[發明專利]用于減小通信網中延遲的方法和設備

無效

• 申請號: 98812363.0
• 申請日: 1998-12-04
• 公開（公告）號: CN1282501A
• 公開（公告）日: 2001-01-31
• 發明（設計）人: P·拉森
• 申請（專利權）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: H04Q11/04
• 分類號: H04Q11/04;H04L12/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正,李亞非

技術領域

本發明涉及在傳送ATM業務的通信網中減小業務的總延遲，其中多個用戶共享同一公共物理媒質。在使用對網絡延遲容限較低的所謂CBR(恒定比特率)業務時，這種減小特別有利。

現有技術

在通過電話網傳輸語音時，限制從發射機到接收機的總延遲(往返延遲)非常重要。如果一條電話連接的延遲超過了約50ms，就需要一個回波消除器，因為這時由于雙方同時開始講話，延遲就干擾通話。當這50ms在不同的標準和規范中被分配給不同的本地、轉接和國際局時，接入網則由沒有延遲的雙心電纜組成。這使得目前在接入網中也引入傳輸系統、交換和ATM(異步傳遞方式)時，“延遲預算”中已沒有可分配的時間。這導致對接入網的總延遲很低的苛刻要求。

傳統本地網生成延遲的原因也可以通過觀察以下事實來表達：在路由器和網橋中傳輸大的數據分組和使用存儲轉發技術需要占用時間。首先，當用戶收集數據以填充整個數據分組時就存在有延遲。分組每次被網橋或路由器接收時也會生成相同的延遲效應，因為必須等待整個分組到達之后，才能向下一鏈路傳送它。當分組在負荷很重的鏈路隊列中等待時，延遲會有變化。如果所有分組的優先級相同，一個時間要求很嚴格的分組就不可能超越該隊列。

關于隊列問題，ATM有一個優先級功能，它使時間要求嚴格的分組有可能超越一個隊列。

另外，終端可以要求為指定的信道分配一個確定的帶寬，它能保證需要的容量。這種系統與業務是被歸類為恒定比特率(CBR)、可變比特率(VBR)還是可用比特率(ABR)有關。要通過CBR或VBR傳送視頻或音頻序列的終端必須在連接建立時預留需要的帶寬。

如果所有業務具有相同的優先級，這一問題自然還將存在。當要傳輸組裝在ATM信元中的窄帶CBR信號(語音)以及當物理層只能提供一個固定的較低傳輸速率時，這一問題將會非常突出。當使用基于TDM(時分復用)的PON(無源光網絡)或同軸電纜系統時，上行鏈路方向會常常出現這種現象(從用戶或/和設備到一個公共節點，例如本地交換局或所謂“前端設備”的業務)。如果延遲還隨時間變化，將進一步增加接收機端的總延遲。延遲變化越大，需要的CDV(呼叫延遲變化)緩沖區也將越大。

例如，當多個節點使用一條總線在一個TDM網絡的上行鏈路方向(從用戶節點到一個公共節點)傳輸信元時，物理媒質(本例中為總線)就是一個必須以最佳可能方式使用的公共資源。因為每次只能有一個用戶在總線上傳輸信元，所以用戶節點處的信元在通過物理媒質傳輸之前必須等待“輪到它們的次序”。

在多個用戶共享一個時分復用公共物理媒質的若干應用領域內會生成這種問題。最現成的例子是在ATM連接上使用較低固定帶寬的語音(電話)和傳輸。另一領域是有線電視。當研究該技術的現有狀態時，我們發現大部分文獻都屬于有線電視的技術領域。但是，沒有任何文獻說明如何能減小所述延遲時間。

美國專利5，546，199揭示了一種通過在下行鏈路方向使用一個參考頻率來生成(合成)用于有線電視系統上行鏈路方向的載波的方法。其目的是提供一種具有精確頻率的低成本載波。于是該載波就可以用于公共媒質，在本例中是一條同軸電纜。但是，該文獻沒有揭示如何減小系統的總延遲。其他已有文獻，例如美國專利4，553，161，描述了上行鏈路數據業務的同步。

發明概要

本發明通過在多個(n)用戶/節點共享一條公共物理媒質的通信網中使用的一種設備和方法，將能減小以固定速率生成的數據分組傳輸中的總延遲。

最佳或最簡單的情況自然應當是，一個連接應該具有的帶寬遠大于需求，并且存在有一個用于動態帶寬分配的功能，當數據分組/信元在一個節點中準備好時，該功能立即生成傳輸許可。與這種理想情況的一點區別是，幾個節點要共享的帶寬一般非常有限，并且完全用于有效負荷。

如果所有業務具有相同的優先級，動態傳輸許可分配將沒有用處。當所有節點同時準備發送一個信元時，最后一個信元必須等待一個整周期T，其中T是來自一個特定連接的兩個信元之間的時間(周期)，所有其他節點在該段時間內都必須有一個傳輸許可。