专利名称：通信系统中的业务量的测量的制作方法
技术领域：
本发明与测量通信系统中的业务量的方法有关，这种方法包括下列步骤将与需转发的诸如信元那样的业务单元相应的信息送至一系列并行的业务舍弃门(traffic gapping gate)G1，…，Gn，这些门各自对各个业务单元作出舍弃(gap)或通过(pass)的判决；以及通过同时计算出现在一些值区间上的相对频数的估值来估计与出现业务单元的频率有关的分布。按本发明所提出的方法特别是用来测量ATM网中的信元业务量，但也可用于其他类型业务，以及如用于呼叫，这将在下面加以说明。由于有许多工作环境，因此在系统中传送的信元、分组、呼叫等实体在下面将概括地称为“业务单元”。
基于业务量测量的呼叫控制方法的提出主要是由于用户事先很难精确说明业务的实况。例如，经压缩的图像信号的平均比特率就很难事先确定。事实上，用户可能必需给出值高于实际情况的业务参数(如最大信元率和平均信元率)，因为这业务的精确特性在连接建立前是未知的。因此，在网络中分配给这个连接的资源多于所需要的，这就导致网络的利用率不够高。用户给出的不精确说明可以通过对实际业务量的测量加以补偿。这些测量能改善网络资源的利用率。实际上，各种最有效的业务量控制方法都是基于对实际业务量进行测量所得的结果。
考察业务量的一种有效方法是测量从业务量得到的所谓直方图信息。由于直方图含有许多有关业务流的信息，因此效率较高。为了便于理解下面的说明，首先将简要地对这些直方图进行说明。
直方图是指一种示出一个量的频数分布的条形图，条的宽度表示一个特定值区间，而条的高度表示值落在有关值区间内的频数。因此，直方图示出了一个特定量的值在所有可能值之间的分布情况。如果这个量是一个随机变量r(例如表示在一个设备的输入端出现输入信元的频率或在一个特定中继线路上的入呼率)，直方图就是对r的概率密度函数f的估计。
图1所示的直方图中，第一条的高度(0.1)为对随机变量的后继值在0和5之间的估计，第二条的高度(0.2)为对随机变量的后继值在5和10之间的估计，等等。通过计算座标x大于X的各条的高度的和，就可以得到r的概率分布函数F在点r＝X的估计。例如，最左面的两条的和(0.1+0.2＝0.3)为对随机变量的后继值小于或等于10的估计。
对于离散随机变量来说，概率密度函数f和概率分布函数F确定为f(x)＝p(任何ri＝X)，i＝0，1，2，…
如果函数f和F已知，那就知道了需要知道的有关随机变量的几乎一切情况。然而，在实际中这是不可能的，因为在这种情况下不仅需要知道随机变量序列的以前的值，还需要知道它的将来的值。这是不可能实现的，因为业务是来自一个外部源，而外部源对于测量设备来说是独立的，事先不可能知道它的情况。此外，函数f和F可能是时间的函数(即可能随时间变化)。
在本发明所提出的方法中，业务量分布是根据与一个从随机变量的所有或只是某些以前值得到的直方图相应的信息进行估计的。(应指出的是，直方图通常理解为一种图形表示方式。因此，本发明通常参考的是与直方图相应的信息，因为所收集的测量信息不必呈图形形式)。在以下说明中，字母h标示对概率密度函数f的(实验)估计，而字母H标示对概率分布函数F的(实验)估计，即h≈f，H≈F。
计算业务单元的出现频率(即到达率)的直方图信息是各种业务量分析的基础，因此也就构成了许多不同实现方式的核心。这种利用业务量测量实现的例子是在快速分组网中，特别是在ATM网中的连接许可控制和带宽指配。业务量测量也可以用于使特定传送设备或其部件准确对特定类型的业务量最佳化。例如，缓存器容量应足够大，以缓存大多数入局业务量。
图2示出了一种可以用来测量概率密度函数f的估计h的典型方法。受测的业务量或相应信息(如由分别与各入局业务单元相应的脉冲构成的脉冲序列)送至一个计算瞬时到达率r的分类装置SD。瞬时到达率取为到达的业务单元的时间t1(即当前时间)与上一个业务单元的时间t2之差的倒数，即r＝1/(t1-t2)。每有业务单元到达就计算出相应值。(如果计算的不是这个倒数而是差t1-t2，那么估计的是相继业务单元之间的时间的分布而不是到达率的分布)。实际计算是用一系列与直方图中的条亦即“频带”一一对应的计数器C1，…，Cn来实现的。例如，为了得出图1所示的信息，需要8个计数器(第一个对应在0至5之间的条，第二个对应在5至10之间的条，而最后一个计数器对应35至无穷)。求出瞬时到达率后，分类装置SD必需判定这结果属于直方图哪个条的X轴区间。为此，在它的存储器(标为MEM)中存有与计数器C1，…，Cn一一对应的X轴区间的信息。这样，分类装置将它计算的结果与存储在存储器中的信息加以比较，使与结果所属“频带”对应的计数器加1。以这种方式，各计数器的计数结果提供了对概率密度函数的估计h。在开始测量时，计数器清零。测量后，计数值存储起来后，计数器清零，再进行下一次测量。
上述方式将提供业务量的瞬时情况图或瞬时分布。然而，暂时性的小起伏通常并不重要，相反，我们希望估计出业务量的长期情况，因为这样的估计将对业务量情况有更正确的判断。这是通过对测量结果进行平均、滤除掉任何暂时起伏来实现的。达到这个目的的最简单的方法是在图2所示装置前加一个平均部件。这样的装置示于图3a，所加的部件标为AV。与这种解决方法相应出现的问题是怎样选择平均因素，例如考虑多少个业务单元或时间窗应多大。概略地说，可以指出的是正确的平均因素取决于入局业务量在它的当前平均值上下起伏的情况，这意味着平均部件配置在估计部件后(如图3b所示)或通过反馈环路将业务量参数馈送给平均部件(如图3c所示)更好一些，这样可以保持连续、有效地进行平均。在这种情况下，所测得的信息必需存储在分类部件内，这样才能根据这信息形成反馈参数。
由上可见，平均操作使设备更为复杂，需要对更多的参数作出判决。有效估计也需要在业务量测量的测量设备内增添一些新的部件。
本发明的目的是通过提供一种新的方法来避免上述缺点，利用这种新方法能以简单的方式获得对业务量的长期情况(和瞬时业务率分布，如必要的话)的精确估计。
这个目的由本发明所提出的方法达到，这种方法的特征是根据分别与各个值区间相应的这些舍弃门在一段规定的时间间隔内所作出的判决的数目之差计算各相应值区间的估计。本发明还提出了一种测量通信系统中的业务量的设备，这种设备包括一系列各自接收与需转发的业务单元相应的信息的并行的舍弃门(G1，…，Gn)，而每个舍弃门包括一个对每个需在系统内转发的诸如信元那样的业务单元作出通过或舍弃判决的判决装置(DM)，每个通过判决表示由于业务量满足预定准则因此接受这个业务单元；以及一个确定每个业务单元出现时间的时钟装置(CLK)。本发明的这种测量业务量的设备的特征是这种设备还包括一个计算各个舍弃门在一段规定的时间内所作出的判决的数目之差的计算装置。
本发明的思想是利用这样一些并行的用于限制业务量的装置来进行业务量测量，这些装置具有设立在它们所执行的限制操作内的上述平均功能。根据这些限制装置作出的通过和/或舍弃判决的数目之差，计算出前面所述的估计h和H(或至少其中之一)。测量因此用这些装置执行，但并不对业务流作任何限制。业务流限制在以后的级进行，与本发明的测量方法独立。这里，测量利用了与舍弃门所用的相同的通过和/或舍弃判决，即使是这舍弃门是用于过滤业务量的。
利用本发明所提出的方法，可以用在任何情况下都配置在例如ATM交换设备中的一些业务过滤器来测量业务量。因此，为了实现本发明只需以新的方式连接这些现有装置，使它们可以用来测量业务量的直方图信息。
利用本发明所提出的方法，能以简单的方式获得精确的入局业务量分布，这种分布可用于许多目的。其中一个相当有用的目的是根据本发明所提供的比以前更为精确的业务量分布制定ATM网连接的流量控制措施。
以下将结合附图参照图4-14的例子详细说明本发明和本发明的优选实施例。附图中图1例示了用本发明的方法收集的直方图信息；
图2例示了收集业务量直方图信息的现有技术方法；图3a至3c例示了将图2所示方法修改成能根据长期信息估计业务量情况的一些现有技术方法；图4示出了按现有技术的舍弃方法舍弃业务量的舍弃门；图5例示了图4所示门的工作特性；图6示出了本发明的测量业务量的方法；图7a和7b为用本发明的设备能测得的直方图信息；图8为图6中的每个舍弃门的工作流程图；图9示出了图6所示设备的一种可能实现；图10示出了图6所示设备的第二种可能实现；图11a为另一种舍弃门的工作流程图；图11b为所述另一种舍弃门的特性曲线；图11c示出了本发明的另一个实施例；图12为每个舍弃门的方框图；图13为对图8的舍弃门加以修改后的一种舍弃门的工作流程图；以及图14为对图8的舍弃门加以修改后的另一种舍弃门的工作流程图。
因为本发明可以利用现有技术的业务舍弃或过滤方法，下面将简要地对此加以说明。
所谓呼叫舍弃方法(该术语用于一些国际标准，如CCITT蓝皮书，建议E.412，§3.1.1.2和建议Q.542，§5.4.4.3)是一种根据速率限制业务量亦即呼叫数的业务量控制方法，为在一个时间单位内允许通过的呼叫的数目规定了一个特定的最大值。这种方法不仅在上述标准中有说明，也可参见如美国专利4,224,479。
按呼叫舍弃方法工作的装置可以用图4所示的舍弃门40表示，这个门有一个标为IN的输入端和两个分别标为PASS和GAP的输出端。在门内预先存有一个舍弃参数U，表示所规定的在每个时间单位内允许通过的业务单元数(例如每秒内允许通过的呼叫数或信元数)。入局业务单元送至舍弃门输入端IN，而通过的业务单元从输出端PASS送出。舍弃门限制业务单元的(出现)频率，使得在一个时间单位内通过的业务量不能超过上述的舍弃参数U(每秒的业务单元数)。如果在一个时间单位内入局的业务量超过了值U，舍弃门就将其中一些业务单元送至输出端GAP，使得从口PASS输出的业务率不高于U。在输出端GAP得到的这些业务单元能以许多方式再加以处理，但这并不在本申请的范围之内。实际上，舍弃门可以用例如一小段能读设备时钟、据此进行舍弃判决的程序实现。
在上面提到的美国专利4,224,479中，舍弃门的作用是保证两个相继呼叫之间有一个最短的许可间隔，例如0.1秒。(因此存储在门内的舍弃参数也可以规定两个相继呼叫之间的最短许可间隔I，称为舍弃间隔，这在本质上与U相同，因为这两个舍弃参数互为倒数，即U＝1/I。)舍弃门存储刚通过的呼叫的开始时间。如果一个新呼叫的到达时间与所存储的开始时间之差小于上述最短许可间隔，这个呼叫就被舍弃。如果这差至少等于上述间隔，这个呼叫就可以通过，而最近通过呼叫的开始时间更新为当前时间。
这种呼叫舍弃方法的工作情况如图5所示。在平均入局业务量(横轴)低于上面提到的最大值U时，没有舍弃发生(理想情况)，而在平均入局业务量超过这个值时，舍弃门就舍弃其中的一些呼叫(将这些呼叫送至输出端GAP)，从而使转发的业务量(纵轴)为U。理想情况如图中虚线所示，而实际情况如实线所示。实际上，表示舍弃门工作情况的特性曲线(实线)是理想情况的分段线性特性曲线(虚线)的平滑近似，越接近理想曲线，舍弃门就越好。例如，用美国专利4,224,479提出的舍弃门不能很好地达到理想情况。但是，根据现有技术的“漏斗(leakybucket)”原理构成的舍弃门是很有效的，因为它们还能处理瞬时突发情况。
按照本发明，业务量直方图信息利用图6中所示的由一系列并行的舍弃门G1，…，Gn构成的舍弃门阵列GA测量。入局业务流(如ATC信元流)除了沿输入线路IL1传送外，还送至与之并行的测量支路。在测量支路中，业务流首先可以加到触发器61上，为每个入局业务单元产生一个脉冲。因此得到的表示所测业务量的脉冲序列送至各舍弃门的输入端。
如果假设(a)变量|pass|为舍弃门在一段规定的时间间隔d内放过的业务单元(如ATM信元或呼叫)的数目，(b)舍弃门在这段时间内总共接收到N个业务单元，那么舍弃门放过的业务单元占|pass|/N。所以，这就表示了对入局业务单元的频率(到达率)将低于或等于U的概率的估计，即|pass|N≈P{r≤U}]]>利用单个舍弃门这样就能估计(通过对舍弃门所作的许可通过判决和到达舍弃门的业务单元进行计数)函数H在点r＝U的值。因此，舍弃门阵列将提供函数H的一系列值，而这些值就可以用来计算估计h。在图6所示的设备中，这种计算是在一个独立的计算单元CNT内进行的，舍弃门阵列所作的通过和舍弃判决信息都送至这个计算单元CNT。然而，应该指出的是，如果r＞U，而响应曲线如图5所示，那么在任何情况下舍弃门都将放过Ud个业务单元(而不是零个业务单元)。这样引起的误差由配置在舍弃门阵列和计算单元之间的比较器COMP来校正。下面将较详细地说明这种比较器的工作情况。
举一个例子，为了简单起见，假设只有两个舍弃门，这两个门工作了100秒。这两个门具有不同的界限频率U，分别为每秒5个和10个业务单元。舍弃门所作的判决将存储起来，但并不对业务量有任何影响，业务单元送至输入线路IL1。所得结果如下总呼叫数700第一舍弃门(U＝5)pass＝200，gap＝500第二舍弃门(U＝10)pass＝600，gap＝100从以上结果可以得出以下结论。在观察期间，平均业务率为每秒700/100＝7个业务单元。有200个业务单元，也就是占总数的28.5％，以小于每秒5个业务单元的业务率到达，而有100个业务单元(占总数的14.3％)以高于每秒10个业务单元的业务率到达。第一和第二舍弃门所作出的舍弃判决的数目之差(500-100＝400)相应于业务率在每秒(5，10)个业务单元之间的业务单元的数目。
在以上例子中所得到的直方图示于图7a和7b。图7a示出了对业务密度的概率分布函数的估计H，而图7b示出了对业务密度的概率密度函数的估计h。估计H呈阶梯形，在点X＝0阶高为h(0)，在点X＝5阶高为h(5)，而在点X＝10阶高为h(10)。(因此，可以根据估计H的值计算出估计h的值)。
采用更多的舍弃门，就可以得到有关业务量的更细致的图。下面假设采用n个门，它们的界限频率分别标为U[1]，U[2]，…，U[n]。(U[1]为最低频率，U[n]为最高频率)。这n个界限值确定了(n+1)个频带，最后一个频带，即第(n+1)为从U[n]至∞。下标为i(i＝1，2，…，n)的舍弃门所舍弃和通过的总数分别标为gap[i]和pass[i]，而对业务单元的总数计数的计数器就像一个附加的舍弃门，界限值为U[n+1]＝∞，因此pass[n+1]＝N，gap[n+1]＝0。这意味着业务率在(U[i-1]，U(i)]之间的业务单元的数目为gap[i-1]-gap[i] (1)业务率在(U[i-1]，U(i)]之间的业务单元的数目也可以用下式计算pass[i]-pass[i-1] (2)还应该考虑的是，在入局业务密度高于门界限值时，按图5所示曲线工作的舍弃门如前面所指出的那样将放过Ud个业务单元，也就是说并非所有的通过判决都根据业务率低于或等于门界限值U作出的。这种估计误差由图6中的比较器COMP校正。比较器COMP在每个业务单元(或每个与之对应的脉冲)后对各门的输出按递降的界限值(即从具有最高界限值U的门开始)进行检查。发现第一个舍弃结果后，比较器就将在所有剩下的门中出现的通过结果全都改为舍弃结果(因为这些通过结果恰好是在r＞U成立的业务量情况下可能产生的)。这样，从估计结果来看，这些是多余的通过结果大多数都能加以排除。
本发明的舍弃门阵列中的各个舍弃门可以按照现有技术的漏斗原理的方式(基本是已知的)进行工作。这种原理或其特定变型也称为令牌池(Token Bank或Token Bucket)。漏斗原理可参见例如RaifO.Onvural的“异步传输模式网”(Asynchronous Transfer ModeNetworks，Performance Issues，Arctech House Inc.，1994(ISBN 0-89006-662-0))中的章节4.5.1。例如ATM网UPC(占用参数控制)功能的GCRA算法(普通信元率算法)采用了这种漏斗原理，GCRA用来监视信元业务量是否与相应连接的业务量协议一致。对于这些部件，本发明的方法能利用网络中已有的解决方法。
图8以方框图形式示出了舍弃门根据令牌池原理进行工作的情况。舍弃门在它的存储器内存有下列参数与最近的业务单元相应的时间t2(在开始时与当前时间t1相同)；门界限值U(固定值)；漏斗容量B(固定值)；以及漏斗计数器值b，这个值表示在任何时刻漏斗内的令牌数，开始时b＝0，但“令牌”数以与界限值U相应的标准速率增大。
接收到一个新的业务单元(步骤81)后，舍弃门就将当前时间存入变量t1(步骤82)。然后，舍弃门计算量[Ux(t1-t2)+b]的值，将它与值B相比较，选择这两个值中较小的那个值作为变量b的值。此外，舍弃门更新变量t2的值(步骤83)。于是，舍弃门检验变量b的值是否大于零(步骤84)。如果是，就为变量pass赋值T(真)，再将漏斗计数器值减1(步骤85a)。如果计数器值b不大于零，就为变量pass赋值F(假)(步骤85b)。最后，返回变量pass的值，这意味着门作出通过(如果pass＝T)或舍弃(如果pass＝F)的判决。
比较器COMP和计算单元CNT例如可以如图9所示那样实现，所示的是用三个并行舍弃门的实现。比较器的输入端标为IN1，…，IN3。输入端IN3与门G3的输出端PASS连接，输入端IN2与门G2的输出端PASS连接，而输入端IN1与门G1的输出端PASS连接。在本例中还假设门G3的界限值[U3]大于门G2的界限值[U2]，而[U2]大于门G1的界限值[U1]。界限值最大的门(即级别最高的门)的输出端PASS与第一AND门90的两个输入端连接，实际上这意味着这个输出端直接与比较器连接，也就是说这个结果照实接收。门G2的输出端PASS与第二AND门91的第一输入端连接，而第二AND门91的第二输入端接至与处于较高级别的门(G3)相应的AND门的输出端。同样，门G1的输出端PASS与第三AND门92的第一输入端连接，而第三AND门92的第二输入端接至与处于较高级别的门(G2)相应的AND门的输出端。AND门91和92的输出只是在处于较高级别的AND门的输出端提供结果“通过”的情况下才产生结果“通过”。这就防止了处在较低级别的门在处在较高级别的门作出舍弃判决时作出通过判决。通过对来自AND门90，…92，的脉冲计数，可以获得概率分布函数H的估计。
通过在比较器部件COMP后配置一个例如如图9所示那样实现的计数器电路CNT，就可以得到对概率密度函数h的估计。在这种情况下，AND门90和91的输出端分别接至第一异或门93的两个输入端，而ADN门91和92的输出端分别接至第二异或门94的两个输入端。这两个异或门只是在它们的输入端的脉冲的逻辑值不同时才在它们的输出端产生一个脉冲。由于处于较高级别的舍弃门具有较大的界限值U，因此在门93的输入端上出现的信号的逻辑值只是在门G3作出判决“通过”而G2作出判决“舍弃”的情况下才不同，相应，在门94的输入端上出现的信号的逻辑值只是在门G2作出判决“通过”而门G1作出判决“舍弃”的情况下才不同。如果有一个计数器(95a)接在门93的输出端，那么这个计数器将提供与舍弃门G3作出的“通过”判决的数目减去舍弃门G2作出的“通过”判决的数目相应的结果。同样，如果有一个计数器(95b)接在门94的输出端，那么这个计数器将提供与舍弃门G2作出的“通过”判决的数目减去舍弃门G1作出的“通过”判决的数目相应的结果。因此，计数按前面给出的式(2)进行。
图9所示实施例可以修改成根据“舍弃”判决进行工作。这种实施例示于图10，它与图9所示实施例相符，只是现在将舍弃门的输出端GAP接至比较器的输入端(输出端GAP提供作出舍弃判决的信息)，而用OR门101和102代替了AND门。在这种情况下，第一计数器(105a)提供与舍弃门G2作出的“舍弃”判决的数目减去舍弃门G3作出的“舍弃”判决的数目相应的结果。同样，第二计数器(105b)提供与舍弃门G1作出的“舍弃”判决的数目减去舍弃门G2作出的“舍弃”判决的数目相应的结果。因此，计算按前面给出的式(1)进行。
如上面所例示的那样，各个舍弃门有利地按一种能平滑突发业务的方法进行工作，因为这很容易产生尽可能有效的平均效果(也就是说，这种舍弃门本身就带平均功能)。漏斗容量(B)越小，所测得的分布越接近瞬时分布。
按照本发明第二实施例，各个舍弃门可以是通过对现有技术的解决方式加以修改而成，这种经修改的舍弃门的工作情况示于图11a。这种舍弃门的工作情况与图8所示相同，只是在这种情况下，漏斗中令牌的数目也可以负到一个预定点(标为-D)。于是，这个界限是漏斗计数器的最小值。
一个新的业务单元到达(步骤111)后，舍弃门就将当前时间存入变量t1(步骤112)。然后，舍弃门计算量[UX(t1-t2)+b]的值，将它与值B相比较，选择这两个值中较小的那个值作为变量b的值。此外，舍弃门更新变量t2的值(步骤113)。于是，舍弃门检验变量b的值是否大于零(步骤114)。如果是，就为变量pass赋值T(真)，再将漏斗计数器的值减1(步骤115a)。如果计数器值b不大于零，就为变量pass赋值F(假)(步骤115b)。此后，检验计数器值b是否大于上述预定值-D(步骤116)。如果是，在下一阶段计数器将选取值-D和b-1中较大的那个值(步骤117)。然后，在步骤118返回变量pass的值。如果在步骤116发现计数器值不大于-D(也就是说计数器已经达到了它的最小值)，过程就直接进至步骤118。变量pass得到值T(真)的步骤115a也直接进至步骤118。
在上述这种经修改的舍弃门中，舍弃门已朝低通工作方向改变，使它在入局业务密度高于门界限值时不再放过Ud个业务单元。这是由于在业务密度超过界限值U时令牌数不可避免地要落到零以下。只要这种情况占着优势，门就不会放过任何业务单元。也就是说，令牌数必需先成为正的，门才开始放过业务单元。
修改成低通工作的舍弃门的工作特性例示于图11b。随着出现的平均业务量超过界限值，在理想情况下舍弃门将舍弃所有的业务单元(将它们送至输出端GAP)。理想情况由虚线表示，而实际情况由实线表示。实际上，表示舍弃门工作情况的特性曲线(实线)是理想情况的分段线性特性曲线(虚线)的近似。舍弃门特性曲线的形状还取决于常数D的值定为多大。
漏斗或令牌池原理能用不同方式加以说明，这取决于考察哪些变量和选择哪个观点进行分析。例如，不必应用令牌，应用资源也可以是时间。因此，低通工作特性可以引入按类似原理工作的其他控制机制。然而，这些不同的变型对于本发明来说差别并不明显，因此可参见有关舍弃门本身的相关未决专利申请955407和相应的由Philip Ginzboorg和Tom Helenius以Nokia Telecommunications名义在1996年11月8日递交的PCT申请“通信系统中的业务量控制”。
由于上述经修改的舍弃门的内部操作已经考虑了在前面的实施例中由比较器COMP(见图6)校正的估计误差，因此如果各个舍弃门按图11a进行工作，那么舍弃门阵列后就不需要比较器了。这种情况下的设备如图11c所示，它与图6所示的实施例相似，只是省去了比较器部分(各舍弃门的输出端直接与计数单元的输入端连接)。(然而应指出的是，可以证明即使是在采用经修改的舍弃门的实施例中比较器也是有用的。)图12为能以上述方式工作的舍弃门的方框图。这种舍弃门的核心是一个具有前面所提到的输入端IN和输出端PASS和GAP(见图4)的判决单元DM。舍弃门还包括一个存储变量(t1，t2和b)的存储器M1和一个存储常数参数的存储器M2。在一个与按图8工作的舍弃门相应的第一实施例中，存储器M2存储参数U和B。如果舍弃门是一个图11a所示的低通门，那么存储器M2除了上述参数外还需存储参数-D。除了这两个存储器，舍弃门还包括计算装置CALC、时钟CLK和定时装置T，用来为漏斗加“令牌”。一个新的业务单元到达时，判决单元DM控制时钟CLK，将当前时间存入存储器M1，再控制计算装置CALC，计算出变量b的值存入存储器M1。然后在判决单元内比较变量b。根据变量b的值，判决单元如上述那样更新正确的变量。然后，判决单元根据是否让这个业务单元通过向输出端PASS或输出端GAP提供一个脉冲。
进行业务量测量的时间长度应取决于业务率。这时间相对于最低可能出现的业务量来说应足够长，最好比最低可能业务率的倒数高至少两个或三个数量级。如果最低可能业务率例如为每秒2个单元，那么测量时间至少应有100x(1/2)＝50秒。为了达到所要求的业务单元数，也可以将测量时间段链接起来。
按本发明构成的设备可以工作在连续模式，不断地反复进行测量，也可以工作在一次性模式，在执行了测量后停止工作。也能在每天的特定时间，如各高峰时间，接通设备进行测量。
本发明所提出的方法也可以用来找出业务率r落在单个测量区间的那些时段的分布。为此，舍弃门需要修改成如图13和14所示。图13示出了对按图8工作的门的修改情况，而图14示出了对图11a的门的修改情况。在这两种经修改的门中，对一个通过的业务单元的到达时间与上一个业务单元的到达时间之差进行测量，这个差称为到达间隔时间，在图13和14中标为I。这种测量在步骤83(图13)或步骤113(图14)执行。如果这个业务单元不让通过，在步骤85b(图13)或115b将I置为零。在步骤86(图13)或步骤118(图14)，门还返回I的值。配置在门后的计数器将每个舍弃门在测量时间间隔d内放过的各业务单元的到达间隔时间(从步骤86或118得到的I的值)累加在一起。用a[1]标示界限值为U[1]的舍弃门在测量时间间隔d内放过的业务单元到达间隔时间(1≤i≤n+1，a[n+1]＝d)之和，而用T[1]标示业务源的速率处在区间(U[i-1]，U[1]]内的时间。可见T[i]＝a[i]-a[i-1]，也就是说，所得到的这个最终结果是两个相邻门所测得的和之差。
也可以通过计算从直方图得出值T[i]的近似值。设按前面的式(2)在测量时间间隔d内达到值C[i]。于是，T[i]＝C[i]/r[i]，其中r[i]是一个在区间(U[i-1]，U[i]]内的值。直方图并不提供r[i]的值，但可以用许多方式来加以近似。例如，可以假设r[i]等于这个频带的最高值U[i]来加以近似。由此可得T[i]≈C[i]/U[i]，1≤i≤n。最后一个频带占用时间T[n+1]因此可由下式得出T[n+1]≈d-[T[1]+T[2]+T[3]+…+T[n]]另一个近似r[i]的方式是将它规定为这个频带的平均值。因此，T[i]≈2c[i]/(U[i-1]+U[i])，1≤i≤n。显然，区间越宽，近似的精度越低。然而，如果如上述那样直接测量值T[i]，那么无论频带多宽都能得到精确的估计。
如上还可看到，通过测量分布h(直方图)和时段分布，可以计算出r[i]，也就是在测量时间间隔内到达的在频带(U[i-1]，U[i]]上的大部分业务单元的速率。对于速率，有r[i]＝C[i]/T[i] (3)保持为真。
如果在i频带上无业务量，即如果C[i]和T[i]均为零，r[i]值可以由频带中心r[i]＝(U[i-1]+U[i])/2(4)得出。(当C[i]＞0，而C[i]与业务单元的总数N相比非常小时，如C[i]/N＜10-3，也能应用这个法则。)如由图116所见，这种滤波器的特性在r越接近值U时越偏离理想情况。因此，门进行的测量在r[i]接近U[i]时精度最低。所以，如果在每个测量时间间隔可以改变速率轴的分配，那么最好将各频带界限U[i]设置成使前几次测得的值r[i]尽可能地远离界限值U[i]。可以在每次测量后将新的界限值U[i]选择成U(i)＝(r[i-1]+r[i])/2来重新设置各频带的界限值，其中i＝1，2，…，n，而r[i]为根据已测得的直方图信息C[i]从式(3)和(4)中得到的。
上述方法也可用于计费对于不同的业务率可以采用不同的计费，或者在某个特定业务率以下采用同样的计费。
虽然本发明在以上是结合附图参照实例进行说明的，但显然本发明并不局限于此，而是可以在以上和所附权利要求中所提出的创造性思想的基础上加以改变的。虽然以上和所附权利要求都以将表示业务的脉冲序列加到舍弃门阵列的情况作为例子，但也可以将实际业务流送至测量支路和按正常路由传送。测量过程也可以编入同时也实际舍弃业务量的部件，但较为有利(简便)的还是像在上面的例子中完全独立地进行测量。任选的比较器和计数电路的具体实现可以采用不同方式，这并不偏离本发明的基本思想。
权利要求
1.一种测量通信系统中的业务量的方法，这种方法包括下列步骤将与需转发的诸如信元那样的业务单元相应的信息送至一系列各自对各个业务单元作出舍弃或通过判决的并行的业务舍弃门(G1，…，Gn)；通过同时计算出现在一些值区间上的相对频数的估计来估计与业务单元出现的频率有关的分布，所述方法的特征是它还包括下列步骤根据分别与各个值区间相应的这些舍弃门在一段规定的时间间隔内所作出的判决的数目之差计算各相应值区间的估计。
2.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述计算完全根据分别由舍弃门(G1，…，Gn)作出的通过判决进行。
3.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述计算完全根据分别由舍弃门(G1，…，Gn)作出的舍弃判决进行。
4.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述时间间隔是一段预定的时间。
5.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述时间间隔为预定的所接收业务单元数。
6.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述各舍弃门采用一种基于漏斗原理的方法来产生通过和舍弃判决。
7.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述各舍弃门测量一个通过的业务单元的到达时间与上一个业务单元的到达时间之差，然后根据这些差计算出业务源在各值区间上所占用的相对时间(T(i))。
8.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述差的数目还用来近似得出业务源在各值区间上所占用的相对时间。
9.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是迫使对于一个业务单元的各通过判决中的一些与一个特意选出的舍弃门作出的舍弃判决一致，从而使所述这些判决根据所选舍弃门所应用的舍弃准则(U)加以选择。
10.一种如在权利要求1中所述的方法，其特征是所述舍弃门是低通门，在业务单元密度达到规定的界限时力图舍弃所有的业务量。
11.一种如在权利要求7中所述的方法，其特征是所述一超过就会导致舍弃门开始舍弃业务单元的界限值在从一个测量周期转到另一个测量周期时在舍弃门阵列的各门内自动改变。
12.一种如在权利要求11中所述的方法，其特征是所述新的界限值根据对发生的相对频率(C[i])的估计和计算得的相对时间(T[i])选取。
13.一种测量通信系统中的业务量的设备，这种设备包括一系列各自接收与需转发的业务单元相应的信息的并行的舍弃门(G1，…，Gn)，每个舍弃门包括一个对每个需在系统内转发的诸如信元那样的业务单元作出通过或舍弃判决的判决装置(DM)，每个通过判决表示由于业务量满足预定准则因此接受这个业务单元；以及一个确定每个业务单元出现时间的时钟装置(CLK)，所述设备的特征是它还包括一个计算各个舍弃门在一段规定的时间内所作出的判决的数目之差的计算装置。
14.一种如在权利要求13中所述的设备，其特征是所述计算装置包括一系列并行的计数器(95a，95b)，每个计数器对由两个舍弃门所作出的通过判决的数目之差进行计数。
15.一种如在权利要求13中所述的设备，其特征是所述计算装置包括一系列并行的计数器(95a，95b)，每个计数器对由两个舍弃门所作出的舍弃判决的数目之差进行计数。
全文摘要
本发明与测量通信系统中的业务量的方法和设备有关。与需转发的诸如信元那样的业务单元相应的信息送至一系列各自对各个业务单元作出舍弃或通过判决的并行的业务舍弃门(G
文档编号H04Q11/04GK1203716SQ96198788
公开日1998年12月30日 申请日期1996年11月8日 优先权日1995年11月9日
发明者菲利普·金斯伯格 申请人:诺基亚电信公司