專利名稱：部分互連網(wǎng)絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡拓撲，而詳細地說，涉及有利于把每一個主節(jié)點連接到其它主節(jié)點的部分互連網(wǎng)絡配置。
參考專利申請No.GB2363544A和專利No.GB2350517B，通過引用將它們引入本文中。
在專利申請No.GB2363544A中，描述一種部分互連拓撲網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡具有至少六個拓撲節(jié)點，每一個拓撲節(jié)點具有至少三條連接到某些節(jié)點(但不是所有節(jié)點)的點對點拓撲鏈路，在任意兩個拓撲節(jié)點之間存在至少一種路由選擇，路由選擇或者是通過在另一個拓撲節(jié)點處串行連接的兩個點對點拓撲鏈路或者是兩個拓撲節(jié)點之間的直接的點對點拓撲鏈路。拓撲網(wǎng)絡是通過應用強正則圖并應用一些對稱均衡不完全塊設計來配置的。
在專利No.GB2350517A中，描述一種部分互連網(wǎng)絡，所述部分互連網(wǎng)絡包括多個已分配節(jié)點，所述已分配節(jié)點各自被分配給多個區(qū)域(AREAS)之一，所述部分互連網(wǎng)絡還包括多個星節(jié)點(STARs)并且還包括在所述已分配節(jié)點和所述STAR節(jié)點之間的點對點互連，其中，帶有與單個STAR連接的已分配節(jié)點的AREA數(shù)目構成單個STAR的ROUTE的數(shù)目；第一個區(qū)域的已分配節(jié)點與包括一些(但不是全部)STAR節(jié)點的一個集合連接；另外的區(qū)域以類似的方式與各自包括STAR節(jié)點的另外的集合連接；在不同AREAs中任意兩個已分配節(jié)點之間存在至少一種連接選擇(CHOICE)；連接路由包括通過STARs節(jié)點串聯(lián)連接的兩個點對點互連。
還參考同時提交的專利申請No.GB10234.8，所述專利申請描述一種部分互連網(wǎng)絡，所述部分互連網(wǎng)絡包括多個已分配節(jié)點，所述已分配節(jié)點各自被分配給幾個區(qū)域(AREAs)中的一個區(qū)域，所述部分互連網(wǎng)絡還包括多個星節(jié)點(STARs)和所述已分配節(jié)點與所述星節(jié)點之間的點對點互連，其中，帶有連接到單個星節(jié)點的已分配節(jié)點的AREAs的數(shù)目構成從單個STAR出發(fā)的路由(ROUTEs)的數(shù)目；所述多個星節(jié)點的一部分中的每一個連接到一組入網(wǎng)點(PoP)裝置中的一個；所述一組入網(wǎng)點裝置配置成訪問選擇的服務或選擇的多種服務；第一個AREAs的已分配節(jié)點連接到包括一些(不是全部)STAR節(jié)點的集合；其中，另外的AREAs以類似的方式連接到各自包括STAR節(jié)點的另外的集合；連接到所述多個星節(jié)點中的一個或一個以上星節(jié)點的每一個已分配節(jié)點的一個或一個以上直接點對點互連與PoP裝置組中的一個連接；其中，在不同AREAs中的任意兩個已分配節(jié)點之間存在至少一種互連選擇(CHOICE)；并且，其中，互連路由包括通過STAR節(jié)點串聯(lián)連接的兩種點對點互連。
本網(wǎng)絡針對“入網(wǎng)點”(PoP)網(wǎng)絡的連接。入網(wǎng)點是尤其用于連接到因特網(wǎng)的裝置。在英國，許多因特網(wǎng)服務提供商(ISP)宣傳本地呼叫覆蓋范圍達90％(或更多)，其原意為他們具有在全國所有地方的入網(wǎng)點，本地計費電話呼叫都可以訪問。最近，通過輸入網(wǎng)絡電話號碼和使用智能網(wǎng)絡呼叫控制裝置，網(wǎng)絡將設法選擇使用最近的或最可能訪問的PoP。
對于本發(fā)明，PoP或內(nèi)容服務器(Content Servers)可以是因特網(wǎng)服務提供商(ISP)、視頻服務器、呼叫中心、國際網(wǎng)絡互連點、其它網(wǎng)絡連接點，借助于智能網(wǎng)絡呼叫控制裝置和預期用戶使用簡便的類似裝置可以訪問它們。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有多個拓撲節(jié)點的部分互連網(wǎng)絡，每一個拓撲節(jié)點具有至少三個與其它拓撲節(jié)點連接的直接點對點拓撲鏈路；所述多個拓撲節(jié)點的一部分中的每一個拓撲節(jié)點與一組入網(wǎng)點(PoP)裝置中的一個連接；所述一組PoP裝置配置成訪問一種選擇的服務或多種選擇服務；每一個拓撲節(jié)點的各自的至少三個直接點對點拓撲鏈路中的一個或一個以上沒有與所述一組PoP裝置中的一個連接，所述一組PoP裝置與多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接，而所述多個拓撲節(jié)點與所述一組PoP裝置中的一個連接；在任意兩個拓撲節(jié)點之間存在至少一種路由選擇；路由選擇或者是通過在另一個拓撲節(jié)點處串聯(lián)連接的兩個拓撲鏈路或者是在兩個拓撲節(jié)點之間的直接點對點拓撲鏈路。
現(xiàn)在將參照附圖舉例說明本發(fā)明，附圖中

圖1至5說明各種基本網(wǎng)絡；圖6說明在本文和各種數(shù)學書籍及專題論文中使用的術語；圖7至9示出若干另外的網(wǎng)絡；圖10列出方形網(wǎng)絡的范圍；圖11說明實現(xiàn)一組內(nèi)容服務器的網(wǎng)絡；圖12說明實現(xiàn)兩組內(nèi)容服務器的網(wǎng)絡；圖13說明已壓縮內(nèi)容服務器數(shù)目但仍然覆蓋所有節(jié)點的網(wǎng)絡；圖14是圖12的重新畫出的版本；圖15示出與圖14對應的表；圖16說明使用簡單的傳輸環(huán)構造時上述各圖中的一些圖；圖17說明10個節(jié)點的網(wǎng)絡；圖18是圖17的重新畫出的版本；圖19是與圖18類似的圖；圖20列出較小的交叉線網(wǎng)絡；以及圖21列出一些強正則圖。
雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多模式分類法，但是，只有一種特殊分類法的幾個例子將用于說明將核心節(jié)點連接在一起的一些有關的部分互連網(wǎng)絡，由于它們最容易理解，雖然不需要最大效率。
連接在一起構成全網(wǎng)狀網(wǎng)格的節(jié)點被分類成兩級網(wǎng)絡，眾所周知，當負載的均衡(在近似滿負載網(wǎng)絡上)出現(xiàn)明顯變化時，它們很容易進行分塊。由于鏈路的數(shù)目等于N(N-1)/2，其中N為節(jié)點數(shù)目，故所述數(shù)目也可以是相當大的。
不是網(wǎng)絡中所有節(jié)點相互連接構成全網(wǎng)狀網(wǎng)格，節(jié)點有可能直接連接到其它一些節(jié)點。因此，當必須把數(shù)據(jù)傳送到源節(jié)點沒有直接與它連接的終端節(jié)點時，數(shù)據(jù)就必須通過其它節(jié)點之一發(fā)送。然而，將要證明，對于視頻中心網(wǎng)絡，假如使用合適的規(guī)則的部分互連網(wǎng)絡拓撲結構，就可以安排其業(yè)務量、使得不必通過另一個節(jié)點來發(fā)送。
例如，圖1示出16個節(jié)點的網(wǎng)絡，其中每一個節(jié)點僅僅與其它15個節(jié)點中的6個連接。節(jié)點1直接與節(jié)點2，3，4，5，9和13連接。該圖還示出所述網(wǎng)絡的連通性表。
為了到達節(jié)點1沒有直接與它們連接的9個節(jié)點中的任意一個，就需要通過所述其它節(jié)點之一發(fā)送。
圖2示出從節(jié)點1到達節(jié)點7的兩種路由。一種路由是通過節(jié)點3，另一種是通過節(jié)點5。在所述情況下，通過單個其它節(jié)點發(fā)送信息僅僅存在兩種路徑。事實上，當不是直接連接在一起的兩個節(jié)點之間互相傳送信息時，通過單個節(jié)點發(fā)送信息總是存在兩種路徑。這種有規(guī)則的特征主要是由于結構的規(guī)則特性引起的。
自然，在實際情況中，有時節(jié)點之間的直接鏈路可以是不能使用的或過載的，并需要選擇。
圖3突出地顯示節(jié)點1和節(jié)點4之間的直接鏈路。它還突出地顯示從節(jié)點1或者通過節(jié)點2或者節(jié)點3轉移到達節(jié)點4的兩種可供選擇路徑。同樣，由于所述網(wǎng)絡的規(guī)則特性，從一個節(jié)點通過一個其它節(jié)點轉移到達直接連接的另一個節(jié)點總是存在兩種可供選擇的路徑。
象節(jié)點1，5，9和13一樣，節(jié)點1，2，3和4的各自直接連接在一起構成小網(wǎng)格。事實上，在所述網(wǎng)絡中有8個這樣的網(wǎng)格。
圖4以直線的形式示出8個網(wǎng)格中的每一個，因而簡化了示意圖。這使得能夠簡潔地畫出更復雜的圖形。每一條完整的水平線和垂直線代表了4個節(jié)點之間的6條鏈路的一個完整的網(wǎng)格。
圖5添加了4條額外的線(波紋線)，每一條線代表4個附加的網(wǎng)格結構?，F(xiàn)在，每一個節(jié)點直接與9個節(jié)點連接。通過附加的額外連通性，路由就能有更多的選擇?，F(xiàn)在，從節(jié)點1通過節(jié)點2，3，5，6，11和13到達節(jié)點7就有6種選擇除了直接鏈路外，從節(jié)點1通過節(jié)點2，3，5和16到達節(jié)點4有4種其它的選擇。每一條完整的水平線、垂直線或波紋線代表4個節(jié)點之間一個完整的6條鏈路的網(wǎng)格。
圖6說明在本說明書中使用的一些術語，包括“選擇”，以及在“The CRC Handbook of Combinatorial Design”(C.J.Colbournand J.H.Dinitz(Eds)，CRC Press，Boca Raton，F(xiàn)lorida，1966)中使用的相應數(shù)學術語。
16是一個完全平方，其類似的特征應用到其它完全平方，例如25。
圖7示出25個節(jié)點，其中每一個與8個其它節(jié)點連接，具有關于間接路徑的2種選擇和直接連接的各節(jié)點之間的總共4種選擇。該圖還示出所述網(wǎng)絡的連通性表。每一條完整的水平線和垂直線都代表5個節(jié)點之間一個完整的10條鏈路的網(wǎng)格。
圖8也示出25個節(jié)點，其中，每一個與12個其它節(jié)點連接，具有關于間接路徑的6種選擇和在直接連接的各節(jié)點之間的總共6種選擇。該圖還示出所述網(wǎng)絡的連通性表。每一條完整的水平線、垂直線和波紋線代表5個節(jié)點之間一個完整的10條鏈路的網(wǎng)格。
圖9a示出36個節(jié)點，每一個與10個其它節(jié)點連接，具有關于間接路徑的2種選擇和在直接連接的各節(jié)點之間的總共5種選擇。圖9b也示出另外36個節(jié)點，其中，每一個節(jié)點與15個其它節(jié)點連接，具有關于間接路徑的6種選擇和在直接連接的各節(jié)點之間的總共7種選擇。每一條完整的水平線、垂直線或波紋線都代表6個節(jié)點之間一個完整的15鏈路的網(wǎng)格。
圖10列出完全平方網(wǎng)絡的范圍特征，其中可以畫出關于每一個N值的至少兩個模式，其中N是整數(shù)的平方。
已研究過各種生長方法，其中一種是采用增加一行節(jié)點的方法。開始，這是非常直接的方法，但是，當增加一列(N+1)個節(jié)點時，就會出現(xiàn)一些關于帶有間接路徑的6種選擇的模式的重新連接(對角線)。當增加一行N個節(jié)點和一列(N+1)個節(jié)點時，模式是下一個完全平方，生長過程可以重新開始。
由于完全平方模式的規(guī)則特性，有可能把它們的特征進一步用于視頻中心類型應用。因此，圖不能太大，下面將應用25個節(jié)點的網(wǎng)絡進行說明。很清楚，各種內(nèi)容要在所有節(jié)點上使用是不實際的。也不需要通過另一個節(jié)點轉送以便獲得另一個節(jié)點的內(nèi)容。
圖11示出僅僅與5個節(jié)點、即節(jié)點5，9，13，17和21連接的復制品“A”的內(nèi)容服務器。同一內(nèi)容可直接在那5個節(jié)點中的每一個中使用。
記住，行代表小的完整的網(wǎng)格；因此，對于其它20個節(jié)點中的每一個總存在直接到達全部3個復制品“A”的內(nèi)容服務器的路徑。對于直接連接到每一個都具有復制品“A”的內(nèi)容服務器的節(jié)點5，17和21的節(jié)點2突出地顯示了這一點?？梢蕴砑恿硪粋€(或幾個)復制品內(nèi)容服務器集合。
圖12示出內(nèi)容服務器的第二集合，即已經(jīng)與節(jié)點3，7，11，20和24連接的復制品“B”。通過用附加方法將內(nèi)容服務器的復制品集合與部分互連網(wǎng)絡連接可以實現(xiàn)一些非常有效的結構。
利用部分互連網(wǎng)絡來人為地限制路由的選擇。這具有優(yōu)點，因為太多的可選擇的路由導致較細的路由(thinner routes)、更多的傳輸系統(tǒng)、使用更多的交換機端口和更長的路徑尋線時間。特別是當覆蓋一些不使用的設備需要額外能力時，規(guī)則的部分互連網(wǎng)絡很容易選定。不管哪個鏈路被丟失，特別是如果所有鏈路都具有相似的特征時，丟失一個鏈路或一個節(jié)點很容易模擬，其作用很相似。當出現(xiàn)故障或異常事件時，大范圍和十分均勻地穿過剩余節(jié)點擴充額外負載的作用是規(guī)則部分互連網(wǎng)絡十分引人注目的特征。相應的路徑選擇算法可以選擇使過載鏈路的風險最小。
圖13說明有可能覆蓋具有以下3個內(nèi)容服務器的入網(wǎng)點的5x5個節(jié)點網(wǎng)絡中的所有節(jié)點沒有入網(wǎng)點的4個節(jié)點直接連接到有入網(wǎng)點的3個節(jié)點；沒有入網(wǎng)點的6個節(jié)點直接連接到有入網(wǎng)點的2個節(jié)點；沒有入網(wǎng)點的12個節(jié)點直接連接到有入網(wǎng)點的1個節(jié)點。
為了指明哪一個節(jié)點連接到哪一個入網(wǎng)點或哪幾個入網(wǎng)點，每一個節(jié)點在節(jié)點11上的內(nèi)容服務器X位置上、在節(jié)點3上的內(nèi)容服務器Y位置或在節(jié)點19上的內(nèi)容服務器Z位置的圓周上都有相應的指示器。這種配置沒有給出規(guī)則的分布連接，為在故障和過載情況下非常低的效率采取措施。所述例子給出了與12個其它節(jié)點連接的節(jié)點。在所述各節(jié)點僅僅與8個其它節(jié)點連接的圖7中，要求5個內(nèi)容服務器的全部對角線在沒有內(nèi)容服務器訪問具有內(nèi)容服務器的節(jié)點的情況下給出所有節(jié)點。
圖14是圖12的重新畫出的版本，其中，各內(nèi)容服務器以水平組的形式排列、但是將25個節(jié)點編號在相同位置，這導致表示網(wǎng)格的行相當混亂。
圖15示出與圖14對應的表，所述表具有5個沒有任何入口的5x5的塊。這是因為內(nèi)服務器組在它們之間不需要直接連接。因此，所述網(wǎng)絡結構的一個優(yōu)點在于不存在這樣的連接。內(nèi)容服務器組在水平方向上排列。內(nèi)容服務器組的主節(jié)點之間不存在直接連接。
從所述部分互連網(wǎng)絡的規(guī)則特征導出的另一種可能性是利用整個網(wǎng)絡由幾個小的網(wǎng)格網(wǎng)絡構成這一事實?？梢允褂脗鬏敪h(huán)作為產(chǎn)生小網(wǎng)格網(wǎng)絡的裝置。例如，攜帶6個波長的4個節(jié)點的環(huán)可以用于在4個節(jié)點之間產(chǎn)生完全網(wǎng)格網(wǎng)絡。
圖16與前述的一些圖非常相似，但是它是這樣繪制的、以便突出顯示由8個簡單的傳輸環(huán)來構造它的可能性。這些環(huán)是1，2，3，4；5，6，7，8；9，10，11，12；13，14，15，16；1，5，9，13；2，6，10，14；3，7，11，15；4，8，12，16。
假如沒有超過環(huán)的限制，可以按照這種方式構成上述所有部分互連網(wǎng)絡。大型的100個節(jié)點的網(wǎng)絡將需要30個環(huán)(每一個環(huán)10個節(jié)點)和45個波長(若使用WDM)。
也可以使用不是基于完全平方的其它網(wǎng)絡類型。
圖17是一個10個節(jié)點的網(wǎng)絡，其中每一個節(jié)點都與6個其它節(jié)點連接。和其它4個組(每個組4個節(jié)點)一樣，節(jié)點5，6，7和2連接在一起成為小網(wǎng)格。
圖18除了5個小網(wǎng)格的每一個都用直線示出外，都與圖17相同。所述網(wǎng)絡可以描述為交叉線網(wǎng)絡圖19除了用7條線代替5條線外其余與圖18類似，每一線代表一個網(wǎng)格。還示出連通性表。
圖19可以具有連接到節(jié)點1，2，3，4，5，6和7的內(nèi)容服務器組。這就使所有其它14個節(jié)點能夠通過直接連接訪問這些內(nèi)容服務器中的4個。其它組可以與節(jié)點8，9，10，11，12，13和14以及節(jié)點15，16，17，18，19，20和21連接。與完全平方網(wǎng)絡不同，用交叉線網(wǎng)絡，在同一組的內(nèi)容服務器中的節(jié)點之間存在一些直接連接。
圖20列出基于μ＝4的交叉線的、帶有多個選擇SRG的較小的交叉線網(wǎng)絡。
強正則圖(SRG)是定義具有多個節(jié)點的部分互連網(wǎng)絡的連通性模式的適當方式。另外一些已知的能夠具有用規(guī)則方法連接的入網(wǎng)點的多個選擇SRG在圖21中列出。
權利要求
1.一種具有多個拓撲節(jié)點的部分互連網(wǎng)絡，每一個拓撲節(jié)點具有至少三條與其它拓撲節(jié)點連接的直接點對點拓撲鏈路；所述多個拓撲節(jié)點的一部分中的每一個連接到一組入網(wǎng)點(PoP)裝置中的一個；所述一組入網(wǎng)點裝置中的一個配置成提供對一種選擇的服務或多種選擇的服務的訪問；每一個拓撲節(jié)點的各自至少三條直接點對點拓撲鏈路中的一條或一條以上不連接到與所述多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接的一組入網(wǎng)點裝置中的一個，所述多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接到所述一組入網(wǎng)點裝置中的一個；在任意兩個拓撲節(jié)點之間存在至少一種路由選擇；路由選擇或者是通過在另一個拓撲節(jié)點處串聯(lián)連接的兩條拓撲鏈路，或者是通過在所述兩個拓撲之間的直接點對點拓撲鏈路。
2.如權利要求1所述的部分互連網(wǎng)絡，其特征在于所述多個拓撲節(jié)點的另一部分中的每一個連接到另一組入網(wǎng)點裝置中的一個；所述另一組入網(wǎng)點裝置中的一個配置成提供對另一種選擇的服務或另外的多種選擇的服務的訪問；每一個拓撲節(jié)點的各自至少三條直接點對點拓撲鏈路中的一條或一條以上不連接到與所述多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接的另一組入網(wǎng)點裝置中的一個，所述多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接到所述另一組入網(wǎng)點裝置中的一個；在任意兩個拓撲節(jié)點之間存在至少一種路由選擇；路由選擇或者是通過在另一個拓撲節(jié)點處串聯(lián)連接的兩個拓撲鏈路或者是通過兩個拓撲之間的直接點對點拓撲鏈路。
3.如權利要求1或2所述的部分互連網(wǎng)絡，其特征在于沒有連接到特定的一組入網(wǎng)點中的一個的所有所述拓撲節(jié)點各自通過直接點對點拓撲鏈路直接連接到相等數(shù)目的拓撲節(jié)點，所述相等數(shù)目的拓撲節(jié)點連接到所述特定的一組入網(wǎng)點裝置中的一個。
4.如權利要求1、2或3所述的部分互連網(wǎng)絡，其特征在于所述一種選擇的服務或多種服務或者所述另一種選擇的服務或另外的多種選擇的服務是/都是從以下各種信息源中選擇的因特網(wǎng)服務提供商(ISP)，視頻源，呼叫中心，國際網(wǎng)絡互連點，其它網(wǎng)絡互連點或智能網(wǎng)絡服務器；可以借助智能網(wǎng)絡呼叫控制裝置訪問以上各種信息源中的任一種。
全文摘要
一種部分互連網(wǎng)絡具有多個拓撲節(jié)點，每一個拓撲節(jié)點有至少三條連接到其它拓撲節(jié)點的直接點對點拓撲鏈路，所述多個拓撲節(jié)點的一部分中的每一個連接到一組入網(wǎng)點(PoP)裝置中的一個。所述一組入網(wǎng)點裝置配置成提供對一種選擇的服務或多種選擇的服務的訪問，每一個拓撲節(jié)點的所述至少每三條直接點對點拓撲鏈路中的一條或一條以上不連接到與所述多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接的一組入網(wǎng)點裝置中的一個，所述多個拓撲節(jié)點中的一個或一個以上連接到所述一組入網(wǎng)點裝置中的一個。在任意兩個拓撲節(jié)點之間存在至少一種路由選擇，路由選擇或者是通過在另一個拓撲節(jié)點處串聯(lián)連接的兩條拓撲鏈路或者是在兩個拓撲節(jié)點之間的直接點對點的拓撲鏈路。
文檔編號H04L12/56GK1500356SQ02807623
公開日2004年5月26日 申請日期2002年1月14日 優(yōu)先權日2001年1月30日
發(fā)明者G·肖平, R·J·普羅克托, G 肖平, 普羅克托 申請人:馬科尼英國知識產(chǎn)權有限公司