[发明专利]宽带交换网络

说明书

本发明涉及用于异步传送数据信元交换的宽带交换网络，以及交换异步传送数据信元的方法。

用于交换异步传送单元的宽带交换网络已众所周知，其中预定级别的带宽分配给连接第一用户至第二用户的传输信道。在一些这样的众知系统中，在租用线路类型的有效时间期间提供通信信道，并且进行人工测量以便建立这样的连接或根据特殊终端与传送的业务级别修改连接。结果，用户通常招致是整个连接费用一部分的固定比例费用，而不管此连接是否使用都要付费。

可供选择的系统已被建议或可获得。特别地，有可能在拨号的基础上建立连接，要求终端设备装备有通过发出信令命令并响应网络发出的类似命令建立连接的设施。

支持专用通信网络的永久电路的使用是普遍的。这样的电路需求预期将增长至包括2Mbit/s以上的宽带速率，这些电路携有来自是固有地突发(bursty)信源的多路复用业务，可能一起携有以恒定比特率发送的并且是延迟敏感的诸如话音传输与恒定比特率的视频的业务。

异步传送模式(ATM)信元都具有能携带用户业务或用户始发的控制信息(信令)的四十八个八比特组的固定信息字段。这两类数据传输通过设置信头中的虚路径(VP)和虚通路(VC)值进行区分，在ATM信头中提供的另一字段称为信元丢弃优先级，它能使低优先级信元与高优先级信元区分开来。在出现拥塞的情况中，首先可能抛弃低优先级信元。

对于在基于ATM的网络内的专用电路，利用网络管理规程建立希望的路由、要求的带宽和服务质量(QOS)。由于没有实际物理电路，而只有VP/VC值或与存储在交换机中的信息有关的“标号(Label)”来确定路由并保存带宽和QOS要求，所以专用电路称为永久虚通路(PVC)跟在同一通用路由之后的几个PVC可以组合为一条虚路径(VP)。

所有已知的永久电路的缺点是：即使用户没有什么要发送时，仍保留分配给此电路的带宽。这意味着：用户可能不得不比如果只在需要时带宽才可以利用时付更高的费用。本文假定收费与预留的带宽有关，并且从公用网络操作者可能选择虚通路的收费方式的角度看这未必是正确的。但是，预期根据预留带宽收费将在未来成为一个有效因素。

通用实践是建立一个永久的虚通路，使得只在一天的某些小时或一星期的某些天期间此电路是可用的。这个解决方案的困难在于：不允许用户快速地改变使用模式，并可能只粗略地反映用户所要求的使用。

第二建议是给用户提供至网络管理平台的一个独立通信信道，从而允许重构固定虚通路。这个解决方案的困难在于：在用户能开始使用虚通路之前，将出现一些时延。

第三建议是在识别快速资源管理信元的网络中的每个交换点上引入设备，表示带宽现在应分配给电路。此解决方案的困难在于：没有由各个制造商生产的交换设备都识别的带宽请求信元的国际统一标准。

根据本发明的第一方面，一种宽带交换系统具有至少一个连到各自信号源的入口与至少一个连到所选的信号接收系统的出口，此交换系统具有：至少一个交换机，用于从入口发送携有信息的异步传送数据信元到出口；系统控制装置，用于经所述交换机在入口与出口之间以预定基本带宽接受和建立虚连接；以及带宽控制装置，设计为检测在入口上接收的信元，以便确定所检测信元的带宽要求并自动地响应这样的信元检测与带宽确定，以使系统控制装置选择地分配除基本带宽之外的所要求的附加带宽用于至出口的信元传输。

以这种方式在仍提供诸如话音与视频信息的延迟敏感数据的保证最小带宽连接的同时，有可能响应检测的使用级别动态地改变系统中可用于给定路径的信元的总带宽。附加带宽根据要求进行分配并避免用户在使用附加带宽之前发出带宽请求信号的需要。

期望用户在使用系统之前已经登记他的基本(例如，最小)带宽要求和连接目的地。用户也可以登记最大带宽要求。为方便起见，系统控制装置可以包括一个存储表，用于将预定的带宽与各自的信号源联系起来。

系统控制装置最好接受并建立永久虚连接，术语“永久”这里意思是：在预定基本带宽上的连接从它建立时间起维持到交换系统接收到用户不再要求此连接的指示为止一直保持。

带宽控制装置最好包括反馈装置，设计为将最大信元速率值发送给入口以便传输给信号源，将信元提供给入口的最大允许速率指示给信号源。带宽控制器也可以设计为可检测信号源何时待用，并发送最大信元速率值给待用的信号源，表示比从那个信号源中分配给信元的带宽更高的带宽。