专利名称：在pnni中提供有效连接调整的方法
持术领域本发明的实施例一般地涉及数字通信网络，尤其涉及网络路由最优化。
数字网络可以使用虚拟电路，其看来象是专用于一个特别用户的独立的物理电路，但实际上却是用来支持多个用户的电路资源的共享池。永久虚拟电路(PVC)是一个连续的专用虚拟电路，而交换虚拟电路(SVC)是一个临时的虚拟电路，它可以按要求动态地建立，但是只在数据传输期间的时期内被保持。PVC和SVC的混合电路是软永久虚拟电路(SPVC)，其在端点有一个PVC，在网络内有一个SVC。这为使用者提供了PVC的外观和好处，但是允许网络智能地重新路由呼叫，以适应节点故障并最优化带宽的利用。
图1图解了依照现有技术的一个典型的数字网络。网络100包括多个节点A到H，这些节点间通过网络连接(链路)101到111互连。这些链路从起始客户端设备(CPE)节点CPE1将数据传输到终端CPE节点CPE2。每一个CPE节点是终端硬件，例如工作站、计算机、服务器，或者被用户而不是服务商拥有的类似的设备。
一般而言，网络100可以包括连接多个用户的多种网络(例如，ATM)。网络100使用SPVC，使得网络连接101和111是PVC，而其余的连接是SVC。用户间(或者特定的节点之间)的连接可以通过穿越中间节点和链路的多种组合被建立起来。例如，CPE1和CPE2间的一个连接，可以由节点A到E、链路101到105以及111组成，或者可以由节点A、F、G、H和E以及链路101和107到111组成。
基于许多指标，包括信元传输延迟(CTD)、信元延迟变动(CDV)和管理权重(AW)，一个特定的路径被选择。这些标准基于逐个链路被评价，并被总计以确定路径成本。CTD是一个特定的信元离开源节点和它进入目的地节点之间所耗用的时间。CTD是全部中间节点传输时间和全部节点处理时间的总和。CDV是CTD的变动，可能由缓冲和信元调度引起，并且基于一个信元比预期晚到达目的地节点的可能性。AW是对每一个链路的权重，其可以代表货币成本、电缆长度、业务流方向或者其他考虑因素或它们的组合。
路由协议(例如，专有的网络到网络接口(PNNI))基于成本要求，使用这些指标来路由一个呼叫(建立一个连接)。例如，一些连接可以具有最大的CTD或CDV要求。
CTD和CDV是被动态和连续测量的链路特征。另一方面AW是一个静态值，该值被网络操作者基于上面讨论的许多标准被确定，并且该值不会被连续修改。
当前，交换机，例如可以从加州圣何塞的Cisco系统公司得到的MGX8850交换机，为SPVC提供了基于成本的连接调整(connectiongrooming)(最优化)的能力。路由的成本将是每一个链路上附加的指标的总和。对于源路由协议(例如，PNNI)，SPVC的路由成本在进行路由选择本身的时候被确定。例如，再参照图1，从CPE1到CPE2的一个连接的成本在最初路由呼叫的时候就被确定了，所以经过节点A到E和链路101到105的连接，通过将往返行程上的每一个链路的成本相加，被确定为40320的总成本。因为这比经过节点A、F、G、H和E以及链路107到111上的连接的成本(50400)少，连接将被路由经过节点A到E和链路101到105。在调整期间，如果可以得到一个能以更好的成本来路由SPVC的路径，那么SPVC被拆毁(被终止)，并且在当前最佳路由上被重新建立。
这种路径最优化的方法有几个缺点，可能导致在一个不是最优的路径上路由呼叫。源节点不能确切地探知因SPVC中的动态路由而将要被建立起来的实际连接。源节点因此假设一个连接，评价它的成本并把这个成本与其他假设的连接做比较。例如，在回绕(crankback)的情况下，在呼叫不能在一个期望的链路上继续进行(例如，由于动态链路故障)的情况下，对等节点将选择另一个到达期望节点的链路。例如，在图1中，节点D有两个到达节点E的链路，即链路105和106。如果链路105有故障了，呼叫通过链路106继续进行。然而，在建立呼叫的时候就确定成本的源节点(节点A)，不知道SPVC中链路的这个动态选择。如图1所图解的，这可能导致一个不是最优的路径被选择，因为通过节点A到E和链路101到104和106路由呼叫的成本是60480，这比通过节点A、F、G、H和E以及链路107到111的连接的成本(50400)高。另外，源节点基于AW计算路径成本，但是没有其他中间节点可使用以动态路由呼叫的信息。例如，即便链路105是可用的，节点D可以基于其他标准，例如负载平衡算法或带宽可用性，而选择通过链路106路由呼叫。
此外，路径最优化的当前方法在PNNI多对等组网络中形成了一个固有的问题。在PNNI网络中，每一个链路的成本被公告在链路拓扑状态单元中。PNNI拓扑状态单元(PTSE)是散播(flooded)到对等组中的所有逻辑节点间的信息的集合。PNNI协议通过数据库同步交换这些PTSE，那些PTSE在同一对等组内的所有节点中都将是可用的。但是链路的成本在它的对等组外是不为所知的。因此，对于一个穿过两个或更多对等组的呼叫来说，路由成本将不会考虑到其他对等组内的内部链路的成本。例如，图1的节点A、B、C和F可以组成一个对等组，节点D、E、G和H可以组成另一个。在这种情况下起始节点，节点A能够计算通过节点B和C与链路102和103的部分路径成本，并且能够计算通过节点F和链路107的部分路径成本，但是没有足够的信息来计算在CPE1和CPE2之间的一个端到端的路径，因此不能实现有效的调整。
公开了一种用来提供实际网络连接路由成本的方法的一个实施例。一个设置消息从源网络节点，通过一个或更多中间节点，被传输到目的地节点。一个连接消息，作为对设置消息的确认，从目的地节点，通过一个或更多中间节点，被传输到源节点以建立一个网络连接。连接消息包括一个实际路由成本域。在连接消息穿越每一个中间节点的时候，穿越每一个中间节点的实际成本被自动加到实际路由成本域中。当连接消息被源节点接收时，网络连接的实际成本被这样保存在连接消息的实际路由成本域中。
本发明的实施例的其它特征和优点，从下面的附图和详细的说明中将更加清楚。
图2图解了一个典型的网络节点，其可以代表依照本发明的实施例的源节点、中间节点或者目的地节点。节点200包括一个入口单元201、一个交换机217和一个出口单元239。入口单元201可以被耦合到输入数据链路，用来从另一个网络节点、通过耦合到该节点的干线(trunk)接收数据。入口单元201可以包括入口输入区域202到207，和耦合到入口区域202到207的缓冲单元209到215，用来缓冲从输入链路接收到的数据。入口单元201可以被耦合到交换机217，用来将被缓冲的数据传输到交换机217。
交换机217是一个ATM交换机。可替换地，其它类型的交换机也可以被使用。ATM交换机217被耦合到多种干线上——例如，OC48、OC12或者DS3干线。交换机217包括一个数字处理系统，用来处理被网络节点接收到的并将要发送的数据。数字处理系统包括一个总线221，被耦合到多个输入和输出端口219和237、一个信号处理器225、一个中央处理单元(“CPU”)223、一个存储器227、一个大容量存储设备231、多个线路卡233和多个控制卡235上。
对于一个实施例，总线221是一个标准系统总线。CPU223和信号处理器225能够被用来处理用于交换机217的信息和/或信号。信号处理器225能够被用来处理语音或音频信息和信号以便进行语音处理和识别。
存储器227可以包括动态随机存取存储器(“DRAM”)、静态随机存取存储器(“SRAM”)、只读存储器(“ROM”)或者其他存储设备，用来存储被CPU223或信号处理器225使用的数据或程序代码。例如，存储器227可以存储将要被信号处理器225或CPU223处理的实际路由成本信息210。CPU223或信号处理器225可以执行存储在机器可读介质，例如存储器227中的代码或指令。机器可读介质可以包括一种机制，该机制以一种可被如计算机或数字处理设备的机器读取的形式提供(也就是说，存储和/或传输)信息。例如，一种机器可读介质可以包括一种只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质或闪存设备。代码或指令可以用载波信号、红外信号、数字信号和其它类似的信号代表。
存储器227还可以在CPU223或信号处理器225执行指令的过程中，存储临时变量或其他中间信息。大容量存储设备231，能够是用来为交换机217存储信息或指令的一个硬盘驱动器、一个软盘驱动器、一个光盘驱动器或其他大容量存储设备。例如，CPU202或者信号处理器203可以执行代码。
交换机217可以包含四个或更多线路卡233和通过总线221控制线路卡的几个控制卡235。对于一个实施例，线路卡233通过总线221被耦合到四个端口219和四个端口237。每一个端口可以支持一个特定的数据位速率。用户业务可以通过一个线路卡被接收，通过另一个线路卡被传输。在建立了一个连接时由控制卡235确定这种交叉连接。通常，每一个线路卡也包括一个硬件模块234，以实现位级和信元级功能(例如重组，服务质量等)；和一个软件模块236，用于在改变了连接时重新编程硬件。控制卡235通常可以运行多种协议，例如PNNI协议，并且可以包含数据报，该数据报用来将资源配置信息封装在一个信令协议(例如，服务特定面向连接的协议(“SSCOP”))的用户可定义可编程数据单元(“PDU”)中。总线221、CPU223、信号处理器225、存储器227、大容量存储设备231、线路卡233和控制卡235通信以处理从输入端口219接收的PNNI包。
出口单元239被耦合到交换机217上。出口单元239包括缓冲器241、243、245和247系列，这些缓冲器被耦合到出口区域249、251、253和255系列。缓冲器241、243、245和247系列，与出口区域249、251、253和255系列，是基于服务种类被交换机217选出来的。出口单元239被耦合到输出数据链路上，数据从这些输出数据链路被传送到被交换机217指定的节点。
在交换机217，从入口单元201接收数据，并且做出一个决定以路由数据到一个特定的节点。进一步的功能，例如服务质量(“QOS”)可以被交换机217确定。每一个耦合到ATM交换机217上的干线具有一个分配给它的带宽能力。交换机217被耦合到干线上，并且具有一个控制面和一个数据面。数据面能够容纳干线可以携带的固定容量的带宽。这样，在ATM交换机217的数据面中能够被容纳的数据量，取决于耦合到ATM交换机上的干线的大小。
图3是ATM信令协议堆栈300的图表，在其中本发明的实施例能够被实现。ATM信令协议堆栈300，被用来依照本发明的实施例在ATM网络的节点和用户间发送信息。在一个ATM网络中被交换的信息的类型，可以包括使用网络源的请求、信令消息、带宽分配影响因子和用来在两个用户间建立一个SPVC的电路参数。使用ATM信令协议堆栈300执行的成功的信令交换，导致虚拟路径标识符(VPI)/虚拟信道标识符(VCI)对的建立和所请求带宽的分配。
ATM信令协议堆栈300包括几个针对连接控制信令的协议，例如用户—网络信令301、用户网络接口服务特定协作功能(“UNI SSCF”)302、服务特定面向连接协议(“SSCOP”)303、ATM适配层(“AAL”)类型5公共部分304、ATM层305和物理层306。这些协议被通过信令ATM适配层(“SAAL”)发送以保证可靠的传送。SAAL被分为两个部分——即一个服务特定部分和一个公共部分。
在ATM信令协议堆栈300中的ATM层305，被用来在一个网络的ATM节点间建立虚拟连接。ATM层使用包含在每一个ATM节点中的信息来配置虚拟连接。该配置允许ATM节点执行功能，例如ATM信元的多路复用和分离、转换VPI/VCI值和标题修改。在ATM网络中的物理层306具有几个功能，包括帧产生、信元描绘(cell delineation)和位级传输。
ATM信令协议堆栈300的SAAL的服务特定部分，包括UNI SSCF302和SSCOP303。UNI SSCF302包括PNNI信令信息。
如上所述，PNNI是一个分等级的动态链路状态路由协议。PNNI信令可以被用在具有多个分等级的组的一个大规模ATM网络中，或者被用在有局域网的单独对等组中。PNNI信令协议包括在两个ATM网络之间或两个ATM网络节点之间的专有的网络到网络接口或网络节点接口上动态建立、维持和清除ATM连接的程序。PNNI信令协议是基于ATM论坛UNI规范和国际电信同盟(“ITU”)Q.2931规范的，但是在PNNI和UNI规范和Q.2931之间有一些区别。
UNI/PNNI信令协议与SSCF协议和SSCOP的用户接口，用来给数字网络的用户可靠地传送信元。UNI/PNNI协议执行网络信令功能，例如呼叫建立、呼叫清除和带宽的协商和分配。UNI/PNNI信号也可以被用于执行网络信令功能。
PNNI信令消息类型包括呼叫建立消息、呼叫清除消息、杂项消息和点到多点消息。特别地，除了其它类型以外，PNNI信令消息类型包括SETUP和CONNECT。
“SETUP”是PNNI信号消息的呼叫建立消息类型中的一种。SETUP PNNI信令消息由呼叫用户送到网络，并由网络送到呼叫用户以启动一个呼叫。
CONNECT是一个呼叫确认消息。CONNECT PNNI信令消息，被目的地节点通过被源节点请求的SPVC送到源节点。
PNNI信令协议SETUP消息，允许每一个ATM网络节点去动态地建立一个虚拟电路，而不是人工地一个节点一个节点地设置。一个源节点传输一个SETUP消息到一个目的地节点。作为确认，目的地节点传输一个CONNECT消息给源节点。对于本发明的一个实施例，如图3中示出的，CONNECT消息310包括一个实际的路由成本域311。
图4图解了一个PNNI信令消息400的结构。PNNI信令消息400，包括一个消息标题401、可变数量的信息单元(“IE”)402到407。尽管图4中示出了六个IE，更多或更少的IE也能够是PNNI信令消息400的一部分。
消息标题401，包括关于PNNI信令消息的信息，例如协议鉴别器、呼叫参考值、消息类型和消息长度。对于一个实施例，消息标题401是8位宽的，包括多个八位字节。
SETUP消息类型，被包含在SETUP PNNI信令消息的消息标题401中。CONNECT消息类型，被包含在CONNECT PNNI信令消息的消息标题401中。
PNNI信令消息400包括信息单元402到407。有几种类型的信息单元。一些在消息中可能只出现一次。其他可能出现多于一次。取决于消息类型，一些信息单元是强制性的，一些是可选的。信息单元的顺序对信令协议不重要。信息单元包括，但是不限于，呼叫状态、连接标识符、服务质量参数、呼叫方号码、被呼叫方号码等。对于一个实施例，信息单元402到407中的每一个都是8位宽的，并且包含多个八位字节。
对于本发明的一个实施例，一个实际路由成本域在PNNI信令CONNECT消息中在网络节点间被传输。特别地，对于一个实施例，实际路由成本域在作为PNNI信令CONNECT消息的一部分的通用应用传输(“GAT”)信息单元(“IE”)中被传输。GAT机制是用来在PNNI网络中传输非PNNI局域信息的一种能互操作的方法。
图5涉及本发明的实施例，其中实际路由成本域在作为PNNI CONNECT信令消息的一部分的GAT IE 500中被传输。GAT IE 500将是参照图4所描述的PNNI CONNECT信令消息中所使用的信息单元402到407(如图4所示)中的一个。
GAT IE 500是8位宽的，并具有512个八位字节。GAT IE 500包括一个GAT IE识别符501、一个扩展域503、一个编码标准505、一个通过(pass along)请求位507、一个IE动作(action)提示符509、一个长度域511、一个应用类型域513和应用特定信息515。
GAT IE识别符501允许节点识别在包500中正被传送的信息，并且处在GAT IE 500的第一个八位字节域中。
编码标准505规定格式化GAT IE 500所使用的编码类型。如果接收GAT IE 500的节点没有认出GAT IE 500的编码标准505，通过请求位507允许一个节点传递GAT IE 500，而不是丢弃IE 500。例如，GAT IE 500可以以一个能互操作的编码标准505被编码，使得不支持或不理解GAT IE500的ATM网络节点不会拒绝GAT IE 500，而只是简单地将GAT IE 500传递到传输路径中的下一个ATM网络节点。
IE动作提示符509提示了接收GAT IE 500的节点可以采取的动作，例如接受和实现IE 500的参数，或者简单地转发IE 500。扩展503、编码标准505、通过请求位507和IE动作提示符509在GAT IE 500的第二个八位字节中。
GAT IE 500还包括，一个GAT内容长度的域511、一个应用类型域513和一个应用特定信息域515。GAT域511占据第三个和第四个八位字节。应用类型域513是IE 500的第五个八位字节。应用类型域513可以是组织特定的(organization specific)，并被编码为ΦXΦ1。应用特定信息域515，占据八位字节6至512，可以包括网络用户所请求或期望的特定信息，包括依照本发明的实施例的实际路由成本域。
当应用类型域513是组织特定的时，那么图5的应用特定信息域515将包括一个组织唯一标识符(“OUT”)域。这允许特定的厂商所生产的交换机使用实际路由成本信息，而其他厂商的只是将信息继续传递。也就是，因为实际路由成本是使用标准PNNI信令能力被传送的，它与来自其它厂商的PNNI协议实现是能互操作的。来自其它厂商的PNNI实现将不会解释实际路由成本信息，而将透明地传输信息。
图6是依照本发明的一个实施例的一个进程流程图。进程600从操作605开始，在操作605中一个用于一SPVC的PNNI SETUP消息，沿着一呼叫路径从源节点、通过中间节点被传输到目的地节点。可能延伸通过两个或更多对等组的该呼叫路径，可以基于源节点所知的关于与该路径相关的总的AW的信息被选择。当SETUP消息到达目的地节点时，被SPVC采用的实际路径就知道了。
在操作610，目的地节点沿着该路径将PNNI CONNECT消息(呼叫请求确认)传输回到源节点。CONNECT消息包含一个实际路由成本域。
在操作615，每一个中间节点用穿越链路的实际成本更新CONNECT消息的实际路由成本域。因此，如果由于回绕(crankback)，一个节点通过一个不同于源节点所指定的那个节点路由一个呼叫，那么新路由的实际成本将在实际路由成本域中被累加。如上所讨论的，实际成本是通过每一个链路的累加成本(往返传输的前向及反向成本)。对于一个实施例，加到实际成本域的值可以使用考虑往返传输的前向及反向成本被计算。
在操作620，CONNECT消息在源节点被接收。源节点现在可以访问SPVC实际成本。实际成本现在可以被用于有效连接调整。在调整的过程中，源节点将比较SPVC的实际成本，而不比较被源节点感知的成本。在多对等组PNNI实现中，SPVC的实际路由成本将与复合节点表示(complexnode representation)一起被用于有效连接调整。在两个边界节点间的成本，在一个复合节点表示中被逻辑节点公布为节点状态参数IG PTSE。为了连接调整的目的，接收这个PTSE的源节点能够把被SPVC采用的实际成本(在CONNECT消息的实际路由成本域中被接收的成本)，与在节点状态参数PTSE中的该对等组内的成本和其他对等组的成本相比较。
在上述说明中，本发明已经参照它们的特定的、有代表性的实施例被描述。但是，可以证明，在不离开所附权利要求中所阐明的本发明的精神和范围的情况下，可以对它们做多种修改和变化。因此，说明和图表被认为是说明性的，而不是限制性的。
权利要求
1.一种方法，包括在网络连接的一个中间节点，接收一个具有一个实际路由成本域的连接消息，该连接消息从一个目的地节点、通过一个或更多中间节点被传输到一个源节点以建立网络连接；将穿越该中间节点的实际路由成本加到实际路由成本域；和将该连接消息转发到网络连接的后继节点。
2.权利要求1的方法，还包括将网络连接的实际成本用于连接调整。
3.权利要求2的方法，其中，所述网络连接是一个软永久虚拟连接(SPVC)。
4.权利要求3的方法，其中，一个或更多中间节点被分布在多于一个的对等组中。
5.权利要求4的方法，其中，实际路由成本域是通用应用传输(GAT)信息单元(IE)的一部分，PNNI信令消息的GAT IE部分。
6.权利要求2的方法，其中，连接调整还包括将网络连接的实际成本和一个假设的连接的成本做比较；和如果网络连接的实际成本比假设的连接的成本高出一定的数量，那么终止网络连接并在源节点和目的地节点之间建立假设的连接。
7.一种提供可执行的指令的机器可读介质，当这些指令被处理器执行时，使处理器执行一种方法，该方法包括a)在网络连接的一个中间节点，接收一个具有一个实际路由成本域的连接消息，该连接消息从一个目的地节点、通过一个或更多中间节点被传输到一个源节点以建立网络连接；b)将穿越该中间节点的实际路由成本加到实际路由成本域；和c)将该连接消息转发到网络连接的后继节点。
8.权利要求7的机器可读介质，还包括将网络连接的实际成本用于连接调整。
9.权利要求8的机器可读介质，其中，连接调整包括将网络连接的实际成本和一个假设的连接的成本做比较；和如果网络连接的实际成本比假设的连接的成本高出一定的数量，那么终止网络连接并在源节点和目的地节点之间建立假设的连接。
10.权利要求9的机器可读介质，其中，一个或更多中间节点被分布在多于一个的对等组中。
11.权利要求7的机器可读介质，其中，实际路由成本域是通用应用传输(GAT)信息单元(IE)的一部分，PNNI信令消息的GAT IE部分。
12.一种用于数字网络的交换机，包括一个处理器，用以自动地将穿越该交换机的网络连接的实际成本，累加到在基于标准的信令协议的一个信令消息中传输的一个实际路由成本域。
13.权利要求12的交换机，其中，网络连接的实际成本被用于连接调整。
14.权利要求12的交换机，其中，基于标准的信令协议是一个专用的网络到网络接口(PNNI)协议。
15.权利要求14的交换机，其中，实际路由成本域是通用应用传输(GAT)信息单元(IE)的一部分，PNNI信令消息的GAT IE部分。
16.一种网络系统，包括用于在网络连接的一个中间节点，接收一个具有一个实际路由成本域的连接消息的装置，用于将穿越中间节点的实际路由成本加到实际路由成本域的装置；和用于将该连接消息转发到网络连接的后继节点的装置。
17.权利要求16的网络系统，其中，连接消息从一个目的地节点、通过一个或更多中间节点被传输到一个源节点以建立网络连接，使得被源节点接收的连接消息在实际路由成本域中包括网络连接的实际成本。
18.权利要求17的网络系统，还包括用于将网络连接的实际成本用于连接调整的装置。
19.权利要求18的网络系统，其中，实际路由成本域是通用应用传输(GAT)信息单元(IE)的一部分，PNNI信令消息的GAT IE部分。
20.权利要求19的网络系统，其中，还包括用于将网络连接的实际成本和一个假设的连接的成本做比较的装置；和用于如果网络连接的实际成本比假设的连接的成本高出一定的数量，则终止网络连接并在源节点和目的地节点之间建立假设的连接的装置。
21.一种装置，包括一个网络节点，具有一个处理器和耦合到该处理器上的存储器，该存储器存储实际路由成本信息和可执行指令，当可执行指令被处理器执行时使处理器接收一个具有实际路由成本域的连接消息；使用实际路由成本信息，将穿越该网络节点的实际路由成本加到实际路由成本域；和将该连接消息转发到网络连接的后继节点。
22.权利要求21的装置，其中，连接消息从一个目的地节点、通过一个或更多中间节点被传输到一个源节点以建立网络连接，使得被源节点接收的连接消息在实际路由成本域中包括网络连接的实际成本。
23.权利要求22的装置，其中，实际路由成本域是通用应用传输(GAT)信息单元(IE)的一部分，PNNI信令消息的GAT IE部分。
全文摘要
公开了一种用来在连接调整中提供实际网络连接路由成本的方法。一个SETUP消息从源网络节点，通过一个或更多中间节点，被传输到目的地节点。一个确认SETUP消息的CONNECT消息，从目的地节点，通过一个或更多中间节点，被传输到源节点以建立一个网络连接。连接消息包括一个实际路由成本域。对于一个实施例，实际路由成本域被携带在PNNICONNECT消息的通用应用传输(GAT)信息单元(IE)中。当从目的地节点到源节点穿越每一个链路的时候，实际路由成本域在每一个节点被更新。在GAT IE中累加的路由成本代表SPVC的实际路由成本，源节点将此用于连接调整。
文档编号H04L12/56GK1467961SQ0312216
公开日2004年1月14日 申请日期2003年4月22日 优先权日2002年6月11日
发明者克里希纳·孙达里森, 克里希纳 孙达里森, 切拉帕, 马赫什·切拉帕, 塞克 克里希纳穆尔蒂, 钱德拉塞克·克里希纳穆尔蒂 申请人:思科技术公司