专利名称：信号路由选择器及信号路由方法
技术领域：
本发明涉及用于将信号沿信号源和信号接收端之间的多条备选路由之一路由的信号路由选择器及方法。
本发明尤其适于传输系统，在此系统中，为使系统能够容错，信号源和信号接收端之间有两个相同的互联网络。
根据本发明，提供了一种用于对源端和目的端之间的信号进行路由的信号路由选择器，其中，源端和目的端之间存在多条备选路由，此路由选择器具有以下特征用于确定源端和目的端之间的传输是否成功的装置、用于维护路由成功和失败的记录的装置以及用于根据路由成功和失败的记录来选择传输路由的装置。
在工作时，信号路由选择器最好能够根据各路由成功和失败的记录来判给各路由成功传输的概率值并根据所给概率值来选择路由。
在工作时，信号路由器最好能够给出介于屡次成功的第一极限值和屡次失败的第二极限值之间的概率值。
对选定的路由使用率，信号路由器在工作时最好能够给出包括正常值的概率值，所述正常值基本上位于所有路由的屡次成功极限值中间。
在一种方案中，信号路由选择器在工作时将路由使用率选定为等路由使用率。
信号路由选择器最好这样工作，当从所述传输成功和失败记录导出的变量的值在一定范围内时，所述正常值保持相同。
信号路由选择器最好这样工作，不时根据所给概率值来选择被赋予了极限值的路由。
信号路由选择器最好这样工作，在根据下式给出成功概率f(s)之后选择传输路由f(s)＝1-2-s，对于s＝1，2，...n，f(s)＝1/2，对于s＝0，f(s)＝2s，对于＝-1，-2，...-n，f(s)是不连续的，其中，s是始终为整数的变量，并且可以从传输尝试的成功和失败中如下导出如果尝试使用第一传输网络成功，那么如果s＜0，则使s＝s+1，如果尝试使用备选传输网络成功，那么如果s＞0，则使s＝s-1，如果尝试使用第一传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit1(渐近线极限1)，则使s＝s-1，如果尝试使用备选传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit2(渐近线极限2)，则使s＝s+1。
根据本发明的第二方面，提供了沿源端和目的端之间的多条备选路由之一路由信号的方法，所述方法的特征在于确定源端和目的端之间的传输是否成功，维护路由成功和失败的记录以及根据路由成功和失败的记录选择传输路由。
此方法最好还包括根据各路由成功和失败的记录来判给各路由成功传输的概率值并根据所给概率值选择路由。
所述概率值最好介于屡次(repeated)成功的第一极限值和屡次失败的第二极限值之间。
对选定的路由使用率，所述概率值最好包括基本上位于所有路由的屡次成功极限值中间的正常值。
在一种方案中，选定的路由使用率为等路由使用率。
当从所述传输成功和失败记录导出的变量的值在一定范围内时，所述正常值最好保持相同。
最好不时根据所给概率值来选择被赋予了极限值的路由。
所述方法最好包括在根据下式给出成功概率f(s)之后选择传输路由f(s)＝1-2-s，对于s＝1，2，...n，f(s)＝1/2，对于s＝0，f(s)＝2s，对于＝-1，-2，...-n，f(s)是不连续的，其中，s是始终为整数的变量，并且可以从传输尝试的成功和失败中如下导出如果尝试使用第一传输网络成功，那么如果s＜0，则使s＝s+1，如果尝试使用备选传输网络成功，那么如果s＞0，则使s＝s-1，如果尝试使用第一传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit1，则使s＝s-1，如果尝试使用备选传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit2，则使s＝s+1。
现在将参考附图(仅仅作为示例)来说明根据本发明的路由选择器和信号路由方法，附图中
图1显示了包括根据本发明的信号路由选择器的信号源通过两个连接网络与信号目的端相连；图2显示了根据本发明的信号路由选择器的示意图；图3显示了包括根据本发明的信号路由选择器的信号源通过两个连接网络与含故障部件的信号目的端相连；图4显示了包括根据本发明的路由选择器的信号源通过两个连接网络与两个信号目的端相连接，其中，部分连接网络有故障；以及图5是路由选择器将选择可用路由中的特定路由用于信号传输的概率的图形表示。
参考图1，它显示了信号源1通过第一连接网络3和第二备选连接网络4连接到信号目的端2。
信号源1包括与第一桥接电路12和第二桥接电路13相连的发送单元11。信号目的端2包括与第三桥接电路22和第四桥接电路23相连的第一接收单元21。第一桥接电路12通过第一连接网络3与第三桥接电路22相连，而第二桥接电路13通过第二连接网络4与第四桥接电路23相连。连接网络3和4在源端和目的端之间提供双向通信。因此，信号源1还包括相应的接收单元且信号目的端2还包括相应的发送单元。为便于说明本发明，附图中仅描述和显示了信号源至信号目的端的单向通信所必需的部件。
路由器14包含在信号源1的发送单元11中，且可控制源端和目的端之间备选连接网络(以下称为路由)上的信号路由。参考图2，它显示了根据本发明的信号路由选择器14的示意图。信号路由器14包括用于把信号从发送单元可选地路由到所选路由的选择器15、用于控制选择器15工作的控制单元16、用于监测由目的端发送到源端的响应的响应监测器17和存储器18。响应监测器17连接到控制单元16且可为控制单元提供指示所选路由上的传输是否已由接收单元成功接收的数据。存储器18用于维护各备选路由的成功和失败次数的记录。尽管在图2所示的信号路由选择器14与发送单元分离，实际上，路由选择器可实现为发送单元内的算法。响应监测器17适合于利用专用通信协议例如IEEE 1394网络、以太网中现有的专用通信协议或TCP协议来监测响应。
再次参考图1，在工作时，信号源1的发送单元11通过第一桥接电路12、第一连接网络3和第三桥接电路22将信号发送到信号目的端2的第一接收单元21，而如果信号到达第一接收单元21，则通过相同信号路由接收来自第一接收单元21的响应。或者，信号源1的第一发送单元11通过第二桥接电路13、第二连接网络4和第四桥接电路23将信号发送到信号目的端2的第一接收单元21，而如果信号到达第一接收单元21，则通过由响应监测器17检测到的相同信号路由接收响应。接收对信号的响应要考虑到规定期限，规定期限内无响应则由响应监测器记为所用信号路由失败。
路由选择器14的控制电路16选择第一连接网络3或者第二连接网络4，用以在信号源1和信号目的端2之间传输信号。作出这种选择的根据是由响应监测器17确定并存储在存储器18中的以前的在特定路由(网络连接)上发送信号的成功尝试记录。
路由选择器14，更具体的说是控制单元16这样进行工作经由第一桥接电路12、第一连接网络3和第三桥接电路22的路由的选择概率可表示为如下定义的不连续函数f(s)f(s)＝1-2-s，对于s＝1，2，...n，f(s)＝1/2，对于s＝0，f(s)＝2s，对于＝-1，-2，...-n，其中，S总为整数。
图5中显示的是s介于＝-4到s＝5(包括两个极限值)之间的函数f(s)，其中包括两个极限值，包括不连续区域AB、BC和CD。
从图5中可以明显看到，对介于于1，0和-1的区域中的s值，f(s)的值为1/2，对于大且为正的s，f(s)具有值为1的第一渐近线极限(aslimit1)；对于大且为负的s，f(s)具有值为0的第二渐近线极限(aslimit2)。
在工作时，在每次尝试通过传输网络3进行传输之后，就根据该尝试是否成功来调整通过第一传输网络3进行路由的下一次传输的概率。通过传输网络3进行的传输尝试失败时，就尝试利用第二传输网络4。根据结果对s的现有值作如下修改如果尝试使用传输网络3成功，那么如果s＜0，则使s＝s+1，如果尝试使用传输网络4成功，那么如果s＞0，则使s＝s-1，如果尝试使用传输网络3失败，那么如果|s|＜aslimit1，则使s＝s-1，如果尝试使用传输网络4失败，那么如果|s|＜aslimit2，则使s＝s+1。
当s值位于区域BC(图5)(在此区域中，f(s)＝1/2)时，采用传输网络3(图1)的尝试成功导致概率值向s正方向移动，而当s值位于区域BC(图5)中(在此区域中，f(s)＝1/2)时，使用传输网络3(图1)的尝试失败之后采用传输网络4(图1)的尝试成功导致概率值向s负方向移动。当s值位于区域CD(图5)时(在此区域中，1/2＜f(s)＜1)，采用传输网络3(图1)的尝试失败导致概率值向s的负方向移动，从而使f(s)的值减小。当s值位于区域AB(图5)时(在此区域中，0＜f(s)＜1/2)，采用传输网络4(图1)的尝试失败导致概率值向s的正方向移动，从而使f(s)的值增大。
就图1和图5而言，响应监测器17监控对所传输信号的响应并检测响应获取的失败。每次失败使控制单元16选择优先权朝备选连接网络移动并在备选网络上进行传输尝试。每次成功尝试使选择优先权回到中性点(s＝0)位置。这种移动具有一定限制，并且即使在连接网络上长期存在传输失败时，仍然会在此失败的连接网络上尝试进行少量的传输。，这种方案因此允许信号源1在路由选择器14的影响下，自动对失效网络的恢复作出响应以及即使在发生多次失败的情况下维持对各网络的均衡需求。
当第一连接网络3和第二连接网络4起作用时，这两个连接网络将收到在信号源1和信号目的端2之间传输信号的数量差不多相等的尝试，并且只要各网络满足对其提出的所有要求，则这种情形一直保持。
现在参考图3，其中显示了图1中的信号源1通过连接网络3和4与备选信号目的端5相连，备选信号目的端5分别包括第五桥接电路52、第六桥接电路53及接收单元54和55。
图3所示的接收单元54是有缺陷的(用十字叉来表示)，其结果是，当有缺陷的接收单元54为所需目的端时，信号源1中的响应监测器17要记录连接网络3和4二者上的失败尝试。
应用图5中所示的概率函数，s的值主要在-1和0或者0和1之间变化，在此变化期之间，f(s)的值基本上保持在1/2，从而均衡使用连接网络3和4。
参考图4，其中显示图1的信号源1经由分支的连接网络7和8连接到图1的信号目的端2以及第二信号目的端6，第二信号目的端6包括第七桥接电路62、第八桥接电路63和相应的接收单元61。
分支连接网络7将信号源1的第一桥接电路12连接到信号目的端2的第三桥接电路22和第二信号目的端6的第七桥接电路62。连接网络8将信号源1的第二桥接电路13连接到信号目的端2的第四桥接电路23和第二信号目的端6的第八桥接电路63上。如图4所示，连接网络7在第一桥接电路12与第三桥接电路22之间存在故障(用十字叉表示)，而连接网络8在第2桥接电路13与第八桥接电路63之间存在故障(用十字叉表示)。
如果发送单元11每10毫秒尝试向第一接收单元21发送信号和每秒尝试向第四接收单元61发送信号且基本上所有尝试均是成功的，那么在向第四接收单元61发送信号的尝试中，函数f(s)的值向图5的CD区域移动以利于信号源1的第二桥接电路13。当在适当的时候又一次尝试向第四接收单元61发送信号时，可能的是基于f(s)的现有值一开始就选择信号源1的第二桥接电路13。由于第二桥接电路13和第八桥接电路63之间的连接网络8存在故障，所以初始的尝试失败。在此失败之后，尝试使用第一桥接电路12和连接网络7，并且取得成功。
关于图4所示的情形，其中，面对所示的连接网络失效，信号源1仍尝试向信号目的端2中的接收单元21以及第二信号目的端6中的接收单元61发送信号，在路由选择器14的影响下，信号源1表现为倾向于支持信号目的端中更常被访问的单元。总的效果是自适应地根据当前条件来优化吞吐量。
包含在信号源1中的路由选择器14具有如下特定·它防止一对备选连接网络中任一连接网络中出现未记载(未检测到的)失败纪录的情况。
·它可在两个备选网络中任一连接网络失效时保持吞吐量。
·它自动响应失效连接网络的恢复。
·在两个连接网络失效后，它可快速响应两个连接网络中任一连接网络的恢复。
·它能适应连接网络外部的故障，如接收器单元的故障。
·它在两个连接网络部分失效期间维持均衡的吞吐量。
权利要求
1.一种用于对信号源(1)和信号目的端(2，5，6)之间的信号进行路由的信号路由选择器(14)，所述源端和目的端之间存在多条备选路由(3，4；7，8)，所述路由选择器的特征在于用于确定所述源端和目的端之间的传输是否成功的装置(17)，用于维护所述路由的成功和失败的记录的装置(18)以及用于根据所述路由的成功和失败的记录来选择传输路由的装置(15，16)。
2.如权利要求1所述的信号路由选择器，其特征在于，在工作时能够根据所述路由的成功和失败的记录来判给所述路由成功传输的概率值并根据所给概率值来选择路由。
3.如权利要求2所述的信号路由选择器，其特征在于，在工作时给出介于屡次成功的第一极限值和屡次失败的第二极限值之间的概率值。
4.如权利要求3所述的信号路由选择器，其特征在于，在工作时针对选定的所述路由的使用率来给出包括正常值的概率值，所述正常值基本上位于所有所述路由的屡次成功的极限值中间。
5.如权利要求4所述的信号路由选择器，其特征在于，在工作时选择所述路由的使用率为等路由使用率。
6.如权利要求4或5所述的信号路由选择器，其特征在于这样工作，所述正常值对从所述成功和失败中导出的变量的一定值范围保持一致。
7.如权利要求1至6所述的信号路由选择器，其特征在于这样工作，不时根据所述判给的概率值选择被赋予了极限值的路由。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的信号路由选择器，其特征在于这样工作，在如下所示给出成功概率f(s)之后选择传输路由f(s)＝1-2-s，对于s＝1，2，...n，f(s)＝1/2，对于s＝0，f(s)＝2s，对于＝-1，-2，...-n，f(s)是不连续的，其中，s是始终为整数的变量，并且可以从传输尝试的成功和失败中如下导出如果尝试使用第一传输网络成功，那么如果s＜0，则使s＝s+1，如果尝试使用备选传输网络成功，那么如果s＞0，则使s＝s-1，如果尝试使用第一传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit1，则使s＝s-1，如果尝试使用备选传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit2，则使s＝s+1。
9.一种沿源端和目的端之间的多条备选路由之一对信号进行路由的方法包括以下步骤确定所述源端和目的端之间的传输是否成功、维护所述路由成功和失败的记录和根据所述路由成功和失败的所述记录选择传输路由。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于包括根据所述路由成功和失败的所述记录判给所述路由成功传输的概率值并根据所给概率值选择路由。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述概率值介于屡次成功的第一极限值和屡次失败的第二极限值之间。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对选定的所述路由的使用率，所述概率值包括基本上位于所有所述路由的屡次成功极限值中间的正常值。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述选定的所述路由的使用率为等路由使用率。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，当所述传输成功和失败中导出的变量的值在一定范围内时，所述正常值保持相同。
15.如权利要求10至14中任意一项所述的方法，其特征在于，不时根据所给概率值选择被赋予了极限值的路由。
16.如权利要求9至15中任意一项所述的方法，其特征在于，在如下所示给出成功概率f(s)之后选择传输路由f(s)＝1-2-s，对于s＝1，2，...n，f(s)＝1/2，对于s＝0，f(s)＝2s，对于＝-1，-2，...-n，f(s)是不连续的，其中，s是始终为整数的变量，并且可以从传输尝试的成功和失败中如下导出如果尝试使用第一传输网络成功，那么如果s＜0，则使s＝s+1，如果尝试使用备选传输网络成功，那么如果s＞0，则使s＝s-1，如果尝试使用第一传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit1，则使s＝s-1，如果尝试使用备选传输网络失败，那么如果|s|＜aslimit2，则使s＝s+1。
全文摘要
本发明公开了一种信号路由选择器(14)，用于通过多条备选路由之一对源端(1)与目的端(2，5，6)之间的信号进行路由。此信号路由选择器包括用于确定源端和目的端之间已选路由上的传输是否成功的响应监测器(17)、用于维护所述路由上传输成功失败的记录并确定任何路由上成功的传输概率的装置(18)、以及用于根据备选路由的成功概率来选择传输路由的路由选择装置。
文档编号H04L12/56GK1535522SQ02814922
公开日2004年10月6日 申请日期2002年5月29日 优先权日2001年5月29日
发明者R·米斯, R 米斯 申请人:马科尼英国知识产权有限公司