[发明专利]在环形拓扑结构中对动态转移模式进行同步的方法和设备

说明书

本应用是美国专利申请号08/757,347的后续部分的应用，1996年11月27日签署。

本发明涉及在具有环形拓扑结构的电路交换网络中动态同步转移模式(DTM)架构的同步。

下一代网络很可能是将一些业务，诸如延迟非敏感异步应用(包括传真、邮件和文件传递)与那些有着实时性要求的延迟敏感应用(包括声音和视频)集成在一起。过去通常是利用一些不同的网络技术来支持这些应用，并且这些不同的网络之间的集成已经是有局限性和落后的。过去，由一些采用分组交换和存储转发(store-and-forward)技术的计算机网络，例如互联网来提供异步通信。另一方面，由电路交换、时分复用电话网络来提供实时同步通信。

电路交换网络有着很多引人注目的特点。例如，电路之间相互隔离，在这种情况下，某一电路上的业务量不会受到其它电路上活动的影响。这样就有可能提供具有固定延迟的有保证的传输质量，固定延迟通常适合于那些有着实时要求的应用。此外，在电路交换网络中，与数据和控制有关的信息被分离开。仅仅是在建立或者端接(terminate)电路时才发生对控制信息的处理，并且能够在不需要处理数据流和控制任何拥塞的情况下完成实际数据传输。这样就允许大量数据被有效传输。

普通电路交换网络的固有特性通常使它们不适合某些特定类型的信息流。通常情况下，这些电路有着固定容量，很长的建立延迟并且难以支持多播(multi-cast)。这些缺点使在电路交换网络中有效地支持(例如)计算机通信是困难的。这已经促使我们去寻找一些可以替代的解决方案，并且居于领导地位的观点是下一代电信网络应该是基于异步转移模式(ATM)的信元交换(cell-switched)。信元是小的、固定长度的分组，所以ATM类似于分组交换。这意味着分组交换的许多弱点也会出现在信元交换网络中，特别是在提供有保证的业务质量的领域。因此，就需要一些补充的技巧，例如在诸链路上进行的接收控制、业务量规则、分组调度以及在接收机处的重新同步，综合起来支持不同种类的信息流。一般地说，对分组和信元交换网络(具体地说是ATM)主要关心的问题之一是，是否有可能以成本可行的方式来提供并使用这些机制(mechanism)。

在互联网中，使用共享介质局域网(LANs)，例如CSMA/CD，令牌环(token ring)和FDDI，作为由诸路由器和桥接器(bridges)连接的构建模块。方便扩展、低递增节点成本以及对故障节点的容忍等这些特点的组合已经形成了简单、灵活和健壮的网络。而且，共享介质便于一些新的多播协议(例如IP多播)的有效应用。

当今所采用的共享介质的缺点是它在任何时候一般只允许单个终端(terminal)发射，从而不能有效地利用所有网络段。可以制定一个允许介质容量得到有效再利用的设计方案，但是这通常是以增加高速接入控制硬件的复杂性为代价。共享介质的接入控制手法还直接取决于网络规模，并且通常只是对本地环境有效。

正如上文所指出的那样，通常所采用的两种主要的网络类型是用于电话的面向连接的电路交换网络和计算机所采用的、以互联网为代表的、无需连接的分组交换网络。当电路交换网络被用于数据通信时，电路必须在信息的各个突发之间保持开放状态(open)，这通常是网络容量的低效率利用。这个问题的出现是由于电路管理操作与用户要求的动态变化相比是较慢的。常规电路交换网络的另一个开销的来源是需要对称双工信道的局限，在信息流是单向的情况下，这给网络增加了100％的开销。这个限制条件也使多播电路无效而且难以实现。另一方面，分组交换网络缺乏资源保护(resource reservation)并且必须在进行发射前给每条讯息增加信头(header)信息。此外，分组交换网络中的等待时间(latency)无法被精确预测，并且由于缓冲区溢出或者信头崩溃等原因，甚至有可能造成丢失分组。后两个因素使分组交换网络难以支持实时业务。拥塞避免手法能够隔离不同用户的信息流。但是，这些设计局限于与往返行程(round-trip)分组延迟可比较的时间量程操作(time scale operation)。