CN1329806A - 在分组交换网络中的队列管理 - Google Patents

Abstract

在一种多点到点的链路中,根据许可证(TP)在共享媒体上将分组(Ⅰ)传送到中心节点(10)。该中心节点(10)根据在中心节点上保持的队列规模记录(11)将许可证发到多点节点(20)。根据从该多点节点接收到的队列规模报告(对许可证的请求)(RP)更新该队列记录。由于通过链路的传输延时,当将许可证和对许可证的请求在大约相同时间发送时,可能将错误队列值记录在中心节点上。当中心节点保留在以前的往返延时期间所发送的许可证记录时克服了这个问题并改善了传送容量。然后在将它用于更新队列记录以前由所存储的许可证数目来调节对许可证的任何输入请求。

Description

在分组交换网络中的队列管理

1.发明的领域

本发明涉及在分组交换网络中的媒体接入控制(MAC)。特别针对在一种共享的媒体上，一个中心节点和几个多点节点中的一个之间的分组传送的管理。

2.背景技术

在分组交换网络中点到多点链路的媒体接入控制是一种用于确定在链路的多点端上多个节点中哪一个被允许在共享的媒体上发送一个分组到在链路的另一端上的单一中心节点的机制。在双向TDMA传送链路中所使用的一种通常的媒体接入控制机制中，中心节点对它发送的每个分组附加准许信息，通常被称为许可证。许可证被寻址到多点节点中的一个并规定在未来的分组流中的哪个时隙可被已寻址的多点节点用于发送一个分组。

根据请求分配许可证。当分组出现在等待传送的节点上时，该多点节点在典型情况下以队列规模信息的形式发送请求。该中心节点发送相应的许可证，并当对于许可证的请求到达比许可证可被发出更频繁时，也将管理优先级的分配。为此目的，每个多点节点有一个存储分组的队列，直到节点被允许传送它们为止。

每个多点节点记录等待发送的已排队的分组的数目，以便将相应的许可证请求可发送到中心节点。该中心节点也保留一份在每个多点节点上队列长度的记录。根据这份队列记录，该中心节点发布许可证给需要信道容量的那些多点节点。

可将在中心节点中的队列记录以从多点节点接收到的许可证请求的形式的队列信息来更新。这种请求表示在该多点节点上当前队列的规模，并被用于重写在中心节点上所记录的队列规模。每次发送一个分组的许可证被传送到相应的多点节点时，在中心节点上所记录的队列规模也被减小。

在中心节点和多点节点之间的信息传送包含延时，它取决于可用的带宽和传送媒体的长度。当处理从中心节点接收到的许可证时，在多点节点上也发生延时。因此存在一个窗，在此期间多点节点可以发送许可证请求，根据在接收许可证请求之前的队列记录，该中心节点可以发送许可证到相同的多点节点。当该许可证请求到达该中心节点时，该队列记录可被错误的队列规模值重写。虽然这种错误将不引起分组的丢失，但可导致发送比实际需要多的许可证。通过进一步到达多点节点的分组将实际的和已记录的队列规模之间的不一致减轻到某种程度是可能的，然而，总的说来，中心节点将发出不可能被使用的许可证会有高的概率。这样信道容量将被浪费掉。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种减轻现有技术问题的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供一种大大改善在多点到点的链路中信道容量的利用的方法和装置。

利用一种借助通信业务接收节点的方法实现了这个目的，保存一份等待在通信业务发送节点上传送的分组的数目的队列记录，存储许可证的数目，或者在每个许可证发送以后预先规定的延时内被许可证起动传送的分组的等效数目，和用所存储的许可证数目修改任何输入的许可证请求的值。该延时最好对应于在所涉及的两个节点之间往返的延时。这是该许可证延时和该报告延时之和，也就是，在由通信业务接收节点发送许可证与由通信业务发送节点发送相应的(被许可的)通信业务分组之间的总时间。这种延时还包括由通信业务发送节点辨认，或处理该许可证所需的处理延时。

本发明还存在于通信网的节点中，在被共享的媒体上从至少一个另外的节点接收通信业务。安排该节点存储发送到该另外的节点的许可证数目，或者在每个许可证发送以后的预先规定的延时内，利用这些许可证起动传送的分组的等效数目，并用所存储的许可证的值修改来自相同的另外的节点输入的队列规模报告。

还提议一种通信网，包括一个中心节点和几个多点节点，这些多点节点通过一种共享的媒体连到所述的中心节点。该中心节点为每个多点节点保留一份队列规模记录并包括用于存储发送到各个多点节点的许可证的数目，或者在预先规定的延时内，起动传送的分组的等效数目，并用所存储的许可证的值修改与涉及的该多点节点对应的任何输入的队列规模记录。

存储在前面的往返延时中所发送的许可证数目有效地建立了还不可能被处理和被相应的多点节点响应的许可证数目。在这期间内从相应的多点节点接收到的，任何队列规模记录，或对许可证的请求将在不知道许可证的情况下被发给。如果一个许可证允许一个以上的分组被发送，将通过利用所发送的许可证数目，或被起动的分组的等效数目来修改这个记录值，校正报告的队列规模。该正确值被用于重写在该中心节点中的队列记录。

藉助于依据本发明的方法和节点及网络装置，在通信业务接收节点中的队列规模记录将被不断地调节以反映实际所需的许可证数目。因而通常过多估计的队列规模和产生的未用时隙的分配将被消除。因此，将改善网络的传送容量和效率。

附图简述

从以下的通过举例参考附图给出的最佳实施方案的描述将本发明的其它目的和优点变得更明显，其中：

图1扼要描述在一种TDMA分组交换网络中的多点对点的链路。

图2a到2k扼要描述通常用于记录位于图1的网络内一个中心节点中的多点节点上的分组队列规模的过程，和

图3a到3I依据本发明简要示出用于调节在图1的多点对点网络内一个中心节点上的队列记录的过程。

附图详述

在图中，将同样的标号用于类似的或相同的部件。

一种在TDMA分组交换通信网中典型的多点对点的链路被示于图1中。几个多点节点20的其中三个被示于图中，通过一个单一的，共享的双向信道与中心节点10通信。信道100可以是一种固定的电的或光电的链路或一种空中接口。

媒体接入控制(MAC)机制被中心节点10用于确定哪个多点节点可以使用被共享信道100上的哪个时隙发送分组。在此假定，一个分组是在一个时隙中可在信道100上被发送的信息总量。取决于利用这个信道的服务，分组可以包含一个或几个帧，或一个帧的若干部分。

一种通常的媒体接入控制步骤示于图2a到2k中，图2a至2k示出在如图1所示的链路中一个中心节点10和一个多点节点20之间被大大简化的帧或分组的流程图。每个帧在一个时隙30中被发送。在图2a至2k的每张图中，下游的链路被示于顶部，上游的链路在底部。虚线表示在信道100和节点10，20中每一个之间的接口。

假定在所示的链路中，在两个节点之间的传输延时或飞行时间等于三个时隙周期。在多点节点中的处理时间被假定为等于一个单一时隙周期30。这由多点节点20上的时隙31表示。每个相继的图表示在一个时隙间隔中的链路。

图2a示出起始状态，其中多点节点具有的队列长度为6个分组等待被发送，中心节点10保留一份这个队列长度的记录11。中心节点10刚刚发出一个许可证以便发送一个请求RP到多点节点20。这个发送请求RP的许可证是对多点节点20的一种邀请，通过请求指明，R_n，对于通信业务许可证TP，发送队列中所有的分组所需的许可证数目n。因此，对于许可证R_n的请求实际上是一份队列规模报告。在所示的例子中，一个许可证表示一个时隙，在此期间可以发送一个分组。然而，将会理解，一个许可证可以表示发送一个以上分组的邀请，例如，在相继的时隙中，移到图2b上，可以看到，发送请求RP的许可证被提前通过链路的一个时隙延时，中心节点10随后发送第一通信业务许可证TP。由中心节点10发出这个通信业务许可证TP使被记录的队列长度11减量1。然而，在多点节点中的实际队列仍然是6，因为还没有分组被发送。

在图2c中一个另外的通信业务许可证TP被中心节点10发出，被记录的队列长度被修正为4。发送请求RP的许可证仍然在传输中。在图2d中，发送请求RP的许可证已到达多点节点20并正在被处理。如上所提到的那样，这将占用一个时隙周期，如时隙31所示。在其中，中心节点10发出第三通信业务许可证TP，被记录的队列规模11减到3。在图2e中，发送请求RP的许可证已被多点节点20处理，结果对6个许可证的请求R₆被发送。第一通信业务许可证TP也已到达多点节点20，31，并准备处理。同时，中心节点已发出第四通信业务许可证TP并已将被记录的队列规模修改为2。

在图2f中，多点节点20已处理第一通信业务许可证TP和作为响应已发出第一通信业务分组。现在在多点节点20上的队列包含5个分组。中心节点已发出第五通信业务许可证TP，队列记录11已被修改为1。在图2g中当最后的第六通信业务许可证TP被发送时，队列记录被最后减少到0。多点节点20也已通过发送第二分组对第二通信业务许可证TP作出响应，以致在节点20上的实际队列规模被减少到4。在图2h中，中心节点已接收到对许可证R₆的请求，重写队列记录11。因而后者被更新为6。在其中，多点节点20继续发送分组，对许可证作出响应。这个过程从图2i到2k继续进行，直到在多点节点20上的所有的分组已被发送，对六个通信业务许可证TP作出响应。因而在多点节点20上的最后队列为0。然而，在中心节点10上被记录的队列规模11是6。

在这个特定的例子中，在中心节点10上记录的队列规模误差是由于对通信业务许可证的请求R_n被在下行上发送，和许可证被在相同周期期间在上行上发送引起的。实际上两个节点正在发出信息，并不知道在传输中的信息。

图3a至3I示出依据本发明用于除去这种误差源的步骤。在本方案中，中心节点10包括一个许可证存储器12，它可以是任何暂时的存储媒体，例如寄存器或计数器或等效物，用于记录在它们被激发后预先确定的周期内被发送的通信业务许可证TP的数目。这个存储器12实际上存储在以前的往返延时内被发送到多点节点20的通信业务许可证TP的历史。在本实施方案中，这意味着寄存器12被适配成保留在最后的前面7个时隙周期内所发送的许可证数目。这7个时隙周期对应于在中心节点10和多点节点20之间的往返延时。特别是，延时等于通信业务许可证TP到达多点节点31和由它处理所需的时间加上由多点节点20发送的通信业务分组T到达中心节点10的传输延时。

说到图2a至2k的步骤，假定在中心节点中，处理对许可证的请求R_n，也就是更新被记录的队列规模的延时是微不足道的。现在将参考图3a至3k描述依据本发明的步骤，这些图示出与对于依据本发明的方案的图2a至2k中所示的相同的事件序列。图31示出在图3k以后链路3的时隙延时。

在图3a中，6个分组的队列正在多点节点20等待。中心节点10保留这个队列规模的记录11，也刚好已发送一个发送请求RP的许可证。许可证存储器12是空白，因为在以前的7个时隙周期期间，没有通信业务许可证TP已被发送。

在图3b中，跟随发送请求RP的许可证，第一通信业务许可证TP被发送。这个事件使队列记录11被减量1。许可证存储器12也被增量并保存值1。

在以下的三个时隙30(图3c到3e)期间，另外的三个通信业务许可证TP被发送。因此所得到的队列记录11是2，在许可证存储器12的值是4。在其中，多点节点20以请求6个许可证R₆的形式，发出对RP的回音。当这种回音R₆正在朝中心节点10行进时，两个另外的通信业务许可证TP被发送(图3f和3g)，将队列记录11减少到0，并使许可证存储器中的值为6。在这个时隙的终了，对6个许可证的请求R₆已到达中心节点10，这被示于图3h中，展示在相继时隙中的状况。将回忆起，在中心节点中的处理时间被考虑为是微不足道的。然而，在对许可证的请求R₆被用于重写队列记录以前，其值首先被存储在许可证存储器12中的许可证数目调整。6个许可证被存储在存储器中，因为7个时隙以前第一许可证被发送。所存储的许可证被从请求值R₆减去，导致请求值为0。然后该值被用于更新，或重写被记录的队列值11。这样被记录的队列值11实际上仍然未被改变。在下一个时隙周期中，如图3i中所示，对于第一通信业务许可证TP，7个时隙的往返延时已经到期。因此许可证存储器被减量1，在图3j和3k中，因为两个以上的许可证延时到期，许可证存储器12被进一步减量。最后，图31示出当最后的许可证延时已到期时三个时隙相继延时的状态，最后许可证存储器12被设置为0。

将会理解，许可证存储器12实际存储许可证记录的时间周期将超过7个时隙。因为将不可避免地存在与中心节点10有联系的某些有限的处理延时。

作为调整队列规模报告(许可证请求)的结果，在中心节点10中所记录的队列规模11将始终提供在多点节点20上等待发送的分组的数目的准确表示。

对于在图1中所示的多点到点的链路，中心节点10将保留一份在每个多点节点20上队列规模的分开的记录11。而且，该中心节点将存储为每个单独的多点节点20在以前的往返延时期间所发出的通信业务许可证数目。将会理解，不同的多点节点可以与不同的往返延时相联系。分配给一个特定的多点节点20的每个许可证存储器12，或分配给许可证的存储器的部分将因而被用于存储在相应延时内许可证发送的历史。

为了消除中心节点10对在多点节点20上等待的分组数目估计不足的风险，所发送的许可证被记录的期间应该短于在两个节点之间用帧表示的往返延时加上一个时隙的延时。这防止报告新到达的分组的任何许可证请求R_n被错误地用存储的许可证数目减少或减量。藉助于图2和3中所示的简化模型，延时应该是小于8个时隙而不是至少7个时隙。

将会理解，每个多点节点20可以保留多于一个队列，使得等待发送的不同的分组被分配给不同的队列并以不同的优先级进行处理。中心节点10也将这些不同的队列值保留在分配给多点节点的队列记录11中。在这种情况下，对不同队列的分组所发出的许可证数目将被分开存储，并且该记录被用于调节队列记录中相应的队列规模值。

Claims (14)

1.一种用在通信网的第一节点(10)中用于管理从第二节点(20)通过信道(100)传送分组(T)中信息的方法，包括：

保留表示在所述的第二节点(20)上等待发送的分组的数目的队列记录(11)，

根据从所述的第二节点接收到的队列规模值(R_n)更新所述的队列记录(11)，

其特征在于在每个许可证(TP)发出以后的预定时间周期内，记录在对用于所述的第二节点(20)指定的所述信道(100)上分配时隙的许可证(TP)的发送，并用在更新所述的队列记录(11)以前所记录的许可证数目调节从所述的第二节点(20)接收到的任何队列规模值(R_n)。

2.如在权利要求1的方法，其特征在于所述的时间周期是预先确定的时间周期。

3.如在权利要求1或2的方法，其特征在于所述的时间周期等效于在所述的第一和第二节点(10，20)之间的往返传输延时。

4.如权利要求1到3的任何一项的方法，其特征在于所述的时间周期等效于发送许可证的第一节点(10)与接收所述的许可证的第二节点(20)之间的延时加上根据该许可证发送分组的第二节点(20)与接收所述的分组的第一节点(10)之间的延时。

5.如权利要求4的方法，其特征在于所述的延时包括对于第二节点(20)和对于所述的第一节点(10)的处理延时。

6.如在权利要求1到5的任何一项的方法，其特征在于当所述的记录队列规模(11)大于0时，发送至少一个许可证。

7.一种在点对多点的通信网的中心节点(10)中的根据 1到6的任何一项的方法的使用。

8.一种用于从至少一个另外的节点(20)以分组接收信息的通信网节点(10)包括：用于存储表示在所述的至少一个另外节点(20)上等待发送分组的数目的队列记录的装置(11)；和用于根据从所述的至少一个另外节点接收到的队列规模值(R_n)更新所述的队列记录(11)的装置，其特征在于用于在预先确定的时间周期内记录对所述的至少一个另外节点(20)发出许可证(TP)的装置(12)，从而每个许可证起动至少一个信息分组的传送，并根据所述的记录许可证值调节从所述的至少一个另外节点(20)接收到的任何输入的队列规模值(R_n)。

9.一种如权利要求8的节点，其特征在于安排所述的用于更新所述的队列记录(11)的装置利用一种调节的队列规模值(R_n)。

10.如权利要求8或9的节点，其特征在于所述的延时等效于在所述的节点(10)与所述的另一节点(20)之间的往返延时。

11.如权利要求8到10的任何一项的节点，其特征在于所述的延时等效于许可证(TP)的发送和由该另一节点(20)接收所述的许可证之间的时间周期，与在由所述的另一节点(20)根据所述的许可证(TP)发送一个信息(T)分组和由节点(10)接收所述的分组之间的时间周期之和。

12.一种包括一个中心节点(10)和几个多点节点(20)的通信网，这些多点节点由共享媒体(100)连到所述的中心节点，其中所述的中心节点包括用于存储表示在每个所述的多点节点(20)上等待发送的分组的数目的队列规模记录的装置(11)，和

用于根据从所述的多点节点(20)的各个节点接收到的队列规模值(R_n)更新每个所述的队列记录(11)的装置，其特征在于：

用于在预先确定的延时内记录起动到每个所述的多点节点(20)的至少一个信息分组的传送的许可证(TP)，和用于根据各个记录到的许可证值调节从所述的多点节点(20)接收到的任何输入的队列规模值(R_n)的装置(12)。

13.如权利要求12的网络，其特征在于安排所述的用于更新所述队列记录(11)的装置利用被调节的相应队列规模值(R_n)。

14.如权利要求13的网络，其特征在于所述的延时等效于在发送许可证和由相应的多点节点(20)接收所述的许可证之间的时间周期，与由所述的多点节点(20)发送分组和由所述的中心节点(10)接收所述分组之间的延时之和。

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