DE69835130T2

DE69835130T2 - Rufzulassungssteuerung in einem Sprachpaketsystem

Info

Publication number: DE69835130T2
Application number: DE69835130T
Authority: DE
Inventors: Kotikalapudi Marlboro Sriram; Yung-Terng Marlboro Wang
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: EP0915634A3; JPH11225150A; DE69835130D1; US7414968B1; EP0915634B1; CA2248485C; JP3659464B2; EP0915634A2; US6169738B1; CA2248485A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Kommunikation und im Besonderen ein Kommunikationssystem zum Transportieren von Sprachpaketen.
Allgemeiner Stand der Technik
Netze mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM-Netze) transportieren ungeachtet der Anwendungen, die per ATM transportiert werden, innerhalb des Netzes Zellen fester Größe. Am Netzrand oder an der Endanlage bildet eine ATM-Anpassungsschicht (ATM Adaptation Layer, AAL) die Dienste, die durch das ATM-Netz angebotenen werden, auf die Dienste ab, die durch die Anwendung benötigt werden. Es gibt eine Anzahl Industriestandards und vorgeschlagene Standards, die verschiedene AALs abdecken. Insbesondere stellt „B-ISDN ATM Adaptation Layer Type 2 Specification", Entwurfsempfehlung I.363.2, November 1996, der ITU-T (hier mit AAL2 bezeichnet) effizienten ATM-Transport kleiner, verzögerungsempflindlicher Pakete in solchen Anwendungen wie Sprachpaketsystemen bereit. AAL2 ist in zwei Teilschichten aufgeteilt, die Teilschicht des gemeinsamen Teils (Common Part Sublayer, CPS) und die dienstespezifische Konvergenz-Teilschicht (Service Specific Convergence Sublayer, SSCS).
In einem AAL2-SSCS-Sprachpaketsystem ist die erforderliche Spitzenrohbandbreite von Sprache, die gemäß der im ITU-T Standard eingebetteten ADPCM G.727 codiert ist (nachfolgend mit G.727 bezeichnet), zweiunddreißigtausend Bit pro Sekunde (kbit/s). Jedoch werden neben eigentlicher Sprache andere Typen von Sprachbandtypverkehr in diesem System transportiert. Beispielsweise kann G3-Faxverkehr übermittelt werden, der eine typische Bandbreite von 9,6 kbit/s erfordert. Auch Datenverkehr mit erforderlichen Bandbreiten von bis zu 64 kbit/s im Falle von 56-kbit/s-Modemtechnologie kann transportiert werden.
Als Folge davon multiplext ein AAL2-SSCS-Sprachpaketsystem verschiedene Verkehrstypen auf eine Pipe einer abgehenden virtuellen ATM-Verbindung (Virtual Circuit, VC), die eine feste Bandbreitenzuweisung gemäß einer ATM-Dienstekategorie aufweist, z.B. ATM mit konstante Bitrate (Constant Bit Rate, CBR), ATM mit variabler Echtzeit-Bitrate (Real-Time Variable Bit Rate, rt-VBR). (Diese Bandbreite ist typischerweise fest oder statisch und wird mit einem entfernten ATM-Endpunkt beim Einrichten der VC ausgehandelt.) Nachdem die VC eingerichtet ist, können neue Anrufe gemäß einem Rufzulassungsalgorithmus zur VC zugelassen werden. In diesem Rufzulassungsalgorithmus wird in einem Extrem aller Verkehr in homogener Weise behandelt. Ein neuer Anruf wird einfach durch Vergleichen der aktuellen Anzahl Anrufe in der jeweiligen VC mit einem vorgegebenen Anrufschwellwert zugelassen. Ist die aktuelle Anzahl Anrufe kleiner als dieser Rufschwellwert, wird der neue Anruf zugelassen. Anderenfalls wird der neue Anruf blockiert.
Unglücklicherweise können, sowie neue Anrufe zur Pipe zugelassen werden, Verkehrslasten die Verwendung von Überlastminderungsalgorithmen für den Sprachverkehr erfordern, wie z.B. Bitauslassen oder Auslassen ganzer AAL2-Sprachpakete. (Es wird vorausgesetzt, dass nur Sprachverkehr gedrosselt wird, um Überlast zu mindern, und dass zum Paketauslassen, um Überlastminderung bereitzustellen, nicht auf Nicht-Sprachverkehr abgezielt wird.) Beispielsweise werden, sowie Überlast aufzutreten beginnt, Sprachpakete typischerweise zur Übertragung in einem Puffer oder einer Warteschlange eingereiht. Wenn die Anzahl dieser eingereihten Sprachpakete einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, beginnt das Bitauslassen für Sprachverkehr gemäß z.B. G.727 aufzutreten. Falls die Überlast fortfährt, sich zu verschlimmern, werden ganze AAL2-Sprachpakete ausge lassen. (Außerdem ist anzumerken, dass, falls die oben erwähnten Schwellwerte zu klein sind, das Bitauslassen zu früh auftritt und, falls die oben erwähnten Schwellwerte zu groß sind, das Bitauslassen zu spät auftritt. In diesem letzteren Fall ergibt sich wegen der bereits angefallenen großen Paketverzögerung zu der Zeit, zu der das Bitauslassen anzufangen beginnt, meist wenig oder kein Vorteil aus dem Bitauslassen (im Kontext von G.727).)
Auf dem Fachgebiet ist ein Rufzulassungssystem für ein Konkurrenzmodus-ATM-Netz in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 648 035 (als Bezugsdokument D1 bezeichnet) beschrieben. In derartigen Konkurrenzmodus-ATM-Netzen ist die Rufzulassung auf eine Angabe durch den Benutzer über für die Anwendung jenes Benutzers benötigten Netzressourcen gegründet. Gemäß der Lehre von EP-A-0 648 035 arbeitet das Netz derart, dass es Ist-Nutzungsdaten für einen zugelassenen Benutzer speichert, die entsprechend der Benutzerangabe erwarteter Nutzung indiziert sind, wobei die gespeicherten Werte für zukünftige Zulassungsentscheidungen verwendet werden, die derartige Nutzungsangaben von jedem Benutzer respektieren.
EP-A-0 648 035 stellt ein Rufzulassungsverfahren zur Verwendung in der Kommunikation bereit, wobei das Verfahren Empfangen eines ankommenden Anrufs beinhaltet.
Kurzdarstellung der Erfindung
Angesichts des Obigen haben wir beobachtet, dass eine Rufzulassungssteuerungs-Strategie, die alle Anrufe in homogener Weise behandelt, entweder zu wenige Anrufe – womit bewirkt wird, dass einige Anrufe auch dann blockiert werden, wenn Kapazität vorhanden ist – oder zu viele Anrufe zulässt – mit damit einhergehenden Überlasteffekten. Auf diese Weise haben wir erkannt, dass eine Rufzulassungssteuerungs-Strategie unterschiedliche Anruftypen berücksichtigen muss, um eine wirksame Bandbreitenverwaltung bereitzustellen. Insbesondere und gemäß der vorliegenden Erfindung wird Rufzulassung dynamisch als Funktion des Anruftyps vorgenommen.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform multiplext ein AAL2-SSCS-Sprachpaketsystem verschiedene Formen von Sprachbandverkehr einschließlich Sprachpaketen, Faxpaketen und Datenpaketen in eine virtuelle Verbindung (Virtual Circuit, VC). Dieses AAL2-SSCS-Sprachpaketsystem führt einen dynamischen Rufzulassungsalgorithmus aus, der den Anruftyp beim Entscheiden darüber, einen neuen Anruf zur VC zuzulassen, berücksichtigt. Insbesondere berücksichtigt dieser Ansatz unterschiedlichen Bandbreitenbedarf für unterschiedliche Anruftypen.
Gemäß einem Merkmal dieser Erfindung wird mindestens ein Warteschlangenparameter dynamisch als Funktion der Kapazität (oder Verbindungsbandbreite) variiert. Ein Beispiel eines Warteschlangenparameters ist ein Schwellwert.
Die vorliegende Erfindung ist über die Beschreibung von EP-A-0 648 035 dadurch gekennzeichnet, dass der ankommende Anruf einen von mehreren Anruftypen repräsentiert, die Sprachanrufe und Nicht-Sprachanrufe umfassen, die eine Anlage benutzen können, und wobei sie folgende Schritte umfasst:
Zulassen des ankommenden Anrufs für die Verwendung der Anlage als Funktion des Anruftyps des ankommenden Anrufs;
Bestimmen eines Betrages an Bandbreite, der für Sprache verfügbar ist, als Funktion einer Anzahl zugelassener Nicht-Sprachanrufe;
Setzen eines Wertes eines mindestens einen Parameters als Funktion des bestimmten Betrages an Bandbreite, wobei der mindestens eine Parameter einem Puffer zum Halten von Sprachanrufverkehr zugeordnet ist; und
Durchführen von Blockauslassen am gehaltenen Sprachanrufverkehr als Funktion des gesetzten Wertes des mindestens einen Parameterwertes.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 zeigt veranschaulichende ATM-Zellen und AAL2-Formatierung;
2 zeigt einen Paketanfangskennsatz eines LLC-Pakets gemäß AAL2;
3 zeigt ein Anfangsfeld einer ATM-Zelle gemäß AAL2;
4 zeigt einen Abschnitt eines Paketkommunikationssystems gemäß den Prinzipien der Erfindung;
5 zeigt eine veranschaulichende Tabelle, die Anruftypen und Bandbreiten aufführt;
6 zeigt eine alternative Ansicht des Abschnitts des in 4 gezeigten Kommunikationssystems;
7 zeigt ein veranschaulichendes Schaubild effektiver Bandbreite und des Gewinns durch statistisches Multiplexen;
8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Rufzulassungsprozedur, die die Prinzipien der Erfindung verkörpert;
9 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Rufabgangsprozedur zur Verwendung mit der Rufzulassungsprozedur aus 8;
10 zeigt eine veranschaulichende Organisation eines AAL2-Sprachpakets;
11 zeigt eine Überlastzustandstabelle;
12 zeigt ein Ablaufdiagramm für dynamisches Variieren von Schwellwerten des Blockauslassens gemäß den Prinzipien der Erfindung;
13 zeigt eine andere Ausführungsform eines Paketkommunikationssystems, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert; und
14 zeigt eine andere Ausführungsform eines Paketkommunikationssystems, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert.
Ausführliche Beschreibung
Vor dem Beschreiben einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung werden einige Hintergrundinformationen über ATM-Anpassungsschichten (ATM Adaptation Layers, AALs) und insbesondere über AAL2 bereitgestellt.
AAL2
ATM-Netze transportieren ungeachtet der Anwendungen, die per ATM transportiert werden, innerhalb des Netzes Zellen fester Größe (53 Oktette). Um Anwendungen in nativem Protokollmodus zu unterstützen, agiert ein Endgeräteadapter (Terminal Adapter, TA) am Netzrand als „ATM-Benutzer" und implementiert eine ATM-Anpassungsschicht (ATM Adaptation Layer, AAL), um die Dienste, die durch das ATM-Netz angeboten werden, auf die Dienste abzubilden, die durch die Anwendung benötigt werden. In Fällen, in denen ATM an der Endbenutzeranlage terminiert ist, ist die AAL-Instanz dort implementiert. AAL-1 ist für Verkehr mit konstanter Bitrate (Constant Bit Rate, CBR) definiert worden, der strenge Verzögerungs- und Jitterkontrolle erfordert (siehe z.B. ITU-T-Empfehlung I.363.1 B-ISDN ATM Adaptation Layer AAL-1 Specification). Außerdem sind AAL-3/4 (siehe z.B. ITU-T-Empfehlung I.363.3/4 B-ISDN ATM Adaptation Layer AAL 3/4 Specification) und AAL-5 (siehe z.B. ITU-T-Empfehlung I.363.5 B-ISDN ATM Adaptation Layer AAL-5 Specification) für Burst-Daten definiert worden. Diese AALs erlauben einfache Kapselung von Anwendungs-„Paketen", wenn jedes Paket in eine ATM-Zelle passt. Bei größeren Anwendungspaketen erlaubt eine Segmentierungs- und Wiedervereinigungsschicht (Segmentation and Reassembly Layer, SAR-Schicht) die Segmentierung eines „Pakets" am Sender, damit jedes Segment in eine ATM-Zelle passt, und die Wiedervereinigung des ursprünglichen Pakets aus den empfangenen ATM-Zellen am Empfänger. Diese AALs erlauben somit Sammlung von genug Informationen derart, dass sie in ein ATM-Zellen-Nutzdatum passen, oder derartige Segmentierung größerer Nativmodus-Pakete in kleinere Einheiten, dass jede kleinere Einheit in ein ATM-Zellen-Nutzdatum passt. Wenn native Informationseinheiten kleiner als ein ATM-Nutzdatum sind, verlangen diese AALs die teilweise Füllung von ATM-Zellen.
Jedoch erfordern viele Anwendungen den ATM-Transport „kleiner Pakete", die kleiner als die ATM-Zellengröße sind. Einige dieser Anwendungen sind: NstA-NstA-Trunking (Trunking zwischen Nebenstellenanlagen) für komprimierte Sprache mit oder ohne Stummunterdrückung; ATM-Backbone für drahtlosen zellulären/PCS-Zugang; ATM-Trunking zwischen Leitungsvermittlungsstellen und ATM-Backbone-Konnektivität für Pakettelefonie.
In Anwendungen wie den oben erwähnten gibt es zwei primäre Gründe, kleine Pakete über ATM-Netze zu übertragen: (i) wenn kleine native Pakete vom ATM-Netz entfernt generiert werden und die Paketgrenzen am Ziel-Außen-ATM-Netz wiederhergestellt werden müssen und (ii) wenn die Bitrate einer nativen Anwendung niedrig ist und die Anforderung an die Ende-zu-Ende-Verzögerung die Akkumulation von Bits zum Füllen einer ATM-Zelle vor Absenden der Zelle zu ihrem Ziel verbietet. Im letzteren Fall werden kleine Pakete auch dann generiert, wenn die Paketierung am ATM-Netzrand erfolgt. Die Verwendung eines ATM-Netzes, um Basisstationen mit Vocodergruppen in digitalen zellulären Systemen zu verbinden, ist ein Beispiel für Ersteres. Das ATM-Trunking zwischen Leitungsvermittlungsstellen oder Leitungs-NstA ist ein Beispiel für Letzteres.
Bei diesen Anwendungen kann die teilweise Füllung von ATM-Zellen, die aus Verwendung von AAL-1, AAL-3/4 oder AAL-5 resultiert, inakzeptablen Verlust an Bandbreiteneffizienz verursachen. Diese Ineffizienz ist aufgrund hoher Kosten pro bit/s (Bit pro Sekunde) von Belang, wenn die gesamte Verkehrsnachfrage nur Niedergeschwindigkeits-Standleitungen benötigt. In vielen Fällen kann diese Kostenstrafe viele der Vorteile aufheben, die durch einen ATM-Backbone geboten werden. Dies erfordert die Verwendung einer AAL-Anpassungsschicht für kleine Pakete, wie z.B. AAL2. Die Letztere stellt effizienten Transport kleiner nativer Pakete über ATM-Netze auf solch eine Weise bereit, die sehr kleine Transferverzögerung über das ATM-Netz hinweg erlaubt und es dem Empfänger trotzdem erlaubt, die ursprünglichen Pakete wiederherzustellen.
AAL2 behandelt die Nutzdaten von aufeinander folgenden ATM-Zellen aus derselben ATM-Verbindung als Bytestrom, in dem Pakete logisch verbundener Verbindungen (Logical Link Connection Packets, LLC-Pakete) variabler Länge gemultiplext werden. Jeder LLC-Paketstrom geht von einer Endbenutzerverbindung aus, wie z.B. ein Sprach-, Fax- oder Sprachbanddatenanruf (Voice-Band Data Call, (VBD-Anruf). Eine Darstellung von ATM-Zellen und AAL2-Formatierung ist in 1 gezeigt. Eine ATM-Verbindung umfasst mehrere ATM-Zellen, von denen ein Teil durch die Abfolge von ATM-Zellen 50, 51 und 52 repräsentiert ist. Jede ATM-Zelle umfasst einen ATM-Anfangskennsatz 1 (wie auf dem Fachgebiet bekannt), ein STF-Feld 2 und mehrere LLC-Pakete 3 (unten definiert). Jedes LLC-Paket, wie durch LLC-Paket 60 repräsentiert, umfasst einen Paketanfangskennsatz 61 und ein natives LLC-Paket 62.
Der Paketanfangskennsatz ist 3 Oktette lang und ist detailliert in 2 gezeigt. Der Paketanfangskennsatz umfasst vier Felder: ein Kanal-ID-Feld (Channel ID, CID), ein Längenangabenfeld (Length Indicator, LI), ein Reserviert-Feld (RES) und ein Anfangskennsatz-Fehlerprüfungsfeld (Header Error Check, HEC).
Das CID-Feld ist 8 Bit lang und identifiziert die LLC, zu der das Paket gehört. (Kurz zurück Bezug nehmend auf 1, kann man beobachten, dass der CID-Feldwert für das zugeordnete LLC-Paket der LLC-Nummer entspricht.) Das CID-Feld stellt Unterstützung für ein Maximum von 255 nativen Verbindungen (LLCs) über eine einzelne ATM-VC bereit. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, erlaubt ein ATM-Zellenanfangskennsatz zwei Ebenen von Adressierung: einen Identifikator des virtuellen Pfades (Virtual Path Identifier, VPI) und einen Identifikator der virtuellen Verbindung (Virtual Connection Identifier, VCI). Eine Verbindung über einen virtuellen Pfad (Virtual Path Connection, VPC) kann eine Anzahl VCs aufweisen. Mit einem 16-Bit-VCI-Feld kann eine ATM-VPC bis zu 255 × 2¹⁶ LLCs unterstützen.
Das LI-Feld besitzt 6 Bits und gibt die Länge des LLC-Pakets (oder nativen Pakets) an. Das LI-Feld ist jedem LLC-Paket hinzugefügt, sodass das Ende von Paketen variabler Länge abgegrenzt werden kann. Das LI-Feld erlaubt die Spezifikation von bis zu 63 Oktetten. Wenn der Wert des LI-Feldes über das Ende der aktuellen ATM-Zelle hinaus zeigt, wird das Paket zwischen Zellen aufgeteilt (dies ist auch in 1 dargestellt, wo LLC-Paket 60 zwischen den ATM-Zellen 50 und 51 aufgeteilt ist).
Da der Hauptbeweggrund für AAL2 die Pakettelefonie ist und Fehlererkennung für Sprachcodieralgorithmen nicht wesentlich ist, ist Fehlererkennung für native Pakete nicht notwendig. Der Zweck von Fehlererkennung ist es, zu garantieren, dass CID-, LI- und andere kritische Protokoll-Anfangskennsatzfelder nicht fehlinterpretiert werden. Dies wird in AAL2 durch das HEC-Feld in jedem Paketanfangskennsatz erreicht. Das HEC-Feld besitzt 5 Bits (siehe 2) und stellt Fehlererkennung über dem Paketanfangskennsatz bereit. Dies hat den Vorteil, in der Lage zu sein, nur jene Pakete zu verwerfen, deren Anfangskennsätze beschädigt sind.
AAL2 ist in zwei Teilschichten aufgeteilt, die Teilschicht des gemeinsamen Teils (Common Part Sublayer, CPS) und die dienstespezifische Konvergenz-Teilschicht (Service Specific Convergence Sublayer, SSCS). Das RES-Feld umfasst fünf Bits, die entweder für die CPS oder eine dienstespezifische Konvergenz-Funktion (Service Specific Convergence Function, SSCF) der SSCS reserviert oder dieser zugewiesen sind. Die CPS stellt die Funktionen des Multiplexens von Paketen variabler Länge aus mehreren Quellen in eine einzelne virtuelle ATM-Verbindung und des Weiterleitens dieser Pakete bereit, um Ende-zu-Ende-AAL2-Verbindungen zu bilden. Jener (nicht gezeigte) Abschnitt des RES-Feldes, der der CPS zugewiesen ist, wird verwendet, um Signalisierung bereitzustellen, wie z.B. ein „Mehr"-Bit, um anzuzeigen, dass das aktuelle Paket segmentiert, Signalisierung oder Benutzerinformation ist. Der übrige (nicht gezeigte) Abschnitt des RES-Feldes, der der SSCF zugewiesen ist, stellt eine anwendungsspezifische Funktion bereit, von der jedem AAL2-Benutzer eine unterschiedliche Instanz bereitgestellt ist. Beispiele derartiger Funktionen sind Segmentierung und Wiedervereinigung von Benutzerflüssen in Pakete, die für den gemeinsamen Teil geeignet sind, Vorwärts-Fehlerkontrolle, Identifizieren des Sprachcodieralgorithmus, Identifizieren des Endes eines Sprachbursts, Paketsequenznummer usw. Die SSCS kann auch null sein. (An dieser Stelle beabsichtigt das Komitee für ITU-T-Standards, in zukünftigen Empfehlungen SSCS-Protokolle zu spezifizieren.) Diese SSCF-orientierten Bits werden nicht durch die AAL2-CPS interpretiert und werden transparent von der sendenden SSCS zur empfangenden SSCS weitergegeben. Die SSCS kann diese Bits für spezifische SSCF-Funktionen oder dafür verwenden, Benutzer-Benutzer-Kommunikation höherer Schicht transparent weiterzugeben.
Wie aus 1 beobachtet werden kann, ist am Anfang jedes ATM-Zellen-Nutzdatums von einer gegebenen ATM-Verbindung ein Anfangsfeld (Start Field, STF) vorhanden. Des Format des STF-Feldes ist in 3 gezeigt. Ein STF-Feld ist 1 Oktett lang und umfasst ein Offset-Feld (OSF), ein Sequenznummern-Feld (SN-Feld) und ein Paritäts-Feld (P-Feld).
Während das LI-Feld in jedem LLC-Paket Selbstabgrenzung erlaubt, sobald eine Paketgrenze identifiziert ist, resultiert ein Zellenverlust oder ein Fehler in einem Paketanfangskennsatz im Verlust von Paketabgrenzung. Um Paketgrenzen wiederzugewinnen, legt das OSF-Feld den Anfang des ersten neuen Pakets im aktuellen ATM-Zellen-Nutzdatum fest. Das OSF-Feld ist 6 Bit lang und gibt die verbliebene Länge des Pakets an, das (möglicherweise) in der vorhergehenden Zelle von dieser ATM-Verbindung anfing und in der aktuellen Zelle fortgesetzt ist. Dieser Ansatz garantiert Neusynchronisation von Paketgrenzen innerhalb einer ATM-Zellen-Zeit nach einem Abgrenzungsverlust.
Ausgehend davon, dass ein Verlust einer ATM-Zelle, wenn er am Empfänger nicht erkannt wird, Pakete fehlverknüpfen kann, existiert außerdem das SN-Feld. Das Ein-Bit-SN-Feld stellt eine Modulo-2-Sequenznummerierung von Zellen und unmittelbare Erkennung eines Verlustes einer einzelnen Zelle bereit. Es darf angemerkt werden, dass diese 1-Bit-Sequenznummer gegenüber der früher erwähnten Sequenznummer unterschiedlich ist, die Teil des RES-Feldes im AAL2-Paketanfangskennsatz ist.
Abschließend benötigen wie der Paketanfangskennsatz auch das SN-Feld und OSF-Feld Fehlererkennung. Diese wird durch das einzelne Paritätsbit des P-Feldes bereitgestellt, das ungerade Parität bereitstellt.
Es ist anzumerken, dass es erforderlich sein kann, eine teilweise gefüllte ATM-Zelle zu übertragen, um die Paketaussendeverzögerung zu begrenzen. In diesem Fall wird der Rest der Zelle mit Oktetten gefüllt, die sämtlich null sind. Auch eine Zelle, deren Nutzdaten nur das STF-Feld und 47 Fülloktette enthalten, kann übertragen werden, um einigen anderen Notwendigkeiten gerecht zu werden, wie z.B. dem Bedienen einer „Aktivhalten"-Funktion, um einen Verkehrsvertrag einzuhalten, usw.
AAL2 erstellt mehrere Ebenen von Verbindungen zwischen zwei Punkten: virtuelle ATM-Verbindungen (VCs) und logisch verbundene AAL2-Verbindungen (LLCs). Die AAL2-LLC ist in diesem Fall derart definiert, dass sie eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist, beispielsweise zwischen einer Basisstation und der Vocodergruppe in der Mobilfunkvermittlungsstelle (Mobile Switching Center, MSC) bei zellulärem Trunking oder zwischen zwei NstA oder zwei Vermittlungsstellen bei Festnetz-Trunking. Die Verbindung ist derart definiert, dass sie bidirektional ist, und es wird angenommen, dass für eine bestimmte LLC dieselbe CID in beiden Richtungen verwendet wird. Der Satz auf einer ATM-VC verfügbarer CIDs ist beiden Enden bekannt.
Die Aushandlungsprozeduren sind symmetrisch, das heißt, es ist jedem Ende der AAL2-Verbindung gestattet, eine neue LLC zu initiieren oder den Abbruch einer LLC anzufordern. Es ist eine einfache Aushandlungsprozedur definiert, in der das den Ausgangspunkt bildende Ende die Einrichtung einer neuen LLC mit der Verwendung einer bestimmten CID vorschlägt, die nicht in Gebrauch ist, und das andere Ende die Anforderung akzeptieren oder ablehnen kann. Es wird angenommen, dass Bandbreitenverwaltung und Überwachung für die virtuelle ATM-Verbindung auf der ATM-Verbindungsverwaltungsebene gehandhabt wird. Per LLC ist keine derartige Überwachung vorgeschlagen. Jedoch liegt es in der Verantwortlichkeit der beiden Endpunkte, Ressourcenverfügbarkeit innerhalb der ATM-Verbindung zum Unterstützen einer neuen LLC zu garantieren. Es wird angenommen, dass derartige Ressourcenverwaltung in dienstespezifischer Art und Weise gehandhabt wird. Die Signalisierung, die für LLC-Einrichtung und -Abbruch zwischen AAL2 benötigt wird, verwendet eine vordefinierte LLC (mit CID = 0).
Rufzulassung
Ein Abschnitt eines Paketkommunikationssystems gemäß den Prinzipien der Erfindung ist in 4 gezeigt. Anders als das erfinderische Konzept sind die in 4 gezeigten Elemente wohl bekannt und werden nicht im Detail beschrieben. Beispielsweise beinhaltet, obgleich als Einzelblockelement gezeigt, Anrufsteuerung 110 von Anrufprozessor 125 Speicherprogrammsteuerprozessoren, Speicher und geeignete Schnittstellenkarten. Anders als das erfinderische Konzept implementiert Anrufprozessor 125 ein AAL2-SSCS-Sprachpaketsystem. (Es ist auch anzumerken, dass ähnliche Nummern in unterschiedlichen Figuren ähnliche Elemente sind.)
NstA 105 sendet und empfängt mehrere Sprachbandanrufe an Anrufsteuerung 110 von Anrufprozessor 125 über Anlage 106. Die Letztere ist repräsentativ für eine beliebige Anzahl und einen beliebigen Typ von Kommunikationsanlagen. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird angenommen, dass die Anlage 106 eine DS1-Anlage (für jede Richtung) ist, wie auf dem Fachgebiet bekannt, die mehrere Sprachbandanrufe transportiert. Auf diese Weise wird vorausgesetzt, dass es für jeden Anruf einen 64-kbit/s-Bitstrom in beiden Richtungen über Anlage 106 gibt.
Bevor das erfinderische Konzept im Detail beschrieben wird, wird ein allgemeiner Überblick des Betriebs von Anrufprozessor 125 bereitgestellt. Anrufprozessor 125 umfasst Anrufsteuerung 110, AAL2-SSCS-Prozessor 130 und ATM-Prozessor 135. Bei jedem Anruf klassifiziert Anrufsteuerung 110 zuerst den Sprachbandanruf. (Anrufklassifikationstechniken sind auf dem Fachgebiet bekannt und werden hier nicht beschrieben. Beispielsweise werden G3-Faxanrufe durch Detektieren vordefinierter Faxanruftöne identifiziert usw.) Wie oben erwähnt, gibt es verschiedene unterschiedliche Typen von Sprachbandanrufen. Eine veranschaulichende Liste einiger Anruftypen ist in der Tabelle der 5 gezeigt. Diese Tabelle führt außerdem veranschaulichende Bandbreiten an unterschiedlichen Punkten in der Anrufverarbeitung auf (unten beschrieben). Diese Tabelle nimmt in allen Fällen ein AAL2-SSCS-Paketierungsintervall von 5 Millisekunden (ms) an. Darüber hinaus wird angenommen, dass die Aktivität bei einem Sprachanruf gleich 40% ist (mittlerer Sprachblock = 400 ms und mittlere Stummzeit = 600 ms). Anrufsteuerung 110 ordnet jedem Anruf einen vordefinierten Anruftyp zu. Nur zum Zwecke der Veranschaulichung beinhaltet dieses Beispiel vier Sprachbandanruftypen. Ein Sprachanruf ist Anruftyp „0" zugeordnet, ein Datenanruf mit einer Datenrate von weniger als 28,8 kbit/s ist Anruftyp „1" zugeordnet, ein Datenanruf mit einer Datenrate von 28,8 kbit/s bis 56 kbit/s ist Anruftyp „2" zugeordnet und ein G3-Faxanruf ist Anruftyp „3" zugeordnet. (Zusätzliche Definitionen anderer Anruftypen könnten ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise könnte die Kennzeichnung von Datenanruftypen gemäß der Geschwindigkeit feiner sein, z.B. ein Anruftyp für jede verfügbare Industriestandard-Modem-Datenrate.)
Wenn Anrufsteuerung 110 einen Sprachanruf detektiert, dann wird der Sprachanruf gemäß G.727 codiert. Auf diese Weise komprimiert Anrufsteuerung 110 mithilfe von ADPCM, wie auf dem Fachgebiet bekannt, den 64-kbit/s-Bitstrom von NstA 105 zu einem komprimierten 32-kbit/s-Audiostrom zum Anlegen an AAL2-SSCS-Prozessor 130. In ähnlicher Weise dekomprimiert in der anderen Richtung Anrufsteuerung 110 den 32-kbit/s-ADPCM-Bitstrom, der durch AAL2-SSCS-Prozessor 130 bereitgestellt ist, zu einem 64-kbit/s-Audiostrom zum Anlegen an NstA 105.
Andererseits stellt, wenn ein Nicht-Sprachanruf detektiert wird, Anrufsteuerung 110 einen codierten Datenstrom mit der angegebenen Bandbreite bereit. Beispielsweise wird ein 14,4-kbit/s-Sprachbanddatenanruf (Voice Band Data, VBD) mithilfe von 40-kbit/s-ADPCM an AAL2-SSCS-Prozessor 130 übertragen, und ein 28,8-kbit/s- oder 56-kbit/s-VBD-Anruf wird mithilfe von 64-kbit/s-PCM (Pulse Code Modulation) übertragen.
Uns nun AAL2-SSCS-Prozessor 130 zuwendend, wandelt er empfangene Bitströme von Anrufsteuerung 110 in AAL2-Pakete zum Anlegen an ATM-Prozessor 135 um. Bei dieser Umwandlung führt der SSCS-Abschnitt von Prozessor 130 Funktionen wie z.B. Stummunterdrückung, Zuordnung von Sequenznummern und Hintergrundrauschpegelangabe aus. In der entgegengesetzten Richtung empfängt AAL2-SSCS-Prozessor 130 AAL2-Pakete von ATM-Prozessor 135 und entpaketiert sie. AAL2-SSCS-Prozessor 130 stellt Funktionen wie z.B. Puffern (nicht gezeigt) für aufgebaute Verzögerung vor dem Ausspielen von Paketen zur Sendung an Anrufsteuerung 110 und Füllrauschen während Stummzeiträumen bereit. Beim Ausspielen der Pakete macht AAL2-SSCS-Prozessor 130 Gebrauch von Sequenznummern, um über verzögerte Pakete zu entscheiden und Integrität im Ausspielprozess beizubehalten. Die für die unterschied lichen Anruftypen erforderliche Bandbreite für die Sendung mithilfe von AAL2 ist in 5 gezeigt. (Die für einen Sprachanruf aufgeführten Spitzenwerte stehen für Sprechzeiträume oder Sprachblöcke.)
ATM-Prozessor 135 stellt die folgenden Sendefunktionen bereit: Füllen der Nutzdaten von ATM-Zellen mit AAL2-Paketen; Bilden einer ATM-Zelle, wann immer die Nutzdaten gefüllt sind oder ein Zeitgeber (z.B. 2 Millisekunden (ms)) bei mindestens einem AAL2-Paket in den Nutzdaten abläuft (es gilt das zuerst eintretende Ereignis); Verarbeiten von ATM-Zellenanfangskennsätzen; Platzieren von ATM-Zellen in einen Sendepuffer usw. ATM-Prozessor 135 plant ATM-Zellen zeitlich für die Sendung über eine ATM-VC durch ein ATM-Netz 100. ATM-Prozessor 135 empfängt ATM-Zellen von ATM-Netz 100 und stellt die folgenden Empfangsfunktionen bereit: Verarbeiten von ATM-Zellenanfangskennsätzen und Fehlerkontrolle; Übergeben von AAL2-Paketen an die AAL2-SSCS-Verarbeitungseinheit usw. Die für die unterschiedlichen Anruftypen erforderliche Bandbreite für die Sendung einschließlich AAL2- und ATM-Overhead ist in 5 gezeigt.
Um die Prinzipien der Erfindung besser zu veranschaulichen, ist eine alternative Ansicht des Abschnitts des in 4 gezeigten Kommunikationssystems in 6 gezeigt. In dieser Darstellung ist Anlage 106 als m Sprachbandanrufe an Anrufsteuerung 110 übermittelnd gezeigt, wie oben beschrieben. AAL2-SSCS-Prozessor 130 umfasst AAL2-Paketierungs- und -Blockauslasselement 140 und AAL2-Warteschlange 145 (unten beschrieben). Wie zu beobachten ist, multiplext ein AAL2-SSCS-Paketsystem verschiedene Verkehrstypen auf eine Pipe einer abgehenden virtuellen ATM-Verbindung (VC) oder Anlage, die eine feste Bandbreite von C kbit/s aufweist. Diese feste Bandbreite ist a priori bestimmt oder mit einem entfernten ATM-Endpunkt ausgehandelt, wie auf dem Fachgebiet bekannt.
Wie früher erwähnt, müssen neue Anrufe, sowie diese neuen Anrufe von NstA 105 zu Anrufsteuerung 110 platziert werden, entweder in die zugeordnete VC angenommen oder geblockt werden. Daher und gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert Anrufprozessor 125 eine Rufzulassungsstrategie, die dynamisch als Funktion des Anruftyps durchgeführt wird. Insbesondere berücksichtigt dieser Ansatz unterschiedlichen Bandbreitenbedarf für unterschiedliche Anruftypen und zieht Vorteil aus statistischem Multiplexen von Sprachanrufen. Es wird angenommen, dass Stummbeseitigung auf Sprachanrufe angewendet wird, d.h., dass während Stummzeiträumen keine Pakete gesendet werden.
Es ist anzumerken, dass für die unten beschriebenen Berechnungen hinsichtlich Kapazität und effektiver Bandbreite die folgenden Annahmen getroffen worden sind. Die effektive Bandbreite V_n ist die minimale Bandbreite, die pro Sprachanruf erforderlich ist, wenn n Sprachanrufe statistisch gemultiplext sind, wobei Leistungsvorgaben, wie z.B. unten aufgeführt, eingehalten werden. Der Gewinn durch statistisches Multiplexen ist als das Verhältnis der Spitzenbandbreite eines Sprachanrufs zu dessen effektiver Bandbreite V_n definiert.
Beispiel-Leistungsvorgaben für AAL2-SSCS-Sprachmultiplexen mit Bitauslassen:

(1) Mittlere Paketwarteschlangenverzögerung ≤ 5 ms,
(2) Seite der Paketwarteschlangenverzögerung (Mittelwert plus 5·Std.-Abw.) ≤ 15 ms,
(3) Mittelwert Bits pro Abtastung ≥ 3,8 und
(4) Paketverlustwahrscheinlichkeit (Pufferüberlaufwahrscheinlichkeit) ≤ 10^–4.

Beispiel-Leistungsvorgaben für AAL2-SSCS-Sprachmultip lexen ohne Bitauslassen:

(1) Mittlere Paketwarteschlangenverzögerung ≤ 5 ms,
(2) Seite der Paketwarteschlangenverzögerung (Mittelwert plus 5·Std.-Abw.) ≤ 10 ms und
(3) Paketverlustwahrscheinlichkeit (Pufferüberlaufwahrscheinlichkeit) ≤ 10^–3.

Bei einigen Beispielen von Systemimplementierung kann das Bitauslassen deaktiviert oder als Merkmal überhaupt nicht beinhaltet sein. Das Bitauslassen kann beispielsweise deaktiviert sein, wenn der Verkehr durch Daten und Fax dominiert ist und nur ein kleiner Bruchteil des Verkehrs Sprache ist. Obgleich in der Beschreibung unten Bitauslassen angenommen wird, ist anzumerken, dass dieses System auch ohne Bitauslassen arbeiten kann. Statistisches Multiplexen von Sprache kann in beiden Fällen erfolgen (also mit Bitauslassen oder ohne). Wenn Sprache statistisch gemultiplext wird, treten vorübergehende Verkehrsüberlastungen auf, die in übermäßiger Sprachpaketverzögerung oder übermäßigem – verlust resultieren. Jedoch mildert das Bitauslassen die Effekte dieser Überlastungen ab, indem erlaubt wird, dass niedrigerwertige Bits während der Zeiträume vorübergehender Überlastung selektiv ausgelassen werden (später detaillierter beschrieben). Bitauslassen resultiert in kleineren Paketverzögerungen und erlaubt daher besseren Gewinn durch statistisches Multiplexen als verglichen mit dem Fall ohne Bitauslassen (bei gegebener ATM-VC-Bandbreite). Dieser Vergleich ist durch die numerischen Beispieldaten gut veranschaulicht, die in 7 aufgetragen sind.
Nur zu Informationszwecken zeigt 7 ein Schaubild veranschaulichender Simulationsergebnisse für die effektive Bandbreite pro Sprachquelle (in kbit/s) (linke Ordinate) über der Anzahl zugelassener Sprachquellen und den Gewinn durch statistisches Multiplexen (Stat-Mux-Gewinn) (rechte Ordinate) über der Anzahl zugelassener Sprachquellen. (Die Details hinsichtlich des Gewinns durch statistisches Multiplexen sind auf dem Fachgebiet bekannt und werden hier nicht beschrieben. Da Sprachbanddaten und Fax feste Bandbreiten aufweisen, erhalten diese Signale keine Vorteile aus statistischem Multiplexen.)
Die folgenden System- und Zustandsdatendefinitionen erfolgen für das Kommunikationssystem nach 4 und 6 (es wird vorausgesetzt, dass diese Parameter/Variablen für die Elemente von Anrufprozessor 125 verfügbar sind, z.B. im Speicher gespeichert):

n: = Anzahl in Verarbeitung befindlicher Sprachanrufe (eigebettete ADPCM);
V_n: = erforderliche effektive Bandbreite zum Zulassen eines neuen Sprachanrufs bei n vorliegenden neuen Anrufen (siehe 7);
C: = für die VC verfügbare Gesamtbandbreite;
G: = Daten- und Faxanrufen aktuell zugeteilte Gesamtbandbreite;
B_i: = erforderliche feste Bandbreite zum Zulassen eines Nicht-Sprachanrufs des Typs i mit i = 1, 2, ..., k;
W: = Reservebandbreite (anfangs W = C) und
B₀: = Anfangsbandbreite für Rufzulassung = 64·43/40·53/47 = 77,6 kbit/s;
C_V: = für Sprache verfügbare Bandbreite = C – G;
Q₁: = erster Blockauslassschwellwert für Sprache;
Q₂: = zweiter Blockauslassschwellwert für Sprache und
K: = AAL2-Paketpuffergrenze.

Es ist anzumerken, dass in der Definition für B₀ das Verhältnis von 43/40 für den hinzugefügten AAL2-Overhead steht und das Verhältnis von 53/47 für den hinzugefügten ATM-Zellen-Overhead steht.
Nun sei auf 8 Bezug genommen, die einen Rufzulas sungssteuerungs-Algorithmus gemäß den Prinzipien der Erfindung zur Verwendung in Anrufsteuerung 110 von Anrufprozessor 125 aus 4 und 6 veranschaulicht. (Es wird vorausgesetzt, dass Anrufprozessor 125 mithilfe herkömmlicher Programmiertechniken, die als solche hierin nicht beschrieben werden, in geeigneter Weise programmiert ist, um den unten beschriebenen Algorithmus ausführen zu können.)
In Schritt 400 kommt ein Anruf von NstA 105 (gezeigt in 4) über Anlage 106 an. In Schritt 405 wird eine Überprüfung vorgenommen, ob die Reservebandbreite W größer als die Anfangsbandbreite B₀ für Rufzulassung ist. Wenn die Reservebandbreite W nicht größer als B₀ ist, dann wird der Anruf in Schritt 430 zurückgewiesen. Anderenfalls wird der Anruf in Schritt 410 zugelassen, und die Reservebandbreite W wird aktualisiert auf: W = W – B₀. Es ist anzumerken, dass, wie unten beschrieben, die Reservebandbreite W vorübergehend um B₀ reduziert wird, weil es bis zu 50 ms dauert, um einen Anruf zu klassifizieren. Auf diese Weise wird in diesem Beispiel ein Anruf zugelassen, wenn mindestens B₀ Bandbreite anfangs verfügbar ist.
In Schritt 415 wird die Identifikation des Anruftyps vorgenommen. Schritt 420 und 425 aktualisieren den Wert der Reservebandbreite als Funktion des identifizierten Anruftyps.
Wenn der Anruf vom Typ „0", also Sprache ist, dann wird in Schritt 425 der Wert der Reservebandbreite W aktualisiert, um gleich der Kapazität der ATM-VC zu sein, reduziert um a) die Bandbreite G, die Daten und Fax zugewiesen ist, und b) die Bandbreite (n + 1)V_n+1, die jetzt Sprachanrufen zugewiesen ist. Jetzt wird die Anzahl zugelassener Sprachanrufe n erhöht, n ← n + 1.
Wenn der Anruftyp ein anderer als „0", also Fax oder Daten ist, dann wird in Schritt 420 der Wert der Band breite G erhöht, die Daten und Fax zugewiesen ist, G ← G + B_i, wobei B_i die Bandbreite des identifizierten Anruftyps ist, wie in der Tabelle aus 5 gezeigt. Darüber hinaus wird der Wert der Reservebandbreite W aktualisiert, um gleich der Kapazität der Leitung zu sein, reduziert um a) die Bandbreite G, die Daten und Fax zugewiesen ist, und b) die Bandbreite nV_n, die Sprachanrufen zugewiesen ist. Darüber hinaus werden in Schritt 425 die Blockauslassschwellwerte (Q₁, Q₂, K) gemäß den neuen Bandbreitenwerten variiert, da sich die für Sprache verfügbare Bandbreite C_V jetzt geändert hat (unten beschrieben).
Am Ende der Schritte 420, 425 und 430 wartet Anrufsteuerung 110 auf den nächsten Anruf.
Nun übergehend zu 9 ist ein Verfahren gemäß den Prinzipien der Erfindung zum Aktualisieren der oben beschrieben System- und Zustandsparameter, wenn ein Anruf das in 4 und 6 gezeigte System verlässt, gezeigt. Dieses Verfahren wird veranschaulichenderweise durch Anrufsteuerung 110 aus 4 und 6 durchgeführt.
Wenn ein Anruf das System verlässt, wird in Schritt 450 der (vorher in Schritt 415 aus 8 identifizierte) Anruftyp in Schritt 455 abgerufen. Wenn der Anruf vom Typ „0", also Sprache ist, dann wird in Schritt 460 der Wert der Reservebandbreite W aktualisiert, um gleich der Kapazität der Leitung zu sein, reduziert um a) die Bandbreite G, die Daten und Fax zugewiesen ist, und b) die Bandbreite (n – 1)V_n-1, die jetzt Sprachanrufen zugewiesen ist. Jetzt wird die Anzahl zugelassener Sprachanrufe n reduziert, n ← n – 1.
Wenn der Anruftyp ein anderer als „0", also Fax oder Daten ist, dann wird in Schritt 465 der Wert der Bandbreite G, die Daten und Fax zugewiesen ist, reduziert auf: G ← G – B_i, wobei B_i die Bandbreite des identifizierten Anruftyps ist, wie in der Tabelle aus 5 gezeigt. Darüber hinaus wird der Wert der Reservebandbreite W aktualisiert, um gleich der Kapazität der Leitung zu sein, reduziert um a) die Bandbreite G, die Daten und Fax zugewiesen ist, und b) die Bandbreite nV_n, die Sprachanrufen zugewiesen ist. Darüber hinaus werden in Schritt 465 die Blockauslassschwellwerte (Q₁, Q₂, K) gemäß den neuen Bandbreitenwerten variiert, da sich die für Sprache verfügbare Bandbreite C_V jetzt geändert hat (unten beschrieben).
Wie in Schritt 425 und 465 aus 9 angemerkt und zusätzlich zur oben beschriebenen dynamischen Rufzulassungsstrategie werden Warteschlangen- oder Pufferparameter ebenfalls als Funktion der Bandbreite variiert. Zurückgehend zu 6 weist AAL2-Paketwarteschlange 145 eine feste Größe K (in Bytes) auf. AAL2-Paketwarteschlange 145 stellt über Signal 146 dem AAL2-Paketierungs- und -Blockauslasselement 140 einen aktuellen Sprachpaketfüllwert q bereit. (Obgleich als Markierungen auf AAL2-Paketwarteschlange 145 gezeigt, sind die Werte für K, Q₁ und Q₂ in AAL2-Paketierungs- und -Blockauslasselement 140 gespeichert.) Dieser aktuelle Füllwert q repräsentiert die Anzahl Sprachpakete, die zur Sendung eingereiht sind. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, können Verkehrsbursts (also die Ankunft vieler Sprachpakete in kurzer Zeit) verursachen, dass die Anzahl zur Sendung eingereihter AAL2-Sprachpakete q zunimmt. Wenn der Wert von q einige vordefinierte Schwellwerte erreicht, tritt Blockauslassen auf (auf dem Fachgebiet auch als Bitauslassen bekannt).
10 zeigt eine veranschaulichende Organisation eines AAL2-Sprachpakets. Jedes AAL2-Sprachpaket umfasst 23 Bytes, die in einen Anfangskennsatz-Abschnitt (3 Bytes) und vier Blöcke formatiert sind, wobei jeder Block 5 Byte lang ist. Gemäß G.727 repräsentieren Block Nr. 2 und Nr. 3 die höherwertigen Bits, während Block Nr. 0 und Nr. 1 die niedrigerwertigen Bits repräsentieren. Block Nr. 3 und Block Nr. 2 werden niemals ausge lassen (außer, wenn ein Paket aufgrund von Pufferüberlauf ausgelassen wird), während Block Nr. 0 oder Block Nr. 0 und Nr. 1 während Verkehrsüberlast ausgelassen werden können. Eine veranschaulichende Tabelle, die diese Effekte anzeigt, ist in 11 gezeigt.
Die Parameter Q₁, Q₂ und K sind Blockauslassschwellwerte, die als Anzahl von AAL2-Sprachpaketen vorgegeben sind. Wie oben erwähnt, ist die Warteschlangenfüllung q die Anzahl AAL2-Sprachpakete, die im Puffer 145 auf Sendung warten (siehe 6). Nach dem Stand der Technik sind die Werte von Q₁, Q₂ und K vorbestimmt und fest. Die Tabelle aus 11 veranschaulicht, dass für bestimmte Bereiche der Werte von q unterschiedliche Formen von Überlastminderung auftreten. Bei Werten von q ≤ Q₁ werden keine AAL2-Sprachbits oder -pakete ausgelassen. Bei Werten von q innerhalb des Bereichs von Q₁ < q ≤ Q₂ tritt Bitauslassen auf, und Block 0 jedes ankommenden AAL2-Sprachpakets (am Eingang zu Warteschlange 145 in 6) wird ausgelassen. Bei Werten von q innerhalb des Bereichs von Q₂ < q ≤ K – 1 tritt Bitauslassen auf, und Block 0 und 1 jedes ankommenden AAL2-Sprachpakets werden ausgelassen. Abschließend werden bei Werten von q > K ganze Sprachpakete ausgelassen. Zurück Bezug nehmend auf 6 nimmt AAL2-Paketierungs- und -Blockauslasselement 140 das Bitauslassen oder Paketauslassen am Eingang zu AAL-Paketwarteschlange 145 vor. Dies wird hierin als „Eingangsblockauslassen" bezeichnet.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung variiert der folgende Algorithmus die Werte für die Parameter Q₁, Q₂ und K dynamisch. Es wird hierin angenommen, dass die (Blockauslassen unterworfenen) AAL2-Sprachpakete zusammen mit Paketen anderer Anrufe, z.B. Fax und Daten, eingereiht sind. Jedoch betrifft der Wert der Warteschlangenfüllung q, der im Blockauslassalgorithmus verwendet wird, nur die Anzahl (blockauslassbarer) AAL2-Sprachpakete, die im Puffer auf Sendung warten. (Es wird angenommen, dass die AAL2-Pakete auf Basis ihrer CID-Werte unterschieden werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Insbesondere sind einige CID-Werte Sprache zugeordnet und sind andere CID-Werte Nicht-Sprache zugeordnet. Diese Zuordnung wird durch Anrufsteuerung 110 bereitgestellt.)
Wie oben definiert, sei C_V die Bandbreite, die für blockauslassbare Sprache verfügbar ist. Wenn es beispielsweise keine im System vorliegenden Fax- und Datenanrufe gibt und der Verkehr sämtlich Sprache (blockauslassbar) ist, dann ist C_V gleich der ATM-VC-Bandbreite von C kbit/s. Anderenfalls ist C_V = C – G, wobei G Bandbreite (in kbit/s) repräsentiert, die vorhandenen Fax- und Datenanrufen zugewiesen ist.
Ein veranschaulichender Algorithmus zum dynamischen Variieren der Parameter Q₁, Q₂ und K als Funktion verfügbarer Sprachbandbreite C_V ist in 12 zur Verwendung in Anrufsteuerung 110 von 4 and 6 gezeigt. (In diesem Beispiel stellen die durch diesen Algorithmus erhaltenen Schwellwerte sicher, dass die Paketverzögerungen, die den Pufferfüllwerten von Q₁, Q₂ und K entsprechen, näherungsweise 5 ms, 10 ms bzw. 15 ms (oder niedriger für den Bereich der Verbindungsbandbreitenwerte) sind. In Schritt 300 ermittelt Anrufsteuerung 110 die verfügbare Sprachbandbreite C_V. Die Werte für die Blockauslassschwellwerte sind eine Funktion der verfügbaren Sprachbandbreite C_V, die in Schritt 300 ermittelt wird (siehe z.B. Schritte 310, 320, 330, 340 und 350). Wenn der Wert von C_V kleiner als 333 kbit/s ist, dann sind die Werte für die Blockauslassschwellwerte Q₁ = 10, Q₂ = 20 und K = 30 (Schritte 310 und 330). Wenn der Wert von C_V größer als 1000 kbit/s ist, dann sind die Werte für die Blockauslassschwellwerte Q₁ = 30, Q₂ = 60 und K = 90 (Schritte 320 und 350). Anderenfalls werden die Werte für Q₁, Q₂ und K durch die Gleichungen ermittelt, die in Schritt 340 gezeigt sind. (Die Symbole ⎡ ⎤ stehen für das Nehmen der „Obergrenze" des Wertes, d.h. des nächsthöchsten Ganzzahlwertes.) Die neuen Werte von Q₁, Q₂ und K werden über Signal 147 AAL2-Paketierungs- und -Blockauslasselement 140 bereitgestellt (siehe 6).
Die obigen Beispiele für Bitauslassen und Paketauslassen hatten Bezug zum „Eingangsblockauslassen". Jedoch kann der oben beschriebene Algorithmus auch mit anderen Architekturen verwendet werden, z.B. mit „Ausgangsblockauslassen". Eine alternative Architektur, die das „Ausgangsblockauslassen" verwendet, ist in Anrufprozessor 600 aus 13 gezeigt. (Es ist anzumerken, das Sprachqualitätseffekte sowie Paketverzögerungseigenschaften bekanntermaßen praktisch unterschiedslos zwischen Eingangs- oder Ausgangsblockauslassen sind (während die Werte von VC-Bandbreite C und Q₁, Q₂, K dieselben sind).) In Anrufprozessor 600 nimmt, da Blockauslassen nach AAL2-Paketierung vorgenommen wird, Element 160 nicht nur Blockauslassen wie oben beschrieben vor, sondern aktualisiert auch das AAL2-Längenfeld entsprechend.
Eine andere alternative Architektur ist in 14 gezeigt. In dieser Figur wird „Eingangsbitauslassen" in einer ähnlichen Art und Weise wie oben beschrieben vorgenommen. Jedoch wird die Warteschlangeneinordnung durch den ATM-Prozessor vorgenommen, der ATM-Zellenerstellelement 170 und ATM-Zellenwarteschlange 175 von Anrufprozessor 700 umfasst. Der oben beschriebene Algorithmus zum dynamischen Variieren der Werte für die Parameter Q₁, Q₂ und K ist in geeigneter Weise modifiziert, um die Anzahl ATM-Zellen (die Sprache übermitteln) zu berücksichtigen, die zur Sendung eingereiht sind, im Gegensatz zu der Anzahl AAL2-Sprachpakete, die zur Sendung eingereiht sind.
Wie oben beschrieben, nutzt ein Sprachpaketsystem einen Rufzulassungsalgorithmus, der dynamisch sowohl statistisch gemultiplexte Anrufe als auch andere Anruftypen handhabt, wie z.B. Fax und Sprachbanddaten verschiedener Modemgeschwindigkeiten.
Das Vorgenannte veranschaulicht lediglich die Prinzipien der Erfindung, und somit wird man verstehen, dass der Fachmann in der Lage sein wird, zahlreiche alternative Anordnungen zu ersinnen, die, obgleich hierin nicht explizit beschrieben, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und innerhalb des Umfangs liegen, wie durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Beispielsweise ist der Rufzulassungssteuerungs-Algorithmus des erfinderischen Konzepts auch auf nicht paketierte Systeme wie z.B. Leitungsvervielfacher (Digital Circuit Multiplication Equipment, DCME) anwendbar, die auf dem Fachgebiet wohl bekannt sind. Der Algorithmus ist im Allgemeinen unabhängig von den verwendeten Modulationsschemata anwendbar, die Mehrtonverfahren (Discrete Multi-Tone, DMT), Quadraturphasenumtastung (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) oder Quadraturamplitudenmodulation (QAM) usw. beinhalten können. Ferner ist die Erfindung auch auf drahtlose TDMA- sowie CDMA-Systeme anwendbar.

Claims

Rufzulassungsverfahren zur Verwendung bei Kommunikation, wobei das Verfahren Empfangen eines ankommenden Anrufs (400) beinhaltet und DADURCH GEKENNZEICHNET ist, DASS: der ankommende Anruf einen von mehreren Anruftypen repräsentiert, die Sprachanrufe und Nicht-Sprachanrufe umfassen, die eine Anlage benutzen können, und ferner folgende Schritte umfasst: Zulassen des ankommenden Anrufs (410) für die Verwendung der Anlage als Funktion des Anruftyps (415) des ankommenden Anrufs; Bestimmen eines Betrages an Bandbreite, der für Sprache verfügbar ist, als Funktion einer Anzahl zugelassener Nicht-Sprachanrufe (425); Setzen eines Wertes eines mindestens einen Parameters als Funktion des bestimmten Betrages an Bandbreite (420), wobei der mindestens eine Parameter einem Puffer zum Halten von Sprachanrufverkehr zugeordnet ist; und Durchführen von Blockauslassen am gehaltenen Sprachanrufverkehr als Funktion des gesetzten Wertes des mindestens einen Parameterwertes.
Verfahren nach Anspruch 1, angewendet in einem Paketkommunikationssystem, das Zugriff auf mindestens eine virtuelle Verbindung bereitstellt, und wobei der Schritt des Zulassens des ankommenden Anrufs folgende Unterschritte beinhaltet: Bestimmen eines Anruftyps (415) eines ankommenden Anrufs; wobei jeder Anruftyp eine zugeordnete Bandbreite aufweist; Zulassen des ankommenden Anrufs für die Verwendung der virtuellen Verbindung, wenn die zugeordnete Bandbreite des ankommenden Anrufs nicht größer als eine Reservebandbreite ist, die der virtuellen Verbindung zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner die folgenden Schritte umfasst: in Reaktion auf den zugelassenen Anruf Bereitstellen eines Stromes von ATM-Anpassungsschicht-2-Paketen (AAL2-Paketen) zum Übermitteln von Informationen, die dem zugelassenen Anruf zugeordnet sind; in Reaktion auf den Strom von AAL2-Paketen Bereitstellen eines diesbezüglichen Stromes von ATM-Zellen zur Übertragung über die virtuelle Verbindung.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der im Puffer gehaltene Sprachanrufverkehr als ATM-Zellen aufgebaut ist.
Vorrichtung zur Verwendung bei Kommunikation, wobei die Vorrichtung einen Anrufprozessor (125) zum Empfangen eines ankommenden Anrufs beinhaltet, und DADURCH GEKENNZEICHNET ist, DASS: der ankommende Anruf einen von mehreren Anruftypen repräsentiert, die Sprachanrufe und Nicht-Sprachanrufe umfassen, die eine Anlage benutzen können; wobei der Anrufprozessor ausgeführt ist, den ankommenden Anruf für die Verwendung der Anlage als Funktion des Anruftyps des ankommenden Anrufs zuzulassen, und wobei der Anrufprozessor (a) ausgeführt ist, einen Betrag an Bandbreite, der für Sprache verfügbar ist, als Funktion einer Anzahl zugelassener Nicht-Sprachanrufe zu bestimmen; (b) einen Wert eines mindestens einen Parameters als Funktion des bestimmten Betrages an Bandbreite zu setzen, wobei der mindestens eine Parameter einem Puffer (145) zum Halten von Sprachanrufverkehr zugeordnet ist, und (c) Blockauslassen (140) am gehaltenen Sprachanrufverkehr als Funktion des gesetzten Wertes des mindestens einen Parameterwertes durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Anrufprozessor (a) ausgeführt ist, den Anruftyp des ankommenden Anrufs zu identifizieren, (b) jedem Anruftyp eine Anrufbandbreite zuzuordnen und (c) den ankommenden Anruf zuzulassen, wenn die Anrufbandbreite des ankommenden Anrufs nicht größer als eine Reservebandbreite ist, die der Anlage für die Verwendung durch den ankommenden Anruf zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Anrufprozessor ausgeführt ist, den ankommenden Anruf zu blockieren, wenn der ankommende Anruf nicht zugelassen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Anrufprozessor ausgeführt ist, die Reservebandbreite um einen Betrag zu verringern, der gleich der Anrufbandbreite des zugelassenen ankommenden Anrufs ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Anrufprozessor ausgeführt ist, die Reservebandbreite um einen Betrag zu erhöhen, der gleich der Anrufband breite des zugelassenen ankommenden Anrufs ist, wenn der zugelassene ankommende Anruf abgeht.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ausgeführt zur Verwendung in einem Paketkommunikationssystem, die Zugriff auf mindestens eine virtuelle Verbindung bereitstellt, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: einen Anrufklassifizierer zum Bestimmen eines Anruftyps eines ankommenden Anrufs; wobei jeder Anruftyp eine zugeordnete Bandbreite aufweist, und zum Zulassen des ankommenden Anrufs für die Verwendung der virtuellen Verbindung, wenn die zugeordnete Bandbreite des ankommenden Anrufs nicht größer als eine Reservebandbreite ist, die der virtuellen Verbindung zugeordnet ist; einen Prozessor (130), der auf den zugelassenen Anruf reagiert, zum Bereitstellen eines Stroms von ATM-Anpassungsschicht-2-Paketen (AAL2-Paketen) zum Übermitteln von Informationen, die dem zugelassenen Anruf zugeordnet sind; und einen Prozessor (135), der auf den Strom von AAL2-Paketen reagiert, zum Bereitstellen eines diesbezüglichen Stroms von ATM-Zellen zur Übertragung über die virtuelle Verbindung; wobei der gehaltene Sprachanrufverkehr als AAL2-Pakete aufgebaut ist und der Schritt des Blockauslassens durch den Prozessor zum Bereitstellen des Stroms von AAL2-Paketen durchgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der im Puffer gehaltene Sprachanrufverkehr als ATM-Zellen aufgebaut ist.