分配通信业务量 本发明涉及分配经过互连节点网的通信业务量。
简介
在数据通信和远程通信环境中，正在对专用数据链路提出更多的需求。尽管可通过专用的物理通信信道在远地之间建立通信路径，但在大多数情况下，这种信道的设备可能过于昂贵。
还可通过有效地共享网络环境内的资源来提供专用通信信道。服务提供器将建立一个这种类型的网，而且对于每个用户，该提供器将保证规定带宽的经过该网的通信路径。当新的用户预定这种服务时，需要的经过网络的路径数目将增大，而且随着用户通信需求进一步增加，可能对网络提出进一步的要求。因此，对于网络提供器来说，在网络本身内优化硬件分配的同时形成满足所有用户需求的网络是有利的。
根据为使用特定路由要承担的理论费用而从多个可能的路由中进行路由选择的系统是已知的。这种类型的估价常常是在不希望使特定路由段变得饱和的基础上作出地，特别是如果网络内的其它区域未被利用则更是如此。因此，已经知道随着使用特定段的业务量增加，要增大使用特定路由的理论费用(可能是增大涉及段长度的理论参数)。
但是，这种方案假设只在业务量占用(traffic usage)增加时增加使用特定路由的费用。因此，对这种类型的分析往往建议：最有效的路由是在其中根本没有传送实际业务量的路由。这显然与实际情况是矛盾的，因此可以判断，现存的用于修改理论路由费用的模式有些缺陷。
本发明概述
根据本发明的第一方面，提供一种分配经过互连节点网的通信业务量的方法，其中可通过多个路由在各终端之间建立通信路径，该方法包括下列步骤：处理一组潜在路由的段的参数，以确定使用每个所述潜在路由的理论费用；识别路由段的最佳业务量等级；调整参数，以使所述路由段在该段的业务量超过所述最佳值时更昂贵；调整参数，以使所述路由段在所述段的所述业务量下降到所述最佳值以下时更昂贵；以及参考对路由费用的比较结果选择一特定路由。
在一个优选实施例中，使用一路由的费用是按照其理论长度来测量的。最好，通过增加各路由段的理论长度来使路由段更昂贵。
根据本发明的第二方面，提供一种用于分配经过互连节点网的通信业务量的设备，其中可通过多个路由在各终端之间建立通信路径，该装置包括：处理装置，用于处理一组潜在路由的段的参数，以确定使用每个所述潜在路由的理论费用；识别装置，用于识别路由段的最佳业务量等级；调整装置备，用于调整参数，以使所述路由段在该段的业务量超过所述最佳值时更昂贵，以及使所述路由段在所述段的所述业务量下降到所述最佳值以下时更昂贵；以及选择装置，用于参考对路由费用的比较结果来选择一特定路由。
附图的简要说明
图1示出通过分布式网络互连的两个用户地点；
图2示出用于选择特定路由的过程，包括用于对路由段进行估价的过程；
图3示出相对于其它节点来说变得饱和的特定节点的效果；
图4示出用于网络路由选择优化的交互式方法；
图5A、5B和5C示出单位费用的关系模式，以相对于业务密度的方式示出；
图6A示出本发明所采用的单位费用相对于业务密度的模式，图6B示出累计费用相对于业务密度的类似模式；
图7A和7B示出图6B中所示关系曲线的模式的极端情况；以及
图8按照本发明所实施的那样，详细示出图2中识别的路由段估价过程。
优选实施例的详细说明
现在仅参照前面给出标号的附图，以举例的方式描述本发明。
通信环境示于图1，其中以101概括地示出的第一用户通过通信网络103与以102概括示出的第二用户进行通信。用于网络103的网络提供器保证在第一用户101与第二用户102之间有预定带宽的通信信道。在这一特定网络中，被分配的带宽为能够传送每秒64千比特的数字通信信道。可给用户分配多路这种类型的信道，从而实际上可以每秒64千比特的倍数的形式给他们提供任何等级的带宽。
在网络本身内部，为了以每秒2兆比特传输，对64千比特的信道进行多路复用，并且同样可以提供多个传输路径，以便在需要的情况下增大传输带宽。网络由通过多个转换节点互连的多个传输路径形成。在每个节点，设置交换设备，以便接收多路复用的每秒两兆比特，在该交换设备上提供多路复用内的时分交换和与其它多路复用的空分交换。网络的拓扑是这样的，即可以通过该网络为特定逻辑通信信道建立所要采用的多个路由。
用户101有两个设置有计算机的处理环境，以便通过多路复用设备104传输和接收数据。每个工作站包括处理设备105、视频显示单元106和可人工操作的键盘107，此外，在需要时还可有其它输入/输出设备。来自多路复用设备104的数据通过传输线108提供给网络中的第一节点110。在本例中，可假设传输线108能够传送两个每秒64千比特的数据流，而且为产生有效的2兆比特传输多路复用，在节点110要接收附加的数据流。
与网络103类似的网络可以覆盖很大的地理区域，可能是整个国家，具有经过网络的总数为100,000数量级的可能的路由。由节点110,111,112,113,114,115,116,117和118构成的网络103是相对较小的网络，并且是作为一般网络结构的例子示出的。
节点之间的通信路径传送多个多路复用信道，其中可将路径中的每个信道看作一个路由段，该路由段构成作为一个整体的路由的组成部分。类似地，可将经过节点的传输看作路由段，而每个路由段被用于要求有限水平的网络资源的特定路由。前述节点可被看作是通过路由段120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130和131连接的。这样，节点110可与节点118通信，从而使用户101和102能够通过由链路120，节点111，链路121，节点112，链路124，节点115，链路129和节点118构成的路径进行通信。一种替代的方案是，可由链路122，节点113，链路125，节点114，链路128，节点117和链路131等提供路径。这样，对于任意一个具体的通信节点，存在经过网络的多个路由，可以将这多个所有可能的路由减少为一组实用的路由，对于具体的数据传送，从该组实用路由中进行特定的选择。
可将图中所示的网络103建立成在其中为每个特定的传输对话期间建立一个物理通信信道的电路交换网。一种替代的方案是，网络可作为分组交换网工作，在这种网中由源用户产生的数据被作为包括目的地头的数据包传输，其中对于每个特定的包读出所述头，以便确定该具体包的特定传输路径。
当需要网络传送附加业务量时，必须作出决定，以便识别优选的经过网络的传输路由，该决定或者在建立信道时，在该信道被使用的情况下，基于每个对话期间作出，或者对于每个被传输的包基于每个包作出。通过对一组可能路由进行识别，计算每个被识别的路由的理论费用，并选择使用费用最少的路由。进行这种类型的选择的程序示于图2中。
在步骤201对一组可能路由进行识别，并在步骤202从所述被识别的组中选择一个特定的路由。在步骤203选择路由段，并在步骤204确定在步骤203中所选的特定路由段的费用。
在步骤205，提出关于是否要考虑将另一个路由段用于被选路由的问题，如果回答是肯定的，则控制回到步骤203。当在步骤205提出的问题得到否定的回答时，控制进行到步骤206。
在步骤206，对在步骤204中确定的特定路由的段费用进行合并，以产生所选路由的总费用。然后在步骤207提出关于是否要考虑另一个路由的问题，并在得到肯定的回答时使控制回到步骤202。
最终将考虑了全部路由，使在步骤207提出的问题得到否定的回答，并使控制进行到步骤208。在步骤208，对在步骤206计算的每个被识别的路由的合并的段费用进行比较，通过这种比较，根据具有所得出的最低总费用的路由来确定最佳路由。
对路由的估价往往基于静态费用估算，即用于设置经过特定路由段的附加通信信道的空白费用保持恒定，与总的路由负载无关。这常常会导致一些节点比其它节点要传送明显更多的业务量。这种情况示于图3中，该图3示意地表示了图1中所示的网络103。在图3所示的例子中，与传送的业务量成比例地表示出每个节点的大小。这样，如从图3可看出的，中心节点314往往比其周围节点，如角节点316和312传送更多的业务量。这种情况将导致节点硬件的利用不理想，这又可能造成整个系统的低效率。因此，应该有可能分析业务量需求，以便优化现有网络的使用，同时在对通信能力提出更多的需求时，优化网络的升级。
优化通过现有网络的新业务量路由的程序示于图4中。图1中所示的网络以403表示。提供并设置处理系统404，以便接收限定网络拓扑的信息405和有关观测结果的信息406，所述观测结果涉及网络内存在的业务量等级。
在处理环境404内对输入信息405和406进行处理，以产生路由控制信息，将其送到路由控制处理器407。路由控制处理器407控制经过网络403的业务量的路由，如用反馈环408表示的。这样，路由控制的效果将在新的业务观测数据406中有所反映，而该数据406又将被送到处理环境404中。类似的，如果对整个网络拓扑进行了修改，这种修改将被送到网络拓扑数据405中。
为使处理环境404给路由控制处理器407提供有意义的信息，有必要给处理环境404提供有关应该如何根据通信业务量的变化来影响路由控制的模型。路由选择是按照图2中所示的在其中对路由段进行估价的程序作出的。为根据业务量等级引入路由选择，通过根据业务密度修改路由段费用来引入业务量等级信息。
第一模型示于图5A中，其中假设路由选择效率完全与传送的业务量无关。这样，在业务量等级提高时，每附加的业务量单位的费用保持恒定，而且不根据业务密度的量度对路由控制进行修改。
实践证明，图5A所示的模型不是单位费用和业务密度之间关系的真实体现。图5B中示出另一种模型，在其中单位费用最初在相当一个阶段中相对恒定，其后随着被考虑的段开始饱和，单位费用迅速上升。这一模型在路由控制系统中被广泛使用，并主要被设计成保证网络部件不会变得如此超载，以致可能导致业务量丢失。但是，该模型假设在业务密度较低时业务量传输的单位费用不变。
另一种模型示于图5C中。在该模型中，每单位的费用一开始相对较高，示表对于相对低的通信业务量等级安装了昂贵的网络硬件的情况。因此，在这种情况下，假设传输出现在相对低效率的环境内，每业务量单位的实际费用就相对较高。
图5B所示模型常常在作出实时决定以便识别用于特定数据传输的特定路径时采用。在拨号环境内，特别是如果在这种环境内网络等级(level of meshing)相对高，即存在用于连接源和目的地的许多可能的路径，则这种模型可能尤其有用。图5C所示模型适用于考虑如何在网络内给出实际提供以满足用户需求时。这种情况更多地出现在专用网络中，在这种网络中在相当一段时间里通信流量的等级往往相对恒定，而且多个用户有效地共享一个资源，以便由该资源获得最大的效益。在这些情况下，非常不希望系统资源传输相对低的业务量等级，假设在许多情况中可在任何地方使用这一资源，以提高网络的总察觉能力(perceived capacity)。
在本实施例中，可以通过多个路由在终端设备之间建立通信路径。处理用于一组潜在路由的段的参数，以确定使用每个所述潜在路由的理论费用。识别路由段的最佳业务量等级，这一般常包括最佳等级范围。在这些等级之外，为使路由段费用更高，对参数进行调节。这样，如果用于路由段的业务量超过最佳值或最佳值范围，就调节参数，以使该段更昂贵。这与图5B中所示模型是一致的，这种模型试图使路由段随着业务密度的增大显得更昂贵，以便防止该段变得饱和。但另外，如果路由段的业务量下降到最佳值或最佳值范围以下，也对参数进行调节，以使所述段显得更昂贵，该参数可能是同一参数。这种限制与图5C所示模型一致，在该模型中如果业务密度很小，单位费用就变大。通过以这种方式调节费用，参照对路由费用的比较结果来进行特定路由的选择。
图6A中示出得到的新模型，在其中相对于业务密度示出每传输单位的费用。如图6A所示，存在一个最佳位置，在该位置对于最佳业务密度来说单位费用最小。因此，如果业务密度下降或增加到最佳值以外，单位费用就增加。
可参照如图6B中所示的累计费用来考虑这种关系。相对于业务密度示出了累计费用的曲线最初有源于在低业务密度时相对高的单位费用的较陡的梯度。随着业务密度增大，费用增加的速度下降，此时最佳值处于累计费用相对平缓的转折区域以内。之后，对于高业务密度，随着单位费用变大，累计费用再次快速升高。
根据累计费用选择路由的程序将使业务量被这样引导，即，将业务密度引向图6B中所示曲线的平坦段。实际上，这将使业务量集中在效率高的链路上，同时在低效率的链路有开始饱和的倾向时，给它们提供附加容量，并从网络中消除传送低业务密度的低效率链路，只要象通常那样可以识别另一个路由。因此，网络势必按照用户的需要发展，使网络投资有最佳的使用效率。
图6B所示的例子代表累计费用和业务密度之间适中的关系。在一些情况下，图6B所示曲线的形状将显得不同，如图7A和7B所示。
在图7A中，重点被放在对于低业务密度的高费用上。因此，累计费用迅速上升，然后会到达平缓段，代表相对大的最佳范围。在图7B中，主要效果是由高业务密度的高费用造成的。在低密度，累计费用以中等速度向最佳范围升高，之后，在所述范围之外，累计费用相对快速地上升。
诸如图6B,7A和7B中所示模式那样的优选模式的采用除静态拓扑限制外还取决于动态限制。因此，随着业务量对整个网络需求的改变，模式也将改变。因此，不管是对一个段考虑绝对通信流量，还是相对于别处的业务量来考虑经过该段的业务量，最佳模式都将改变。因此，有可能提供多个模式，从而可根据识别的条件来选择合适的模式数据。可将模式本身作为多项式函数来计算，或者可由查找表得到值。在另一种先进等级中，可通过在预先计算或预先存储的模式响应之间进行内插来产生中间响应。
对特定路由段进行估价的过程204详示于图8中。在步骤801，将表示所需附加业务量的值加到表示被考虑的段目前传送的业务量的值中。在步骤802，为获得空白费用的最佳量度，对需要的特定费用曲线进行评价。如前所述，这可包括选择数据或在计算的或选择的数据之间进行内插。
在步骤803，参照在步骤802选择的响应模式，计算用于申请的附加业务量的空白费用。
至此为止，已抽象地讨论了测量和费用，而且应理解在确定实际费用时可能会涉及许多因素，因此可以在不同路由段之间进行有意义的比较。费用常被按照路由长度来测量，这提供非常有代表性的测量，特别是当在每个路由段上将类似的技术用于数据传输时尤其如此。通过按照其长度来对路由段进行估价，从而有可能有效地修改理论长度以便增加或减少使用该路由的费用。从而有可能实施已知的根据节点之间的最短路径识别最佳路由的程序。这种方法在许多环境下可能特别有吸引力，由此可避免对寻找所有可能的路由的需要，从而改善要求处理能力。
可以看出，新的程序有两个主要优点。第一，它允许为要在现有网络内传送的新业务量选择最佳路由。此外，它还能够从为网络的特定部件提供附加传输容量的角度，获得有关应该在哪里进行新的网络投资的信息。