DE10354323A1

DE10354323A1 - Effiziente Ausfall- und Störungssicherung für Kommunikationsnetze

Info

Publication number: DE10354323A1
Application number: DE2003154323
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Charzinski; Stefan Kopf; Michael Menth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-30

Abstract

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Ausfallsicherung in einem Kommunikationsnetz (IPNet) ein Kommunikationsmedium (FK) bereitzustellen, zu dem eine Vielzahl von Netzelementen (R1, ..., R7) Zugang haben. Im Störungsfall, z. B. dem Ausfall eines Links zwischen zwei Netzelementen (R1, R2), wird dann Verkehr über das Kommunikationsmedium (FK) geroutet. In dem Kommunikationsmedium (FK) brauchen lediglich hinreichende Ressourcen zum Abfangen der für das Kommunikationsnetz (IPNet) realistischen Störungsszenarien zur Verfügung zu stehen. Im Vergleich zu Verfahren, welche eine Neuverteilung des Verkehrs innerhalb des Netzes als Reaktion auf eine Störung vorsehen, hat das erfindungsgemäße Vorgehen einen deutlich niedrigeren Komplexitätsgrad.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kompensation einer Störung in einem mit Netzelementen gebildeten Kommunikationsnetz, wobei zwischen Netzelementen Informationen ausgetauscht werden, und auf ein Kommunikationsnetz, welches mit Netzelementen gebildet ist.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik und betrifft im Speziellen vermittlungstechnische Aspekte.
Ausfallsicherheit bzw. die Fähigkeit, Störungen zu kompensieren – in der Fachwelt spricht man hier häufig von Resilience –, ist eine wichtige Anforderung an Kommunikationsnetze, vor allem in Hinblick auf die Übertragung von Echtzeitverkehr. Derzeit gibt es für die Sicherung von Kommunikationsnetzen gegen Ausfälle und Störungen im Wesentlichen zwei Ansätze:

• Die Dopplung der für die Kommunikation verwendeten Übertragungsressourcen. Beispiele für entsprechende Maßnahmen sind die Bereitstellung einer zweiten Kommunikationsleitung bzw. -verbindung für Routerpaare oder die Bereitstellung eines zweiten BUS oder Ringsystems. Von einem abstrakt en Blickwinkel aus handelt es sich hier um Maßnahmen auf der sogenannten physikalischen Ebene oder dem Layer 1 im OSI-Modell (OSI: Open System Interconnection), weil diese Lösung in der Bereitstellung zusätzlicher Hardware besteht.
• Eine andere Möglichkeit, auf Ausfälle oder Störungen zu reagieren, ist es, den normalerweise über eine gestörte Verbindung geführten Verkehr umzulenken und über nicht gestörte Verbindungsleitungen zum Ziel zu führen. In dem OSI-Referenzmodell handelt es sich hier um eine Lösung auf der Netzwerkebene oder dem Layer 3, auf welchem das Rou ting entlang Wegen in dem Kommunikationsnetz realisiert wird.

Beide Lösungsansätze haben Nachteile. Bei einer Dopplung von Übertragungsressourcen ist der entsprechende Ressourcenaufwand sehr hoch. Die Umleitung von Verkehr über andere Wege ist ein sehr komplexer Vorgang, weil es auf den anderen Wegen nicht zu Überlastsituationen kommen darf und weil die Dienstgütemerkmale der Übertragung wie z.B. Verzögerungszeiten weiter garantiert werden sollen. Die Ausfallsicherheit ist in beiden Fällen also entweder durch einen hohen Ressourceneinsatz oder durch den Einsatz von komplizierten Algorithmen zur Umverteilung von Verkehr innerhalb des Netzes verbunden.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, Ausfallsicherheit in Kommunikationsnetzen zu erzielen, wobei die Nachteile herkömmlicher Verfahren vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Erfindungsgemäß wird für ein mit Netzelementen gebildetes Kommunikationsnetz ein von dem Kommunikationsnetz verschiedenes Kommunikationsmedium bereitgehalten bzw. zur Verfügung gestellt, auf welches eine Vielzahl von Netzelementen des Kommunikationsnetzes Zugriff haben (shared medium) und über welches bei einer Störung der Übertragung von Informationen zwischen zwei zu der Vielzahl gehörigen Netzelemente Informationen umgeleitet werden. Das Kommunikationsmedium hat somit die Funktion einer Backup-Ressource bzw. einer zusätzlichen Übertragungskapazität für das Kommunikationsnetz. Dabei hat eine Vielzahl (Vielzahl ist als drei oder mehr zu interpretieren) von Netzelementen des Kommunikationsnetzes Zugang zu dem Kommuni kationsmedium. Eventuell haben auch alle Netzelemente eines Typs, z.B. alle Router eines paketbasierten Netzes, Zugriff auf das Kommunikationsmedium.

Die Verwendung des Kommunikationsmediums hat zwei wesentliche Vorteile:

• Auf Seiten des Kommunikationsmediums brauchen für die Ausfallsicherheit des Kommunikationsnetzes nur Ressourcen im Rahmen der Ausfallszenarien bereitgestellt zu werden. Ressourcen für die vollständige Übernahme des Verkehrs des Kommunikationsnetzes brauchen dagegen beim Kommunikationsmedium in der Regel nicht bereitzustehen, weil der vollständige Ausfall des Kommunikationsnetzes ein unrealistisches Szenarium ist. Die vorgeschlagene Lösung ist folglich deutlich ressourceneffizienter als eine Doppelung des Kommunikationsnetzes.
• Die Umleitung von Verkehr über das Kommunikationsmedium ist relativ unkompliziert. Ein Ausfall einer Verbindung für den Transport von Verkehr zwischen zwei zu der Vielzahl gehörigen Netzelementen triggert z.B. bei einem der Netzelemente eine Umleitung des Verkehrs zu dem anderen Netzelement der Vielzahl über das Kommunikationsmedium. Es ist keine komplizierte Neuverteilung des Verkehrs innerhalb des Kommunikationsnetzes erforderlich, sondern es kann auf die beim Kommunikationsmedium für den Störungsfall bereitgestellte Ressourcen zugegriffen werden.

Ein Beispiel für eine Realisierung der Erfindung ist beispielsweise ein Festnetz, welches als Kommunikationsmedium für den Störfall ein Funknetz (z.B. ein WLAN (Wireless LAN), ein Satellitennetz, ein GSM Netz (GSM: Global System for Mobile Communications) oder ein UMTS Netz (UMTS: Universal Mobile Telecommunication System)) verwendet. Die Netzelemente (z.B. Router) werden mit Sender und Empfänger aus gestattet. Ein Ausfall im Festnetz (z.B. der Ausfall einer Glasfaserverbindung) triggert dann die Übertragung von Information über das Funknetz. Die zur Verfügung gestellten Ressourcen, d.h. Funkkanäle, brauchen nur nach Maßgabe der zu erwartenden Fehlerfälle dimensioniert zu werden.

Ein anderes Beispiel ist die Bereitstellung eines Ringsystems, wie z.B. ein FDDI Netz (FDDI: Fiber Distributed Data Interface), an welches die zu der Vielzahl gehörigen Netzelemente angeschlossen sind. Im Störungsfall werden dann Informationen, die normalerweise über das Kommunikationsnetz übertragen würden, über das Ringsystem übertragen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden die beim Kommunikationsmedium für die Abfangung von Störfällen im Kommunikationsnetz bereitgestellten Ressourcen für die Übertragung von niedrig priorisiertem Verkehr genützt (z.B. bei Paketnetzen sogenannter best-effort Verkehr), so lange keine Störung im Kommunikationsnetz gegeben ist. Im Falle einer Störung kann dann durch höher priorisieren umzuleitenden Verkehr niedrig priorisierter Verker verdrängt bzw. ersetzt werden.

Der Erfindungsgegenstand wird im Folgenden anhand einer Figur im Rahmen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Netz IPNet (IPNet: steht für IP Netz, d.h. ein auf dem Internet Protokoll basierenden Netz), welches mit Routern R1 bis R7 gebildet ist. Jeder der Router R1 .. R7 ist mit einer Sende/Empfangseinrichtung S ausgestattet. In der Figur ist angedeutet, dass eine Störung durch den Ausfall des Links zwischen den Routern R1 und R2 (Links sind durch durchgezogene Linien gekennzeichnet) gegeben ist. In diesem Fall verwenden die Router R1 und R2 das erfindungsgemäß bereitgestellte Kommunikationsmedium, nämlich ein Funknetz FK, um Informationen bzw. Daten zwischen ihnen zu übertragen (durch eine gestrichelte Linie dargestellt). In der Figur ist eine direkte Übertragung zwischen den Sende/Empfangseinrichtungen S über das Funknetz FK dargestellt: Ebenso gut ist aber denkbar, dass die Sende/Empfangseinrichtung S des Routers R1 die Informationen oder Daten zuerst an eine Basisstation des Funknetzes FK übermittelt, von wo aus die Information bzw. Daten an eine zweite Basisstation gesendet werden, welche sich im Bereich des Routers R2 befin det und von dort zu der Sende/Empfangseinrichtung S des Routers R2 übertragen werden. Letzterer Fall wird vor allem dann gegeben sein, wenn die Entfernung zwischen den beiden Routern R1 und R2 relativ groß ist, so dass die Ausstattung der einzelnen Routern mit einer Sende/Empfangseinrichtung S mit entsprechender Reichweite nicht ressourceneffizient wäre. Das kann beispielsweise bei Weitverkehrsnetzen der Fall sein.

Claims

Verfahren zur Kompensation einer Störung in einem mit Netzelementen (R1 ,.., R7) gebildeten Kommunikationsnetz (IP-Net), wobei zwischen Netzelementen Informationen ausgetauscht werden, bei dem – ein Kommunikationsmedium (FK) bereitgehalten wird, auf welches eine Vielzahl der Netzelemente (R1 ,.., R7) des Kommunikationsnetzes (IPNet) Zugriff haben und – bei einer Störung des Informationsaustausches zwischen zwei zu der Vielzahl gehörigen Netzelementen (R1, R2) Informationen zwischen den beiden Netzelementen (R1, R2) über das Kommunikationsmedium (FK) ausgetauscht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kommunikationsmedium (FK) durch ein weiteres Kommunikationsnetz gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das weitere Kommunikationsnetz durch ein Funknetz gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – dass die zu der Vielzahl gehörigen Netzelemente (R1, .., R7) jeweils mit einem Sender und einem Empfänger ausgestattet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kommunikationsmedium (FK) durch ein Ringsystem gegeben ist, an welches alle zu der Vielzahl gehörigen Netzelemente (R1, .., R7) angeschlossen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – alle Netzelemente des Typs zu der Vielzahl gehören.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzelemente Router sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei dem Kommunikationsmedium (FK) für die Übertragung von Informationen zwischen Netzelementen (R1, .., R7) des Kommunikationsnetzes (IPNet) Ressourcen nach Maßgabe von das Kommunikationsnetz (IPNet) betreffenden Ausfallszenarien vorgehalten werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem Kommunikationsmedium (FK) Ressourcen, welche im Störfall für die Übertragung von Informationen zwischen Netzelementen (R1, .., R7) des Kommunikationsnetzes (IPNet) verwendet werden, bei ungestörtem Betrieb des Kommunikationsnetz (IPNet) für die niedrig priorisierte Übertragung von Informationen verwendet wird, und – im Störfall die niedrig priorisierten Informationen durch zwischen Netzelementen (R1, .., R7) des Kommunikationsnetzes (IPNet) übertragene Informationen verdrängt werden, indem diese Informationen eine höhere Priorität zugewiesen bekommen.
Kommunikationsnetz (IPNet), welches mit Netzelementen (R1, .., R7) gebildet ist, wobei zwischen den Netzelementen (R1, .., R7) Informationen austauschbar sind, dadurch charakterisiert, – dass ein Kommunikationsmedium (FK) gegeben ist, auf welches eine Vielzahl der Netzelemente (R1, .., R7) des Kommunikationsnetzes (IPNet) Zugriff haben und – bei einer Störung des Informationsaustausches zwischen zwei zu der Vielzahl gehörigen Netzelementen (R1, R2) Informationen zwischen den beiden Netzelementen (R1, R2) üb er das Kommunikationsnetz (IPNet) austauschbar sind.