專利名稱：一種向量數據通信網上建立向量連接的方法
技術領域：
本發明涉及數據通信網領域，特別涉及一種向量數據通信網上建立向量連接的方法。
背景技術：
電信網和計算機網絡是目前廣泛使用的兩種主要的通信網，按照ISO的分層方法，計算機網絡有七層，在此，把第三層意義上的計算機網絡稱為數據通信網，根據需要部署的電子設備和根據需要在電子設備之間連接的通信線路所組成的數據通信網是一個有一定物理拓撲結構的網絡，數據通信網的電子設備和通信線路全體，形成的物理拓撲結構相關的信息被稱為“網絡的物理拓撲結構信息”。
現代的通信網在功能上分為傳送面和控制面。其中，控制面根據用戶呼叫請求，通過復雜的呼叫控制信令，在網絡中確定一條通信路徑，建立通信連接關系。傳送面則按照事先建立好的通信連接，高速傳送大量信息。實現傳送面和控制面功能的邏輯網絡分別被稱為傳送網和控制網。傳送網和控制網通常依附于同一個物理網絡，或者是緊密耦合的兩個物理網絡，在邏輯上相對獨立，但是二者緊密耦合，相互協調，共同實現整個通信網功能。
傳送面和控制面分離技術首先出現在電信網，新結構的電信網可以用更簡單的設備實現更復雜的通信網功能。而早期的電信網不分傳送面和控制面，兩種功能融合在一起，存在網絡設備復雜、難升級、難維護等嚴重缺點。
借鑒電信網的傳送面和控制面相互分離的成功經驗，數據通信網也把數據傳送和呼叫控制功能分開，發明了ATM網，它作為一個數據通信網，同IP網一樣，可以構建全球網，并能延伸到用戶終端，然而，由于ATM網過分復雜，到現在并沒有廣泛推廣，只應用于部分地區的骨干網。ATM網的主要問題是在通信網中維護通信連接的代價太高。
通信網與網絡地址總是聯系在一起，常用的網絡地址有IP地址、ATM終端地址、ATM交換地址(即VPI/VCI地址)，甚至電話號碼、因特網的域名等。各種網絡地址的用途和屬性不同，有的標識通信網的對象，有的用于交換路由操作；有的人使用，便于記憶，有的機器使用，便于存儲和處理。從使用功能看，有兩類網絡地址最重要，一種是標識地址，一種是交換地址。
在數據通信網中，為了達到通信的目的，需要建立一套編碼方法，為每個電子設備指定一個編碼標識，否則無法進行通信，這種標識稱為電子設備的標識地址。一個電子設備賦予一個明確的固定不變的標識地址，標識地址就代表這個電子設備，是控制面使用的地址。
交換地址被轉發設備用于交換操作。從一個端口輸入的數據包，其中一定包含一個字段，轉發設備依據該字段做出判斷，數據包被轉發到哪一個端口進行輸出，這個字段就是交換地址。好的交換地址必須方便傳送面高速、簡單地交換轉發數據，是傳送面使用的地址。
對于ATM網，ATM終端地址是標識地址，ATM的路徑信道地址(VPI/VCI)就是交換地址。對于IP網，IP地址是標識地址，也是交換地址。
中國發明專利《一種向量網絡地址編碼方法》(申請號200610089302.6，公開號CN1866972)[1]給出一種向量網絡地址，簡稱向量地址，是一種不同于IP地址和ATM路徑信道地址的交換地址，以向量地址為交換地址建立的數據通信網被稱其為向量數據通信網，其傳送網稱為向量傳送網。
在向量傳送網中，轉發設備的輸入輸出端口從1開始用數字編號，稱為端口號。向量地址以端口號為編碼基礎，描述了從信源設備到信宿設備傳送數據的通信路徑。通信路徑信息是端口號組成的序列，路徑上的每個轉發設備都對應序列中的一個端口號，是通信路徑通過該電子設備的輸出端口號。
以上端口號序列就象一步一步的方向標，引導數據包傳送到達信宿設備，所以被稱為向量地址，其中的端口號被稱為分量地址。
當轉發設備從某輸入端口收到一個數據包后，檢查第一個分量地址，根據檢查結果把該數據包發送到第一個分量地址所指定的輸出端口，傳送出去的數據包不包含第一個分量地址，即第一個分量地址使用以后就從數據包刪去，傳送出去的數據包之向量地址少了一個分量地址。這就是向量傳送網的轉發設備的數據交換過程，在此稱其為向量交換過程，完成向量交換的轉發設備被稱為向量交換機。
IP地址、ATM的路徑信道地址和向量地址的主要區別是IP地址依靠電子設備的編號進行地址編碼，ATM的路徑信道地址依靠通信線路中的虛鏈路編號進行地址編碼，向量地址依靠電子設備的端口號進行地址編碼，簡單地說，IP地址是電子設備編碼，ATM地址是鏈路編碼，向量地址是端口編碼。
發明內容
向量數據通信網簡稱向量網，是控制面和傳送面分離的數據通信網，它以向量地址為交換地址，以向量傳送網為傳送網，是有連接的數據通信網，其建立通信連接的方法就是“在向量數據通信網上建立向量連接的方法”，簡稱向量連接方法，是向量網的控制面功能的基本部分，目前沒有現成的向量連接方法，本發明填補了這一空白。
在介紹發明的技術方案之前，定義七個概念主叫、被叫、主叫向量地址、被叫向量地址、雙向向量地址、路徑信息和路徑代價。主動發起通信的端站設備被稱為“主叫”，被動接受通信的端站設備被稱為“被叫”。主叫向量地址是指從被叫通向主叫的向量地址，被叫向量地址是指從主叫通向被叫的向量地址。“雙向向量地址”是主叫和被叫之間兩個方向的向量地址的整合表示形式，就是說，雙向向量地址包括由主叫到被叫的向量地址和被叫到主叫的向量地址，而且兩個向量地址從不同方向定義了同一條通信路徑。“路徑信息”是定義確定一條通信路徑的信息，雙向向量地址就是一種路徑信息的表現形式。路徑代價是指一條通信路徑的某種意義上的總代價，比如總長度、總費用等。
一種向量數據通信網上建立向量連接的方法，所述方法包括以下步驟步驟A主叫根據初始設定的連接信息，以被叫的名稱地址作為被叫地址向網絡發出呼叫消息；所述連接信息是存儲在通信兩端(即主叫和被叫)的一種控制數據塊，記錄通信連接有關的信息。
步驟B所述網絡根據網絡的樹狀組織結構確定通向所述被叫的呼叫路徑，所述呼叫路徑是主叫和被叫相互交流呼叫控制消息的通信路徑；步驟C通過所述呼叫路徑，所述主叫和所述被叫相互交換和更新連接信息；步驟D根據所述更新后的連接信息，確定多條通信路徑，并把路徑信息作為連接信息的添加內容，所述多條通信路徑、所述主叫的和所述被叫的最終連接信息構成一個向量連接。
所述步驟C具體包括步驟C1通過所述呼叫路徑，網絡將所述主叫的呼叫消息傳達給所述被叫，到達所述被叫的所述呼叫消息攜帶所述主叫要求的通信格式集合、所述主叫向量地址和所述被叫向量地址；所述通信格式通常包括通信類型和具體通信格式，比如{話音，PCM64kbits/s}就是一種通信格式，所述通信格式集合是多個通信格式組成的集合。
步驟C2所述被叫收到所述呼叫信息后，把所述主叫向量地址作為連接信息的更新內容存儲在被叫本地，并通過所述呼叫路徑，所述被叫向主叫回送響應消息，所述響應消息攜帶所述被叫支持又滿足主叫要求的通信格式集合、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址，其中所述被叫向量地址從所述呼叫消息中提取得到，所述被叫的接入地址事先賦予所述被叫。
步驟C3所述主叫收到所述響應消息后，從響應消息的通信格式集合中選定一個通信格式，并把所選擇的通信格式、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址作為連接信息的更新內容存儲在主叫本地，然后將所選定的通信格式通過確認消息發送給所述被叫；步驟C4所述被叫收到所述確認消息后，將選定的通信格式作為連接信息的更新內容存儲在被叫本地，完成呼叫過程。
所述步驟D具體包括步驟D1根據所述更新后的連接信息，生成尋由消息，所述主叫將所述被叫的接入地址作為目的地址向網絡發出所述尋由消息；步驟D2所述網絡根據網絡的物理拓撲結構確定多條通信路徑，通過每條通信路徑將一個所述尋由消息傳送給所述被叫；步驟D3所述被叫收到每個所述尋由消息后，所述尋由消息包含了經過通信路徑的有關信息，包括被叫向量地址、主叫向量地址和路徑代價，將所述主叫向量地址及其路徑代價作為被叫連接信息的添加內容，然后依據所述尋由消息中提取的主叫向量地址所指示的原通信路徑，向所述主叫發送尋由回應消息，尋由回應消息中包括被叫向量地址和路徑代價；步驟D4所述主叫收到每個所述尋由回應消息后，獲得一條通信路徑的被叫向量地址及其路徑代價，進行暫存，當到達預設時間時，通過比較已收到的各條通信路徑的路徑代價，選定指定數量的通信路徑，并將所述選定的通信路徑的被叫向量地址及其路徑代價作為主叫連接信息的添加內容，然后針對每個被選定的通信路徑向被叫發送一個尋由確認消息；步驟D5所述被叫每收到一個所述尋由確認消息，將所述尋由確認消息對應的通信路徑信息保留在連接信息中，當到達預設時間時，所述被叫將未收到尋由確認消息的通信路徑信息從所述被叫本地的連接信息中清除；所述被選定的多條通信路徑、所述主叫和所述被叫的最終更新的連接信息構成一個向量連接。
所述確定多條通信路徑的步驟具體為從所述主叫開始根據可達性評價進行分支探索，分支探索的結果將得到多條通信路徑，將所述尋由消息從每條通信路徑送達所述被叫，所述尋由消息在行進過程中，不斷被更新，所述更新為收集積累所經通信路徑的雙向向量地址及其路徑代價，并存儲在所述尋由消息中。
本發明的技術方案帶來的有益效果是向量網是有連接的網絡，必須有建立連接的方法，目前沒有現成方法，向量連接方法填補了這一空白。本發明提供的向量連接方法是向量網的控制面功能的基本部分，為建立完善向量網的控制網技術，使向量網可以代替ATM網和IP網成為互連網的新一代數據通信網技術打下基礎；向量網的向量連接不同于ATM網的“有連接”，也不同于IP網的“無連接”，從使用效果看，它是有連接，在進行數據通信之前，需要用向量連接方法建立通信連接，可以提供QoS支持，同時，又象無連接一樣，轉發設備不需要為每個“通信連接”占用資源來存儲和維護連接有關的信息，只在端站設備中存儲通信連接有關的信息。換句話說，向量連接用“無連接”的代價，達到“有連接”的效果；一個通信路徑幾乎不占數據通信網資源的性質，使得可以用多個備用通信路徑為一個呼叫請求服務，一個通信路徑有故障，馬上可以切換到另一備用通信路徑，有效提高網絡的可靠性，適應網絡的動態變化，也使向量網技術成為傳感器網絡、無線網絡的優良數據通信網技術，在網絡拓撲多變、節點簡單的條件下，可以滿足高可靠性、高效率的傳送要求。
圖1是本發明提供的呼叫過程的流程圖；圖2是本發明提供的呼叫過程的示意圖；圖3是本發明提供的尋由過程的流程圖；圖4是本發明提供的尋由過程的示意圖；圖5是本發明提供的向量網的樹狀組織結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明不局限于以下實施例。
向量網采用三種地址，分別是名稱地址、接入地址和向量地址。其中，向量地址是向量網的交換地址，名稱地址是向量網的標識地址，接入地址是名稱地址的別名。向量地址在背景技術中已經介紹，下面分別介紹名稱地址和接入地址。
向量網的名稱地址類似于Internet的域名地址，這種地址命名體系與向量網樹狀組織結構密切相關。本實施例向量網的組織結構以“一片森林”為例進行說明，森林中有若干棵樹，樹的每一段樹干作為一個對象都賦予一個簡短的名字，樹的每一片葉作為一個對象也賦予一個簡短的名字，整個樹的名字與主干的名字一樣，一個樹枝的名字與樹枝主干的名字一樣，樹枝和樹葉的名字可以前綴所有上級樹干的名字串，名字之間用句號“.”分割，形成從樹主干開始的層次的名字串，這就是名稱地址。向量網樹狀組織結構舉例見圖5，“一片森林”中有清華大學、北京大學、教育部三棵樹，樹葉“電子工程系”的名稱地址是“電子工程系.信息學院.清華大學”，樹枝“計算機學院”的名稱地址是“計算機學院.清華大學”。
名稱地址可以唯一編碼定位一個樹枝或樹葉。一個樹枝代表局部的網絡組織機構，被稱為子網，樹葉對應于通信網的一臺電子設備，名稱地址是子網和電子設備的標識地址，其特征是明碼文本，便于閱讀、記憶和使用。
以上“一片森林”所包含的信息就是“網絡的樹狀組織結構信息”，包括森林中樹的個數，每個樹的拓撲結構，每個樹枝和樹葉的名字信息。
向量網的接入地址由電子設備使用，采用二進制數，方便電子設備呼叫和尋由，建立向量連接，它與名稱地址存在一對一關系，是名稱地址的別名，也是一種標識地址，在建網時根據名稱地址事先配置確定。接入地址的二進制位數等長，但長度可以配置，甚至動態配置，基本要求是滿足對每一個電子設備、每一個子網進行編碼。名稱地址和接入地址在數據通信網的控制面使用，前者是文本形式，后者是二進制形式。如果不考慮處理效率，以上接入地址可以用名稱地址代替，合二為一，簡化地址體系，使向量網的地址體系成為二地址體系。
本發明提供了一種向量網上建立向量連接的方法，這種向量連接方法是以名稱地址為被叫地址，以向量地址為交換地址，依次執行呼叫過程和尋由過程兩個過程來建立通信連接，建立通信連接的結果是得到一個向量連接的對象，它包括通信兩端的連接信息和連接信息定義的通信路徑，連接信息記錄在兩端的通信連接控制數據塊中，交換機不記錄關于每個向量連接的信息。
呼叫過程和尋由過程兩個過程如下(1)呼叫過程是主叫以被叫的名稱地址作為被叫地址，向網絡(指向量網)發出呼叫請求，網絡根據“網絡的樹狀組織結構”確定主叫通向被叫的呼叫路徑，通過這一呼叫路徑，雙方協商確定通信格式，交換必要的通信連接信息，更新各自的連接信息。必要的通信連接信息有主叫獲知被叫的接入地址，雙方協商的通信格式，雙方互知對方的呼叫路徑向量地址，甚至包括雙方互知對方的加密密鑰等。
(2)尋由過程是主叫以被叫接入地址作為目的地址，向網絡提交一個尋由包，發出尋由請求，根據可達性評價開始進行分支探索，分支探索行為決定于物理網絡，也就是分支的方向只沿著物理鏈路PL進行，可達性評價只決定于物理節點、物理鏈路和物理拓撲結構。分支探索的結果將得到多條通信路徑，將有多個尋由包從不同通信路徑抵達被叫，分支探索過程中，在每條通信路徑行進的尋由包將收集積累表示該通信路徑的雙向向量地址和路徑代價，并存儲在尋由包中。最后根據路徑代價選定指定數量的P條合理路徑，作為尋由結果。其中，合理路徑是指路徑代價最低的通信路徑，可達性評價可以用多種方法，分支定界算法的限界函數就是一種可選的方法，該分支探索過程類似分支定界算法的過程，從主叫出發，一步一步地探索前行，直到被叫為止，探索過程中，在網絡的每個節點根據“網絡的物理拓撲結構信息”估計的可達性評價，決定向哪個方向分支，可達性評價排序在前P位的路徑和尋由包繼續分支前行，否則放棄該分支(剪支)。
參見圖1，呼叫過程具體步驟如下步驟101主叫根據初始設定的連接信息，以被叫的名稱地址作為被叫地址向網絡發出呼叫消息，這里的呼叫消息以呼叫包cINVITE的形式表示，呼叫包中指明被叫的名稱地址，并包含呼叫路徑信息VectorAddr2和主叫要求的通信格式集合CommCapabilityReq，網絡根據網絡的樹狀組織結構確定呼叫路徑，沿該呼叫路徑把呼叫包發送到被叫，其中CommCapabilityReq包括多個可選的通信格式，VectorAddr2開始為空，呼叫包行進過程中不斷積累路徑信息，最后包含呼叫路徑的完整雙向向量地址。
步驟102被叫接收到來自主叫的呼叫包cINNVITE，獲得呼叫路徑信息VectorAddr2和主叫要求的通信格式集合CommCapabilityReq，從VectorAddr2獲得的主叫向量地址作為本地連接信息的更新內容存儲在被叫本地。
步驟103通過上述呼叫路徑，被叫向主叫回送響應消息，該響應消息以響應包c200的形式表示，其中包含被叫接入地址CalleeAA、從VectorAddr2獲得的被叫向量地址CalleeVA，以及根據CommCapabilityReq和被叫本地通信能力所確定的通信格式集合CommCapability；步驟104主叫從響應包c200中獲得被叫能夠支持的通信格式集合CommCapability，并根據應用要求從中選擇一個具體的通信格式CommPara，同時主叫從響應包c200中獲得被叫向量地址CalleeVA和被叫接入地址CalleeAA。CommPara、CalleeVA和CalleeAA作為主叫的連接信息之更新內容存儲在主叫本地。
步驟105主叫發送呼叫確認消息給被叫，這里呼叫確認消息以呼叫確認包cACK的形式表示，其中攜帶選定的通信格式CommPara，通知確認呼叫成功。
步驟106被叫收到呼叫確認包cACK，提取CommPara作為連接信息的進一步的更新內容，并將該更新后的連接信息存儲在本地，完成呼叫過程。
另外，在呼叫過程中，如果主叫或被叫想取消此次呼叫，可以通過向對方發送撤消呼叫cBYE包實現。
上面提到的四種數據包及相應符號介紹如下(1)呼叫包cINVITEHead Cmd CommCapabilityReq TextAddr VectorAddr2
其中，Head數據包頭的固定部分，包括的信息有數據包格式的版本號、傳輸優先級、擁塞控制、檢錯、數據包類型5個字段。字段“數據包類型”是一個比特，記為T，0表示用戶數據包，1表示呼叫控制信令包，cINVITE是呼叫控制信令包，所以T＝1。
Cmd命令代碼，取值為cINVITE。
TextAddr被叫的名稱地址，類似因特網域名的字符串，形式為Nfinal……N3.N2.N1，比如“MyComputer.bjtu.edu.cn”和“辦公室.高教司.教育部”等。
CommCapabilityReq主叫要求的通信格式集合，在此，通信格式包括CommType和CommFormat兩部分，CommType是通信類型，指明建立的通信連接用于何種類型的通信，比如話音通信，視頻廣播等類型，CommFormat是具體通信格式，比如話音通信的G.711或G.729A等。CommCapabilityReq只有CommType，沒有CommFormat是比較典型的情況，限定一種通信類型的所有通信格式。
VectorAddr2cINNVITE包被傳播過程中收集得到的所經路徑的雙向向量地址。
設被叫的名稱地址為Nfinal.N3.N2.N1，cINVITE包傳輸過程是沿樹狀組織結構，從主叫端站設備向樹的上級節點遍歷，匹配N1，如果直到樹根都沒有匹配成功，則回送失敗信息，如果匹配成功，則從匹配節點開始沿樹狀組織結構向下遍歷，分別進一步精確匹配N2、N3等，直到Nfinal，如果Nfinal與一端站設備匹配成功，說明呼叫成功，該端站設備就是被叫，被叫將回送成功信息“c200包”，否則失敗。
(2)響應包c200Head Cmd CallerVA CommCapability CalleeVA CalleeAA其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為c200。
CallerVA沿呼叫路徑的主叫向量地址，指明沿樹狀組織結構行走的一條通信路徑，即呼叫路徑，被叫通過分析VectorAddr2得到CallerVA。
CommCapability同CommCapabilityReq一樣，是一個集合，CommCapability＝(CommCapabilityReq∩CommCapabilityOwned)，其中，∩是集合的與運算符，CommCapabilityOwned是被叫支持的所有通信格式集合。如果以上交集為空，或cINVITE中沒有CommCapabilityReq，則CommCapability＝CommCapabilityOwned。
CalleeVA沿呼叫路徑的被叫向量地址。
CalleeAA被叫的接入地址。
當呼叫出錯，用錯誤報告信息代替c200包。主叫收到c200包后，將發送確認包cACK。
(3)確認包cACKHead Cmd CalleeVA CommPara其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為cACK。
CalleeVA沿呼叫路徑的被叫向量地址。
CommPara通信格式的協商結果，是主叫從c200返回的CommCapability中選出的一個通信格式。
當主叫打算斷開通信連接，會用撤消呼叫包cBYE代替cACK包。
(4)撤消呼叫包cBYEHead Cmd CalleeVA。
其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為cBYE。
CalleeVA沿呼叫路徑的被叫向量地址。
cBYE包也用來撤消呼叫。
通過呼叫過程，把被叫的名稱地址映射成被叫的接入地址，交給主叫使用，并且雙方通過協商確定通信格式，也可以互相交換加密密鑰。一次呼叫請求只進行一次呼叫過程即可。
呼叫路徑是主叫和被叫相互傳送呼叫信令的通信路徑。交換信令之前，首先依靠網絡的樹狀組織結構信息，確定主叫通向被叫的呼叫路徑。因為信令的信息量很小，所以呼叫路徑不要求最優，只要不太差即可。
呼叫過程也可以理解為名稱地址到接入地址的解析過程，類似IP網中域名到IP地址的解析，向量網的名稱地址解析功能分布在整個網絡，而不是使用類似IP網的DNS(Domain NameService，域名服務)完成，避免了服務集中帶來的可靠性問題，而且，名字解析功能在網絡第三層實現，是第三層的功能，不象IP網在應用層解析名字，不是第三層的功能。
參見圖3，尋由過程的任務是尋找規定數量的P條最優通信路徑，尋由過程的具體步驟如下步驟201主叫根據呼叫過程更新的連接信息，生成尋由消息，把被叫的接入地址作為目的地址，向整個網絡發出生成的尋由消息，這里的尋由消息以尋由包rINVITE的形式表示。
步驟202整個網絡根據網絡的物理拓撲結構，分支探索多條合理路徑，并通過這多條路徑將尋由包rINVITE發送給被叫。
步驟203被叫從每條路徑收到一個rINVITE包，并從每個rINVITE包中提取主叫向量地址CallerVA和路徑代價Cost，將主叫向量地址CallerVA和路徑代價Cost作為被叫的連接信息的添加內容。
步驟204經過從rINVITE包提取得主叫向量地址CallerVA所指示的原通信路徑(該rINVITE包傳送過來的通信路徑)，被叫向主叫發送尋由回應消息，這里的尋由回應消息以尋由回應包r200的形式表示。
步驟205主叫收到被叫發送的每個尋由回應包r200后，從每個尋由回應包r200中獲得一個被叫向量地址CalleeVA和路徑代價Cost，進行暫存，當達到預定時間時，通過比較已收到的各條通信路徑的路徑代價，選擇并確定不超過指定數量的通信路徑，這里選擇確定P條通信路徑，然后將被叫向量地址CalleeVA和路徑代價Cost作為主叫連接信息的添加內容。
步驟206針對每條確定的通信路徑，主叫向被叫發送尋由確認消息，這里的尋由確認消息以尋由確認包rACK的形式表示。被叫每收到一個尋由確認包rACK，就將該尋由確認包rACK對應的通信路徑信息保留在連接信息中，當到達預設時間時，將未收到尋由確認包rACK的通信路徑信息從連接信息中清除；完成尋由后，主叫和被叫共同擁有并維護P條通信路徑，這P條通信路徑、主叫和被叫兩端的連接信息就構成了一個向量連接。
另外，如果主叫或被叫想撤消某個通信路徑，可以通過撤銷通信包rBYE撤消通信路徑。
上面提到的四種數據包及相應符號介紹如下(1)尋由包rINVITEHead Cmd CalleeAA CostList RouteAddr2其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為rINVITE。
CalleeAA被叫接入地址。
CostList當前最好的N條侯選路徑的估計代價列表，列表的元素形式為向量地址和代價組成的二元組(CallerVA，Cost)，N是尋由時控制分支數量的常數，通常大于P，P是一個向量連接最多的通信路徑條數。CostList用于剪切不斷增多的路徑。
RouteAddr2尋由包在傳播過程中收集得到所經路徑的雙向向量地址。
(2)尋由回應包r200被叫將用r200回應每個從不同途徑到達的尋由包，格式如下
Head Cmd CallerVA Cost CalleeVA其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為r200。
CallerVA主叫向量地址。
CalleeVA被叫向量地址。
Cost本路徑的代價。
(3)尋由確認包rACK主叫用rACK確認尋由得到的路徑，格式如下Head Cmd CalleeVA其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為rACK。
CalleeVA被叫向量地址。
(4)撤銷通信包rBYE用rBYE撤消路徑，格式如下Head Cmd VA其中，Head類似cINVITE包的Head。
Cmd命令代碼，取值為rBYE。
VA對方向量地址。
實施例1本實施例采用修改的PNNI的樹狀組織結構作為向量網的樹狀組織結構為例，說明向量連接的方法。
PNNI是異種ATM網絡接口標準，圖5是PNNI樹結構的示意圖，PNNI的內容如下物理節點(Lowest-Level Node，簡記LLN)，對應一臺物理設備，比如“辦公室”、“電子工程系”、“普教司”等物理設備。
對等組(Peer Group，簡記PG)，邏輯節點組成的節點組，比如“信息學院組”、“清華大學組”等。
邏輯組節點(Logical Group Node，簡記LGN)，代表一個對等組的邏輯節點，比如“信息學院”就是一個LGN，它代表“信息學院組”。
邏輯節點(Logical Node，簡記LN)，物理節點和邏輯組節點都是邏輯節點。
首領節點(Peer Group Leader，簡記PGL)，通過首領競選過程，在一個對等組中競選出的邏輯節點。
競選權值(Leadership Priority，簡記LP)，一個PG中的LN競選首領節點時的“資本”。
物理鏈路(Physical Link，簡記PL)，一條物理鏈路，在其上，可以建立一條或多條邏輯鏈路，比如“電子工程系-集成電路研究所”和“控制工程系-橋梁工程系”之間的細實直線。
邏輯鏈路(Logical Link，簡記LL)，在兩個邏輯節點之間建立的通信連接，是一種虛連接。
邊界節點(Border Node，簡記BN)，與本對等組之外的物理節點有物理鏈路的物理節點，比如LN“控制工程系”是“信息學院組”的BN，因為它與其它PG的LN“橋梁工程系”有PL，LN“理學院”是“清華大學組”的BN，因為它與其它PG的LN“醫學部”之間存在PL。
Hello Packet(HelloPacket)，邏輯節點間相互發現協議使用的數據包。
圖5中的點代表轉發設備，方框代表端站設備，二者都是邏輯節點(LN)，大圓圈包括的LN全體組成一個對等組(PG)，各PG之間組成樹狀組織結構關系，較高層次PG中的LN代表較低層次的一個PG，這種LN稱為邏輯組節點(LGN)，在圖5中用兩條細虛直線組成的扇形來指示較高層次LN與較低層次PG的對應關系。最低一級LN是物理節點(LLN)，LLN和LGN統稱LN。一個PG中的LN之間的連線代表邏輯鏈路(LL)，但是，與LLN連接的連線代表物理鏈路(PL)，對應實際的通信線路，PL是一種特殊的LL。
圖5中，實心的點是首領節點(PGL)，PGL是通過實時在線的方式競選產生，具有最大競選權值(LP)的LN為PGL。
在本實施例中，根據向量網的需要，對PNNI樹結構進行了修改，修改內容如下(1)端站設備也是PNNI中的物理節點之一，是一種“不轉發信息”的、可以只有一個端口的、特殊的轉發設備。
(2)增加名稱地址；(3)建立向量連接的過程分成兩步，即向量連接的呼叫過程和尋由過程；(4)多路分支并行呼叫，兩個端站設備可以同時建立多個通信路徑。
本實施例在介紹向量連接方法之前，首先介紹一下向量網的建立和工作過程，具體如下從建網到實現數據通信，向量網需要一系列的過程，包括人工建網過程、通信網自動完成的組網過程、端站設備發起的呼叫連接過程，和最終的數據傳送過程。人工建網過程包括建網、配置、加電，向量網自動完成的組網過程包括PNNI樹結構的生成、路由信息收集，呼叫連接過程包括呼叫過程和尋由過程。
參見圖5，為說明以上過程，做三個假設(1)節點“辦公室.信息學院.清華大學”是一臺客戶機，其名字為“辦公室”，它的網絡角色是一臺端站設備，記為A，“辦公室.信息學院.清華大學”是A的名稱地址。
(2)節點“辦公廳.教育部”是一臺客戶機，記為B，“辦公廳.教育部”是B的名稱地址。
(3)A呼叫B，欲建立通信連接。
在以上假設條件下，向量網的工作過程說明如下。
首先建網安裝各個物理節點(LLN)設備，連接LLN之間的物理鏈路(PL)，建立起物理的通信網，與向量傳送網相對應。對物理通信網的全體LLN分組，每個組就是一個基層的對等組(PG)，比如，電子工程系、控制工程系、集成電路研究所、辦公室四個LLN一起就構成信息學院組基層PG。全體基層PG進一步分組，形成更大的PG，比如PG清華大學組，如此逐級組織，使得最高層PG的LN數量少到一定程度為止，圖5中有三個清華大學、北京大學和教育部。
各PG之間組成樹狀組織結構關系，較高層次PG中的邏輯組節點(LGN)代表較低層次的一個PG，最高層PG中的每個LN是一棵樹，最高層PG是一個森林，該PG沒有首領節點PGL，也沒有代表它的LN。
其次，為每個LN，包括LLN和LGN，配置一個名字和競選權值(LP)。要求名字不能與同一組的“兄弟”以及“長輩”重名。
在轉發設備出廠時設定每個LN的LP、每個LLN的每個端口的通信能力屬性等，加電后，用戶可根據需要重新配置，但不能超出出廠值的限制。
在以上人工安裝和配置正確無誤情況下，給所有電子設備加電，向量網開始自動完成組網動作。
向量網自動完成組網的過程具體如下加電后，各電子設備開始工作，通過HelloPacket建立PNNI樹結構，并收集網絡的物理拓撲結構信息，即路由信息，而且對這些信息自適應地不斷更新，使每個LP不為0的LN掌握全網的合理聚合的物理拓撲結構信息。這些過程與說明向量連接沒有直接關系，只要假設PNNI樹結構已經建立好，路由信息也收集完整，就可以說明向量連接方法，所以，在此把向量網自動完成組網動作的過程省略。
呼叫連接過程如下參見圖5，在已知PNNI樹結構條件下，A發出呼叫，建立A到B的聯系。
首先，在PNNI樹結構中A所處的位置和B的名稱地址“辦公廳.教育部”共同決定一條“形式上的路徑”。然后，依據這條路徑和路徑上各LN之間的LL確定一條只涉及LLN的實際呼叫路徑。
“形式上的路徑”見圖5中粗虛線所示，經過的LN依次是“辦公室-信息學院-清華大學-教育部-普教司-辦公廳”。為說明路徑如何形成，總結修改后的PNNI樹結構特性如下(1)一個PG中所有LN之間都有直接的LL，比如，“控制工程系-電子工程系”之間并沒有直接的PL，但是，它們有直接的LL，再比如，“計算機系-普教司”之間代表“清華大學-教育部”之間有直接的LL。LL在PNNI樹結構形成時自動建立。
(2)一個PG中所有LN到上級LN之間都有直接的LL，比如，“控制工程系-信息學院”之間有直接的LL。
(3)呼叫過程中，從下向上遍歷PNNI樹時，下級節點可以直接向上傳播，不經過本PG的PGL節點。比如，“辦公室”A可以直達“信息學院”，不是先到PGL“電子工程系”，再到“信息學院”。
(4)呼叫過程中，從上往下遍歷PNNI樹時，上級節點只能通過下級的PGL節點向下傳播。比如，“教育部”只能首先聯系“普教司”，因為它是“教育部組”的PGL節點，經過PGL節點到達“辦公廳”B。
“形式上的路徑”的各LN之間的LL決定一條實際的呼叫消息通信路徑，即真正的呼叫路徑。首先分析各LN之間的LL(1)“辦公室-信息學院”“電子工程系”是“信息學院”的PGL，二者用同一臺設備實現，所以“辦公室-信息學院”的LL是PL“辦公室-電子工程系”上的一條LL；(2)“信息學院-清華大學”“清華大學”由LLN“計算機系”代表，“信息學院”由LLN“電子工程系”代表，所以“信息學院-清華大學”由“電子工程系-計算機系”之間的LL實現；(3)“清華大學-教育部-普教司”“計算機系”代表“清華大學”，“普教司”代表“教育部”，“清華大學-教育部”之間的LL，實際是“計算機系”和“普教司”之間LL；(4)“普教司-辦公廳”是一個PG中的PGL和LN之間的LL。
這樣就形成“辦公室-電子工程系-計算機系-普教司-辦公廳”完全由LLN組成的實際的呼叫路徑，如圖5點劃線所示，相鄰LLN之間有，或代表其前輩有直接的LL，這些LL在PNNI樹結構建立時就已經建立。
以上呼叫路徑由呼叫過程給出，雖然沒有給出詳細的要經過的所以節點，但是已經唯一確定了每一個要經過的所有節點，未給出的細節由呼叫路徑上各LLN之間的LL唯一確定。比如“計算機系-普教司”要途徑多個LLN建立LL，究竟通過哪些節點，有許多選擇，但是，這些選擇在生成PNNI樹時已經確定，不需要呼叫過程做任何工作。
A和B呼叫連通后，通過呼叫路徑，雙方交換通信連接信息，完成呼叫功能。
圖2是呼叫過程的三次握手示意圖，A發出cINVITE，B回應c200，A最后用cACK確認呼叫成功。三種呼叫數據包都經過圖5點劃線所示路徑行進，但是cINVITE使用的地址是名稱地址，在PNNI樹結構指導下探索前進，而c200和cACK直接使用探索得到的向量地址，沿確定通信路徑傳送。
完成呼叫過程之后，主叫A依靠被叫B的接入地址，啟動尋由過程，參見圖4，尋由過程如下首先，A通過PL向本PG的LLN發出尋由數據包(簡稱尋由包，記為rINVITE)，本示例中只有向“控制工程系”發出。
接收到尋由包的LLN(如控制工程系)根據它所了解的網絡物理拓撲結構信息，分支轉發尋由包，并在尋由包中記錄目前所有侯選路徑的代價(CostList)。
LLN將尋由包多方向地分支地轉發，從端站設備發出的一個初始尋由包，會變成多個并行前進的尋由包，在網絡中行進的每個尋由包，對應一條侯選的路徑。比如LLN“控制工程系”，可能向“集成電路研究所”和“橋梁工程系”同時發出尋由包，形成分支轉發。
LLN根據物理拓撲結構信息和記錄在尋由包的侯選路徑代價，使用常用的分支定界算法等算法，削減不斷增加的尋由路徑分支，只有一定數量的路徑延伸到目的地被叫B。
被叫B收到尋由包后，返回尋由回應包r200，傳遞路徑的代價和B的向量地址給A。
最后A發rACK給B確認路徑，或用rBYE拒絕撤消路徑。用rBYE可以撤消已經確認的路徑。主叫只確認一定數量的P條最優的路徑，其它回應rBYE撤消。
這P條通信路徑及兩端的連接信息就構成了一個向量連接。
圖4是尋由過程的三次握手示意圖，A發出rINVITE，B回應r200，A最后用rACK確認通信路徑。A只發出一個rINVITE，但經過分支，到達B的有多個rINVITE，每個rINVITE經過都不同的通信路徑到達B，雖然多個通信路徑有一些部分重合，但是沒有完全重合的通信路徑。rINVITE使用的地址是接入地址，在網絡的物理拓撲結構信息指導下探索前進，而r200和rACK直接使用探索得到的向量地址，沿確定路徑傳送。
在P條通信路徑中，實際使用其中一條，其它備用。一旦當前使用的通信路徑不可用，則從P條通信路徑中選擇另一條備用通信路徑。一旦備用通信路徑少到一定程度，主叫A會重新發起尋由過程，增加一定數量的備用通信路徑。所有這些任務都由端站設備處理，體現了一定的“端到端”特性，簡化了轉發設備，簡化了整個網絡。
以上所述的實施例，只是本發明的一種較優選的具體實施方式
，本領域的技術人員在本發明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種向量數據通信網上建立向量連接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟步驟A主叫根據初始設定的連接信息，以被叫的名稱地址作為被叫地址向網絡發出呼叫消息；步驟B所述網絡根據網絡的樹狀組織結構確定通向所述被叫的呼叫路徑；步驟C通過所述呼叫路徑，所述主叫和所述被叫相互交換和更新連接信息；步驟D根據所述更新后的連接信息，確定多條通信路徑，并把路徑信息作為連接信息的添加內容，所述多條通信路徑、所述主叫的和所述被叫的最終連接信息構成一個向量連接。
2.如權利要求1所述的向量數據通信網上建立向量連接的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括步驟C1通過所述呼叫路徑，網絡將所述主叫的呼叫消息傳達給所述被叫，所述呼叫消息攜帶所述主叫要求的通信格式集合、所述主叫向量地址和所述被叫向量地址；步驟C2所述被叫收到所述呼叫信息后，把所述主叫向量地址作為連接信息的更新內容存儲在被叫本地，并通過所述呼叫路徑，所述被叫向主叫回送響應消息，所述響應消息攜帶所述被叫支持又滿足主叫要求的通信格式集合、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址；步驟C3所述主叫收到所述響應消息后，從響應消息的通信格式集合中選定一個通信格式，并把所選擇的通信格式、所述被叫向量地址和所述被叫的接入地址作為連接信息的更新內容存儲在主叫本地，然后將所選定的通信格式通過確認消息發送給所述被叫；步驟C4所述被叫收到所述確認消息后，將選定的通信格式作為連接信息的更新內容存儲在被叫本地，完成呼叫過程。
3.如權利要求1或2所述的向量數據通信網上建立向量連接的方法，其特征在于，所述步驟D具體包括步驟D1根據所述更新后的連接信息，生成尋由消息，所述主叫將所述被叫的接入地址作為目的地址向網絡發出所述尋由消息；步驟D2所述網絡根據網絡的物理拓撲結構確定多條通信路徑，通過每條通信路徑將一個所述尋由消息傳送給所述被叫；步驟D3所述被叫收到每個所述尋由消息后，所述尋由消息包含了經過通信路徑的有關信息，包括被叫向量地址、主叫向量地址和路徑代價，將所述主叫向量地址及其路徑代價作為被叫連接信息的添加內容，然后依據所述尋由消息中提取的主叫向量地址所指示的原通信路徑，向所述主叫發送尋由回應消息，尋由回應消息中包括被叫向量地址和路徑代價；步驟D4所述主叫收到每個所述尋由回應消息后，獲得一條通信路徑的被叫向量地址及其路徑代價，進行暫存，當到達預設時間時，通過比較已收到的各條通信路徑的路徑代價，選定指定數量的通信路徑，并將所述選定的通信路徑的被叫向量地址及其路徑代價作為主叫連接信息的添加內容，然后針對每個被選定的通信路徑向被叫發送一個尋由確認消息；步驟D5所述被叫每收到一個所述尋由確認消息，將所述尋由確認消息對應的通信路徑信息保留在連接信息中，當到達預設時間時，所述被叫將未收到尋由確認消息的通信路徑信息從所述被叫本地的連接信息中清除；所述被選定的多條通信路徑、所述主叫和所述被叫的最終更新的連接信息構成一個向量連接。
4.如權利要求3所述的向量數據通信網上建立向量連接的方法，其特征在于，所述確定多條通信路徑的步驟具體為從所述主叫開始根據可達性評價進行分支探索，分支探索的結果將得到多條通信路徑，將所述尋由消息從每條通信路徑送達所述被叫，所述尋由消息在行進過程中，不斷被更新，所述更新為收集積累所經通信路徑的雙向向量地址及其路徑代價，并存儲在所述尋由消息中。
全文摘要
本發明提供了一種向量數據通信網上建立向量連接的方法，屬于數據通信網領域。為了在向量網中建立向量連接，本發明提供了一種向量數據通信網上建立向量連接的方法，所述方法包括主叫根據初始設定的連接信息，以被叫的名稱地址作為被叫地址向網絡發出呼叫；所述網絡根據網絡的樹狀組織結構確定通向所述被叫的呼叫路徑；通過所述呼叫路徑，所述主叫和所述被叫相互交換和更新連接信息；根據所述更新的連接信息，所述主叫和所述被叫確定多條通信路徑，所述多條通信路徑、所述主叫的和所述被叫的最終更新的連接信息構成一個向量連接。采用本發明提供的技術，有效地實現了多徑連接，以及進一步保證向量網的服務質量等。
文檔編號H04L12/56GK101052055SQ20071006480
公開日2007年10月10日 申請日期2007年3月27日 優先權日2007年3月27日
發明者梁滿貴 申請人:北京交通大學