专利名称：同步数字通信网络中逻辑连接建立方法、网络元件、管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在同步数字通信系统中建立逻辑连接的方法，用于同步数字通信网络的网络元件，以及同步数字通信网络的管理系统。
例如来源于局域网的数据包通过数据网络向各个收件人传输。这种数据包具体来源于因特网应用程序，根据互联网协议(IP)构成，并具有源地址和目标地址。作为用于长距离数据通信网络的传输介质(OSI Layer 1)，使用了基于SDH或SONET标准和建议的同步数字网络(SDH=SynchronousDigital Hierarchy,SONET=Synchronous Optical Network)。例如这在RFC1619(W.Simpson,Request for Comments 1619,Internet Engineering TaskForce,Network Working Group,May 1994)中有叙述，该文献提出把通过点对点连接传送的数据包直接放到SDH的同步传输模块(STM-N)中或SONET的同步传输信号(STS-N)中。
在同步数字通信网络中，虚拟连接，即逻辑连接，能够在网络元件之间切换。这是借助于管理系统人工进行的。然后被切换的逻辑连接由不同的数据网络的路由器使用，它们提供了通向同步数字通信网络的网关，以便传输数据包。
特别地，由于因特网的应用程序产生了需要通过同步数字通信网络以IP数据包的形式传输的很宽的时变数据量(在0b/s和几个Mb/s之间)，故先有技术有这样的缺陷，即或者在通信网络中需要保持大的传输容量可用(于是产生大量未使用时间)，或者如果几个用户要同时发送大量数据则出现瓶颈。
在另一种概念中，IP包首先置于ATM信元中，并然后通过虚拟信道连接经同步数字通信网络(SDH或SONET)传输。在由Ipsilon Network发表的文章(“IP Switching:The Intelligence of Routing,the Performance ofSwicthing”,Ipsilon Technical White Paper on IP Switching,February1996，可在因特网址http:∥www.ipsilon.com/productinfo/wp-ipswitch.html检索)中，提出一种把IP路由器与ATM交换机的功能结合在一起的装置(IP交换机)。这一装置，借助于地址监视器，能够识别被称为流的具有相同的源和目标地址的较长持续时间的数据包序列，并在硬件中对这些流切换适当的连接。这增加了数据包通过IP交换机的吞吐量并缩短了平均切换时间。它也有这样的缺陷，即只能使用预定的逻辑连接，这种连接取决于当前的有效负荷而为欠规格的或超规格的。
本发明的目的是要提供一种方法，以使同步数字通信网络能够更好地适应时变的数据通信量。本发明的目的进而要提供一种用于同步数字通信网络的、适于执行该方法的网络元件和管理系统。
为实现上述目的，本发明提供一种在同步数字通信网络中建立逻辑连接的方法，该网络包含多个至少部分地互连且要用于传输每个包含目标地址的数据包的网络元件，包括以下步骤监视被传输的数据包的目标地址；借助于目标地址确定各个网络元件之间的当前通信量；基于通信量和现有的逻辑连接确定逻辑连接的最优配置；以及以优化的配置更新同步数字通信网络中的逻辑连接。
本发明还提供一种用于同步数字通信网络的网络元件，该同步通信网络包含多个至少部分地互连的网络元件并用于数据包的传输，网络元件包括用于监视要被传输的数据包的目标地址的装置；以及通向中心管理系统的接口，用于发送包含要被传输的数据包的目标地址的消息、并用于接收与要被切换的逻辑连接相关的指令，装设中心管理系统是为了在通信网络中建立逻辑连接。
本发明还提供一种用于同步数字通信网络的管理系统，该通信网络包含多个至少部分地互连的网络元件并用于数据包的传输，该管理系统包括通向同步数字通信网络的网络元件的接口，用于接收包含要被传输的数据包的目标地址的消息、并用于向网络元件发送与要被切换的逻辑连接相关的指令；基于包含要被传输的数据包的目标地址的消息，用于确定网络元件之间当前通信量的装置；基于现有的逻辑连接和通信量，用于确定网络元件之间的逻辑连接的优化配置的装置；根据优化的配置用于向网络元件发送关于要被切换的逻辑连接的指令的装置。
本发明的一个优点在于，传输容量可被更好地利用于数据包的传输，且平均传输率高于先有技术。其它优点在于，可使用市售的IP路由器，且不必改变用户希望通过通信网络传输数据包的设备。
在本发明的一个优选实施例中，增加执行源地址的监视。这能够确定被传输的数据包的收费。
在本发明的另一优选实施例中，具有预定的源和目标地址的数据包，例如所有来自或发向各预定用户的数据包，在传输中被赋予了较高的优先权。
现在将参照
本发明的一个实施例，其中图1表示由同步数字通信网相互连接的两个局域网(LAN)；图2a表示用于相邻的用户之间高数据通信量的通信网络的配置；以及图2b表示用于彼此相距遥远的用户之间高数据通信量的通信网络的配置。
参见图1，其中示出由同步数字通信网SDH相互连接并能够通过这一网络交换数据包的两个局部数据网LAN1、LAN2。从局域网到通信网络SDH的网关是由路由器RTR1、RTR2提供的。后者的每一个连接到网络SDH的网络元件NE1、NE2。在这两个网络元件NE1、NE2之间，有一逻辑连接通过待传输的数据包经由其传送的网络SDH。如果数据包要从第一局域网LAN1传输到第二局域网LAN2，则在第一网络元件NE1中，它们被置于(“被打包”)同步传输模块或这种同步传输模块的子单元中，这称为虚拟容器VC-N(在SDH中)或虚拟分支VT(在SONET中)，并被传输到第二网络元件NE2，在这里它们被解包并传送到第二路由器RTR2。除了SDH和SONET系统之外，准同步数字分层结构(PDH)传输系统必须看作为在本发明的意义上的同步数字网络。
逻辑连接(常常也称为虚拟连接)是在两个网络元件周期地交换同步传输模块的子单元时形成的，这些子单元通过通信网络SDH的其它中间网络元件切换而不必重新打包。虚拟连接是通过同步数字网络SDH的中心网络管理系统建立的，并具有固定的传输容量，即它们是永久的虚拟连接。
本发明的基本思想是在通信网络中监视被传输的数据包的目标地址，由此确定通信网络的各网络元件之间的通信量，并基于通信量确定用来更新网络的逻辑连接的优化配置。这样网络适应于当前的通信量，且能够以最佳可能的方式使用网络的传输容量。这种方法特别适用于因特网应用程序的IP数据包，但是它还可用于根据其它协议，特别是OSI层3的协议，诸如Novell公司的IPX协议所构造的数据包。
特别的优点是，至少在同步通信网络的部分网络元件中执行目标地址的监视。为此，网络元件包含用于监视目标地址的装置，例如IP地址监视器。另外，也可使用环绕成网络的连接通路的分开的地址监视器。在另一个优选实施例中，在通信网络的中心管理系统中执行通信量的确定和优化配置的确定。网络元件通知管理系统监视目标地址的结果，从这结果管理系统能够确定通信量。然后通过提供了管理系统和网络元件之间的连接的接口(例如，Q接口)，向与被网络元件切换的逻辑连接相关的网络元件传输指令。这样，管理系统根据优化的配置建立了网络中的逻辑连接。
优点是，周期地确定优化配置并周期地更新逻辑连接。例如，视应用的情形，这可每天、每小时、或每分钟(准在线)进行。
图2a和2b表示本发明的一个实施例中的同步数字通信网络的三个网络元件CC1-CC3，第一和第二网络元件及第二和第三网络元件通过例如光缆或同轴电缆物理上连接，但图中未示出物理连接。所示的连接是逻辑连接。三个网络元件的每一个通过接口连接到中心管理系统TMN。它们能够从后者接收逻辑连接必须在内部被切换的指令。连接到三个网络元件CC1-CC3的分别是路由器RTR1-RTR3，它们提供了从各个相应的局域网(未示出)到通信网络的网关。路由器把目标指向另一局域网中的收件人的数据包从连接到网络的局域网路由到与其连接的网络元件，其中数据包被打包在同步传输模块的子单元中，并通过逻辑连接之一传输到更远的网络元件。
根据本发明，在数据包打包之前在发送网络元件中监视每一数据包的目标地址。这种监视的结果是以消息MTL的形式传送到中心管理系统TMN的。还能够把要传输的两个或多个数据包的监视结果组合起来并把它们作为一个消息MTL向管理系统TMN发送。
在图2a所示配置中，在每两个相邻的网络元件之间有两个逻辑连接，而在两个远程网络元件CC1和CC3之间没有逻辑连接。这一配置适用于相邻网络元件CC1、CC2和CC2、CC3之间高数据通信量的情形。远程网络元件之间的通信量，即要从CC1向CC3发送的数据包，必须在CC2处解包，传送到相关的路由器RTR2，在那里进行检验，并返回CC2，然后从这里它们能够被传输到CC3。
在所有三个网络元件中，所有要由各个相应网络元件传输的数据包的目标地址被监视。监视的结果作为消息MTL向中心管理系统TMN传送。管理系统TMN从这些消息确定当前的通信量，它根据当前的通信量确定这时用以更新通信网络中逻辑连接的最优配置。为此，管理系统向网络元件发送与要由每一网络元件切换的逻辑连接相关的指令ANW。
如果在远程网络元件CC1和CC3之间出现增大的数据通信量，则管理系统TMN将确定网络元件CC1和CC3之间的逻辑连接对于最优配置是必要的，并将向网络元件CC1-CC3发送一指令ANM以便切换对应的连接，即切换表示从第一网络元件CC1通过第二网络元件CC2到第三网络元件CC3的逻辑连接的虚拟容器。
远程网络元件CC1和CC3之间数据通信量的最优配置示于图2b中。这种优化增加了IP包的吞吐量，并降低了通过通信网络的传输延迟。
来自IP路由器的这种通信网络的优化是不可能的，因为IP路由器没有网络拓扑技术的知识。与此相反，新建的或不再存在的逻辑连接能够被路由器自动地识别和使用或回避，例如通过轮询方法。因而在短暂的识别时间之后，根据本发明的方法被动态优化的传输网络可由路由器使用以便进行路由。
另一优点在于，在通向通信网络的网关处，可使用带有通用接口的市售的路由器，诸如带有E1、E3、E4、T1、T3、DS1、DS3、OC-n或STM-n接口的路由器。也不需要对用户设备进行修改。
优点在于，目标地址的监视可在指定用来切换同步数字通信网络中的逻辑连接的交叉连接器中执行。
可以不向网络元件提供用于监视目标地址的IP监视器，而向路由器提供通到中心管理系统的接口，用于通知管理系统关于当前通信量状况。
本发明的进一步发展在于不仅监视数据包的目标地址，而且监视源地址。这样，例如通过简单地对每一个源的被传输数据包进行计数，即可实现对数据包的传输的收费。
根据本发明的另一项发展，对根据预定的准则所选择的数据包给予较好的对待，即更高的优先权。这种准则可具体为数据包的源地址或目标地址。这样，所选择的用户，例如付出较高价格的用户，可获得更为可靠、更快速的数据链接。
根据本发明的另一发展，在确定优化配置时考虑在周期出现的通信状况中所获得的经验。例如可通过对延长的时间区间进行统计估算，或从各用户典型的行为习惯中获得这种经验。例如，可从观察中获知每一星期日夜晚两个用户以高数据通信量交换数据。这时在数据传输开始前夕，针对这一事项通常所需的传输容量以逻辑连接的形式自动准备好，并在事项结束后自动解除连接。
权利要求
1．在同步数字通信网络(SDH)中建立逻辑连接的方法，该网络包含多个至少部分地互连且要用于传输每个包含目标地址的数据包的网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)，所述方法包括以下步骤监视被传输的数据包的目标地址；借助于目标地址确定各个网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)之间的当前通信量；基于通信量和现有的逻辑连接确定逻辑连接的最优配置；以及以优化的配置更新同步数字通信网络(SDH)中的逻辑连接。
2．如权利要求1中所述的方法，其中优化配置的确定和逻辑连接的更新周期地进行。
3．如权利要求1中所述的方法，其中数据包是根据互联网协议构造的数据包。
4．如权利要求1中所述的方法，其中对目标地址的监视至少在同步数字通信网的部分网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)中进行。
5．如权利要求1中所述的方法，其中通信量的确定和优化配置的确定由同步数字通信网络(SDH)的中心管理系统(TMN)作出。
6．如权利要求1中所述的方法，其中另外对源地址进行监视，并由此确定对被传输的数据包的收费。
7．如权利要求1或6中所述的方法，其中在传输期间对带有预定的源或目标地址的数据包给予较高的优先权。
8．如权利要求1中所述的方法，其中优化配置的确定还基于在周期出现的通信状况中所获得的经验。
9．用于同步数字通信网络(SDH)的网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)，该同步通信网络包含多个至少部分地互连的网络元件并用于数据包的传输，所述网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)包括用于监视要被传输的数据包的目标地址的装置；以及通向中心管理系统(TMN)的接口，用于发送包含要被传输的数据包的目标地址的消息(MTL)、并用于接收与要被切换的逻辑连接相关的指令(ANW)，装设中心管理系统(TMN)是为了在通信网络(SDH)中建立逻辑连接。
10．如权利要求9中所述的网络元件，所述元件是交叉连接器(CC1-CC3)。
11．用于同步数字通信网络(SDH)的管理系统(TMN)，该通信网络包含多个至少部分地互连的网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)并用于数据包的传输，所述管理系统(TMN)包括通向同步数字通信网络(SDH)的网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)的接口，用于接收包含要被传输的数据包的目标地址的消息(MTL)、并用于向网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)发送与要被切换的逻辑连接相关的指令(ANW)；基于包含要被传输的数据包的目标地址的消息(MTL)，用于确定网络元件之间当前通信量的装置；基于现有的逻辑连接和通信量，用于确定网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)之间的逻辑连接的优化配置的装置；根据优化的配置用于向网络元件(NE1,NEn；CC1-CC3)发送关于要被切换的逻辑连接的指令(ANW)的装置。
全文摘要
在同步通信网络(SDH)中建立逻辑连接的方法，该网络包含多个至少部分地互连的网络元件(NE1，NEn；CC1－CC3)并用于传输包含目标地址的数据包，该方法涉及对被传输的数据包目标地址的监视，借助于目标地址确定各个网络元件(NE1，NEn；CC1－CC3)之间的通信量，并基于通信量和现有的逻辑连接确定逻辑连接的最优配置。这样，通信网络能适应于当前的通信状况，并能够以可能的最好方式利用网络的传输容量。优点是，监视在至少一部分网络元件中进行，而优化配置由中心管理系统(TMN)执行。
文档编号H04Q11/04GK1227994SQ98119230
公开日1999年9月8日 申请日期1998年9月11日 优先权日1997年9月12日
发明者沃尔克玛·霍耶尔 申请人:阿尔卡塔尔公司