傳輸率，或類似地修正和調(diào)整測(cè)量比特率(MBR)。有可能提供能改變其比特率、其相應(yīng)連接上的當(dāng)前負(fù)載條件信息的信源。這個(gè)實(shí)例提供了這些連接的性能概述。
在本例中，采用在前面的實(shí)例#4和#5中描述的信源產(chǎn)生的背景業(yè)務(wù)過程。還假設(shè)每種類型有10個(gè)連接，從而提供平均背景負(fù)載r＝0.080。還有3種信源(下文中稱為反饋源FBS1，F(xiàn)BS2和FBS3能根據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信元接收的反饋信息調(diào)整傳輸速率。假設(shè)所有這些反饋源的NBR為0.01。
反饋源相互之間很相似，除了用于確定PLfb信息的時(shí)間周期不同。準(zhǔn)確地說，反饋源FBS1的時(shí)間周期為10,000個(gè)時(shí)隙；FBS2為30,000個(gè)時(shí)隙，而FBS3為100,000個(gè)時(shí)隙。為比較反饋源，還討論3種固定比特率的連接(源連接C4，C5和C6)，它們具有下述參數(shù)(鏈路容量＝1)表12

表12中的信源設(shè)置使得信源的發(fā)送速率稍小于接近下一較高優(yōu)先級(jí)的門限。例如，利用上面的公式[1]，比特率/NBR比等于1.5將導(dǎo)致信元優(yōu)先級(jí)為5(5.08的整數(shù)部分)，而比特率/NBR比為1.4產(chǎn)生信元優(yōu)先級(jí)4(4.98的整數(shù)部分)。在這個(gè)實(shí)例中，反饋源已設(shè)置為相同比特率值，目的是優(yōu)化使用網(wǎng)絡(luò)容量。
在圖17中，示意了比較固定比特率連接與利用反饋源的連接的仿真結(jié)果圖。信元丟失比繪制在縱軸850上，作為繪制在橫軸852上的接受比特率/NBR的函數(shù)。該圖示意了當(dāng)以較低的優(yōu)先級(jí)值(即，以較高優(yōu)先權(quán))發(fā)送信元時(shí)，固定比特率源C4 854、C5 856和C6 858獲得更好的丟失與流量關(guān)系的特性。然而，結(jié)果指示，利用來自狀態(tài)信元的反饋信息調(diào)整速率的反饋源在背景業(yè)務(wù)量改變緩慢的情況下很有用。反饋源FB1870、FB2 872和FB3 874可適應(yīng)各種變化，而固定比特率源無法利用網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載變化。若背景業(yè)務(wù)量快速變化，反饋源無法適應(yīng)過快的變化，導(dǎo)致信元丟失比增大。
圖17還示意了使用一種通常作為一種NBR＝0.01的TCP源876的信源。這種信源在接收到有關(guān)丟失信元的信息時(shí)，將其傳輸速率減半，如果在長達(dá)10,000個(gè)時(shí)隙的時(shí)間周期內(nèi)沒有接收到有關(guān)丟失信元的信息，則將其傳輸率增加10％。比較顯式出，這種信源比相應(yīng)的反饋源丟失更多的信元。希望這種信源對(duì)變化的反應(yīng)減慢。
要考慮的另一方面涉及在容量突然改變的周期期間調(diào)整連接的能力，以及將如何管理不同反饋連接之間的容量劃分?，F(xiàn)在參考圖18，來自每個(gè)信源的流量/容量(縱軸900)表示為時(shí)間(橫軸902)的函數(shù)。圖18提供了4個(gè)反饋源(FB1 904、FB2 906、FB3 908和FB4 910)發(fā)送信元到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)例，其中FB1 904和FB2 906的NBR＝0.25，而FB3908和FB4 910的NBR＝0.0625。在對(duì)應(yīng)30,000時(shí)隙的時(shí)刻，一個(gè)勻速(uniform)信源開始發(fā)送，如階躍函數(shù)912所示，且在NBR＝0.333時(shí)信元率PCR＝0.333。在對(duì)應(yīng)60,000時(shí)隙的時(shí)刻，該信源終止發(fā)送信元。
從圖18可看出，反饋源(FB)能根據(jù)該連接上的負(fù)載階躍函數(shù)912調(diào)整傳輸率。當(dāng)階躍源912開啟時(shí)，所有反饋源的流量降低大致相同。當(dāng)階躍源關(guān)閉時(shí)，反饋源恢復(fù)其原始流量。
應(yīng)當(dāng)理解的是，可對(duì)上面討論的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行各種改進(jìn)和添加，而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)不受上面討論的特定實(shí)施例的限制，而應(yīng)僅由下面陳述的權(quán)利要求書和等效要求書定義。
權(quán)利要求
1.一種用于確定由一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的多個(gè)離散參數(shù)值中的最小值或最大值的方法，包括存儲(chǔ)一組代表該系統(tǒng)可產(chǎn)生的所有可能參數(shù)值的特有參數(shù)值；從該系統(tǒng)以固定或不定時(shí)間間隔接收參數(shù)值；存儲(chǔ)一個(gè)最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符，以響應(yīng)該組特有參數(shù)值中的一個(gè)特定參數(shù)值等于一個(gè)接收的參數(shù)值；確定一個(gè)窗口的大小與最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符的范圍相關(guān)；以及確定該窗口內(nèi)定義的被接收參數(shù)值的最小或最大值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符包括一個(gè)時(shí)間戳標(biāo)識(shí)符，以表示該特定參數(shù)值被接收的時(shí)間，而且該窗口的大小定義為一個(gè)測(cè)量時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符包括一個(gè)序號(hào)標(biāo)識(shí)符，以表示該特定參數(shù)值被接收的次序，而且該窗口的大小根據(jù)最后出現(xiàn)的次序來定義。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中存儲(chǔ)最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符發(fā)生在從系統(tǒng)接收一個(gè)參數(shù)值之后。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中確定最小值或最大值與從系統(tǒng)接收參數(shù)值和存儲(chǔ)最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符同時(shí)發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定義窗口包括根據(jù)預(yù)先定義的窗口大小修正該窗口大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中離散參數(shù)值包括任何整數(shù)、實(shí)數(shù)或字母值。
8.一種用于確定由一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的多個(gè)離散參數(shù)值中的最小值或最大值的裝置，包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)代表該系統(tǒng)可產(chǎn)生的所有可能參數(shù)值的特有參數(shù)值表，以及存儲(chǔ)一個(gè)與每個(gè)特有參數(shù)值相關(guān)的最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符；一個(gè)輸入設(shè)備，用于從該系統(tǒng)以固定或不定時(shí)間間隔接收參數(shù)值；以及一個(gè)處理器，協(xié)調(diào)存儲(chǔ)最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符，以響應(yīng)確定該輸入設(shè)備接收的參數(shù)值與該表格的相關(guān)特有參數(shù)值之間是否等同，并計(jì)算所接收參數(shù)值的最小值和最大值，該接收的參數(shù)值與在具有這樣大小的窗口內(nèi)定義的最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符相關(guān)，即該窗口的大小與最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符的范圍相關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中處理器在輸入設(shè)備從該系統(tǒng)接收一個(gè)參數(shù)值后，協(xié)調(diào)存儲(chǔ)最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中處理器在從系統(tǒng)接收參數(shù)值和存儲(chǔ)最后出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符的同時(shí)，計(jì)算最小值或最大值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中處理器根據(jù)預(yù)先定義的窗口大小協(xié)調(diào)修正窗口大小，以響應(yīng)一個(gè)修正指令。
12.一種用于為在源設(shè)備和目的設(shè)備之間定義的網(wǎng)絡(luò)連接獲取網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息的方法，包括為沿該網(wǎng)絡(luò)連接定義的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)確定一個(gè)門限優(yōu)先級(jí)，該門限優(yōu)先級(jí)被網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用作接受或丟棄通過該網(wǎng)絡(luò)連接接收的信元的基礎(chǔ)；存儲(chǔ)一個(gè)表格，該表格包含一個(gè)由該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)可的與每個(gè)門限優(yōu)先級(jí)相關(guān)的最后出現(xiàn)入口；對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)確定的相關(guān)門限優(yōu)先級(jí)刷新最后出現(xiàn)入口；以及利用該表格的最后出現(xiàn)入口，在一個(gè)指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)或一個(gè)指定數(shù)量的信元接收事件中，為該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)；從而，為該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指示最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)的信息被發(fā)送到源設(shè)備，而源設(shè)備對(duì)從源設(shè)備隨后輸出的信元調(diào)整信元優(yōu)先級(jí)，以響應(yīng)最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中在該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)和刷新表格。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)包括，計(jì)算在指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)或指定數(shù)量的信元接收事件中確定的門限優(yōu)先級(jí)中的最小門限優(yōu)先級(jí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)包括，計(jì)算在指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)或指定數(shù)量的信元接收事件中確定的門限優(yōu)先級(jí)中的最大門限優(yōu)先級(jí)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)包括定義一個(gè)窗口，其大小對(duì)應(yīng)指定的持續(xù)時(shí)間或指定數(shù)量的信元接收事件；以及從相關(guān)最后出現(xiàn)入口落入該窗口內(nèi)的門限優(yōu)先級(jí)中確定一個(gè)最低門限優(yōu)先級(jí)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)包括定義一個(gè)窗口，其大小對(duì)應(yīng)于指定的持續(xù)時(shí)間或指定數(shù)量的信元接收事件；以及從相關(guān)最后出現(xiàn)入口落入該窗口內(nèi)的門限優(yōu)先級(jí)中確定一個(gè)最高門限優(yōu)先級(jí)。
18.一種用于為在源設(shè)備和目的設(shè)備之間定義的網(wǎng)絡(luò)連接獲取負(fù)載信息的裝置，包括一個(gè)存儲(chǔ)器，在沿該網(wǎng)絡(luò)連接定義的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處用于支持一個(gè)表格，該表格包含一個(gè)該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)可的與每個(gè)門限優(yōu)先級(jí)相關(guān)的最后出現(xiàn)入口，門限優(yōu)先級(jí)被該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用作接受或丟棄通過網(wǎng)絡(luò)連接接收的信元的基礎(chǔ)；以及一個(gè)在該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置的處理器，與存儲(chǔ)器相互作用為該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算一個(gè)門限優(yōu)先級(jí)，并刷新與計(jì)算的門限優(yōu)先級(jí)相關(guān)的最后出現(xiàn)入口；該處理器利用該表格的最后出現(xiàn)入口為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算一個(gè)指定持續(xù)時(shí)間內(nèi)或指定數(shù)量的信元接收事件中最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)；從而，為該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指示最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)的信息被結(jié)合到狀態(tài)信元中，而且源設(shè)備對(duì)從源設(shè)備隨后輸出的信元調(diào)整信元優(yōu)先級(jí)，以響應(yīng)結(jié)合到狀態(tài)信元中的最壞情況門限優(yōu)先級(jí)信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中處理器通過從指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)或指定數(shù)量的信元接收事件中確定的門限優(yōu)先級(jí)計(jì)算一個(gè)最小門限優(yōu)先級(jí)，來計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中處理器通過從指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)或指定數(shù)量的信元接收事件中確定的門限優(yōu)先級(jí)計(jì)算一個(gè)最大門限優(yōu)先級(jí)，來計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中處理器通過從相關(guān)最后出現(xiàn)入口落入大小對(duì)應(yīng)指定的持續(xù)時(shí)間或指定數(shù)量的信元接收事件的窗口內(nèi)的門限優(yōu)先級(jí)中確定一個(gè)最小門限優(yōu)先級(jí)，來計(jì)算最壞情況的門限優(yōu)先級(jí)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中計(jì)算最壞情況的門限信元優(yōu)先級(jí)包括，從相關(guān)最后出現(xiàn)入口落入大小對(duì)應(yīng)指定的持續(xù)時(shí)間或指定數(shù)量的信元接收事件的窗口內(nèi)的門限優(yōu)先級(jí)中確定一個(gè)最大門限優(yōu)先級(jí)。
全文摘要
一種利用最后出現(xiàn)表(TOLO－表)與滑動(dòng)窗口或?yàn)V波器從多個(gè)抽樣參數(shù)值中確定最小和/或最大值,以大大提高在從落入該滑動(dòng)窗口內(nèi)的多個(gè)抽樣參數(shù)值中確定最小和/或最大值時(shí)的速度和效率的系統(tǒng)和方法。TOLO－表典型地包括一個(gè)參數(shù)列,用于存儲(chǔ)每個(gè)有限數(shù)量的離散參數(shù)值的入口,還包括一個(gè)時(shí)間戳列,為存儲(chǔ)在該參數(shù)列中定義的每個(gè)參數(shù)值相關(guān)的數(shù)據(jù)接收時(shí)間提供入口。
文檔編號(hào)G06F7/02GK1346461SQ99816513
公開日2002年4月24日 申請(qǐng)日期1999年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者朱西·路圖, 卡勒維·吉爾基 申請(qǐng)人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司