[发明专利]通信网络的交换中的流量控制

说明书

技术领域

本发明总体上涉及通信系统领域，具体地说，涉及一种通信系统中的流量控制。

背景技术

如果没有对网络过载进行有效的控制，则网络过载可以严重地降低电信业务的质量或可用性。需要有效的自动控制来保护业务平台的范围不受日益变得不稳定且不可预知的需求水平的影响。

在电话网络中，下列原因(以单独或组合方式)可以引起过载：

·媒体激发的大众呼叫事件，例如，远距离投票、慈善呼吁、竞赛和市场营销，

·紧急事件，

·网络设备故障，

·自动调度的呼叫，

在缺少有效的过载控制的情况下，这种过载会威胁网络系统的稳定性，并且导致成功完成的呼叫严重减少。最后，系统因丢失任务而发生故障，并且客户不能使用服务。

网络运营商不能经济地提供足够的能力来管理这种可能出现的呼叫率峰。此外，在过载中，因为终端线路很忙，所以不能成功地终止大多数服务请求。因此，需要过载控制来管理呼叫率峰。

这种现象的一个示例是：TV机顶盒同时开始(例如，在2am)对互联网上的一服务器进行拨号以上载或下载客户数据。问题在于：通常终端线路仅足以处理每单位时间提供的呼叫的小部分；并且瞬时峰需求可能超过可用的信令或处理能力。这种自动调度事件的一个挑战性特征是：机顶盒都可以精确地跟随同一呼叫脚本，使得在无法建立第一呼叫尝试之后，所有的机顶盒接着以相同的内部重复延迟来精确地跟随同一重复序列。

对于任一特定网络环境，导致资源过载的节点数量可以随事件而变化很大。结论是：在许多环境中，有效的过载控制必须能够按照流量分布在过载源上的方式自动地处理变化，该控制可以随事件而改变或甚至在一事件过程中改变。

在网络中，特定类型的资源的不同实例可以具有(通过设计)大大不同的容量。ISUP ACC例如可以用于保护(容量相对小的)端节点以及(容量较大的)转接节点。此外，以服务请求/秒为单位的单个目标资源的容量可以随时间而变化。因此，好的控制应当能够进行调整以自动处理目标容量的这种变化。

在大多数网络系统中，在多个不同的处理资源集之间分配呼叫处理。例如，在电话交换中，通常在处理流量路由集的外围处理器与处理呼叫路由、计费等的负载平衡中央处理器的池之间进行分配。因此，不同的处理资源集可能成为呼叫混合以及通过系统的呼叫流量的模式变化时的瓶颈。因此，为了使得无论何内部处理资源过载都保持短的响应时间并且保证正确的呼叫处理，系统的内部负载控制需要拒绝呼叫。

对于所提供的需求的特定混合，图1中示出了网络系统的典型吞吐量曲线。资源可以是电话交换、业务控制点(SCP)、信号转接点(STP)、ATM节点、万维网服务器等。

许可率曲线的准确形状取决于哪个内部处理资源是所提供的需求混合的瓶颈。然而，通常，当所提供的请求速率增大时，将出现以下点：资源调用其内部过载控制来拒绝所提供的负载的某些部分以限制许可负载从而导致在阻塞的处理资源处的延迟的点。因此，在该点处，许可率开始下降到提供速率以下，并最终在某个确定的提供速率(在图1中由L_M表示)处达到最大许可率(因为拒绝服务请求消耗处理工作量)。

进一步增大提供速率导致许可率实际上下降。最终出现不能保证正确的呼叫处理并拒绝所有的呼叫的速率(由L_C服务请求/秒表示)。这例如可能出现在内部任务排队溢出的电话交换中，并且交换可能必须重新开始或者重新运行以使其自身恢复到“健全”状态。为了使资源恢复到正常工作，需要将提供速率减小到资源不再处于过载的水平。

另外，如图1所示，目标资源对请求的响应时间将随着内部拥塞的建立而开始增加。对于特定范围的提供速率，可以通过减小整个处理接受呼叫的速率的目标的许可控制来将该响应时间保持在可接受的低(并且大致恒定的)水平。然而，最终，拒绝或放弃呼叫的处理工作量可以自身用尽可用的处理能力来拒绝呼叫(当提供负载为L_C时出现这种情况)。在该点处，响应时间可以开始迅速且不可控制地爬升，触发高速率的客户放弃和重试。

重要的是：使目标的许可率最大化(以保持响应时间足够小为条件)，以使客户重试最小化。这也避免了产生不必要的客户重复尝试的、资源对前往目标的请求流的过节流。

对于任一特定网络环境，导致资源过载的节点数量可以随事件而变化很大。此外，以服务请求/秒为单位的单个目标资源的容量可以随时间而变化。