专利名称：一种分组交换数据传输方法
技术领域：
本发明涉及呼叫的分组交换传输，尤其涉及移动电话系统中电信网的电路上，语音呼叫的实时分组交换传输。
在大多数数字移动电话系统中，无线路径的载波通过例如TDMA(时分复用)或CDMA(码分复用)方法在多个用户之间划分。这些方法的共性在于，呼叫被划分成特定长度的呼叫分组，这些分组在无线路径的帧中传送。在网络基础设施的电路上，通常采用电路交换系统传送呼叫。如果在无线路径上使用数字语音编码，例如ACELP(代数码激励线性预测)，那么必须分解以分组形式从无线路径上接收的分组，与此对应，在将它们发送到无线路径上时需要进行组装。
在电路交换网络中，为每个呼叫分配不同的传输信道，甚至在每个传输方向上分配不同的信道。在电路交换系统中，即使不传输信息，信道也保持在被分配的状态，因而效率较差。电路交换系统的效率可以通过降低传输速率来提高。但是，低传输速率增加了传输时延。在信息在无线路径上以分组形式传输的移动电话系统中，有关的时延是分组最后一个比特所承受的时延，因为只有在整个分组可用时，才能够对分组进行编码，在无线路径上传输。这样，分组可能会错过为它分配的时隙，传输容量得不到有效利用，呼叫的质量将受损。
电路交换网络中的另一问题是，随着负荷的增加，容量将会突然终止，而在分组交换网络中，负荷的增加只会导致传输速率的降低和连接质量的恶化。
在分组交换网络中，接收端分组的到达速率例如随着途中网络节点的负荷而变化。如果接收端分组的传输周期，即到达速率，变化过大，那么在涉及语音呼叫时，语音的质量将受损。在语音传输中，保持最大时延较短，并且在整个语音项中时延保持不变相当重要。换句话说，语音呼叫分组的传输时延必须尽可能相同。此外，也不希望移动电话系统中数据呼叫分组的传输时间出现变化，因为按照无线协议，呼叫分组必须以相等的速率发送到无线路径。
克服上述问题，即分组交换网络中传输时间的变化，的一种方法是，通过以摹仿电路交换的方式传送分组，即为它们分配单独的信道。这种方案的问题与电路交换方案相同，即尽管可能不需要容量，但容量也被分配，以及随着负荷的增加，容量将会突然终止。
均衡分组交换网络中分组的传输时延的另一种方式是使用速率非常高的传输信道，从而与分组间的间隔相比，分组的传输时间较短。高速传输网络的问题在于，网络成本高昂，如果传输网络的不同信道的速率不同，则必须完全接收该语音分组，才能将语音分组发送到较快的信道。与整个传输网络工作在相同速率，从而在分组的尾端被发送之前，其开端已到达的情况相比，这导致了附加时延。
另一种可选方案是，在接收端缓存足够数量的分组，使得传输时延的任何变化都可以均衡。问题在于，语音的实时传输不允许大的缓存在公用安全性和安全呼叫中，例如时延必须少于400微秒。在因特网中，语音传送软件使用较大的缓存，因为那里的语音传输延时几秒关系不大。因为在实时传输语音的系统中，必须尽快接通语音，所以缓冲必须非常短，因而无法依靠缓存来均衡传输时延。
本发明的目的是提供一种方法和一种网络节点，使得分组交换传输网络能够发送实时语音。该目的通过本发明的分组交换数据传输方法实现，该方法的特征在于，确定远比发送单个分组所需时间长的重复周期，从重复周期中为连接分配不同长度的时间片；确定重复周期的开始点；维护重复周期中当前点的信息；维护从重复周期中分配的时间片信息，以及与其相关联的连接信息；接收分组；根据分组的标识数据，识别与分组相关联的连接以及目的地址；检查是否从重复周期中为分组的连接分配了时间片；如果是，那么当重复周期中到达了分配的时间片的开始点时，开始发送分组；如果不是，确定分组发送时长；在重复周期中搜寻至少与该发送时长一样长的空闲时间段；从重复周期中的空闲时间段中，为分组的连接分配至少与分组发送时长一样长的时间片；当重复周期中到达了分配的时间片的开始点时，开始发送分组。
连接此处是指数据传输，或呼叫，连接，或者在网元间发送信令信息的连接。在将呼叫处理成单独的语音项的系统中，连接意味着单个语音项。
本发明还涉及一种可以用于本发明方法的网络节点。按照本发明的分组交换传输网络的网络节点包括向目的地址发送分组的发送装置，至少有一个进入信道通往该网络节点，至少有一个外出信道源自该网络节点，其特征在于，该节点还包括设置装置，将重复周期的持续长度设置成远长于单个分组的传输时间；至少一个计时器，用以指示重复周期中的当前点，以定时发送分组，该计时器以一个重复周期的间隔清零；识别装置，用于识别与接收的分组相关联的连接，并检测网络节点是否在所述分组之前已接收到与该连接相关联的分组，或者该分组是否是与该连接相关联的第一分组；分配装置，用于在重复周期中搜寻至少与分组发送时长一样长的空闲时间片，响应于接收到与该连接相关联的第一分组，从该空闲时间片中为与该分组相关联的连接分配至少与分组发送时长一样长的时间片，分配时间片的开始点由确定与该连接相关联的分组的发送开始时刻的计时器指示；以及控制装置，用于在为与该分组相关联的连接分配的时间片中向目的地址发送分组，使得以一个重复周期的间隔从网络节点一次一个分组地发送与同一连接相关联的分组。
本发明的基本思想在于，分组的传输时延通过以下过程标准化在网络节点中为每个连接分配一个分组大小的传输时隙，以特定间隔转发与单个连接相关联的连接分组。这样，本发明的优点在于，可以有效利用传输容量，而不会损伤呼叫的质量，因为信息可以通过分组交换方法发送，使得传输时延保持较短，同一呼叫的传输时延不会在接收端变化。本发明在数据可以在两个方向上传送，但一次只能在一个方向上传送的单工(半双工)通信中最为有利。只有在正在传送信息的方向上提供分组交换分组并分配资源，而电路交换传输信道则必须在两个方向上分配，但一次只能使用一个信道。这样，通过本发明，在最有利的情况下，电路的传输容量可以加倍。
本发明的另一优点在于，不需要为信令分配单独的信道，信令信息与其它数据在相同信道上传送。这进一步提高了效率。
本发明的另一优点在于，它可以应用于差别相当大的系统，并且因为本发明没有对分组的大小作任何限制，所以除了信息之外分组中不需要发送空闲间隙。可以向每个连接转发长度不同于其它连接的分组长度的分组。
在本发明的一种优选实施例中，如果连续两次没有分组需要发送到该连接，则网络节点收回分配的时间片。这具有以下优点时隙不会无效分配，整个容量都得到有效利用。另一优点是，减少了信令量，因为不需要向网络节点单独发送呼叫结束的控制信息以收回分配的资源。
在本发明的另一优选实施例中，包含信令信息的控制分组与呼叫分组分离，一旦有足够时间，就在呼叫分组之间发送。呼叫分组包含语音或数据。其优点是，对时间要求较低的控制分组‘让位’，使对时间要求较高的呼叫分组优先，从而可以更有效地利用传输容量。这进一步确保了呼叫分组传输时延较短且相等。
所要求的方法和网络节点的优选实施例在从属权利要求2到6和8到11中阐述。
下面结合附图，通过优选实施例来详细描述本发明，在附图中
图1是按照TETRA系统的传输网络的框图；图2是说明了无线路径的分组和传输网络中发送的分组之间的关系；图3说明了按照第一优选实施例，在网络节点的进入和外出信道上分配时间片；图4是网络节点的框图；图5的流程图说明了将分组划分成控制分组和连接分组，以及图6的流程图说明了网络节点的操作。
下面通过分组交换电信网的例子描述本发明，该分组交换电信网被设计成充当数字无线网络的传输网，前述数字无线网络遵循ETSI(欧洲电信标准委员会)定义的TETRA标准(泛欧中继无线)。TETRA定义了例如到其它网络的接口，空中接口和到另一TETRA网络的接口的标准。但是，传输网络的内部结构没有在TETRA标准中定义，所以TETRA网络是一个很好的网络例子。此外，TETRA标准定义了对时间要求非常高的呼叫和网络业务，因为TETRA标准所定义的网络也被设计成充当政府机构的专用移动无线网。但是，本发明不局限于无线网络或其它无线网络，对本领域技术人员而言，本发明显然可以应用于基于无线数据传输的网络和固定网络中的其它数据传输系统。
图1示出了TETRA传输网络的示例性结构。移动台MS(移动用户)通过无线路径Air与基站BS通信。该无线接口在TETRA标准中定义。每个基站BS包含一个节点N，通过电路连接到固定传输网的TETRA数字交换机DXT。TETRA交换机DXT通过固定电路连接到TETRA的其它交换机DCT和数字中心交换机DXTc，DXTc是连接到其它交换机DXT和/或其它中心交换机DXTc，为业务量提供可选路径的交换机。本申请中，到另一TETRA网络的接口位于中心交换机DXTc，但它也可以位于其它交换机DXT。本申请中，标准所定义的到公用电话交换网PSTN、综合业务数字网ISDN、专用自动交换机PABX和分组数据网PDN的外部接口位于一个交换机DXT，但它们也可以位于例如各个交换机。TETRA传输网络还包括该图中未示出的其它接口和外设单元。它们包括例如网管系统和调度系统。
在TETRA系统或类似系统中，将呼叫处理成单独的语音项，但是在本申请中，呼叫代表语音项，而呼叫分组代表语音项分组。
在第一优选实施例中，基站BS的节点N通过64kbit/s电路连接到交换机DXT。交换机DXT以较高速率，例如2Mbit/s连接到网络的其余部分。第一优选实施例中，最好使用高速信道作为并行64kbit/s连接，从而可以并行发送32个彼此复用的分组。该情况与分组从不同方向到达时相同分组的次序是随机的。但是，与相同连接相关联的分组则按时间顺序安置，因为它们是连续发送的，且以相同速率经过相同的距离。也可以直接使用高速信道，而不将其划分成并行信道。仅通过例子给出传输速率以说明本发明。
TETRA标准定义了具有不同优先级的不同的语音和数据业务。对每个登记入网的用户，数据库中都存储了一个优先级。业务的优先级和质量影响例如资源的分配。标准中定义的一个语音业务是群呼叫，它通过例如以下过程建立从某个场所拨打一个群号码，并声明该呼叫是一个点到多点呼叫。如果正在建立一个群呼叫，那么只向该群所在区域内的基站BS发送群标识符。移动用户所属的群的标识存储在移动台MS中。移动台MS检查接收的群标识，如果在移动台MS的存储器中发现了该群标识，则连接到该次呼叫在本例中，假定需要复制群呼叫的交换机或节点能够复制足够数量的群呼叫分组，并以单个分组的形式将其转发，使得可以向该群所在区域内的每个基站BS发送单个分组，以将其转发给该群的移动用户。这样，群呼叫分组的处理方式可以与本发明的第一优选实施例中的传统呼叫分组相同。
图2说明了无线路径的分组和传输网络中发送的分组之间的关系。如果信息在无线路径上发送，那么帧在载波上连续发送。一个帧包含载波特定信道或连接，因而分组与信道上发往某个接收移动台的呼叫相关联。基站则接收连续帧，其中为每个连接分配了信道。在目前使用的基于将载波划分成信道的方法中，帧是TDMA或CDMA帧。帧的传输时长取决于所用的无线系统。例如，在TETRA系统中，一个TDMA帧的发送需要约60毫秒，在CDMA方法所实现的窄带数据传输中，帧的发送需要约20毫秒。图2示出了第一优选实施例中，需要按照TETRA标准在载波上发送的分组C1、C2、C3和C4。TETRA标准的无线接口Air基于4信道时分复用带宽为25kHz的载波。为简明起见，该图仅示出了一个方向上的一个载波。基站可以有多个载波，上行和下行方向都可以有载波。通常为每个连接分配一个信道，但是TETRA标准的无线系统允许为一个连接分配多个时隙。但为简明起见，这里假定为一个连接分配一个信道。群呼叫也是一个连接。参看图2，假定没有经过信道编码的语音在信道1上传送，分组的实际信息内容，即净荷PL1是432比特。在信道3上传送的语音是信道编码语音，分组的净荷PL2是274比特。在基站的节点N中，从无线路径接收的净荷与在无线路径上传送的其它信息分离，在净荷中加入标识数据ID。标识数据ID1、ID2指示该分组所关联的连接，即分组的目的地。节点根据该数据识别与该分组相关联的数据传输连接。该标识符表明了分组的目的地址，即它需要发送到哪里。标识数据例如由56比特表示。相应地，节点N将标识数据从从传输网络接收的分组净荷中删去，加入其它必要的无线路径信息。因此，发往实际传输网络或从实际传输网络接收的呼叫分组PA的大小是330比特或488比特。这些分组在64kbit/s传输路径上的传输时间分别约为5.2毫秒和7.6毫秒。为无线路径上的每个信道保留了约15毫秒。传输网络的网络节点，即本发明第一优选实施例中的交换机DXT，接收分组PA，并最好根据标识数据ID将其转发。
图3说明了本发明第一优选实施例中，分组交换数据传输网络的节点操作。该节点是例如TETRA传输网络的交换机DXT。该节点也可以是包含至少一定智能的任何其它网络节点，使得它能够将接收的分组在相同方向上发回。该节点不需要对分组进行任何形式的处理；它所需要做的就是转发分组。这些分组包含按照图2的净荷和标识符。为简明起见，假定在图3中，进入信道1、2、3、4、5和6的传输速率和外出信道A和B的传输速率相同。其优点是，在开始接收分组时，可以立即启动分组的发送。如果发送速率不同，那么只有在接收了整个分组之后才能开始发送。在图3中，以进入信道的次序对不同数据传输连接进行编号，将其彼此分开。与同一连接相关联的分组具有相同的编号。编号的功能纯粹是说明性的。编号的数据传输连接已分配有重复周期R中的时间片1，重复周期R具有预定长度RT。按照图3，重复周期必须比单个分组的传输时长长，使得在周期内有足够时间发送不同连接的分组。如果包含网络内部信令信息的控制分组与呼叫分组分离，那么如果定义了重复周期的长度，则不需要考虑控制分组的长度。控制分组通常较短，但是例如在更新网络时，可能需要使用较大的控制分组，因而控制分组最大长度的决定因素是控制分组的传输必须不能超过重复周期的时长。如果将本发明应用于无线系统，自然将重复周期的长度定义成与无线路径上帧的传输时长相等，每帧中的一个分组需要一个连接，因为与同一连接相关联的分组总是在同一信道上发送。如果重复周期的长度与无线路径上帧的发送时长相等，则整个系统的操作同步。如果重复周期短于帧的发送时长，则分组仍不能快点到达接收端，而是在基站缓存，它们在那里等待接入无线路径。如果重复周期较长，一些分组无法及时到达并发送到无线路径，而是错过了它们的传输时隙，因而损伤了连接的质量。因此，在TETRA网络中，重复周期的长度最好是60毫秒。在该例使用的64kbit/s传输速率下，重复周期的长度约是11.5乘上发送较短的330比特呼叫分组所需要的时间段，或是8乘上发送较长的488比特分组所需要的时间段。
在图3中，与某个连接相关联的分组2在进入信道6上到达，该连接没有分配到时间片1。因为分组2包含为连接4-1分配的时间片，所以它不是按照到达次序在分组1-1之后发送，而是将分组2的发送延迟时间t，直至外出信道上发现了足量的空闲时间。在图3的例子中，经时刻B-t7之后，在信道B上发现了第一足够长的空闲时间段。从信道B为信道6的连接分配时间片1’。即使所有其它连接都已收回为它们分配的时间片，到达信道6的连接的分组仍将在时刻B-t7开始转发给信道B。这样，传输时延能够保持均匀。最好使用第一分组的时延，例如优化分组的路由选择和确定其长度。
在图3中，网络节点在同一重复周期期间接收了发往数据传输连接1-1的第二分组。该图中以分组阴影线标识了该分组。但是，该分组不是在可以发送时就立即发送，即在时刻B-t8在信道上发送，而最好只在下一重复周期的时刻A-t1发送，即在为该连接分配的时间片中发送，且最好在同一信道上发送。通过这种方式，分组可以以相等的间隔转发，从而消除传输时延的变化，使得这种变化所引起的问题最小。同一信道的使用确保了分组沿同样拥挤的路由经过等长距离。这样，可以消除信道变化对传输时延的变化的影响。如果将较高速率信道划分成多个信道，那么这些信道组成的单元可以视为具有多层时间片的单个信道。只要发往同一连接的连续分组的发送开始时间之间的间隔与重复周期R长度相等，那么分组也可以在任何信道上传送，或者发送给任何数量的信道。
尽管图3利用图2所示TETRA系统的呼叫分组长度说明了按照本发明的时间片分配，但在图3中很显然，本发明并不以任何方式限制分组的长度，也不要求分组具有特定长度。如果分组中的标识符包含分组大小的信息和连接信息，那么最好通过检查该标识符得到分组的大小。分组大小的信息也可以从标识符所包含的信息得到。例如，在TETRA系统中，足够的信息是，连接是例如语音连接，并且将在其上发送信道编码语音。也可以通过以下过程检查分组的大小延时第一分组，使得在开始发送之前，已完全接收该分组。也可以通过以下过程检查分组的大小在呼叫建立过程中向网络节点发送控制分组，该控制分组表明了将在该连接上发送长度确定的分组。
如果没有空闲容量，那么可以通过多种不同方式分配资源，这些方式至少部分取决于采用本发明的数据传输系统的资源分配算法。本发明允许，例如通过传送连接的时间片以提供所需的时间片来优化传输容量。时间片的传送方式最好使得时间片移动到另一信道重复周期的同一时刻，或者同一信道上重复周期的较早时刻。但是，这些方案并不总是可行的。就连接的质量而言，重要的是这种传送尽可能少。即使可行，一次性传送时间片的分配也并不传回，而是在新的时间片中传送分组。在分配资源时，可以尝试对不同连接赋予不同的优先级，例如使得只有在问题无法通过传送为数据连接分配的时间片解决时，才传送为语音连接分配的时间片。时间对数据连接质量的影响较小。
在按照TETRA标准的系统中，资源以优先级和时间的次序分配。在数据库中为每个用户和群定义优先级，该优先级用于分配已变成空闲的资源，或者终止呼叫。例如，紧急呼叫可以终止除了其它紧急呼叫之外的所有其它连接。如果在呼叫建立过程中没有空闲资源，则呼叫被插入队列。如果资源可用，则以优先级的次序将它们分配给呼叫。遵循标准的资源分配原则可以很好地与本发明所带来的传输容量优化相结合，从而生成提供最佳传输容量的资源分配算法。
图4的框图说明了第一优选实施例中本发明的网络节点。为便于说明，该网络节点的操作与前面结合图3所描述的节点相同。按照图3，6个进入信道通往该网络节点，两个外出信道离开该节点。按照本发明的网络节点的外出和进入信道的数量的唯一限制是，该节点中至少有一个进入和一个外出信道。该网络节点包括时钟CLO，用于操作的同步和定时。该时钟连接计时器TC，TC以一个重复周期的间隔清零，该计时器表明重复周期中的当前点以定时发送分组。计时器使得分组能从网络节点的发送定时正确。该网络节点还包括交换机终端ET，用以从其它网络节点或其它网络收发分组。该网络节点还包括维护单元OMU，它将网络节点连接到网管系统。维护单元OMU根据从网管系统接收的命令设置网络节点中的重复周期持续时长。该网络节点还包括呼叫控制单元CCU，其功能是呼叫控制和资源管理。呼叫控制单元CCU识别与接收的分组相关联的连接；检查接收的分组是否是接收的第一分组，或者是否已为该连接分配了可以发送分组的时间片；为该连接分配时间片，通过交换机终端ET控制分组的传输，使得分组在为该连接分配的时间片中发送，同一连接的分组以一个重复周期的间隔发送。为了呼叫控制单元CCU能够成功地完成功能，该单元可以例如在它正转发的连接上维护表T。该信息也可以以其它方式存储。表T包含了已分配了时间片的连接信息，即第一优选实施例中呼叫3的信息，以及开始发送该呼叫的时刻4的信息。开始时刻4时计时器所指示的重复周期中的时刻，在该时刻开始发送分组，即由此开始保留重复周期中的时间片的时刻。此外，必须发现保留的时间片的长度。在本例中，通过在表T中维护列5来解决该问题，列5中以比特形式记录了保留的时间片长度，在得知传输速率的情况下，可以根据它容易地计算时间片的持续时长。该长度也可以以秒表示。保留时间片的长度也可以通过指示时间片结束时刻来表示。该信息是呼叫控制单元CCU所需的最少信息。该信息允许CCU分配时间片，识别已分配时间片的连接，并正确定时发送。
除了最少信息之外，表T最好还包含其它信息，例如发送到该连接的分组6的信息，如果网络节点中有多个外出信道，则还包含正在发送分组的外出信道7的信息。表T可以同时包含这两种信息类型，也可以两者都不包含，或者仅包含一种信息类型。外出信道信息确保分组在相同的外出信道上实际发送，从而可以确保传输时延不会因信道而变化。
图4示出了维护发送到该连接的分组信息的可选方式。表T中列‘发送’6表明分组是否已在前一时间片中发送，下面结合图6还会予以描述。还有其它方案例如，该列可以包含发送的所有分组信息，以及分组何时发送的信息。图4所示方案可以避免不必要的容量分配。不同于其它方案，该方案无法用于收集计费信息。
在第一优选实施例中，呼叫控制单元CCU包括缓冲器BUF，用于缓存分组。缓冲器BUF也可以位于网络节点中的其它单元，或者它是一个单独的模块。在其它实施例中，根本不需要单独的缓冲器。
图5的流程图说明了本发明的第一优选实施例，其中在网络节点分离呼叫分组和包含数据传输往信令或控制信息的控制分组。网络节点的缓冲器中为控制分组维护单独的队列。在图4的网络节点中，呼叫控制单元包括缓冲器。该缓冲器也可以位于网络节点中的其它单元，或者它是一个单独的模块。呼叫分组可以包含语音或数据。如果网络节点接收20到新分组，那么网络节点根据包含在分组中的标识数据检查该分组是否是21控制分组。如果它是控制分组，那么检查是否为与其相关联的连接分配23了时间片。如果已为该连接分配了时间片，那么搜寻25分组发送的开始时刻，即输出时刻。根据开始时刻，分组或者等待缓冲器中的输出时刻，或者立即开始发送分组。如果没有分配时间片，那么呼叫是一个新呼叫，以前面结合图3描述的方式为该呼叫分配24时间片。如果分配了时间片，那么确定25该分组的输出时刻，分组或者插入缓冲器等待输出时刻，或者立即开始发送。
如果控制分组和呼叫分组没有分离，那么仅执行图5所给出的方法的一些步骤。如果接收到新的分组，则检查是否为与该分组相关联的连接分配23了时间片。如果是，为该分组搜寻25输出时刻，分组或者插入缓冲器等待输出时刻，或者立即开始发送。如果没有分配时间片，则分配24时间片，确定25发送的开始时刻，其方式同前所述。
图6说明了第一优选实施例中，按照本发明的网络节点的发送侧的操作，其中网络节点是图4所示网络节点。图6的情况中，正等待26下一呼叫分组的发送时刻。当到达该时刻时，检查是否有27分组在缓冲器中等待。如果缓冲器中有与该呼叫相关联的分组，则发送该分组，在按照结合图4描述的方案的网络节点所维护的表的‘发送’列中标记28上P，以指示分组已发送。在发送分组之后，计算29下一呼叫分组发送之前所余时间，即下一呼叫分组的发送时刻。然后，最好监测30控制分组队列，发现这样的第一控制消息，该消息足够短，从而有足够的时间发送。如果发现31一个，那么发送32该控制消息。
在发送控制消息之后，检查是否是33下一呼叫分组的发送时刻。如果是，过程返回步骤27，检查是否有分组在缓冲器中等待。如果下一呼叫分组的发送时刻仍未临近，则过程返回步骤29，计算到下一呼叫分组的发送时刻的间隔。如果没有发现31足够短的控制消息，则等待26下一呼叫分组的发送时刻。也可以不是搜寻足够短的控制消息，而是以到达次序选择控制消息发送，因而不是象前面那样检查是否能发现足够短的控制消息，而是检查是否有足够时间发送下一控制消息。如果没有足够时间，则消息返回队列，等待下一呼叫分组的发送时刻。如果呼叫分组具有优先级，那么以优先级次序将它们插入队列，甚至可以将具有最高优先级的控制分组解释为呼叫分组，为它们分配单独的时间片。
如果没有27下一呼叫分组，检查34按照结合图4给出的方案的表的‘发送’列中是否有E。如果该列中有E，则意味着前一时间也没有分组，从图4的表中取消为该呼叫分配的不必要的时间片，即收回35分配的时间片。之后，过程返回步骤29，计算到下一呼叫分组的发送时刻的间隔。如果步骤34中进行的检查表明图4给出的表的‘发送’列中有P，则在‘发送’列中标记36上E，过程进行到步骤29，计算到下一呼叫分组的发送时刻的间隔。时间片分配的取消，即收回分配的时间片，也可以是因为表明呼叫已被终止的呼叫终止消息。这样，在两个连续的‘无分组’指示之后的上述时间片的分配收回提高了传输容量的效率，因为未使用的容量在这里变为可用。此外，不需要发送单独的呼叫终止消息，因而减少了信令量。事实上，还可以通过许多其它方式检测到没有分组，例如与前面结合图4描述的那样，通过比较到发送的前一分组的间隔。在收回分配的时间片之前必须缺少的分组的数量也可以不是2，但是该数目必须事先确定，网络节点必须适当地发挥作用。如果在收回为该呼叫分配的时间片之后，接收与该呼叫关联的分组以进行转发，则可以将该呼叫视为新呼叫，将为其分配一个新的时间片。
如果控制分组和呼叫分组没有分离，那么仅执行图6所给出的方法的一些步骤。呼叫分组此处是指需要发送的所有分组。开始情况是等待26下一呼叫分组的发送时刻。如果该时刻到达，那么检查是否有27分组在缓冲器中等待。如果缓冲器中有与该连接相关联的分组，则发送该分组，在按照结合图4描述的方案的网络节点所维护的表的‘发送’列中标记28上P，以指示分组已发送，然后过程进行到步骤26，等待下一呼叫分组的发送时刻。如果没有下一呼叫分组，检查34按照结合图4给出的方案的表的‘发送’列中是否有E。如果该列中有E，则意味着前一时间也没有分组，然后从图4的表中取消为该连接进行的不必要的时间片分配，即收回35分配的时间片。之后，过程返回步骤26，等待下一呼叫分组的发送时刻。如果步骤34中进行的检查表明图4给出的表的‘发送’列中有P，则在‘发送’列中标记上E，过程进行到步骤26，等待下一呼叫分组的发送时刻。
关于图5和6及相关描述中基于标识信息所指示的分组的信息内容而进行的分组的不同处理，需要指出，类似的划分也可以通过分离包含语音的分组和其它分组实现，因而语音分组的处理方式与图5和6的呼叫分组相同，即仅为语音分组分配时间片。控制分组和包含数据的呼叫分组的处理方式与结合图5和6的描述给出的呼叫分组相同，即只要语音分组之间有足够的时间，就在语音分组之间发送这些分组。这些分组也可以划分成控制、语音和数据分组，为语音分组和数据分组分配的时间片的优先级高于控制分组。也可以将分组大致划分成控制分组和呼叫分组，但在拥塞情况下，将呼叫分组划分成语音分组和数据分组，因而不同类型的分组的处理可以不同。如果在网络中传送实时图像，那么图像分组与语音分组类似，以相同方式处理。
图和相关描述仅用于说明本发明及其在移动系统中的应用。对本领域技术人员而言，显然可以以多种方式变化和改进本发明，而不偏离后附权利要求书所公开的本发明的范围和精神。
权利要求
1.一种分组交换数据传输方法，其中将接收的分组发向分组的目的地址，其特征在于包括以下步骤确定远比发送单个分组所需时间长的重复周期，从重复周期中为连接分配不同长度的时间片；确定重复周期的开始点；维护重复周期中当前点的信息；维护从重复周期中分配的时间片信息，以及与其相关联的连接信息；接收分组(20)；根据分组的标识数据，识别与分组相关联的连接以及目的地址；检查是否从重复周期中为分组的连接分配了时间片；以及如果是，那么当重复周期中到达了分配的时间片的开始点时，开始发送分组；如果不是，-确定分组发送时长；-在重复周期中搜寻至少与该发送时长一样长的空闲时间段；-从重复周期中的空闲时间段中，为分组的连接分配至少与分组发送时长一样长的时间片；以及-当重复周期中到达了分配的时间片的开始点时，开始发送分组。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括以下步骤如果有这样两个连续的重复周期，则收回为该连接分配的时间片(35)在这两个重复周期期间，没有与该连接相关联的分组需要在时间片中发送，以及如果在收回为该连接分配的时间片之后，接收到与该连接相关联的分组，则分配一个新的时间片。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，还包括以下步骤为每个可用的外出信道单独确定重复周期及其开始点，选择这样的信道作为新连接的外出信道在该信道上最快发现适合分配的时间片，在同一外出信道上发送与相同连接相关联的分组，以及以信道特定的方式维护从重复周期中分配的时间片信息，以及与其相关联的连接信息。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，根据包含在分组中的标识数据，将分组划分成呼叫分组和包含信令信息的控制分组，仅为与呼叫分组相关联的连接分配时间片，在分配的时间片中发送呼叫分组，以及在重复周期中这样的点上发送控制分组在这些点上，可以在下一个分配的时间片之前完全发送控制分组。
5.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，根据包含在分组中的标识数据，将分组划分成包含语音的语音分组和其它分组，仅为与语音分组相关联的连接分配时间片，在分配的时间片中发送语音分组，以及在重复周期中这样的点上发送其它分组在这些点上，可以在下一个分配的时间片之前完全发送其它分组。
6.根据前述权利要求中任意一项的方法，用于移动电话系统的传输网，其特征在于，将重复周期的长度定义为无线路径上发送一个帧所需的时间长度。
7.一种分组交换数据传输网络的网络节点，至少有一个进入信道通往该网络节点，至少有一个外出信道源自该网络节点，该节点包括向目的地址发送分组的发送装置，其特征在于，该节点还包括设置装置(OMU)，将重复周期的持续长度设置成远长于单个分组的传输时间；至少一个计时器(TC)，用以指示重复周期中的当前点，以定时发送分组，该计时器以一个重复周期的间隔清零；识别装置(CCU)，用于识别与接收的分组相关联的连接，并检测网络节点是否在所述分组之前已接收到与该连接相关联的分组，或者该分组是否是与该连接相关联的第一分组；分配装置(CCU)，用于在重复周期中搜寻至少与分组发送时长一样长的空闲时间片，响应于接收到与该连接相关联的第一分组，从该空闲时间片中为与该分组相关联的连接分配至少与分组发送时长一样长的时间片，分配时间片的开始点由确定与该连接相关联的分组的发送开始时刻的计时器指示，以及控制装置(CCU)，用于在为与该分组相关联的连接分配的时间片中向目的地址发送分组，使得以一个重复周期的间隔从网络节点一次一个分组地发送与同一连接相关联的分组。
8.根据权利要求7的网络节点，其特征在于，还包括记录装置(7)，用于为每个连接记录发送的分组和没有分组的时间片，并响应于同一个连接上两个没有分组的连续时间片，收回分配的时间片。
9.根据权利要求7或8的网络节点，还包括至少第二外出信道其特征在于，每个信道具有不同的重复周期；分配装置(CCU)为每个信道分配时间片，以及控制装置(CCU)在同一外出信道上发送与同一连接相关联的分组。
10.根据权利要求7、8或9的网络节点，其特征在于，网络节点位于移动电话系统的传输网中，重复周期与无线路径上发送一个帧所需的时间长度相等，以及根据移动电话系统中无线路径上发送的分组长度(PL1，PL2)，确定需要发送的分组(PA)的长度。
11.根据权利要求10的网络节点，其特征在于，标识装置(CCU)分离呼叫分组和包含控制信息的控制分组，分配装置(CCU)仅在接收到第一呼叫分组之后分配时间片，以及控制装置(CCU)在分配的时间片之间的能够完全发送控制分组的间隔中发送控制分组。
全文摘要
本发明涉及呼叫的分组交换传输,尤其涉及语音呼叫的实时分组交换传输。本发明的目的是提供一种允许有效利用传输容量而不会损伤实时呼叫质量的方法:这里信息可以通过分组交换方法传送,使得传输时延保持较短,同一呼叫的传输时延不会在接收端变化。本发明的方法包括:确定远比发送单个分组发送时长长的重复周期(R),确定重复周期的开始点(0),接收分组(2),从重复周期中为该分组相关联的连接分配与该分组持续时长等长的时间片(1’),在分配的时间片中发送给分组,当接收到与同一连接相关联的新的分组时,在为该连接分配的时间片中发送该分组。本发明的另一目的是提供数据传输网中的一种网络节点。
文档编号H04L12/56GK1256062SQ98805039
公开日2000年6月7日 申请日期1998年5月12日 优先权日1997年5月13日
发明者利奥·亥泊莱南 申请人:诺基亚网络有限公司