用于分组方式数据连接的路由再选方法

专利名称：用于分组方式数据连接的路由再选方法
根据附带的权利要求1的前序部分，本发明涉及一种分组方式数据连接的路由再选方法。
原则上，本发明的方法可以应用于面向连接的分组交换通信网(例如X.25或帧中继)，但是本发明主要打算用于ATM(异步传输模式)网络(准许高速连接的)，因它的内部的特性特别适合于这种网络。
ATM是一种新的面向连接的分组交换技术，它通过采用短的固定长度的分组(53个字节)，即所谓的信元，解决了传统分组网络存在的问题。每个信元由一个48个字节的有效负载段和一个5个字节的报头所组成。然而，在此将不对ATM技术作任何更详细的说明，因为本发明的方法不需要任何ATM技术的专门应用。ATM技术的详细说明，例如在参考资料〔1〕和〔2〕中可以得到(在本说明书的末了有一个参考资料的清单)。
在一个ATM网络中(如同在其它面向连接的分组网络一样)，除了主要的路由之外，通过节点之间的一条或多条的备用路由，连接可以变得可靠些。这样，当必要的时候，报务(traffic)可以从一条路由传递到另一条路由。对ATM网络有一个附加的要求，这就是一个连接的信元顺序是必须保持不变。因为以上信元的报头没有允许它们在接收端点重新组合的顺序号码，连接必需按照同一路由通过网络。
但是，当新的路由的延迟比旧的路由的延迟更短时，从一条路由传递报务到另一条路由会引起信元的顺序被打乱，导致数据的丢失，这是非常可能的。
本发明的目的是清除以上的缺点并提供一种方法，使得一个发送分组方式数据的(虚拟)连接以最少的数据丢失从一条路由传递到另一条路由。利用本发明的方法可实现这个目的，本发明方法的特征如附带权利要求1的特征部分所述。
本发明的思想是在某一时间窗口内实现传输，使得在一定期间，两个节点都从两条路由接收，但是，对方端点的传输操作却使得每次只从一条路由接收到数据。当启动路由再选的节点开始收听一个新的连接时，时间窗口被启动，当对方节点对将要不工作的路由停止收听时，时间窗口则被关闭。对节点双方，路由再选的结束采用同样的方法，即当节点独立地(利用暂停(time-out))停止收听将要不工作的路由时结束。
本发明的方法准许连接的不同端点，一般来说，位置相距很远，在不同的时间点转接到一条新的路由，因为两个端点在某一时间内，将从两条不同的路由接收属于某一特定连接的报务。这种非同时性，在从一条路由立即到另一条路由的转接时产生阻断。由于在一个典型的网络中，请求传递通常经过了若干个网络环节，这就使得非同时性难于防止。这些环节的响应时间是不确定的(另外，请求传递一般是通过软件处理的)，所以确定传递的准确瞬间是困难的。另外，在整个网络中维持一个准确的实时关系也是困难的。
如下所述，本发明的方法还便于控制由一个连接的不同端点的不同译码(interpretation)所引起的冲突。
下面，对本发明及其优选实施例，将参考具体实例及其附图进行更详细的说明，其中

图1表示一个分组交换网络的一个分段，其中的两个节点之间有两条可能的路由，图2是一个时间图，它以一条路由的终端点上的两节点所采用的方法来描述本发明的方法，以及图3更详细地表示出位于一条路由的一个端点上的一个节点的一个用户接口单元，该节点因而是一个用户节点。
本发明的方法特别适用于发送半永久性虚拟电路(PVC)的网络—在和网络的重新配置有关的情况下，例如当链路因维修而不工作时，或—当从一条临时的备用连接返回至原来的连接时。
图1表示一个分组交换通信网络的一个分段，其中，用户A(一个数据连接的第一方)和用户B(一个数据连接的第二方)之间的连接在节点A和B之间有两条可能的路由，即A-B和a-b，所以—A→B和a→b是单向路由，在那里数据可以从用户A发送到用户B(前一个路由经过节点A2，而后一个路由经过节点A1)，以及—B→A和b→a是单向路由，在那里数据可以从用户B发送到用户A(前一个路由经过节点A2，而后一个路由经过节点A1)。
下面对本发明的路由再选方法进行说明，假设最初时，路由a→b和b→a是工作的(即一条经过节点A1的双向路由a-b)。路由再选是对路由A→B和B→A进行的(即一条经过节点A2的双向路由A-B)。在这个例子中，还进一步假设路由再选是在用户A端点(节点A)的起始进行的。在这里还可以参考图2，图中的垂直轴表示时间，并且带阴影的垂直条表示与路由再选有关的节点A和节点B两者的传送和接收周期。
最初，两个节点都使用路由a-b，正如图2的垂直条的上部所表示的。路由再选的开始是由发起端点(即在本情况下的节点A)发送一个消息至对方端点(即至节点B处的用户B的用户接口单元，假若节点B是网络外围的一个用户节点)；所述消息通知路由再选到路由A-B。同时，节点A使连接B→A起作用，即开始收听一条新的路由。这一时刻用Ta表示。此后，路由a→b和A→B起作用，即节点A将从两条路由接收属于这个连接的(可能的)报务。
其后，节点A将等待(保持现状)一段预定的时间T0＋T1，它是一个与网络特性有关的参量，其中T0表示节点A和B的处理时间延迟的总和，而T1表示用于通知的路由(a→b)的最大延迟。这个等待时间的作用是为了保证对方端点的节点能完成与路由再选有关的通知的处理。
在上述时间过去之后，节点A将使路由a→b不工作，即停止传输到路由a-b。
此后，这个节点将继续等待一段预定的时间T2，之后将使路由b→a不工作，即不再从这不工作的路由接收；并使路由A→B开始工作，即开始传输(数据)到一条新的路由A-B。时间T2代表路由之间延迟差值的最大值(路由a-b的最大延迟减去路由A-B的最小延迟)，在T2期间，节点A要缓冲从用户A始发的可能报务。这个缓冲时间将保证分组的顺序不会被打乱，即沿着一条新的路由发送的分组将不会绕过沿着旧的路由已发送的最后的分组。如果以上的延迟差值小于或者等于零，缓冲将不执行，因为在该场合，分组的顺序是不会被打乱的。
这样，节点A就停止使用路由a-b并且开始只使用路由A-B，既用于发送也用于接收。
至于节点B，路由再选将按如下进行(图2)。
在时间Tb，节点B接收到从节点A发来的上面的路由再选至路由A-B的通知；随之发生的是，节点B立刻使路由A→B开始工作，从而路由a→b和A→B将都工作，并且该节点将对两条路由都收听。与此同时，节点B将使路由b→a不工作，即停止发送到所述路由。
此时，直至网络延迟差值T2内的这段时间里，节点B将缓冲从用户B所接收的可能有的报务，这样做的目的是为了再次确保分组将以正确的顺序到达对方的端点。在时间T2结束之后(T2在它的最大值时只有几个毫秒)，该节点B将使路由B→A开始工作，即开始发送到一个新的路由。
此后，节点B将等待，直至时间T1过去(保持现状)，这样可确信，从不工作的路由将再不会有分组到来。此时，节点B将使路由a→b不工作，即将停止收听该不工作的路由。
这样，节点B也停止使用路由a-b，并且开始使用路由A-B于发送和接收。报务就这样在一个确定的时间窗口之内(从时间Ta到时间Tc)发送至一条新的路由。路由再选就是以上述的方式进行的，所以不会从不同的路由同时接收到数据，并且，在两个节点均独立地停止(利用暂停)收听不工作路由的时候，对于两个节点结束路由再选。
图2表示这些节点在执行转接之间的时间关系的一个例子。原则上，这些节点执行的操作之间的时间关系是可以变化的，然而是在某个限度之内。这可以在图2中表示出来，通过切开例如代表节点B的半边，并且垂直地(沿着时间轴)滑动它。一方面当B边最高的虚线L1b上升到与A边(没有延迟的网络)最高的虚线L1a同样的水平，而另一方面当B边最高的虚线L1b下降到与A边虚线L2a同样的水平，本发明的方法仍然是可行的。
不同的冗余度可以被加入以上的过程，例如路由A→B和B→A的状态，可以在传递到所述路由之前，通过节点间的消息交换加以测试。用以保证对方端点已经接收到路由再选的信息的启动路由再选的传递消息和后续的等待时间间隔可变为一个请求，对于该请求，期待得到对方端点的应答，并据此采取下一步骤。
两个节点都通过发送上述通知或请求启动路由再选时的冲突情况可以利用使传递的通知或请求中包括一个数值标志来加以消除，所述标志指示出哪个节点的意见占主导位置。这样的一种标志可以是例如网络节点的号码(每一个网络节点有一个唯一的号码，表示它与其它节点的关系中的权限)或者一个随机的号码。
图3把一个ATM节点A(或B)的用户接口单元30用一个方框图来表示，所述节点在此情况下就是一个用户节点。由该节点从用户A经过一条用户线SL所接收到的数据，首先送入至输入缓冲器31进行缓冲，并从那里输入至ATM适配单元32，该适配单元32执行与要适配的规程有关的功能；所述功能取决于用户链路的类型。例如在HDLC类型的情况下，帧是从用户那里接收来的(例如这些帧从用户的局域网始发)，这些帧被分成信元，并且这些信元在适配单元中被装配报头。装配完的ATM信元被缓冲进入至一个输出缓冲器33，并从那里进一步输入到一条节点间的中继线，其中经过该节点的一个交换区段(switchingfield)(没有表示出)和线路接口单元(没有表示出)。
适配单元32和接收方向的标识单元35实际上执行的都是ATM层次模型的ATM适配层ALL的功能，因此实际上以在推荐书I.362(BISDN ATM适配层(AAL)功能说明)和I.363(B-ISDN ATM适配层(AAL)说明)中说明的方式运行。在AAL规程(AAL1…AAL5)之间的选择是以本质上已知的一种方式取决于用户连接(服务等级)的类型。
这样，实际上，在发送的方向上，路由再选是通过在适配单元32中改变将要发送的信元的报头中的VPI/VCI标志对，使它对应于新的路由的链路来加以实现的。
在接收的方向，一个输入缓冲器34从交换区段接收ATM信元；所述信元输入至一个标识单元35，该标识单元形成用户数据，如HDLC帧。同一个用户(用户线路SL)可以从若干不同的连接接收数据，这表示ATM信元报头的若干不同的虚拟信道或者虚拟路径标志(VCI，VPI)可以代表同一用户线路SL。最后，在标识单元中根据形成的数据帧计算出校验和，并且，当该校验和正确时，提供给该帧一个地址(例如一个DLCI标志，数据链路连接标志)，并使其经过输出缓冲器36输入到用户线路。
这样，在接收的方向上，使某一连接开始工作实际上意味着该节点将开始发送具有对应于与用户连接的新链路的一条虚拟路径/虚拟信道标志对的ATM信元，而停止工作意味着该节点将停止发送具有对应于与用户连接的旧链路的一条虚拟路径/虚拟信道标志对的ATM信元。
尽管在上面根据附图并参考实例，对本发明已作说明，但本发明显然并不局限于此，而是所在上面所揭示的本发明的思想和在附带的权利要求书的范围加以修改。从上所述，显而可见，本发明的方法对节点的内部构造没有特殊的要求；本发明的特性可以在一种本质上已知的ATM节点的类型中作为控制方法来实现。
参考资料清单〔1〕.推荐出I.610B-ISDN操作、维护原理及功能，国际电报电话咨询委员会第18研究小组、日内瓦，1992年6月9-19。
〔2〕.推荐出I.361B-ISDN ATM层说明书，国际电报电话咨询委员会；美国国家标准协会T1.617附件D。
权利要求
1.一种分组方式数据连接，尤其是一个ATM网络的数据连接的路由再选的方法，其中网络两个节点(A，B)之间要传递的报务将从第一个不工作的路由(a-b)路由至另一个新的路由(A-B)，其特征在于—启动路由再选的节点(A)发送一个路由再选的通知到对方端点的节点(B)，并且同时从两条路由开始接收报务，—接收到涉及路由再选通知的对方端点节点(B)，开始从两条路由都接收报务，—两个节点都转接传输到一条新的路由(A-B)，使得对方的端点每次只从一条路由接收数据，并且—当两个节点均独立地停止收听一条将停止工作的路由时使节点双方的路由再选结束。
2.如在权利要求1中所述的方法，其特征在于对方端点的节点(B)在始发节点(A)之前转接它的传输到一条新的路由上，上述转接是由响应接收到有关路由再选的上述通知引起的，而且当有必要的时候，仅仅在一个预定期间的缓冲期(T2)之后，就可以开始发送数据到新的路由(A-B)。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于启动路由再选的节点(A)在传送路由再选的通知之后，执行时间的监控；而且在暂停期(time-out period)结束之后，停止对将不工作的路由(a-b)的传输。
4.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于启动路由再选的节点(A)，在发送有关路由再选的通知之后，等待来自对方端点的节点(B)的接收到通知的应答，然后节点(A)停止对将不工作的路由(a-b)的传输。
5.如权利要求3中所述的方法，其特征在于当必要时，启动路由再选的节点(A)，在它停止传输到将不工作的路由(a-b)之后，仅仅在一段预定期间的缓冲期(T2)过去之后开始到新的路由(A-B)去的传输。
全文摘要
本发明涉及一种用于面向连接的分组方式数据连接的路由再选方法，它尤其适用于ATM(异步传输模式)网络数据连接。在这种方法中，网络两个节点(A，B)间所要传递的报务是从第一条不工作的路由(a-b)改变路由到另一条新的路由(A-B)。为了使路由再选期间的数据损失降到最低，(a)启动路由再选的节点(A)发送一个路由再选的通知到对方端点的节点(B)，并且同时从这两条路由一起开始接收报务，(b)已经接收到路由再选通知的对方端点节点(B)，开始从这两条路由都接收报务，(C)这两个节点都把传输转接到一条新的路由(A-B)，使对方端点每次只能从一条路由接收数据，并且(d)结束路由再选，因为它们都独立地停止收听一条将不工作的路由。
文档编号H04Q3/00GK1142297SQ95191823
公开日1997年2月5日 申请日期1995年2月27日 优先权日1994年2月28日
发明者海基·阿尔梅 申请人:诺基亚电信公司