专利名称：部分互连网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络拓扑，而详细地说，涉及有利于把每一个主节点连接到其它主节点的部分互连网络配置。
参考专利申请No.GB2363544A和专利No.GB2350517B，通过引用将它们引入本文中。
在专利申请No.GB2363544A中，描述一种部分互连拓扑网络，所述网络具有至少六个拓扑节点，每一个拓扑节点具有至少三条连接到某些节点(但不是所有节点)的点对点拓扑链路，在任意两个拓扑节点之间存在至少一种路由选择，路由选择或者是通过在另一个拓扑节点处串行连接的两个点对点拓扑链路或者是两个拓扑节点之间的直接的点对点拓扑链路。拓扑网络是通过应用强正则图并应用一些对称均衡不完全块设计来配置的。
在专利No.GB2350517A中，描述一种部分互连网络，所述部分互连网络包括多个已分配节点，所述已分配节点各自被分配给多个区域(AREAS)之一，所述部分互连网络还包括多个星节点(STARs)并且还包括在所述已分配节点和所述STAR节点之间的点对点互连，其中，带有与单个STAR连接的已分配节点的AREA数目构成单个STAR的ROUTE的数目；第一个区域的已分配节点与包括一些(但不是全部)STAR节点的一个集合连接；另外的区域以类似的方式与各自包括STAR节点的另外的集合连接；在不同AREAs中任意两个已分配节点之间存在至少一种连接选择(CHOICE)；连接路由包括通过STARs节点串联连接的两个点对点互连。
还参考同时提交的专利申请No.GB10234.8，所述专利申请描述一种部分互连网络，所述部分互连网络包括多个已分配节点，所述已分配节点各自被分配给几个区域(AREAs)中的一个区域，所述部分互连网络还包括多个星节点(STARs)和所述已分配节点与所述星节点之间的点对点互连，其中，带有连接到单个星节点的已分配节点的AREAs的数目构成从单个STAR出发的路由(ROUTEs)的数目；所述多个星节点的一部分中的每一个连接到一组入网点(PoP)装置中的一个；所述一组入网点装置配置成访问选择的服务或选择的多种服务；第一个AREAs的已分配节点连接到包括一些(不是全部)STAR节点的集合；其中，另外的AREAs以类似的方式连接到各自包括STAR节点的另外的集合；连接到所述多个星节点中的一个或一个以上星节点的每一个已分配节点的一个或一个以上直接点对点互连与PoP装置组中的一个连接；其中，在不同AREAs中的任意两个已分配节点之间存在至少一种互连选择(CHOICE)；并且，其中，互连路由包括通过STAR节点串联连接的两种点对点互连。
本网络针对“入网点”(PoP)网络的连接。入网点是尤其用于连接到因特网的装置。在英国，许多因特网服务提供商(ISP)宣传本地呼叫覆盖范围达90％(或更多)，其原意为他们具有在全国所有地方的入网点，本地计费电话呼叫都可以访问。最近，通过输入网络电话号码和使用智能网络呼叫控制装置，网络将设法选择使用最近的或最可能访问的PoP。
对于本发明，PoP或内容服务器(Content Servers)可以是因特网服务提供商(ISP)、视频服务器、呼叫中心、国际网络互连点、其它网络连接点，借助于智能网络呼叫控制装置和预期用户使用简便的类似装置可以访问它们。
根据本发明，提供一种具有多个拓扑节点的部分互连网络，每一个拓扑节点具有至少三个与其它拓扑节点连接的直接点对点拓扑链路；所述多个拓扑节点的一部分中的每一个拓扑节点与一组入网点(PoP)装置中的一个连接；所述一组PoP装置配置成访问一种选择的服务或多种选择服务；每一个拓扑节点的各自的至少三个直接点对点拓扑链路中的一个或一个以上没有与所述一组PoP装置中的一个连接，所述一组PoP装置与多个拓扑节点中的一个或一个以上连接，而所述多个拓扑节点与所述一组PoP装置中的一个连接；在任意两个拓扑节点之间存在至少一种路由选择；路由选择或者是通过在另一个拓扑节点处串联连接的两个拓扑链路或者是在两个拓扑节点之间的直接点对点拓扑链路。
现在将参照附图举例说明本发明，附图中
图1至5说明各种基本网络；图6说明在本文和各种数学书籍及专题论文中使用的术语；图7至9示出若干另外的网络；图10列出方形网络的范围；图11说明实现一组内容服务器的网络；图12说明实现两组内容服务器的网络；图13说明已压缩内容服务器数目但仍然覆盖所有节点的网络；图14是图12的重新画出的版本；图15示出与图14对应的表；图16说明使用简单的传输环构造时上述各图中的一些图；图17说明10个节点的网络；图18是图17的重新画出的版本；图19是与图18类似的图；图20列出较小的交叉线网络；以及图21列出一些强正则图。
虽然已经发现许多模式分类法，但是，只有一种特殊分类法的几个例子将用于说明将核心节点连接在一起的一些有关的部分互连网络，由于它们最容易理解，虽然不需要最大效率。
连接在一起构成全网状网格的节点被分类成两级网络，众所周知，当负载的均衡(在近似满负载网络上)出现明显变化时，它们很容易进行分块。由于链路的数目等于N(N-1)/2，其中N为节点数目，故所述数目也可以是相当大的。
不是网络中所有节点相互连接构成全网状网格，节点有可能直接连接到其它一些节点。因此，当必须把数据传送到源节点没有直接与它连接的终端节点时，数据就必须通过其它节点之一发送。然而，将要证明，对于视频中心网络，假如使用合适的规则的部分互连网络拓扑结构，就可以安排其业务量、使得不必通过另一个节点来发送。
例如，图1示出16个节点的网络，其中每一个节点仅仅与其它15个节点中的6个连接。节点1直接与节点2，3，4，5，9和13连接。该图还示出所述网络的连通性表。
为了到达节点1没有直接与它们连接的9个节点中的任意一个，就需要通过所述其它节点之一发送。
图2示出从节点1到达节点7的两种路由。一种路由是通过节点3，另一种是通过节点5。在所述情况下，通过单个其它节点发送信息仅仅存在两种路径。事实上，当不是直接连接在一起的两个节点之间互相传送信息时，通过单个节点发送信息总是存在两种路径。这种有规则的特征主要是由于结构的规则特性引起的。
自然，在实际情况中，有时节点之间的直接链路可以是不能使用的或过载的，并需要选择。
图3突出地显示节点1和节点4之间的直接链路。它还突出地显示从节点1或者通过节点2或者节点3转移到达节点4的两种可供选择路径。同样，由于所述网络的规则特性，从一个节点通过一个其它节点转移到达直接连接的另一个节点总是存在两种可供选择的路径。
象节点1，5，9和13一样，节点1，2，3和4的各自直接连接在一起构成小网格。事实上，在所述网络中有8个这样的网格。
图4以直线的形式示出8个网格中的每一个，因而简化了示意图。这使得能够简洁地画出更复杂的图形。每一条完整的水平线和垂直线代表了4个节点之间的6条链路的一个完整的网格。
图5添加了4条额外的线(波纹线)，每一条线代表4个附加的网格结构。现在，每一个节点直接与9个节点连接。通过附加的额外连通性，路由就能有更多的选择。现在，从节点1通过节点2，3，5，6，11和13到达节点7就有6种选择除了直接链路外，从节点1通过节点2，3，5和16到达节点4有4种其它的选择。每一条完整的水平线、垂直线或波纹线代表4个节点之间一个完整的6条链路的网格。
图6说明在本说明书中使用的一些术语，包括“选择”，以及在“The CRC Handbook of Combinatorial Design”(C.J.Colbournand J.H.Dinitz(Eds)，CRC Press，Boca Raton，Florida，1966)中使用的相应数学术语。
16是一个完全平方，其类似的特征应用到其它完全平方，例如25。
图7示出25个节点，其中每一个与8个其它节点连接，具有关于间接路径的2种选择和直接连接的各节点之间的总共4种选择。该图还示出所述网络的连通性表。每一条完整的水平线和垂直线都代表5个节点之间一个完整的10条链路的网格。
图8也示出25个节点，其中，每一个与12个其它节点连接，具有关于间接路径的6种选择和在直接连接的各节点之间的总共6种选择。该图还示出所述网络的连通性表。每一条完整的水平线、垂直线和波纹线代表5个节点之间一个完整的10条链路的网格。
图9a示出36个节点，每一个与10个其它节点连接，具有关于间接路径的2种选择和在直接连接的各节点之间的总共5种选择。图9b也示出另外36个节点，其中，每一个节点与15个其它节点连接，具有关于间接路径的6种选择和在直接连接的各节点之间的总共7种选择。每一条完整的水平线、垂直线或波纹线都代表6个节点之间一个完整的15链路的网格。
图10列出完全平方网络的范围特征，其中可以画出关于每一个N值的至少两个模式，其中N是整数的平方。
已研究过各种生长方法，其中一种是采用增加一行节点的方法。开始，这是非常直接的方法，但是，当增加一列(N+1)个节点时，就会出现一些关于带有间接路径的6种选择的模式的重新连接(对角线)。当增加一行N个节点和一列(N+1)个节点时，模式是下一个完全平方，生长过程可以重新开始。
由于完全平方模式的规则特性，有可能把它们的特征进一步用于视频中心类型应用。因此，图不能太大，下面将应用25个节点的网络进行说明。很清楚，各种内容要在所有节点上使用是不实际的。也不需要通过另一个节点转送以便获得另一个节点的内容。
图11示出仅仅与5个节点、即节点5，9，13，17和21连接的复制品“A”的内容服务器。同一内容可直接在那5个节点中的每一个中使用。
记住，行代表小的完整的网格；因此，对于其它20个节点中的每一个总存在直接到达全部3个复制品“A”的内容服务器的路径。对于直接连接到每一个都具有复制品“A”的内容服务器的节点5，17和21的节点2突出地显示了这一点。可以添加另一个(或几个)复制品内容服务器集合。
图12示出内容服务器的第二集合，即已经与节点3，7，11，20和24连接的复制品“B”。通过用附加方法将内容服务器的复制品集合与部分互连网络连接可以实现一些非常有效的结构。
利用部分互连网络来人为地限制路由的选择。这具有优点，因为太多的可选择的路由导致较细的路由(thinner routes)、更多的传输系统、使用更多的交换机端口和更长的路径寻线时间。特别是当覆盖一些不使用的设备需要额外能力时，规则的部分互连网络很容易选定。不管哪个链路被丢失，特别是如果所有链路都具有相似的特征时，丢失一个链路或一个节点很容易模拟，其作用很相似。当出现故障或异常事件时，大范围和十分均匀地穿过剩余节点扩充额外负载的作用是规则部分互连网络十分引人注目的特征。相应的路径选择算法可以选择使过载链路的风险最小。
图13说明有可能覆盖具有以下3个内容服务器的入网点的5x5个节点网络中的所有节点没有入网点的4个节点直接连接到有入网点的3个节点；没有入网点的6个节点直接连接到有入网点的2个节点；没有入网点的12个节点直接连接到有入网点的1个节点。
为了指明哪一个节点连接到哪一个入网点或哪几个入网点，每一个节点在节点11上的内容服务器X位置上、在节点3上的内容服务器Y位置或在节点19上的内容服务器Z位置的圆周上都有相应的指示器。这种配置没有给出规则的分布连接，为在故障和过载情况下非常低的效率采取措施。所述例子给出了与12个其它节点连接的节点。在所述各节点仅仅与8个其它节点连接的图7中，要求5个内容服务器的全部对角线在没有内容服务器访问具有内容服务器的节点的情况下给出所有节点。
图14是图12的重新画出的版本，其中，各内容服务器以水平组的形式排列、但是将25个节点编号在相同位置，这导致表示网格的行相当混乱。
图15示出与图14对应的表，所述表具有5个没有任何入口的5x5的块。这是因为内服务器组在它们之间不需要直接连接。因此，所述网络结构的一个优点在于不存在这样的连接。内容服务器组在水平方向上排列。内容服务器组的主节点之间不存在直接连接。
从所述部分互连网络的规则特征导出的另一种可能性是利用整个网络由几个小的网格网络构成这一事实。可以使用传输环作为产生小网格网络的装置。例如，携带6个波长的4个节点的环可以用于在4个节点之间产生完全网格网络。
图16与前述的一些图非常相似，但是它是这样绘制的、以便突出显示由8个简单的传输环来构造它的可能性。这些环是1，2，3，4；5，6，7，8；9，10，11，12；13，14，15，16；1，5，9，13；2，6，10，14；3，7，11，15；4，8，12，16。
假如没有超过环的限制，可以按照这种方式构成上述所有部分互连网络。大型的100个节点的网络将需要30个环(每一个环10个节点)和45个波长(若使用WDM)。
也可以使用不是基于完全平方的其它网络类型。
图17是一个10个节点的网络，其中每一个节点都与6个其它节点连接。和其它4个组(每个组4个节点)一样，节点5，6，7和2连接在一起成为小网格。
图18除了5个小网格的每一个都用直线示出外，都与图17相同。所述网络可以描述为交叉线网络图19除了用7条线代替5条线外其余与图18类似，每一线代表一个网格。还示出连通性表。
图19可以具有连接到节点1，2，3，4，5，6和7的内容服务器组。这就使所有其它14个节点能够通过直接连接访问这些内容服务器中的4个。其它组可以与节点8，9，10，11，12，13和14以及节点15，16，17，18，19，20和21连接。与完全平方网络不同，用交叉线网络，在同一组的内容服务器中的节点之间存在一些直接连接。
图20列出基于μ＝4的交叉线的、带有多个选择SRG的较小的交叉线网络。
强正则图(SRG)是定义具有多个节点的部分互连网络的连通性模式的适当方式。另外一些已知的能够具有用规则方法连接的入网点的多个选择SRG在图21中列出。
权利要求
1.一种具有多个拓扑节点的部分互连网络，每一个拓扑节点具有至少三条与其它拓扑节点连接的直接点对点拓扑链路；所述多个拓扑节点的一部分中的每一个连接到一组入网点(PoP)装置中的一个；所述一组入网点装置中的一个配置成提供对一种选择的服务或多种选择的服务的访问；每一个拓扑节点的各自至少三条直接点对点拓扑链路中的一条或一条以上不连接到与所述多个拓扑节点中的一个或一个以上连接的一组入网点装置中的一个，所述多个拓扑节点中的一个或一个以上连接到所述一组入网点装置中的一个；在任意两个拓扑节点之间存在至少一种路由选择；路由选择或者是通过在另一个拓扑节点处串联连接的两条拓扑链路，或者是通过在所述两个拓扑之间的直接点对点拓扑链路。
2.如权利要求1所述的部分互连网络，其特征在于所述多个拓扑节点的另一部分中的每一个连接到另一组入网点装置中的一个；所述另一组入网点装置中的一个配置成提供对另一种选择的服务或另外的多种选择的服务的访问；每一个拓扑节点的各自至少三条直接点对点拓扑链路中的一条或一条以上不连接到与所述多个拓扑节点中的一个或一个以上连接的另一组入网点装置中的一个，所述多个拓扑节点中的一个或一个以上连接到所述另一组入网点装置中的一个；在任意两个拓扑节点之间存在至少一种路由选择；路由选择或者是通过在另一个拓扑节点处串联连接的两个拓扑链路或者是通过两个拓扑之间的直接点对点拓扑链路。
3.如权利要求1或2所述的部分互连网络，其特征在于没有连接到特定的一组入网点中的一个的所有所述拓扑节点各自通过直接点对点拓扑链路直接连接到相等数目的拓扑节点，所述相等数目的拓扑节点连接到所述特定的一组入网点装置中的一个。
4.如权利要求1、2或3所述的部分互连网络，其特征在于所述一种选择的服务或多种服务或者所述另一种选择的服务或另外的多种选择的服务是/都是从以下各种信息源中选择的因特网服务提供商(ISP)，视频源，呼叫中心，国际网络互连点，其它网络互连点或智能网络服务器；可以借助智能网络呼叫控制装置访问以上各种信息源中的任一种。
全文摘要
一种部分互连网络具有多个拓扑节点，每一个拓扑节点有至少三条连接到其它拓扑节点的直接点对点拓扑链路，所述多个拓扑节点的一部分中的每一个连接到一组入网点(PoP)装置中的一个。所述一组入网点装置配置成提供对一种选择的服务或多种选择的服务的访问，每一个拓扑节点的所述至少每三条直接点对点拓扑链路中的一条或一条以上不连接到与所述多个拓扑节点中的一个或一个以上连接的一组入网点装置中的一个，所述多个拓扑节点中的一个或一个以上连接到所述一组入网点装置中的一个。在任意两个拓扑节点之间存在至少一种路由选择，路由选择或者是通过在另一个拓扑节点处串联连接的两条拓扑链路或者是在两个拓扑节点之间的直接点对点的拓扑链路。
文档编号H04L12/56GK1500356SQ02807623
公开日2004年5月26日 申请日期2002年1月14日 优先权日2001年1月30日
发明者G·肖平, R·J·普罗克托, G 肖平, 普罗克托 申请人:马科尼英国知识产权有限公司