专利名称：用于ubr业务控制的装置和方法
技术领域：
本发明涉及ATM(异步传输模式)切换设备中的UBR(不确定比特速率)业务控制。更具体的，本发明涉及UBR业务控制装置和方法，其能够将降低ATM交换机的信元业务拥塞，并且增加接收终端的UBR业务效率以提高容量。
ATM业务可分为下列3类(i)CBR(恒定比特速率)业务、nrt-CBR(非实时可变比特速率)业务、和rt-VBR(实时可变比特速率)业务，它们保证呼叫请求级的QoS；(ii)ABR(可用比特速率)业务，其通过在上述的保证QoS业务使用分配的带宽之后剩余链接的可用带宽来进行传输；和(iii)UBR(不确定比特速率)业务，其不保证QoS。
UBR业务在连接时不分配带宽，当网络中存在多余带宽时提供UBR业务。如果在提供UBR业务时发生业务拥塞，则首先放弃UBR业务。
然而，如果在遭遇拥塞的切换设备的交换机中放弃构成分组的任何信元，则目标端用户认为整个分组都已经被破坏并请求重传输。这样，网络中的有效分组输出速率下降，并且浪费了网络资源。因此，为了防止业务拥塞导致上述问题，需要控制UBR业务。
引入上述内容作为适当的参考，用于正确教导额外或可选的细节、特征和/或技术背景。
本发明的另一个目的是根据信元业务并基于业务拥塞来增加、维持或减少UBR带宽，并因此增大或最大化UBR业务效率。
本发明的实施例通过管理每个传输用户板的信元业务状态、根据业务状态确定要被控制的用户板、将UBR带宽信息反馈到相关用户板，由此防止UBR带宽在所有传输用户板不加选择地降低，从而提高了UBR服务质量。另一个实施例通过使用相关传输用户板的信元业务状态信息，防止了UBR带宽信息被反馈到在UBR带宽增加时实际上没有业务的用户板，并通过在维持UBR带宽时省略反馈UBR带宽信息，从而防止了由控制信元造成的负载增加，提高了UBR业务效率。
另一个实施例提供了UBR业务控制装置，其可包括出口用户终端，其重复监测从交换终端输出的信元拥塞状态和信元的业务状态，生成与其对应的UBR带宽信息，并反馈该UBR带宽信息；和入口用户终端，其根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
优选的，如果拥塞信息指示不存在拥塞，业务状态确定单元可根据通过业务负载信息确认的业务负载，将UBR带宽增加第一速率或小于第一速率的第二速率。更优选的，如果业务负载不大于第一负载值，则业务状态确定单元通过施加所述第一规定速率来增加UBR带宽；如果业务负载大于第一负载值但不大于第二值，则业务状态确定单元通过施加所述第二规定速率来增加UBR带宽；如果业务负载超过预定高负载值，则维持当前UBR带宽。
另一个实施例提供了UBR业务控制装置，其可包括出口用户终端，其根据从交换终端输出的信元拥塞情况和信元的业务状态，周期性确定UBR带宽，其中，当UBR带宽基于多个用户板的每个用户板的信元计数信息发生改变时，该出口用户终端确定要被控制的多个用户板，并且该出口用户终端将UBR带宽信息反馈到确定的要被控制的用户板；和入口用户终端，其根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
另一个实施例提供了根据本发明的UBR业务控制方法，其可包括在出口用户终端，根据信元拥塞情况和从交换终端输出的信元的业务状态，周期性确定UBR带宽，并反馈确定的UBR带宽；并在入口用户终端，根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
优选的，确定UBR带宽包括确认在信元中是否存在业务拥塞情况；如果存在业务拥塞，确认信元的预定缓冲阈值是否被超过；如果超过了缓冲阈值，则将UBR带宽减少到UBR可用带宽；且如果在信元中不存在业务拥塞或者存在业务拥塞但没有超过缓冲阈值，则根据信元的业务负载而增加UBR带宽。优选的，增加UBR带宽包括确认信元的业务负载；当业务负载不大于预定最小负载值时，通过施加增加速率1来增加UBR带宽，其中增加速率1是某特定带宽增加速率；以及当业务负载大于最小负载值且不大于预定最大负载值时，通过施加增加速率2来增加UBR带宽，其中增加速率2小于所述第一规定速率。优选的，如果业务负载超过最大负载值，则增加UBR带宽可包括维持当前UBR带宽。
另一个实施例提供了根据本发明的UBR业务控制方法，其可包括在出口用户终端，周期性对从每个传输用户板的交换终端输出的信元进行计数；根据在交换终端的拥塞情况和所述信元的业务状态，确定UBR带宽；如果UBR带宽是增加的或减少的，则通过使用每个用户板的信元计数信息，确定要被控制的用户板；将所述增加的或减少的UBR带宽信息反馈到所述要被控制的用户板；以及在至少一个所述要被控制的用户板的入口用户终端处，根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
本发明的其它优点、目的和特征将会在部分在随后的描述中阐明，部分对于本领域普通技术人员可通过检查随后的描述、或者通过对本发明的实践来获得。本发明的目的和优点将在特别指出的权利要求中实现和获得。
在现有技术切换设备中，不具有反馈业务控制信息的背压(backpressure)功能，UBR业务以下述方式进行控制。首先，在出口用户终端处测量从ATM交换机输出的信元业务，并因此分析交换终端的业务状态。基于该分析，确定UBR带宽。在反向控制信元中携带有关确定的UBR带宽的信息，并将该信息输出到入口用户终端。然后，入口用户终端根据包含在控制信元中的UBR业务信息确定UBR业务量，并将对应量的UBR业务输入到交换终端。
如
图1所示，现有技术UBR业务控制装置包括用户板A和用户板B，它们分别包括入口用户终端100A和100B以及出口用户终端300A和300B；和ATM交换机200。因为用户板A和用户板B具有相同的结构，所以下面将描述用户板A的结构。用户板A的入口用户终端100A包括缓冲管理单元101A、UBR缓冲器102A、FIFO 103A和调度器104A。出口用户终端300A包括控制信元生成单元301A，控制信元信息提取单元302A，出口缓冲单元303A、用户信元提取单元304A、负载测量单元305A和业务状态确定单元306A。
根据对应于相关QoS级别的优先级，缓冲管理单元101A将从物理层输入的用户信元输出到ATM交换机200。如果用户信元是UBR信元，缓冲管理单元101A为每个相关链接将这样的UBR信元存储到UBR缓冲器102A中，从UBR缓冲器102A中提取UBR信元，并在由调度器104A的UBR管理信息指出的时刻将提取的UBR信元输出到ATM交换机200。
根据缓冲管理单元101A的控制，UBR缓冲器102A存储UBR信元。FIFO 103A接收从缓冲管理单元101A输出的用户信元、和从出口用户终端300A的控制信元生成单元301A输出的反向控制信元，并根据相关优先级将它们输出到ATM交换机200。调度器104A从控制信元信息提取单元302A提取用户板B的出口用户终端300B的UBR带宽信息，并确定何时UBR管理信息应该基于接收的信息从UBR缓冲器102A中提取出来，从而使得提取的UBR管理信息将被输出到缓冲管理单元101A。
出口用户终端300A的控制信元生成单元301A将从业务状态确定单元306A输出的UBR带宽信息加载到反向控制信元中，并将其输出到FIFO 103A中。控制信元信息提取单元302A从ATM交换机200中输出的控制信元中提取UBR带宽信息，并将提取的信息输出到调度器104A。
出口缓冲单元303A包括多个缓冲器来存储在将用户信元输出到物理层之前的多个信元，出口缓冲单元303A根据相关分类在其多个缓冲器中存储信元，根据相关优先级提取信元，并将它们输出到物理层。进一步，基于存储在UBR缓冲器中的UBR信元量是否超过UBR缓冲器内部设置的阈值，出口缓冲单元303A将业务状态信号周期性输出到业务状态确定单元306A。
用户信元提取单元304A仅从ATM交换机200中输出的用户信元和控制信元中提取用户信元，并将提取的用户信元输出到出口缓冲单元303A。负载测量单元305A测量从ATM交换机200输出的用户信元和控制信元的业务负载，并将业务负载信号周期性输出到业务状态确定单元306A。
基于从出口缓冲单元303A输出的业务状态信号和从负载测量单元305A输出的业务负载信号，业务状态确定单元306A确定UBR带宽。业务状态确定单元306A将确定的UBR带宽信息输出到控制信元生成单元301A。
现在参考图2来说明在ATM交换设备中的现有技术UBR业务控制装置的操作。用户板A中的出口用户终端300A的负载测量单元305A具有使用移位寄存器的计数器，其为每个信元时间测量通过从ATM交换机200输入到出口用户终端300A的用户信元和控制信元的业务负载，并将对应于测量的业务负载的信号输出到业务状态确定单元306A(步骤201)。
特别的，如果在一个信元时间期间，信元输入到出口用户终端，则构成计数器的相关移位寄存器设置为“1”。如果没有输入信元，则移位寄存器设置为“0”。然后，执行一个移位操作，并且根据信元输入，为每个随后信元时间重复设置“0”或“1”的操作。
例如，如果计数器由128个移位寄存器构成，则计数器在128个信元项中对在相关寄存器中设置的“1”的数目进行计数，并由此测量从ATM交换机200输入到出口用户终端300A的信元业务。如果在特定期间计数器的信元计数为120，则当从ATM交换机200到出口用户终端300A的最大信元业务速率为155Mbps时，业务速率为145Mbps(即，(155Mbps×120信元)/128信元＝145Mbps)。
另一方面，出口用户终端300A的出口缓冲单元303A检查在UBR缓冲器内部存储的用户信元量是否超过缓冲阈值，并将相应的业务状态信号周期性输出到业务状态确定单元306A(S202)。出口缓冲单元303A中的UBR缓冲器具有低优先级。在信元业务拥塞的情况下，业务以最大速率155Mbps从ATM交换机200输入到出口用户终端300A，并以最大速率149Mbps从出口用户终端300A输出到物理层。
于是，在信元业务拥塞的情况下，还没有被输出到物理层的用户信元存储在出口缓冲单元303A中。这时，UBR信元存储在具有最低优先UBR缓冲器中。使用该事实，监测在正常状态下存储在UBR缓冲器中的UBR信元的最大量，并且该最大量被设置为UBR缓冲器的阈值。
然后，根据存储在UBR缓冲器中的UBR信元量是否超过阈值，相关业务状态信号周期性输出到业务状态确定单元306A。更具体的，如果存储在UBR缓冲器中的UBR信元超过UBR缓冲器阈值，则输出拥塞发生信号。如果存储在UBR缓冲器中的UBR信元量低于UBR缓冲器阈值，则输出正常状态信号。
业务状态确定单元306A接收从负载测量单元305A和出口缓冲单元303A周期性输出的业务负载信号和业务状态信号(即S201和S202)，并且确定从ATM交换机200到出口用户终端300A的信元业务状态。在此，业务状态确定单元306A首先确定业务状态信号是否为拥塞发生信号(S203)。
如果来自出口缓冲单元303A的业务状态信号为正常状态信号，则业务状态确定单元306A检查从负载测量单元305A输出的业务负载信号，并确定测量的业务负载是否不大于负载标准值(S204)。如果确定测量的业务负载不大于负载标准值，则增加当前UBR带宽(S205)。然后，基于增加的UBR带宽信息，在另一端的用户板B的入口用户终端100B，处理UBR信元(S206)。
特别的，如果由负载测量单元305A测量的业务负载不大于负载标准值(ρ×c)，则意味着存在没有被当前业务使用的一些带宽。这样，通过使用公式“当前UBR带宽+((ρ×c-当前UBR带宽)/常数)”，增加UBR带宽。然后，根据增加的UBR带宽信息，为了使得另一端的用户板B的入口用户终端100B能够处理UBR信元，业务状态确定单元306A一旦通过使用控制信元生成单元301A在反向控制信元上包括了增加的UBR带宽信息，就将增加的UBR带宽信息通过用户板A的入口用户终端100A和ATM交换机200发送到另一端的用户板B的入口用户终端100B。这样，用户板B的入口用户终端100B中的调度器104B可基于增加的UBR带宽信息来处理UBR信元。
换言之，基于用户板A的出口用户终端300A的反馈UBR带宽信息，用户板B的入口用户终端100B中的调度器104B确定何时UBR信元从UBR缓冲器中提取出来，并将相应的UBR管理信息输出到缓冲管理单元101B。缓冲管理单元101B根据输入UBR管理信息来处理UBR信元。特别的，缓冲管理单元101B从UBR缓冲器102B中提取要通过增加的UBR带宽发送的UBR信元，并将这些UBR信元输入到ATM交换机200。这样，没有被实时业务使用的带宽可被UBR业务使用。以这种方式，控制从入口用户终端100B经由ATM交换机200到出口用户终端300A的UBR业务。
另一方面，如果在S203确定从出口缓冲单元303A输出的业务状态信号为拥塞发生信号，则业务状态确定单元306A降低当前UBR带宽(S207)，并然后将其与UBR可用带宽(ΔBW)进行比较，确定UBR带宽(S208)。特别的，当前UBR带宽降低一半(0.5)并且降低的UBR带宽与UBR可用带宽(ΔBW)进行比较。如果降低的UBR带宽小于UBR可用带宽(ΔBW)，则UBR可用带宽(ΔBW)成为UBR带宽。如果降低的UBR带宽大于UBR可用带宽(ΔBW)，则降低的UBR带宽成为UBR带宽。
通过下面的公式1在UBR连接或断开时为严格满足实时业务的QoS而确定上述UBR可用带宽(ΔBW)。公式1ΔBW＝[ρ×c-(∑(PCRi)+∑(SCRj))]/k其中“ρ”代表目标链接使用率；“c”为链接容量；“PCRi”为CBR(恒定比特速率)连接的PCR(峰值信元速率)；“SCRj”为VBR(可变比特速率)连接的SCR(持续信元速率)连接；且“k”为UBR连接的个数。
基于反馈到另一端的用户板B的入口用户终端100B的确定的UBR带宽信息，入口用户终端100B处理要输出到出口用户终端300A的UBR信元(S206)。通过存储对应于UBR缓冲器102B中的UBR带宽下降的UBR信元，或者通过丢弃这样的UBR信元，增加了实时业务带宽并由此保证了实时业务的QoS。
如果在S204确定由负载测量单元305A测量的业务负载超过负载标准值(即，从ATM交换机200到出口用户终端300A的信元业务不处于拥塞状态并且业务速度为适当负载级别)，则维持了当前UBR带宽(S209)。然后，当前UBR带宽信息反馈到另一端的用户板B的入口用户终端100B。这样，入口用户终端100B根据这样的维持的UBR带宽信息来处理用户信元(S206)。
当用户板A的出口用户终端300A反馈UBR带宽信息时，执行相关技术的UBR业务控制，其中基于确定从用户板B的入口用户终端100B经由ATM交换机200和用户板B的出口用户终端300B通过ATM交换机200到入口用户终端100B的UBR业务输出的状态，生成该UBR带宽信息。这样，根据该UBR带宽信息来控制从入口用户终端100B输出到出口用户终端300A的UBR业务。
可以以相同方式控制从用户板A的入口用户终端100A输出到用户板B的出口用户终端300B的UBR业务。为此，基于在出口用户终端300B确定的UBR业务生成的UBR带宽信息经由入口用户终端100B、ATM交换机200和出口用户终端300A反馈到入口用户终端100A。这样，根据相关UBR带宽信息控制从入口用户终端100A输出到入口用户终端100B的UBR业务。
如上所述，参照图1-2，根据信元业务状态，在相关出口用户终端确定了UBR带宽。然后，确定的UBR带宽信息由反向控制信元携带并传输到另一端的用户板的入口用户终端。这样，基于确定UBR带宽信息，在入口用户终端控制了将要输入到交换终端的UBR信元量。
出口用户终端的反向控制信元从相同端的用户板的入口用户终端与UBR信元一起输出到ATM交换机，然后通过另一端的用户板的出口用户终端传输到目的地，即入口用户终端。这时，如果UBR信元和反向控制信元同时输入到ATM交换机，则首先接收反向控制信元，且UBR用户信元暂时存储在FIFO中，并且在输入所有的反向控制信元之后进行输入。
如果在ATM交换机中建立了多个连接，并且相应数目的控制信元被生成被通过入口用户终端输入到ATM交换机，则UBR信元连续存储在FIFO中一段时间，然后一次输入到ATM交换机中。在这种情况下，因为从出口用户终端到物理层的UBR用户信元的业务的最大速度(149Mbps)小于从ATM交换机到出口用户终端的最大速度(155Mbps)，所以即使ATM交换机处于正常状态而没有发生UBR信元的业务拥塞，对应于速度差(155Mbps-149Mbps)的UBR用户信元仍然在出口用户终端的输出缓冲器中积累。
由此，出口用户终端认为处于拥塞状态，这是因为已经超过了输出缓冲器的阈值，并由此降低了UBR带宽。因此，降低了UBR信元处理的效率。
进一步，在清除了信元业务拥塞状态且由此根据特定公式增加了UBR带宽的情况下，如果从ATM交换机输出的信元业务低的话，则速率增长非常低，并且需要很多时间达到正常带宽。反之，如果信元业务快的话，速率增长可能会太快，以至于不能准确进入正常带宽范围。总之，根据特定公式的UBR带宽增大在信元业务慢和信元业务快的情况下都存在问题。
如图3所示，根据本方面优选实施例的UBR业务控制装置可包括多个分别的用户板A和B，它们分别包括入口用户终端100A和100B已经出口用户终端300A和300B；以及ATM交换机200。UBR业务控制装置的用户板(例如，用户板A)可具有下列结构。用户板A的入口用户终端100A可包括缓冲管理单元101A、UBR缓冲器102A、FIFO 103A和调度器104A。用户板A的出口用户终端300A可包括控制信元生成单元301A、控制信元信息提取单元302A、出口缓冲单元303A、用户信元提取单元304A、负载测量单元305A、业务状态确定单元306A和拥塞信息提取单元307A。
入口用户终端100A的缓冲管理单元101A根据对应于相关QoS级别给出的优先级，将从物理层输入到用户信元传输到ATM交换机200，并在UBR缓冲器102A中存储每个相关连接的UBR信元。进一步，缓冲管理单元101A根据调度器104A的UBR管理信息从UBR缓冲器102A中提取UBR信元，并将其输出到ATM交换机200。
UBR缓冲器102A根据缓冲管理单元101A的控制存储UBR信元。FIFO 103A接收从缓冲管理单元101A输出的用户信元(例如CBR/VBR，UBR)和从出口用户终端300A的控制信元生成单元301A输出的反向控制信元，并根据相关优先级将它们输出到ATM交换机200。调度器104A从控制信元信息提取单元302A接收其它端用户板B的出口用户终端300B的UBR带宽信息。调度器104A根据接收的信息确定从UBR缓冲器102A提取UBR信元的时间，并将对应的UBR管理信息输出到缓冲管理单元101A。
出口用户终端300A中的控制信元生成单元301A从业务状态确定单元306A接收UBR带宽信息和要被控制的用户板的信息(例如UBR带宽信息将要反馈到哪里)。业务状态确定单元306A能生成要输出到要被控制的用户板的控制信元，在生成的控制信元中设置带宽信息，并将它们输出到FIFO 103A。
控制信元信息提取单元302A接收从ATM交换机200输出的控制信元，通过包括在输入控制信元中的源码和目的地信息而确认控制信元要反馈到的用户板和相关信元的目的地(例如目标)。如果目的地是控制信元信息提取单元302A本身所属的用户板，则提取出包括在信元中的UBR带宽信息，并将其输出到调度器104A。
出口缓冲单元303A根据相关优先级在相关缓冲器中存储每类的用户信元，并将其输出到物理层。进一步，出口缓冲单元303A将UBR缓冲阈值设置为当前限制或正常状态下存储在UBR缓冲器中的UBR信元最大量，并且周期性将有关是否超过缓冲器阈值的业务状态信息输出到业务状态确定单元306A。
用户信元提取单元304A从ATM交换机200中输出的用户信元和控制信元中提取用户信元，并将提取的用户信元输出到出口缓冲单元303A。然后，为了管理连接到用户信元提取单元304A所属的用户板的每个传输板的信元业务状态，用户信元提取单元304A建立业务信息表或类似的表，使用包括在提取的用户信元中的源信息来为每个传输用户板对用户信元进行计数，并将该用户信元计数存储在所述表中。
换言之，用户信元提取单元304A可提取每个业务状态确定期间的用户信元，确认通过包括在相关的提取信元中的源信息来传输相关信元的传输用户板，并由此在相关用户板的业务信息表中将相关用户板的信息计数加1。优选的，当相关周期期满时，用户信元提取单元304A将在所述表中存储的每个用户板的信元计数信息输出到业务状态确定单元306A，并由此为每个用户板初始化信元计数值。可以通过从上层系统通过单独定时器等的操作提供相关信息来识别出业务状态确定周期是否期满。
负载测量单元305A可测量用户信元的业务负载以及从ATM交换机200输出的控制信元。负载测量单元305A可将测量的业务负载信息周期性报告给业务状态确定单元306A。
基于从出口缓冲单元303A输入的业务状态信息、从负载测量单元305A输入的业务负载信息和从拥塞信息提取单元307A输入的拥塞信息，业务状态确定单元306A周期性地、或为每个业务状态确定周期重复地确定UBR带宽，并将确定的UBR带宽信息输出到控制信元生成单元301A。业务状态确定周期可以是，例如从由在出口用户终端300A确定的UBR带宽信息传输到相应的入口用户终端100B进行UBR控制的时间，到控制的业务输入到出口用户终端300A的时间。
这时，如果UBR带宽增加或减少，则业务状态确定单元306A通过使用从用户信元提取单元304A输入的对于每个用户板的信元计数信息，能够确定要被控制的用户板。业务状态确定单元306A能够将关于这些用户板的信息传输到控制信元生成单元301A。
例如，假设如果业务状态确定单元306A的用户板本身与其具有连接的传输用户板的UBR带宽增加，则可能存在不传输信元的用户板，业务状态确定单元306A可以将实际输出信元的用户板(例如，具有信元计数值大于等于1的用户板)确定为要被控制的用户板。然后，业务状态确定单元306A能够将关于这样的用户板的信息传输到控制信元生成单元301A。
反之，如果UBR带宽减少，则为了降低或防止由于UBR带宽不加选择的减少而导致的UBR业务效率降低，业务状态确定单元306A在业务状态确定单元306A的用户板本身与其具有连接的用户板中，将输出最多数目信元的用户板(例如，具有最多信元计数值的用户板)确定为要被控制的用户板，并将关于该用户板的信息传输到控制信元生成单元301A。下表示出了对于相关业务状态确定周期，各用户板的示例信元计数值。
表1 如表1所示，如果在第一业务状态确定周期(周期1)UBR带宽增加，则要被控制的用户板可以是用户板B1、用户板B2和用户板B3，这些板的信元计数大于等于1。反之，如果UBR带宽减少，则要被控制的用户板是用户板B1，其具有最大的信元计数值。
优选的，如果UBR带宽减少，则减少的带宽信息只被反馈给要被控制的用户板(例如，用户板B1)。这样，优选地根据只在用户板B1减少的UBR带宽来处理UBR信元。
在第二业务状态确定周期(周期2)对于每个用户板的信元计数值在表1中列出。根据UBR业务控制，如果UBR带宽在周期2中进一步减少，则要被控制的用户板可以是用户板B2，其在周期1中具有第二最大信元计数值而在当前周期具有最大信元计数值。反之，如果在周期2中UBR带宽增加，则要被控制的用户板可以是用户板B1、B2、B3和B4，它们都具有大于等于1的信元计数值。
拥塞信息提取单元307A优选地检查在从ATM交换机200输入的用户信元和控制信元的CI(拥塞指示符)字段设置的值，并根据在ATM交换机200中是否存在相关信元的拥塞而将拥塞信息输出到业务状态确定单元306A。例如，如果CI字段值为1，则输出拥塞发生信息，指示在相关信元中存在拥塞信息。反之，如果CI字段值为0，则输出拥塞不发生信息，指示在相关信元中不存在拥塞信息。
优选的，用户信元和控制信元的CI字段值在ATM交换机200中设置。特别的，当业务拥塞时，ATM交换机200将流经交换终端的信元的CI字段设置为1，而当清除拥塞状态时，将信元的CI字段设置为0。
图4示出了根据本发明优选实施例的UBR业务控制过程的流程图。UBR业务控制的优选实施例将使用图3中所示的UBR业务控制装置来描述。然而，本发明并非如此受到限制。
如图4所示，用户信元提取单元304A从ATM交换机200输出的用户信元和控制信元中周期性提取用户信元，为传输相关信元的每个用户板对这些信元进行计数，并将每个用户板的信元计数信息输出到业务状态确定单元306A。信元计数优选在当前周期期满时输出(S440、S450)。
然后，业务状态确定单元306A优选的通过使用从拥塞信息提取单元307A输入的拥塞信息、从负载测量单元305A输入的业务负载信息、和从出口缓冲单元303A输入的业务状态信息，为每个业务状态确定周期确定UBR带宽。优选的，在UBR带宽增加或减少的时刻，业务状态确定单元306A可通过使用从用户信元提取单元304A输入的每个用户板的信元计数信息，确定要被控制的用户板，并将确定的UBR带宽信息和要被控制的用户板的信息输出到控制信元生成单元301A(S460)。
基于此，控制信元生成单元301A生成控制信元，在生成的控制信元中设置UBR带宽信息，并将这些控制信元反馈给要被控制的用户板，其中控制信元的目的地为要被确定的用户板。这样，该过程使得要被控制的用户板能够根据反馈的UBR带宽信息来处理UBR信元(S470)。
图5示出了根据本发明优选实施例的每个用户板的信元计数过程的流程图。信元计数过程的优选实施例将使用用户信元提取单元304A来描述。然而，本发明并非如此受到限制。
如图5所示，用户信元提取单元304A从输入的用户信元和控制信元中提取用户信元(S451)，并确认输出用户信元的传输用户板的标识(S452)。优选通过在提取的用户信元中指出源信息来确认标识。
然后，用户信元提取单元304A将记录在业务信息表中的相关用户板的信元计数值为每个信元增加1(S453)。然后，它检查当前业务状态确定周期是否期满(S454)。如果该周期还未期满，则用户信元提取单元304A可重复上述步骤。如果该周期已经期满，则它将在业务信息表中为用户板存储的各个用户板的信元计数信息输出到业务状态确定单元306A(S455)，然后在所述表中为用户板初始化信元计数值。
图6示出根据本发明优选实施例的确定要被控制的用户板和UBR带宽的过程的流程图。确定用户板和UBR带宽的优选实施例将使用业务状态确定单元来描述。然而，本发明并非如此受到限制。
如图6所示，业务状态确定单元306A优选接收分别来自出口缓冲单元303A、用户信元提取单元304A、负载测量单元305A和拥塞信息提取单元307A的业务状态信息、每个用户板的信元计数信息、业务负载信息和拥塞信息(S461)。然后，业务状态确定单元306A查看拥塞信息，以确定在业务状态确定周期期间，从ATM交换机200输入的用户信元和控制信元在ATM交换机200是否存在拥塞(S462)。
如果确定发生信元拥塞(例如，在ATM交换机200发生业务拥塞)，则业务状态确定单元306A通过使用业务状态信息，检查在出口缓冲单元303A中存储的UBR信元是否超过预定缓冲阈值，以确定拥塞的原因是否为业务状态确定单元306A本身所属的用户板(S463)。如果超过了缓冲阈值，则业务状态确定单元306A确定业务拥塞是由业务状态确定单元306A本身所属的用户板所导致的，并由此优选地将当前UBR带宽降低为UBR可用带宽(ΔBW)(S464)。
在此之后，业务状态确定单元306A检查每个用户板的信元计数信息，并将具有最大信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板(S465)。业务状态确定单元306A优选将降低的UBR带宽信息和有关要被控制的用户板的信息输出到控制信元生成单元301A(S466)。
反之，如果确定(例如，S462)在ATM交换机200相关信元没有发生拥塞(例如，在交换终端的信元业务处于正常状态)，或者在所述步骤S463确定UBR信元低于缓冲阈值(例如，在交换终端的业务拥塞由其它用户板导致)，则业务状态确定单元306A检查业务负载信息，以确定从ATM交换机200输入的信元业务负载是否超过预定第一负载值或最小负载值(例如，100Mbps)(S467)。如果确定业务负载不大于最小负载值，则业务状态确定单元306A确定从交换终端到业务状态确定单元306A本身所属的用户板的信元业务处于正常状态，并且不涉及发生拥塞。这样，业务状态确定单元306A通过应用大增加速率，即增加速率1(例如50Kbps)，来增加当前UBR带宽(S468)。
在此之后，通过检查每个用户板的信元计数信息，业务状态确定单元306A将具有大于等于1的信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板(S469)。业务状态确定单元306A优选将增加的UBR带宽信息和有关要被控制的用户板的信息输出到控制信元生成单元301A(S466)。
反之，如果确定(例如S467)业务负载超过最小负载值，则业务状态确定单元306A检查业务负载是否不大于第二负载值或最大负载值(例如，ρ×c＝149Mbps)(S470)。如果业务负载不大于最大负载值，假设尽管从交换终端到业务状态确定单元本身所属的用户板的信元业务处于正常状态，但可能有危险发生拥塞，则业务状态确定单元306A将UBR带宽增加小于增加速率1的一小增加速率，即增加速率2(例如，900bps)(S471)。然后，业务状态确定单元306A继续到步骤S469。
如果在所述步骤S470确定业务负载超过最大负载值，则业务状态确定单元306A确定UBR信元在以下状态下传输到其最大容量即从交换终端到业务状态确定单元306A本身所属的用户板的信元业务处于正常状态，或者当前超载是由反向控制信元的影响造成的暂时超载。这样，维持了当前UBR带宽(S472)。
图7是示出根据本发明优选实施例的UBR带宽信息反馈方法的流程图。UBR带宽信息反馈方法的优选实施例将使用控制信元生成单元301A来描述。然而，本发明并非如此受到限制。
如图7所示，控制信元生成单元301A检查是否从业务状态确定单元306A输入了UBR带宽信息和关于要被控制的用户板的信息(S471)。如果根据UBR带宽增加或减少而输入了这样的信息，则控制信元生成单元301A将生成控制信元，其目的地为具有要被控制的用户板(S472)。
然后，一旦在生成的控制信元中设置了UBR带宽信息，控制信元生成单元301A就通过用户板A中的入口用户终端100A的FIFO103A将控制信元输出到ATM交换机200(S474)。以这种方式，UBR带宽信息反馈到要被控制的用户板B的入口用户终端100B。
然后，要被控制的用户板B的入口用户终端100B根据反馈的UBR带宽，处理输出到ATM交换机200的UBR用户信元。
特别的，如果反馈的UBR带宽信息指示已经减少了UBR带宽，则入口用户终端100B的调度器104B将对应于减少的UBR带宽的UBR信元存储在UBR缓冲器102B中，或者将其丢弃。这样，增加了有关实时业务带宽，并保证了实时业务的所需QoS。
如果增加了UBR带宽，则调度器从UBR缓冲器102B中提取对应于增加的UBR带宽的UBR信元，并将它们输出到ATM交换机200，从而使得UBR业务能够使用实时业务没有使用的带宽。以这种方式，控制从入口用户终端100B通过ATM交换机200到出口用户终端300A的UBR业务。
反之，如果没有从接收用户板A反馈的UBR带宽信息，则入口用户终端100B中的调度器104B认为维持当前UBR带宽，并因此以与前述相同的方式处理UBR信元。
如上所述，本发明的优选实施例具有多个优点。例如，根据本发明的优选实施例可通过考虑在交换终端的信元发生的拥塞、出口用户终端的缓冲阈值和业务负载，有效地增加、减少或维持UBR带宽，增加或最大化UBR业务效率。进一步，通过管理至少一个传输用户板的信元业务状态并根据这样的业务状态来确定要被控制的用户板，并由此通过将UBR带宽信息反馈到要被控制的这些用户板，当UBR带宽减少时，优选实施例可防止在所有传输用户板的统一UBR带宽较少，并因此提供UBR服务的质量。
另外，在UBR带宽增加的情况下，优选实施例能够防止UBR带宽信息被反馈到没有实际信元业务的用户板。而且，当维持UBR带宽时，省略了UBR带宽信息的反馈。因此，优选实施例能够降低或防止由控制信元导致的负载增加，并由此提高UBR业务效率。
前述的实施例和优点仅仅是示例性的，并不意欲限制本发明。这里的教导可以很容易地应用到其它类型装置。本发明的描述是说明性的，并不限制权利要求的保护范围。许多替换例、修改和变型对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。在权利要求书中，装置加功能的条款意欲覆盖这里描述的结构以执行所述的功能，不仅仅是结构的等价物而且是等价的结构。
权利要求
1.一种不确定比特速率(UBR)业务控制装置，包括出口用户终端，其重复监测从交换终端输出的信元拥塞状态和信元的业务状态，生成与其对应的UBR带宽信息，并反馈该UBR带宽信息；和入口用户终端，其根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
2.根据权利要求1的UBR业务控制装置，其中出口用户终端包括拥塞信息提取单元，其提取指示在相关信元中是否存在信元拥塞的拥塞信息；负载测量单元，其测量相关信元的业务负载，并输出相应的业务负载信息；出口缓冲单元，其检查相关信元的规定缓冲阈值是否被超过，并输出相应的业务状态信息；和业务状态确定单元，其基于拥塞信息、业务状态信息和业务负载信息来确定UBR带宽，并将UBR带宽信息反馈到入口用户终端。
3.根据权利要求2的UBR业务控制装置，其中拥塞信息提取单元通过监测相关信元的拥塞指示符字段值来提取拥塞信息。
4.根据权利要求2的UBR业务控制装置，其中，当拥塞信息指示存在相应的信元拥塞且当业务状态信息指示相关信元的规定缓冲阈值已经被超过时，业务状态确定单元将UBR带宽降低到UBR可用带宽。
5.根据权利要求2的UBR业务控制装置，其中，当拥塞信息指示存在相应的信元拥塞且当业务状态信息指示规定缓冲阈值没有被超过时，业务状态确定单元根据通过业务负载信息确认的业务负载，将UBR带宽增加第一规定速率或小于第一规定速率的第二规定速率。
6.根据权利要求5的UBR业务控制装置，其中，当拥塞信息指示不存在拥塞时，业务状态确定单元根据通过业务负载信息确认的业务负载，将UBR带宽增加第一规定速率或小于第一规定速率的第二规定速率。
7.根据权利要求6的UBR业务控制装置，其中，当业务负载不大于规定低负载值时，业务状态确定单元通过应用所述第一规定速率来增加UBR带宽。
8.根据权利要求6的UBR业务控制装置，其中，当业务负载大于规定低负载值且不大于规定高负载值时，业务状态确定单元通过应用所述第二规定速率来增加UBR带宽。
9.根据权利要求6的UBR业务控制装置，其中，当业务负载超过规定高负载值时，业务状态确定单元维持UBR带宽。
10.一种UBR业务控制装置，包括出口用户终端，其根据从交换终端输出的信元拥塞情况和信元的业务状态，周期性确定UBR带宽，其中，当UBR带宽基于多个用户板的每个用户板的信元计数信息发生改变时，该出口用户终端确定要被控制的多个用户板，并且该出口用户终端将UBR带宽信息反馈到确定的要被控制的用户板；和入口用户终端，其根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
11.根据权利要求10的UBR业务控制装置，其中出口用户终端包括拥塞信息提取单元，其提取指示在相关信元中是否存在信元拥塞情况的拥塞信息；负载测量单元，其测量相关信元的业务负载，并输出相应的业务负载信息；用户信元提取单元，其对所述每个用户板的用户信元进行计数，并输出每个相关用户板的信元计数信息；出口缓冲单元，其检查所示用户信元的UBR用户信元是否超过预定缓冲阈值，并输出相应的业务状态信息；业务状态确定单元，其基于拥塞信息、业务状态信息和业务负载信息来增加、减少或维持UBR带宽，其中当UBR带宽增加或减少时，业务状态确定单元通过使用所示每个用户板的用户信元计数信息，确定要被控制的用户板，并输出增加或减少的UBR带宽信息和关于要被控制的用户板的信息；和控制信元生成单元，其使用UBR带宽信息和关于要被控制的用户板的信息来生成控制信元，并通过生成的控制信元将确定的UBR带宽信息反馈到要被控制的用户板的入口用户终端。
12.根据权利要求11的UBR业务控制装置，其中拥塞信息提取单元通过检测相关信元的拥塞指示符字段值来提取拥塞信息。
13.根据权利要求11的UBR业务控制装置，其中用户信元提取单元周期性提取用户信元，通过使用包括在提取的信元中的源信息来对每个用户板的信元进行计数，并且其中当当前周期结束时，用户信元提取单元将所述每个用户板的信元计数信息输出到业务状态确定单元。
14.根据权利要求11的UBR业务控制装置，其中，当拥塞信息指示存在拥塞且当业务状态信息指示预定缓冲阈值已经被超过时，业务状态确定单元将UBR带宽降低到可用带宽，并将具有超过规定级别的信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板。
15.根据权利要求11的UBR业务控制装置，其中，当拥塞信息指示存在拥塞且业务状态信息指示规定缓冲阈值还没有被超过时，业务状态确定单元根据通过业务负载信息确认的业务负载，将UBR带宽增加第一规定速率或小于第一规定速率的第二规定速率，并且将具有大于等于1的信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板。
16.根据权利要求11的UBR业务控制装置，其中，当拥塞信息指示不存在拥塞时，业务状态确定单元根据通过业务负载信息确认的业务负载，将UBR带宽增加第一规定速率或小于第一规定速率的第二规定速率，并且将具有大于等于1的信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板。
17.根据权利要求16的UBR业务控制装置，其中，当业务负载不大于预定低负载值时，业务状态确定单元通过施加所述第一规定速率来增加UBR带宽。
18.根据权利要求16的UBR业务控制装置，其中，当业务负载大于预定低负载值且不大于高负载值时，业务状态确定单元通过施加所述第二规定速率来增加UBR带宽。
19.根据权利要求16的UBR业务控制装置，其中，当业务负载超过预定高负载值时，业务状态确定单元维持当前UBR带宽。
20.一种UBR业务控制方法，包括在出口用户终端处，根据从交换终端输出的信元拥塞情况和信元的业务状态，重复确定UBR带宽，并反馈确定的UBR带宽；以及在入口用户终端处，根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
21.根据权利要求20的UBR业务控制方法，其中，根据在交换终端发生的信元业务拥塞，通过在信元的拥塞指示符字段中设置的值来确认信元拥塞状态。
22.根据权利要求20的UBR业务控制方法，其中所述确定UBR带宽包括确认在信元中是否存在业务拥塞情况；确认信元的预定缓冲阈值是否被超过；当存在业务拥塞且缓冲阈值已经被超过时，将UBR带宽减少到UBR可用带宽；以及当信元中不存在业务拥塞或当存在业务拥塞但缓冲阈值还没有被超过时，根据信元的业务负载来增加UBR带宽。
23.根据权利要求22的UBR业务控制方法，其中所述增加UBR带宽包括确认信元的业务负载；当业务负载不大于预定最小负载值时，通过施加第一规定速率来增加UBR带宽，其中第一规定速率是某特定带宽增加速率；以及当业务负载大于最小负载值且不大于预定最大负载值时，通过施加第二规定速率来增加UBR带宽，其中第二规定速率小于所述第一规定速率。
24.根据权利要求23的UBR业务控制方法，进一步包括当业务负载超过所述最大负载值时，维持当前UBR带宽。
25.一种UBR业务控制方法，包括在出口用户终端，周期性对从每个传输用户板的交换终端输出的信元进行计数；根据在交换终端的拥塞情况和所述信元的业务状态，确定UBR带宽；如果UBR带宽是增加的或减少的，则通过使用每个用户板的信元计数信息，确定要被控制的用户板；将所述增加的或减少的UBR带宽信息反馈到所述要被控制的用户板；以及在至少一个所述要被控制的用户板的入口用户终端处，根据反馈的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。
26.根据权利要求25的UBR业务控制方法，其中所述对每个用户板的信元进行计数包括周期性从从交换终端输出的所述信元中提取用户信元，并确认相关信元的源信息；通过使用所述源信息，在一相关周期对每个传输用户板的所述用户信元进行计数；以及当相关周期结束时，为每个用户板初始化所述计数值。
27.根据权利要求25的UBR业务控制方法，其中所述确定UBR带宽包括确认在信元中是否存在业务拥塞情况；确认信元的预定缓冲阈值是否已经被超过；当存在业务拥塞且缓冲阈值已经被超过时，将UBR带宽减少到UBR可用带宽；以及当在信元中不存在业务拥塞时或存在业务拥塞但缓冲阈值还没有被超过时，根据信元的业务负载，增加UBR带宽。
28.根据权利要求27的UBR业务控制方法，其中所述增加UBR带宽包括确认信元的业务负载；当业务负载不大于预定最小负载值时，通过施加第一规定速率来增加UBR带宽，其中第一规定速率是某特定带宽增加速率；以及当业务负载大于最小负载值且不大于预定最大负载值时，通过施加第二规定速率来增加UBR带宽，其中第二规定速率小于所述第一规定速率；以及当业务负载超过所述最大负载值时，维持当前UBR带宽，并且不反馈UBR带宽。
29.根据权利要求25的UBR业务控制方法，其中所述确定要被控制的用户板包括在增加或减少UBR带宽时，确认每个用户板的信元计数信息；当UBR带宽将要减少时，将具有最大信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板，并且当UBR带宽将要增加时，将具有大于等于1的信元计数值的用户板确定为要被控制的用户板。
30.根据权利要求25的UBR业务控制方法，其中所述反馈UBR带宽包括生成要发送到所述要被控制的用户板的控制信元；以及在控制信元中设置所述UBR带宽信息，并将它们反馈到所述要被控制的用户板的入口用户单元。
全文摘要
UBR业务控制装置和方法，可以根据信元业务状态和发生在交换终端的拥塞来控制UBR带宽。优选实施例包括出口用户终端，其监测在交换终端的信元拥塞和业务状态来生成UBR带宽信息；入口用户终端，其根据生成的UBR带宽信息，将UBR信元输出到交换终端。优选实施例通过考虑在交换终端的信元的拥塞情况、出口用户终端的缓冲阈值和业务负载，灵活地增加、减少或维持UBR带宽，从而能够增加或最大化UBR业务。通过管理每个传输用户板的信元业务状态，并通过考虑在UBR带宽增加或减少时的业务状态来确定要被控制的用户板，优选实施例可提供UBR服务的质量。
文档编号H04L12/56GK1474543SQ0314383
公开日2004年2月11日 申请日期2003年7月25日 优先权日2002年7月27日
发明者河城宇, 咸宗根 申请人:Lg电子株式会社