发明名称 非同步传输模式通讯网路的讯务控制机制
摘要 用来控制一个非同步传输模式通讯网路拥塞状况的一个系统以及程序之方法。这个程序及系统应用模糊逻辑来决定是否要"允许"(也就是决定是否要分配一个虚拟通道),新的通讯连结(或呼叫)进入这个节点中。模糊逻辑还用来控制那些已"允许"进入这个节点(也就是已经分配到虚拟通道)的通讯连结传送封包的速率。在允诺控制中,用来估计频宽需求的模糊逻辑法则可以根据"等效频宽"的模型而得到。用来调整传输速率的模糊逻辑法则可以根据"双重界限"拥塞控制模型取得。
申请公布号 TW286461 申请公布日期 1996.09.21
申请号 TW085103714 申请日期 1996.03.26
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 王耀宗;林宗葆;张仲儒;郑瑞光;谢明洽
分类号 H04L12/66;H04L25/30;H04L29/02 主分类号 H04L12/66
代理机构 代理人
主权项 1. 一通讯网路中之节点控制拥塞程序方法,包含: (a) 决定"节点"中与某一类通讯连结相对的输出伫 列长 度q、输出伫列长度变动率q以及输出伫列的封 包丢失率 p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3等讯务参数; (b) 评估所量测到的"讯务参数"如输出伫列长度q、 输 出伫列长度变动率q、以及输出伫列相对的封包 丢失率p @ps6@dn3(@ps9,9.5@up3等参数,评估各个模糊控制法 则,以决定输出的讯务量调整参数値y;以及 (c) 根据所得到的讯务量调整参数値y,送出调整封 包传 送速率的控制信号到送到"某一类通讯讯务"到所 控制的 "节点"的其它网路节点中。2. 如申请专利范围第 一项所述之通讯网路中之节点控制 拥塞程序,其中之"评估"包含了以下几个步骤: 决定那些给定的"逻辑法则"内"讯务参数"q、q以 及 p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3所对应的各项集合T(q)、T( q)以及T(p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3)中各项的隶属値, 并决定那些给定的"逻辑法则"内的讯务量调整参 数値y 所对应的项集合T(y)中各项的隶属値; 对于"项集合"T(y)中每一个独特的项,其中这个独特 的 项是包含于那些给定的"逻辑法则"内,选择一个权 値, 其中每个权値是由q、q以及p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3 相对的项集合中,q、q以及p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3 的"隶属値"中的最小値或乘积値与"模糊逻辑法则" 的 其中之一条法则所给定的讯务量调整常数相乘而 得;以及 决定的"讯务量调整参数"y经由每个选定的权値以 及" 讯务量调整参数値"所对应的项集合T(y)中每一个 独特的 项所相对的"讯务量调整常数"作加权和而得。3. 如申请专利范围第2项所述之通讯网路中之节点控 制拥 塞程序,其中"隶属函数"是离散値。4. 如申请专利 范围第2项所述之通讯网路中之节点控制拥 塞程序,T(q)={E,F}、T(q)={N,P}、T(p@ps6@dn3(@ ps9,9.5@up3 )={S,NS}以及T(y)={IM,IS,DS,NC},其中: E节点中的输出伫列是空的; F节点中的输出伫列是满的; N节点中的输出伫列长度变动率成负成长; P节点中的输出伫列长度变动率成正成长; S服务品质需求满足; NS服务品质需求不满足; IM增加节点中的输出伫列的讯务量; IS增加一点节点中的输出伫列的讯务量; DS减少一点节点中的输出伫列的讯务量; NC不调整节点中的输出伫列的讯务量;以及 其中之模糊逻辑法则是:5. 如申请专利范围第3项 所述之通讯网路中之节点控制拥 塞程序,其中所提到的"项"E、F、N、P、S、NS、IM、 IS、DS以及NC以及它们所相对的"隶属函数"@ssE(q) 、@ssF(q)、@ssN(q)、@ssP(q)、@ssS(p@ ps6@dn3(@ps9,9.5@up3 )、@ssN@ssS(p@ps6@dn3(@ ps9,9.5@up3 )、@ssI@ssM(y)、@ssI@ssS(y)、@ ssD@ssS(y)以及@ssN@ssC(y)是由以下的式子所定义的 : 其中g(x;x@ss0,x@ss1,a@ss1,a@ss1)是一个梯形函数,其 中梯形平原的纵座标高度为1,而梯形平原左边缘 的横座 标値为x@ss0,梯形平原右边缘的横座标値为x@ss1,梯 形 左边三角形的宽度是a@ss0,梯形右边三角形的宽度 是a@ ss1;而f(x;x@ss0,a@ss0,a@ss1)是一个三角形函数,其 中三角形的纵座标高度为1,而三角形中心点的横 座标値 为x@ss0,三角形左半边的宽度是a@ss0,三角形右半边 的 宽度是a@ss1;而E@sse、E@ssw、F@sse、F@ssw、K@ssi、 N@sse、N@ssw、P@sse、P@ssw、S@sse、S@ssw、NS@sse、 NS@ssw、IM@ssc、IS@ssc、DS@ssc以及 NC@ssc是"项集合"T(q)、T(q)、T(p@ps6@dn3(@ps9 ,9.5@up3 )以及T(y)中的已知常数。6. 如申请专利范 围第1项所述之通讯网路中之节点控制拥 塞程序,其中所提到的"某一类通讯连结"是指有相 同服 务品质需求的同一类型的封包源,在"程序"中还包 含相 对于第二个伫列的另一类通讯连结,重复执行所谓 的"步 骤(a)-(c)"。7. 一频宽需求的程序,可预测每个申请 进入一个通讯网 路节点的新通讯连结所需要之频宽程序,包含: (a) 在一个节点中收到一个申请进入一个通讯网路 节点的 新通讯连结所送来的平均传输率R@ssm、最大传输 率R@ssp 以及最大传输平均时程T@ssp等传输率相关参数; (b) 根据"传输率相关参数"R@ssm、R@ssp以及T@ssp" ,评估各个第一组模糊控制法则,以决定"通讯连结" 的 预估使用频宽C@sse; (c) 根据"预估使用频宽C@sse",决定出目前可用的频 宽C@ssa;以及 (d) 至少根据"目前可用的频宽C@ssa",评估各个第二 组模糊控制法则,以决定输出的允诺控制信号z,用 以决 定是否接受"新通讯连结"。8. 如申请专利范围第7 项所述之通讯网路中之频宽需求程 序,其中"评估各个第一组模糊控制法则",包含了以 下 几个步骤: 决定那些给定的"第一组逻辑法则"内的"传输率相 关参 数"R@ssm、R@ssp和T@ssp"所对应的各项集合T(R@ssm) 、T(R@ssp)以及T(T@ssp)中各项的隶属値,并决定那些 在 已给定的"第一组逻辑法则"内的"预估使用频宽"C@ sse所对应的项集合T(C@sse)中各项的隶属値; 对于"项集合"T(C@sse)中每一个独特的项,其中这个 独 特的项是包含于那些那些在已给定的"第一组逻辑 法则" 内,选择一个权値,每个权値是由R@ssm、R@ssp以及T@ ssp相对的项集合中,R@ssm、R@ssp以及T@ssp"隶属値" 中的最小値或乘积値与"第一组模糊逻辑法则"的 其中之 一所给定的"预估使用频宽常数"相乘而得;以及 决定"预估使用频宽"C@sse经由每个选定的权値和" 预 估使用频宽"所对应的项集合T(C@sse)中每一个独特 的项 所相对的"预估使用频宽"作加权和来得到。9. 如 申请专利范围第8项所述之频宽需求程序,其中,T( R@ssp)={S,M,L}、T(R@ssm)={Lo,Hi}、T(T@ssp)={Sh,Me, Lg}和T(C@sse)={C@ss1,C@ss2,C@ss3,C@ss4,C@ss5,C@ss6 },其中: S最大传输率R@ssp之値较小; M最大传输率R@ssp之値中等; L最大传输率R@ssp之値很大; Lo平均传输率R@ssm之値低; Hi平均传输率R@ssm之値高; Sh最大传输平均时程T@ssp较短; Me最大传输平均时程T@ssp中等; Lg最大传输平均时程T@ssp较长; C@ss1第一级频宽; C@ss2第二级频宽; C@ss3第三级频宽; C@ss4第四级频宽; C@ss5第五级频宽; C@ss6第六级频宽;以及 其中第一组模糊逻辑法则是:10. 如申请专利范围 第9项所述之频宽需求程序,其中" 隶属函数"@ssS、@ssM、@ssL、@ssL@ss0.@ ssH@ssi、@ssS@ssh、@ssM@sse、@ssL@ssg、@ ssC@ss1.@ssC@ss2.@ssC@ss3.@ssC@ss4.@ ssC@ss5和@ssC@ss6是由以下的式子所定义的: 其中g(x;x@ss0,x@ss1,a@ss0,a@ss1)是一个梯形函数,其 中梯形平原的纵座标高度为1,而梯形平原左边缘 的横座 标値为x@ss0,梯形平原右边缘的横座标値为x@ss1,梯 形 左边三角形的宽度是a@ss0,梯形右边三角形的宽度 是a@ ss1;而f(x;x@ss0,a@ss0,a@ss1)是一个三角形函数,其 中三角形的纵座标高度为1,而三角形中心点的横 座标値 为x@ss0,三角形左半边的宽度是a@ss0,三角形右半边 的 宽度是a@ss1;其中R@ssp@ss,@ssm@ssi@ssn、R@ssp@ss,@ ssm@ssa@ssx、T@ssp@ss,@ssm@ssi@ssn以及T@ssp@ss,@ ssm@ssa@ssx各是R和Ts的最小値以及最大値,S@sse、S@ ssw、M@sse、M@ssw@ss0.M@ssw@ss1.L@ssE、L@ssw、Lo @sse、Lo@ssw、Hi@sse、Hi@ssw、Sh@sse、Sh@ssw、Me@ sso、Me@ssw@sso、M@ssw@ss1.Lg@sse、Lg@ssw、C@ssl@ ss,@ssC、C@ss2@ss,@ssc、C@ss3@ss,@ssc、C@ss4@ss,@ ssc、C@ss5@ss,@ssc以及C@ss6@ss,@ssc是项集合T(Rp)={ S,M,L},T(R@ssM)={Lo,Hi},T(Tp)={Sh,Me,Lg}; 以及 T(C@sse)={C@ss1,C@ss2,C@ss3,C@ss4,C@ss5,C@ss6}中已 知的常数。11. 如申请专利范围第7项所述之频宽 需求程序,其中, "评估各个第二组模糊控制法则"包含了以下几个 步骤: 决定那些给定的逻辑法则内相对于每一个伫列的 的封包丢 失率p@ss1以及讯务量调整参数y; 决定那些在已给定的第二组逻辑法则内"目前可用 的频宽 "C@ssa所对应的项集合T(C@ssa)中各项的隶属値,决定 "讯务量调整参数"y所对应的项集合T(y)中各项的隶 属 値,"封包丢失率"p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3所对应的 项集合T(p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3 )中各项的隶属値, 对于项集合T(z)中每一个独特的项,其中这个独特 的项是 包含于那些那些在已给定的第二组逻辑法则内,选 择一个 权値,每个权値是由C@ssa、y以及p@ps6@dn3(@ps9,9.5 @up3相对的项集合中,C@ssa、y以及p@ps6@dn3(@ps9,9 .5@up3"隶属値"中的最小値或乘积値与第二组模糊 逻辑 法则的其中之一所给定的允诺控制信号相乘而得; 以及 决定"允诺控制信号"z经由每个选定的权値以及"允 诺 控制信号"所对应的项集合T(z)中每一个独特的项 所相对 的所谓"允诺控制信号z"作加权和而得。12. 如申请 专利范围第11项所述之频宽需求程序,其中, T(C@ssa)={NE,E}、T(y)={N,P}、T(p@ps6@dn3(@ps9,9. 5@up3 )={S,NS}和T(z)={R,WR,WA,A},其中: NE目前可用的频宽不足; E目前可用的频宽足够; N目前的讯务量呈现拥塞的情况; P目前的讯务量不呈现拥塞的情况; S服务品质需求满足; NS服务品质需求不满足; R不接受新通讯连结的申请; WR稍微不接受新通讯连结的申请; WA稍微接受新通讯连结的申请; A接受新通讯连结的申请;以及 第二组模糊逻辑法则是:13. 如申请专利范围第12项 所述之频宽需求程序,其中" 隶属函数"@ssN@ssE、@ssE、@ssN、@ssP、@ ssS、@ssN@ssS、@ssR、@ssW@ssR、@ssW@ssA以 及@ssA是由以下的式子所定义的: 其中g(x;x@ss0,x@ss1,a@ss0,a@ss1)是一个梯形函数,其 中梯形平原的纵座标高度为1,而梯形平原左边缘 的横座 标値为x@ss0,梯形平原右边缘的横座标値为x@ss1,梯 形 左边三角形的宽度是a@ss0,梯形右边三角形的宽度 是a@ ss1;而f(x;x@ss0,a@ss0,a@ss1)是一个三角形函数,其 中三角形的纵座标高度为1,而三角形中心点的横 座标値 为x@ss0,三角形左半边的宽度是a@ss0,三角形右半边 的 宽度是a@ss1;y@ssm@ssa@ssx是所送来的封包中禁止进入 节点中的最大比率;E@sse、NE@ssw、E@sse、E@ssw、N@ sse、N@ssw、P@sse、P@ssw、S@sse、S@ssw、NS@sse、NS @ssw、R@ssc、WR@ssc、WA@ssc和A@ssc皆是给定的常数; 以及 其中,WR@ssc=(R@ssc+z@ssa)/2而WA@ssc=(A@ssc+z@ssa) /2,z@ssa是决定是否接受的界限値R@ssc≦z@ssa≦A@ssc ,只有在z>za时,新的通讯连结才会被接受。14. 一非 同步传输模式通讯网路的节点,包含: 至少有用来暂时储存往外送出位元流中的封包的 一个输出 伫列; 一模糊讯务控制器之"一个输出伫列"中,经由决定 一个 "节点"是否接受一个新的通讯连结的建立,及利用 控制 这个"节点"拥塞情况的方式,来控制接收封包的,此 " 模糊讯务控制器"包含: 一模糊拥塞控制器,用来评估第一组模糊控制法则 于每一 个输出伫列,相对于某一类通讯连结,经量测或计 算得到 的输出伫列长度q、输出伫列长度变动率q以及 输出伫列 相对的封包丢失率p@ps6@dn3(@ps9,9.5@up3,以决定一 个讯务量调整参数y,并根据这个"讯务量调整参数" y, 送出一个信号到其他送出这类通讯连结的每一个 节点,以 调整这些节点送出封包的速率; 一个模糊频宽估计器,在这个"节点"内,模糊频宽估 计 器接收从其他节点来的"新通讯连结"所宣告的传 输率相 关参数:最大传输率R@ssp、平均传输率R@ssm以及最 大传 输平均时程T@ssp,并根据这些所谓的"传输率相关参 数 "R@ssp、R@ssm以及T@ssp来评估第二组模糊控制法则以 决定对于这个"新通讯连结"所需要的一个预估使 用频宽 C@sse;以及 一模糊允诺控制器,根据所谓的"新通讯连结预估 使用频 宽"C@sse所得到的目前可使用频宽C@ssa来决定允诺 控制 信号z,依据这个允诺控制信号就可以决定是否允 许"新 通讯连结"的建立。图示简单说明: 图一 非同步模式通讯网路示意图, 图二 非同步模式封包格式, 图三 漏水统控制机制, 图四 隶属函数的例子, 图五 模糊逻辑控制器示意图, 图六 本发明中所描述的节点示意图, 图七 图六中的模糊讯务控制器的完整架构图, 图八 拥塞发生时,使用本发明在降低封包丢失率 方面的 改善, 图九-十九 使用本发明可增加接受新通讯连结的 数目、
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