DE19528563A1 - Kommunikationsanordnung und Verfahren zur Bewertung von mindestens zwei mehrteiligen Kommunikationsverbindungen zwischen zwei Kommunikationspartnern in einem Mehrknotennetzwerk - Google Patents
Kommunikationsanordnung und Verfahren zur Bewertung von mindestens zwei mehrteiligen Kommunikationsverbindungen zwischen zwei Kommunikationspartnern in einem MehrknotennetzwerkInfo
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Description
- - Das Sammeln und Messen von Informationen über die Netzwerk topologie, weil es in Abhängigkeit des Netzwerkes vielfältige Kriterien gibt, welche die Routingentscheidung beeinflussen können.
- - Den Austausch der gesammelten Information mit anderen Kommunikationsknoten; dies wird üblicherweise durch Fluten im Netzwerk bewerkstelligt,
- - Berechnung des kürzesten Pfades zu allen anderen Knoten ba sierend auf der Topologieinformation, was ein gut gelöstes bekanntes Problem darstellt.
- - der Vektor der aktualisierten Bewertungen für die Verbindun gen durch flooding über das Netz verteilt
- - mit Hilfe eines shortest path Algorithmus, beispielsweise dem SPF-Algorithmus, die Routing Tabelle aktualisiert.
- - die Verbindungslänge als physikalische Entfernung zwischen zwei Knoten. Da nicht alleine die Entfernung zwischen zwei Knoten, sondern auch die Beschaffenheit des Übertragungsme diums (z. B. Kupferkabel, Glasfaserkabel, Funkverbindung) einen Einfluß auf die Zeit hat, die die Signale benötigen, um von einem Knoten zum nächsten zu gelangen, erscheint es günstig, die Übertragungszeit für ein Paket als Eingabe für das erfindungsgemäße Verfahren zu wählen.
- - Wird beispielsweise von einem Datagramm-orientierten Netz ausgegangen, so kann die Übertragungszeit für ein ganzes Paket ebenso verwendet werden, wie die Signallaufzeit zwi schen zwei Knoten. Mit Übertragungszeit ist dabei also die Zeit gemeint, die vom Beginn der Übertragung auf das Medium (das erste Bit des Pakets wird ins Netz eingespeist) ver geht, bis das letzte Bit des Pakets den nächsten Knoten er reicht hat. Solange eine Verbindung besteht, ist die Über tragungszeit eine konstante Größe für die jeweilige Verbin dung.
- - Eine weitere Eingangsgröße, die als Zeit gemessen werden kann, stellt die Verzögerungszeit dar, welche ein Paket auf seinem Weg von einem Knoten zum folgenden erfährt. Bei spielsweise wird dabei die Zeit gemessen, die vom Zeitpunkt des Versendens eines Paketes an einen Nachbarknoten bis zur Ankunft der Quittung, welche der Nachbarknoten zurück schickt, vergeht. Dem Paket wird dabei ein Zeitstempel mit dem Ausgangszeitpunkt mitgegeben, welcher in der Quittung an den sendenden Knoten geschickt wird. Hierdurch wird er reicht, daß an der Messung alleine die Uhr des sendenden Knotens beteiligt ist. Der konstante Teil der Versendungs zeit ist dabei beispielsweise die Übertragungszeit. Dabei fließen im wesentlichen die Zeiten ein, die zur Protokoll verarbeitung und in der Warteschlange verbracht werden. Hier geht beispielsweise auch indirekt die Lastsituation mit in die Bewertungen der Verbindung ein, wie dies Fig. 6 zeigt. Dort wird der Unterschied zwischen der Verzögerungs zeit und der Übertragungszeit dargestellt. In Fig. 6 be deutet t₀ den Zeitpunkt an dem der Sender Sen ein Paket ab schickt. Mit t₁ ist der Zeitpunkt bezeichnet, an dem ein gesendetes Paket beim Empfänger Em in die Eingangswarte schlange eingereiht wird. Mit t₂ wird der Zeitpunkt be zeichnet, an welchem die Quittung zurückgesendet wird. t₃ bedeutet, daß der Empfänger die Quittung erhält und einen Vergleich des Zeitstempels mit der inneren Uhr durchführen kann. Die Übertragungszeit in Fig. 6 berechnet sich also zu t₁ - t₀. Der Sender Sen und der Empfänger Em sind also beispielsweise zwei Knoten innerhalb eines Mehrknotenkommu nikationsnetzwerkes.
- - Da die Verzögerungszeit einer der wichtigsten Parameter ist, wird auch die Änderung der Verzögerungszeit gemessen und als Eingang in das erfindungsgemäße Bewertungssystem gewählt. Der Hintergedanke dabei ist, daß bei einer momen tan steigenden Verzögerungszeit auf einer Verbindung mit den nächsten Sekunden mit einer erhöhten Verzögerungszeit zu rechnen ist und daher diese Verbindung weniger hoch zu be werten ist.
- - Da die Auslastung eines Rechnernetzes mit der Tageszeit beispielsweise schwankt, erscheint es sinnvoll diese eben falls in die Bewertung einer Verbindung mit einfließen zu lassen. Falls jedoch zur Messung der Meßparameter kurze In tervalle gewählt werden, so werden auch von der Tageszeit abhängige Schwankungen erfaßt und es kann auf die Erfassung des Tageszeitparameters verzichtet werden.
- - Im Hinblick auf zukünftige Technologien, wie beispielswei se ATM-Netze und Anwendungen, wie Multimedia und Breitband dienste könnte die Art des Verkehrs (Daten, Sprache, Video, . . . ) auch mit in die Routing-Entscheidung einfließen. Dies bedeutet jedoch, daß für jede Art des Verkehrs eine eigene Routing-Tabelle zu errechnen ist, was einen höheren Spei cher- und Rechenaufwand bedeutet.
- - Weiterhin kann auch die Kapazität der Leitung mit berück sichtigt werden, denn bei einer hohen und noch steigenden Verzögerungszeit ist zu erwarten, daß die Bandbreite der Verbindung schon voll ausgenutzt wird.
- - Die Nachrichtenlänge, beispielsweise die Anzahl der Pakete die zu einer Nachricht gehören, kann ebenfalls ausgewertet werden, wenn sie zu Beginn einer Übertragung bekannt ist.
- - Die Hop-Anzahl, zuvor auch mit Zahl der Relais-Stationen auf einer Verbindungsstrecke bezeichnet, könnte ebenfalls in die Routing-Entscheidung mit einbezogen werden, ist je doch nur sinnvoll wenn kein verteiltes Routing stattfindet.
- - Weiterhin bietet sich das Alter der Routing-Information als Eingabe für das Bewertungssystem an.
- - Werden beispielsweise die Kosten für die Benutzung einer Verbindung mit in die Bewertung der Verbindung eingebracht, so läßt sich der Verkehr eher über kostengünstigere Verbin dungen leiten, als über teuerere Verbindungen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die billigen Verbindungen überlastet werden könnten.
- - Einen weiteren Parameter erstellt die Sicherheit der Ver bindung dar. Dabei wird beispielsweise die Ausfallsicher heit bzw. das Vertrauen in die Verfügbarkeit einer Verbin dung als Wahrscheinlichkeit ermittelt, daß die Verbindung nicht ausfällt.
- - Ebenso kann die Ausfallsicherheit des Nachbarknotens in ei nem Kommunikationsnetzwerk dem jeweiligen Kommunikations netz bekannt gemacht werden. Bei Routing-Entscheidungen können dann beispielsweise Nachbarknoten ausgewählt werden, die bekanntermaßen stabiler sind als andere.
- - Einen weiteren Parameter kann die Paketverlustwahrschein lichkeit darstellen. Dieser Parameter beschreibt die Wahr scheinlichkeit, daß ein Paket aufgrund von Überlastsitua tionen verloren geht.
- 1) "Kapazität", "Kosten" und "Übertragungszeit" werden bei spielsweise zur Gruppe der Leistungskriterien zusammengefaßt.
- 2) "Verzögerungszeit" und die "Änderung der Verzögerungszeit" werden beispielsweise als Kriterien des Zeitverhaltens der Verbindung zusammengefaßt.
- 3) Die drei Größen "Sicherheit der Verbindung", "Ausfallsicherheit des Nachbarknotens" und die "Paketverlustwahrscheinlichkeit" werden beispielsweise zur Gruppe der Sicherheitskriterien zusammengefaßt. Das erfin dungsgemäße Verfahren wurde dabei so ausgelegt, daß kein spe zielles existierendes Rechnernetz zu seiner Funktionsweise zugrundegelegt werden muß.
- 1. Die Zwischenvariablen lassen sich beispielsweise direkt als Eingangsgrößen einem auf Basis vom Fuzzy-Regeln funktio nierenden Routing-Algorithmus zuführen.
- 2. Dadurch wird das Design der Regelbasis übersichtlicher ge staltet. Es ist leicht vorstellbar, daß eine Regelbasis für acht Eingangsvariablen sehr unübersichtlich werden kann. Durch die Gruppierung der Eingangsvariablen läßt sich dabei der Entwurf der Regelbasis systematischer gestalten.
"VL" very LOW, "LOW", "MED" (Medium), "HIGH" und "VH" (Very high) mit beispielsweise Dreieckszugehörigkeitsfunktionen bei LOW, MED und HIGH, bzw. halben Dreiecksfunktionen bei VL und VH. Fig. 3 zeigt hier beispielsweise die graphische Darstel lung der Variablen "Kapazität". Vorzugsweise wird die Varia ble "Kosten der Verbindung" ebenso ausgestaltet wie die Va riable "Kapazität" und ebenso die Variable "Übertragungszeit der Verbindung". Für die "Variable Änderung der Verzögerungs zeit" wird vorzugsweise als universe of discourse das Inter vall [-1; 1] zugrundegelegt. Dann kann vorteilhaft das Vorzei chen der Änderung der Verzögerungszeit bei der Auswertung mit berücksichtigt werden. Die Fuzzy-Mengen werden dafür entspre chend mit "NM" Negativ-Medium N" negativ, "ZERO" "P" posi tive und "PM" positive-medium benannt. Die folgenden weiteren berücksichtigten Variablen werden vorzugsweise ebenso wie die linguistische Variable Kapazität aufgebaut:
- - Verzögerungszeit
- - Verbindungssicherheit
- - Knotensicherheit
- - Paketsicherheit.
Claims (10)
- a) es werden mindestens zwei Bewertungskategorien zur Bewer tung einer Kommunikationsverbindung vorgegeben;
- b) für eine jeweilige Kommunikationsverbindung wird zu jeder vorgegebenen Bewertungskategorie mindestens je ein Meßwert erfaßt, welcher die Verbindung hinsichtlich der jeweiligen Bewertungskategorie beschreibt;
- c) für die jeweilige Kommunikationsverbindung wird ein Bewer tungsmaß bestimmt, indem die zugehörigen Meßwerte mindestens bezüglich der Erfüllung der jeweiligen Bewertungskategorie in Form von Erfüllungsgraden bewertet werden und alle Erfül lungsgrade miteinander so verknüpft werden, daß die Kommuni kationsverbindung, welche bezüglich der Bewertungskategorien höhere Erfüllungsgrade aufweist, einen optimales Bewertungs maß erhält.
Leistung: Übertragungskapazität, Übertragungskosten, Übertragungszeit,
Zeitverhalten: Verzögerungszeit zwischen zwei Knoten, zeit liche Veränderung der Verzögerungszeit zwi schen zwei Knoten,
Sicherheit: Verbindungssicherheit, Knotensicherheit, Paketsicherheit,
ermittelt werden.
- - Kosten der Kommunikationsverbindung mit ihrer Übertra gungskapazität
- - Übertragungszeit mit den Kosten der Kommunikationsverbin dung
- - Verzögerungszeit zwischen zwei Knoten mit der zeitlichen Veränderung der Verzögerungszeit zwischen zwei Knoten,
- - Verbindungssicherheit der Kommunikationsverbindung mit ih rer Paketsicherheit.
- - Zeitverhalten der Kommunikationsverbindung mit ihrer Si cherheit
- - Zeitverhalten der Kommunikationsverbindung mit ihrer Lei stung
- - Leistung der Kommunikationsverbindung mit ihrer Sicherheit.
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