CN1271438A - 使用分组交换网的自适应处理器系统 - Google Patents

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Abstract

利用多个处理单元(DSPU)执行与多个连接相关联的不同应用的一种设备。该设备包括控制器(CTRL)和包含多个不同应用的数据库(DB)。处理单元(DSPU)控制器(CTRL)与数据库(DB)相连。控制器(CTRL)在每个连接开始时,为所述连接分配可用的处理单元(DSPU),识别该连接所需的应用,将其从数据库(DB)载入分配的处理单元(DSPU)。

Description

使用分组交换网的自适应处理器系统
本发明涉及电信系统网元中使用的处理器系统，尤其涉及数字信号处理器(dsp)的资源配置。
参看图1，除了实际的处理器(DSP)之外，为连接11提供服务的数字信号处理单元DSPU一般包括，到连接的接口I/O(输入/输出)，程序存储器，通常包括只读存储器ROM和随机存取存储器RAM(以及其它支持电路，例如时钟和中断电路，但是这些与本发明无关)。连接11被划分成两个部分：传送实际信息的部分由111指示，相关的信令由112指示。
这种系统的问题在于配置并不灵活。如果有多个处理器单元DSPU，并且它们执行不同的应用，则每个处理器单元的程序存储器ROM必须足够大才能存下所有应用。这些应用包括，例如不同语音编码方法，视频信号的压缩和解压方法等等。因为现有技术中，应用固定或半固定安装(例如在可重写ROM中)，所以已知的处理器单元并不包括更新应用的快速接口。因此，出现了另一问题：在更新应用时，已无法使用处理器单元。
为了使得所有的处理器单元中不需要所有的应用，处理器单元一般分成池。将需要特定应用的数据流导向提供所需应用的池。问题在于，这些池是固定的，所以无法将不同数据流的分布考虑在内。
本发明的目的是提供一种方法和实现该方法的设备，以解决上述问题。本发明的目的通过一种方法和系统来实现，其特征在独立的权利要求书中给出。本发明的优选实施例在相关权利要求中声明。
本发明的基本思想是采用宽带分组交换电信网，最好是ATM网，从而至少在每个连接开始时，从多处理器系统的公用数据库将应用传送到处理单元，如果需要，在连接期间也可以进行类似处理。最好采用ATM网的协议，不需要到OSI模型高层协议的转换。
所声明的方法和设备的第一实施例基于共用控制单元对多个处理单元的控制。应用集中在公用数据库中。在每个连接中，在控制单元控制下识别连接所需的应用(业务)，之后将其载入到可用的处理单元。处理单元和包含应用的数据库采用快速连接技术，最好是宽带分组网，例如ATM互连。这里，快速连接技术是指应用可以在连接期间从数据库载入处理单元，而使用该连接的用户不会觉察到任何烦人的时延。
本发明的技术使得资源得以灵活使用，因为只需要每个处理单元存储最大的应用(或应用集)。因此，存储器中不需要存储所有应用。任何处理单元可以充当任何连接，因为所有应用都可用于所有处理器。每个处理单元的存储器的适当数量略大于(例如30到100％)同时需要的存储器的最大数量，或者最大的单个应用或应用集所需的存储器数量，但仍远小于不同应用所需的存储器的组合数量。应用集意味着同时与同一连接相关联的应用。例如，在GSM中，应用集可以包括全速率编解码器和回声抑制。
本发明的技术还在修改和更新方面相当可靠。在更新应用时，尽管将较新的版本载入数据库，仍可以保持应用的原版本。如果新应用没有正常工作，则可以立即将旧版本投入使用。在更新应用时，所有的处理单元都可以使用。因为所有连接的所有应用的装载都由公用的控制器控制，还可以得到另一优点：如果运营商希望准备统计，或者应用提供者希望对使用的次数计费，而不是一次付清，则可以容易地统计使用每个应用的次数。
本发明方法和设备的第二实施例是现有技术(其中应用位于固定存储器)和本发明第一实施例(其中可以单独为每个连接载入应用)的折中。这种折中通过例如跟踪可用处理单元以及将哪个应用载入哪个处理单元来实现。在每个连接开始时(在需要时，还可以在连接期间)，识别该连接所需的应用，为连接选择这样的可用处理单元，该单元中尽可能多地载入了所需应用部分。然后，将缺少的应用从数据库中载入处理单元。
定义“尽可能多的部分”可以至少以两种方式解释：需要载入选定处理单元的应用尽可能少，或者需要载入的应用(应用集)尽可能小。如果一个处理单元可以服务于多个连接，那么‘可用处理单元’在这里是指具有至少一些可用处理容量的单元。
处了上述优点之外，第二实施例还具有以下优点：如果所需的应用已载入一个处理单元，则不需要将应用载入处理单元。这对分布系统中的网络运营商尤其有用，在分布系统中，数据库和处理单元相距甚远，其中运营商还必须支付传送应用所占用的网络容量。
尽管在有多个处理单元时，可以得到本发明的最多优点，但本发明的技术也可以应用于仅有一个处理单元的情况，如果预期处理单元的数量会增加(例如随着业务负荷的增加)。如果仅有一个处理单元，则可用处理单元的选择仅意味着检查该处理单元的全部容量是否都已投入使用。
下面参看附图，通过优选实施例详细描述本发明，在附图中：
图1的框图是以前已知的数字处理单元，以及
图2的框图是按照本发明的设备。
按照本发明的第二实施例的设备在图2中给出，它包括载入应用的数据库DB，控制单元或控制器CTRL，以及处理单元DSPU。该设备还包括组合不同部件的宽带传输路径，该路径最好是ATM交换系统22。数据库DB包括，即在数据库中存储了，设备中需要执行的全部应用(不同编码算法等等)。可以例如通过表28跟踪数据库DB中包含的应用，该表至少示出了每个应用的标识符Appl_1到Appl_n，以及应用大小，及该应用所需的存储器量。该表还可以指示每个应用在数据库中的位置(除非数据库DB接受应用的标识符Appl_1到Appl_n作为该应用的指示)。该表还可以用于维护应用的版本数。
处理单元DSPU基本上对应于图1所示的以前所知的处理单元，但是这里仅需要只读存储器ROM从数据库DB通过交换系统22传送应用。因此，ROM主要对应于普通计算机的初始，或者自举或者载入程序。如果可以采用网络本身(例如ATM网络)的协议，则应用从数据库载入到处理单元的速度可以优化，不需要浪费时间或资源将协议转换成OSI模型的高层协议(例如TCP/IP)。但是，建议在ATM网的协议上补充纠错和丢失分组或分组失真时的重传。
资源管理由控制器CTRL控制。参数21表明了控制器CTRL和交换系统22之间的接口，该接口包括用于控制交换系统22的控制连接211，运营管理OAM 212，以及信令连接213。在每个连接开始时，控制器CTRL例如基于与该连接相关的信令连接，识别每个连接C1到Cn所需的应用。连接所需应用的识另是本领域中技术人员的标准过程，在现有技术设备中，基于该识别为连接分配其软件包括所需应用的可用处理单元。按照本发明的第一实施例，所有的处理单元都是相同的，控制器CTRL为该连接分配任何可用的处理单元DSPU。按照本发明的第二实施例，控制器检查所需应用是否已载入可用处理单元。然后，控制器启动载入程序，将任何所需应用从数据库DB载入为该连接提供服务的处理单元。参数23指示数据库DB和交换系统之间的接口，该接口包括宽带传输路径231，用以将应用通过交换系统22载入处理单元DSPU，以及信令连接232，控制器CTRL通过它通知数据库需要将哪个应用载入哪个处理单元。
控制器CTRL可以例如通过表29维护处理单元的分配信息，该表示出了每个处理单元的存储器数量(除非该数量对所有处理单元都相同)，该单元所服务的连接以及它包含的应用。现在让我们假定在图2中，每个处理单元可以服务两个连接，需要服务一个新连接，该连接需要应用Appl_2到Appl_3。处理单元DSPU3在其存储器中存储应用，但是它的所有处理容量已被分配。处理单元DSPU3缺少应用Appl_3，处理单元DSPU2缺少应用Appl_2。如果假定Appl_3需要的存储器少于Appl_2，那么如果将DSPU1分配给新连接，将Appl_3载入其中，则需要的载入数量最少。(图2的表28实际上是一种简化表示：数据库DB中应用的大小不总是与应用所需的总量相同。实际上，应用总需要数据存储器，即工作空间，处理单元的存储器管理必须将其数量考虑在内，但是它不需要载入处理单元。)如果需要载入的新应用的处理单元的RAM中没有足够空间，则控制器可以命令处理单元从存储器中删除该时刻不需要的应用。可选地，也可以检查其它处理单元的存储器中是否有足够的空间来载入应用。
控制器CTRL可以从数据库DB中一次一块地载入应用，之后将其转发到处理单元DSPU。如果数据库DB和处理单元DSPU足够独立，也可以由控制器CTRL其从传送，将应用直接从数据库传送到处理单元。
交换系统22和控制器CTRL本可以是ATM交换系统的常规部件，但是控制器CTRL需要由上述操作实现。控制器CTRL最好采用数字处理器来实现。控制器的程序可以位于控制器本身或者位于数据库DB，在激活时和/或(基于信令连接213)检测到软件已更新时，控制器从中检索程序。
示出的控制器CTRL和数据库DB是单独的单元。这是一种逻辑划分，而不是物理划分，它有助于澄清本发明设备中执行的功能。也将可以使图2示出组合的两个元件，从而可以涉及‘智能数据库’。
图2的部件可以位于同一网元。这种元件的一个例子可以是移动系统的基站控制器和/或变码器单元，或者视频点播服务器。因为按照本发明的设备改进了资源的利用率，所以如果应用的数量尽可能多，例如不同的编码技术和回声删除，集中在同一设备中，则可以得到最多的优点。
以上小型设备的一种可选方案可以是图2部件的地理分布，例如使得公用的控制器和数据库可以服务于彼此相距甚远的大量的处理单元。优选实施例是设备供应商维护数据库DB，而运营商在其高速缓存中存储相应的应用。在图2的设备中，高速缓存可以与连接23(或21)位于一处。这是提供冗余的较为简单的方式：一个安全的数据库服务器服务于网络或网络一部分中所有的处理单元。这还使得网元能够在峰值业务量时彼此‘借’处理单元。
因此，本发明的上述第一实施例可以通过以下方式实现：提供包含多个应用的数据库DB，在处理单元和数据库DB之间设置一个快速接口22、23、24。在每个连接开始时，为该连接分配可用的处理单元，识别该连接所需的应用，将应用从数据库DB中载入分配的处理单元。
对应地，本发明的第二实施例(其中在需要时载入应用)可以通过这样一种方法实现，该方法包括以下步骤：
(1)生成包含多个应用Appl_1到Appl_n的数据库DB，在数据库和处理单元DSPU_1到DSPU_n之间设置一个快速接口22、23、24，以载入应用。
(2)跟踪可用处理单元以及将哪个应用载入哪个处理单元；以及至少在每个连接开始时，
(3)识别该连接所需的应用，
(4)为该连接分配可用的处理单元，最好是其中尽可能多地载入了该连接所需应用部分的单元，以及
(5)如果该处理单元缺少该连接所需的应用，则将缺少的应用从数据库中载入该处理单元。
必需的应用的识别，以及将应用载入处理单元DSPU也可以在以后的连接期间进行。例如，移动系统的终端设备单元可以改变语音编码方法，或者在连接期间协商回声消除器的使用(尤其在改变小区时)。控制器CTRL检测到这一点(例如基于信令连接)，重复步骤(3)到(5)。这些步骤的重复至少可以以两种方式解释。按照第一解释，在连接期间不改变为该连接分配的处理单元，而是将需要的任何附加应用载入连接开始时已分配的处理单元。按照第二解释，也可以在连接期间重复步骤(4)中进行的处理单元的分配。如果，例如终端决定从全速率编解码器转换到半速率编解码器，至少有一个已载入半速率编解码器的处理单元可用，然后控制器CTRL可以指派该处理单元给以服务于所需连接。
随着技术的进步，对本领域技术人员而言，显然可以以不同方式实现本发明的基本思想。因此，本发明及其实施例并不局限于上述例子，而是可以在权利要求书范围内有所变化。

Claims (14)

1.至少一个处理单元(DSPU_1到DSPU_n)执行与连接(C1到Cn)相关联的至少一个应用(Appl_1到Appl_n)的方法，该方法包括以下步骤：
(i)生成包含多个应用的数据库DB，在操作上将它通过快速分组交换网(22到24)连接到处理单元，将应用载入其中；以及
至少在每个连接开始时，
(ii)为该连接分配可用的处理单元(DSPU_1到DSPU_n)，
(iii)识别该连接所需的应用，
其特征在于，
(iv)将该连接所需的应用从所述数据库(DB)通过所述快速分组交换网载入分配的处理单元，使用的网络协议不需要转化成高层协议。
2.至少一个处理单元(DSPU_1到DSPU_n)执行与连接(C1到Cn)相关联的至少一个应用(Appl_1到Appl_n)的方法，该方法包括以下步骤：
(1)生成包含多个应用的数据库DB，在操作上将它通过快速分组交换网(22到24)连接到处理单元，将应用载入其中；
(2)跟踪可用的处理单元和哪些应用载入处理单元，以及
至少在每个连接开始时，
(3)识别该连接所需的应用，
其特征在于，
(4)为该连接分配可用的处理单元，最好是其中尽可能多地载入了该连接所需应用部分的单元，以及
(5)如果分配的处理单元缺少该连接所需的应用，则将缺少的应用从所述数据库通过所述快速分组交换网载入该处理单元，使用的网络协议不需要转化成高层协议。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，将应用通过同一接口(24)载入处理单元(DSPU_1到DSPU_n)，与所述连接(C1-Cn)相关联的信息通过该接口传送到处理单元。
4.根据权利要求1到3中任意一项的方法，其特征在于，通过ATM网将应用载入处理单元。
5.根据权利要求1或权利要求2到4中任意一项的方法，其特征在于，如果需要，可以在连接期间分别重新执行步骤(ii)到(iv)，或者(2)到(5)。
6.根据权利要求1到5中任意一项的方法，其特征在于，由所有处理单元公用的单独控制器(CTRL)分别控制步骤(ii)到(iv)，或者(2)到(5)。
7.一种设备，用于至少一个处理单元(DSPU_1到DSPU_n)执行与连接(C1到Cn)相关联的至少一个应用(Appl_1到Appl_n)，其中
该设备还包括控制器(CTRL)和包含多个不同应用的数据库(DB)，
从处理单元(DSPU_1到DSPU_n)到所述数据库(DB)设置一个快速分组交换网络(22到24)；以及
控制器(CTRL)至少在每个连接开始时，为该连接分配可用的处理单元(DSPU_1到DSPU_n)，其特征在于，
控制器(CTRL)识别该连接所需的应用，将其从所述数据库(DB)通过所述快速分组交换网载入分配的处理单元(DSPU_1到DSPU_n)，使用的网络协议不需要转化成高层协议。
8.一种设备，用于至少一个处理单元(DSPU_1到DSPU_n)执行与连接(C1到Cn)相关联的至少一个应用(Appl_1到Appl_n)，其中
该设备还包括控制器(CTRL)和包含多个不同应用的数据库(DB)，
从处理单元(DSPU_1到DSPU_n)到所述数据库(DB)设置一个快速分组交换网络(22到24)；以及
控制器(CTRL)跟踪可用的处理单元和哪个应用载入处理单元，
其特征在于，至少在每个连接开始时，控制器(CTRL)
识别该连接所需的应用；
为该连接分配可用的处理单元，最好是其中尽可能多地载入了该连接所需应用部分的单元，以及
如果分配的处理单元缺少该连接所需的应用，则将缺少的应用从所述数据库通过所述快速分组交换网载入该处理单元，使用的网络协议不需要转化成高层协议。
9.根据权利要求7或8的设备，其特征在于，控制器(CTRL)共用于所有的处理单元(DSPU_1到DSPU_n)。
10.根据权利要求7到9中任意一项的设备，其特征在于，每个处理单元(DSPU_1到DSPU_n)包括存储器(M1-Mn)，存储器的数量最好是比与单个连接(C1-Cn)相关联的应用(Appl_1到Appl_n)所需的存储器的最大数量大30％到100％，但仍远小于该设备的应用所需的存储器的组合数量。
11.根据权利要求7到10中任意一项的设备，其特征在于，所有所述部件位于同一网元。
12.根据权利要求7到10中任意一项的设备，其特征在于，不是所有所述部件都位于同一网元。
13.根据权利要求7到12中任意一项的设备，其特征在于，从处理单元(DSPU_1到DSPU_n)到数据库(DB)的所述快速网络(22到24)由ATM网络构成。
14.在连接期间，利用宽带分组交换电信网，最好是ATM网，将应用(Appl_1到Appl_n)从数据库(DB)传送到处理单元(DSPU_1到DSPU_n)，前述传送采用所述分组交换电信网协议实现，基本上不需要转化成高层协议。
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