DE19907924C2 - Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten Netzknoten - Google Patents
Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten NetzknotenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
Zeitgemäße Kommunikationsnetze weisen eine Mehrzahl von Netz
knoten auf, die über Verbindungswege untereinander vermascht
sind. Diese sind aus mehreren Verbindungsleitungen (Trunks)
gebildet, die zu Verbindungsleitungsbündeln (Trunk Groups)
zusammengefaßt sind.
Bei zeitgemäßen Kommunikationsnetzen werden über die zwischen
zwei oder mehreren Netzknoten angeordneten Verbindungswege
unterschiedliche Verkehrsgemische geleitet. So können bei
spielsweise Informationen mittels eines synchronen (STM) oder
asynchronen (ATM) Transfermodus übertragen werden. Hierbei
können die Informationen unterschiedliche Bandbreiten aufwei
sen. So werden in der Regel Informationen, die als Schmal
bandsignale übertragen werden von solchen unterschieden, die
als Weitband- oder Breitbandsignale übertragen werden. Damit
kommt dem Verbindungsaufbau zwischen zwei benachbarten, d. h.
über ein Verbindungsleitungsbündel miteinander verbundenen
Netzknoten eine besondere Bedeutung zu.
Generell sind beim Verbindungsaufbau zwei Entscheidungen zu
treffen, um einen Verbindungsweg zwischen zwei benachbarten
Netzknoten zu ermitteln. Einerseits ist zu entscheiden, auf
welchen der Verbindungsleitungen des Verbindungsleitungsbün
dels, welches die fraglichen Netzknoten verbindet, noch genü
gend Kapazität frei ist, um eine Verbindung herstellen zu
können.
Andererseits ist aus den im Hinblick auf die verfügbare Kapa
zität denkbaren Verbindungswegen einer so auszuwählen, daß
sich eine optimale Verkehrsgüte (Grade of Service) ergibt.
Dies ist insofern notwendig, da ein ausgewählter Verbindungs
weg eine möglichst geringe Blockierwahrscheinlichkeit (Bloc
king Probability) sowie eine damit verbundene geringe Verbin
dungsverlustwahrscheinlichkeit (Connection Loss Probability)
für nachfolgende Verbindungen sicherstellen sollte.
Ein Verfahren, mit dem diese beiden Aufgaben (Suche und Aus
wahl) vorgenommen werden können, wird als Absuchstrategiever
fahren oder Absuchstrategie (Hunting Strategy) bezeichnet.
Aus der Druckschrift "Probability of Loss of Data Traffics
with different Bit Rates Hunting One Common PCM Channel,
Proceedings of 8th International Teletraffic Congress (ITC
8), 1976, pp. 525.1-525.8, Lothar Katzschner and Reinhard
Scheller" sind Absuchstrategieverfahren bekannt.
Demgemäß ist ein erstes Absuchstrategieverfahren beschrieben,
mittels dem eine sequentielle Absuche von einer fester Null
stellung aus vorgenommen wird. Hierbei wird beim Suchvorgang
stets mit der ersten Verbindungsleitung im Verbindungslei
tungsbündel begonnen. Welche der Verbindungsleitungen als er
ste anzusehen ist, ist frei definierbar. Der Suchvorgang wird
abgebrochen, sobald eine Verbindungsleitung gefunden wurde,
die die Annahmekriterien erfüllt. Als Annahmekriterium wird
hier die noch frei verfügbare Übertragungskapazität auf der
Verbindungsleitung im Verhältnis zur Spitzenbitrate der un
terzubringenden Verbindung herangezogen. Die neue, unterzu
bringende Verbindung wird somit angenommen, wenn eine Verbin
dungsleitung gefunden wird, deren frei verfügbare Übertra
gungskapazität (Transmission Capacity) größer gleich der
Spitzenbitrate (Peak Bit Rate) dieser Verbindung ist. Ist
dies der Fall, wird der Suchvorgang abgebrochen. Beim näch
sten Suchvorgang wird erneut bei der ersten Verbindungs
leitung begonnen. Wird bis zur letzten Verbindungsleitung
keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird der Suchvorgang
ebenfalls abgebrochen und die in Frage kommende Verbin
dung abgewiesen.
Nachteilig an einer derartigen Vorgehensweise ist, daß eine
ungleichmäßige Lastverteilung auf dem Verbindungsleitungsbün
del resultiert. Dies hat seinen Grund darin, daß der Suchvor
gang stets von derselben Position aus gestartet wird und bei
Auffinden einer geeigneten Verbindungsleitung abgebrochen
wird. Damit sind im Durchschnitt die Verbindungsleitungen,
die zuerst abgesucht wurden hoch ausgelastet, während die
restlichen Verbindungsleitungen niedrig ausgelastet sind
("Schieflast").
Weiterhin wird gemäß diesem Stand der Technik ein zweites Ab
suchstrategieverfahren beschrieben, mittels dem eine sequen
tielle Absuche von einer variablen Nullstellung aus vorgenom
men wird. Dabei wird beim Suchvorgang mit einer speziell
markierten Verbindungsleitung im Verbindungsleitungsbündel
begonnen. Die Markierung wurde von dem unmittelbar vorher ab
gelaufenen Suchvorgang vorgenommen. Damit wird definiert, an
welcher Stelle der nächste Suchvorgang aufzunehmen ist. Die
neue, anzunehmende Verbindung wird angenommen, wenn eine Ver
bindungsleitung gefunden wird, deren frei verfügbare Übertra
gungskapazität (Transmission Capacity) größer gleich der
Spitzenbitrate (Peak Bit Rate) dieser Verbindung ist. Ist
dies der Fall, wird der Suchvorgang abgebrochen. Zeitgleich
hierzu wird die unmittelbar darauffolgende Verbindungsleitung
markiert. Beim nächsten Suchvorgang wird somit bei dieser
Verbindungsleitung begonnen. Wird bis zur letzten Verbin
dungsleitung keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird
die in Frage kommende Verbindung abgewiesen. Dabei ist als
letzte Verbindungsleitung diejenige Verbindungsleitung defi
niert, die der markierten Verbindungsleitung nach zyklischem
Umlauf unmittelbar vorausgehend angeordnet ist.
Hier wird zwar der Nachteil des ersten Absuchstrategiever
fahrens (ungleichmäßige Lastverteilung) wegen der variablen
Position vermieden, womit im Durchschnitt eine mehr oder we
niger gleichmäßige Verteilung auf der Verbindungsleitung ge
geben ist. Der Nachteil an einer derartigen Vorgehensweise
besteht jedoch darin, daß wegen der gleichmäßigen Lastvertei
lung hochbitratige Verbindungen wegen des Fehlens niedrig
ausgelasteter Verbindungsleitungen mit größerer Wahrschein
lichkeit nicht mehr unterzubringen sind und ein entsprechen
der Verbindungsaufbauwunsch dann abgewiesen werden muß.
Diese bekannten Verfahren wurden insbesondere für eine homo
gene Verkehrscharakteristik entwickelt, wo jeder Verbindungs
aufbau mit der gleichen Kapazitätsanforderung von 64 kbit/s
pro Verbindung einherging. Diese Homogenität des Verkehrs
beim Verbindungsaufbau ist bei zeitgemäßen Kommunikationsnet
zen aber oft nicht mehr gegeben. Neben den herkömmlichen
Schmalbandverbindungen mit 64 kbit/s treten beispielsweise
Weitbandverbindungen auf mit n × 64 kbit/s (im Falle von STM-
basierten verbindungsorientierten Mehrfachratendiensten) oder
gar Breitbandverbindungen mit beliebiger Bitratengranularität
im Falle von ATM-Verkehr.
Damit ergeben sich aber vollkommen neue Anforderungen an den
Verbindungsaufbau. So muß die Verkehrsleistungsfähigkeit für
alle Verkehrstypen gleichermaßen mit möglichst geringer ge
genseitiger Beeinflußung so hoch und so robust sein wie nur
irgend möglich. Im Falle von ATM-Verkehr resultiert daraus
die Forderung nach einer möglichst gleichmäßigen Last
verteilung (Load Distribution) über alle Verbindungsleitungen
eines Verbindungsleitungsbündels hinweg. Andernfalls würden
Verbindungen auf hoch ausgelasteten Verbindungsleitungen eine
größere Verzögerungsdauer in den zugehörigen Warteschlangen
erleiden als auf niederausgelasteten Verbindungsleitungen.
Aus der US-Patentschrift US 5,070,498 ist ein Verfahren zum
Steuern eines Rufes in einem ATM-Knoten bekannt. Demgemäß
wird dort ein Absuchalgorithmus offenbart, der von einem fes
ten Bezugspunkt aus gestartet wird und schrittweise auf eine
weitere Anzahl von Verbindungsleitungen angewandt wird. Wie
allerdings ein Absuchalgorithmus bei inhomogenem Verkehr aus
gebildet ist, ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei
gen, wie Verbindungswege in einem Kommunikationsnetz auch bei
inhomogenem Verkehr ermittelt werden können.
Die Aufgabe wird ausgehend von den im Oberbegriff von Patent
anspruch 1 angegebenen Merkmalen durch die im kennzeichnenden
Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere das Vorsehen
eines Bitratenschwellenwertes. Nach dessen Maßgabe wird ent
schieden, welches Absuchstrategieverfahren auf die Verbin
dungsleitungen angewandt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines figürlich darge
stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Konfiguration, auf der das erfindungsgemäße Ver
fahren zum Ablauf gelangt
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Algorithmus
In Fig. 1 ist ein Kommunikationsnetz aufgezeigt. Dabei sind
der Einfachheit halber lediglich 4 Netzknoten N1 . . . N4 aufge
zeigt. Zwei Netzknoten, beispielsweise die Netzknoten N1, N4
sind über ein Verbindungsleitungsbündel TG miteinander ver
bunden. Im Verbindungsleitungsbündel TG sind eine Mehrzahl
von Verbindungsleitungen T1 . . . Tn angeordnet. Jede der Verbin
dungsleitungen T1 . . . Tn weist als pysikalischen Übertragungs
parameter eine spezifizierte Übertragungskapazität Cs auf.
Die für weitere Verbindungen frei zur Verfügung stehende
Restübertragungskapazität Cr(Ti) (i = 1 . . . n) ergibt sich aus
der physikalischen Übertragungskapazität Cs minus der Summe
der Spitzenbitraten Rpj der momentan darüber geleiteten m
Verbindungen (j = 1, 2 . . ., m).
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß eine Verbindung V
vom Netzknoten N1 zum Netzknoten N4 aufgebaut werden soll.
Erfindungsgemäß wird nun beim Vorliegen eines Verbindungsauf
bauwunsches eine sequentielle Absuche von einer bitratenab
hängigen Startposition aus gestartet. Die entsprechenden Ver
hältnisse sind in Fig. 2 aufgezeigt.
Hierzu werden die beiden bekannten Absuchalgorithmen, im fol
genden Absuchstrategieverfahren genannt, kombiniert. Es wird
zunächst ein Kriterium dafür festgelegt, wann welches der be
kannten Absuchstrategieverfahren zum Ablauf gelangt. Als Kri
terium wird ein Bitratenschwellenwert vorgesehen, der belie
big vorgegeben werden kann, üblicherweise jedoch in der Grö
ßenordnung 1/10 Cs . . . 1/5 Cs liegen dürfte. Zunächst wird in
einem ersten Schritt entschieden, ob die Spitzenbitrate Rp
der neu anzunehmenden Verbindung größer oder kleiner als die
ser Bitratenschwellenwert ist.
Ist die Spitzenbitrate RpV (j = V) der neu anzunehmenden Ver
bindung V größer als der Bitratenschwellenwert, wird das Ab
suchstrategieverfahren der sequentiellen Absuche von fester
Nullstellung aus verwendet. Damit ist davon auszugehen, daß
es sich bei dieser Verbindung um eine hochbitratige Verbin
dung handelt.
Der Suchvorgang wird somit mit der ersten Verbindungsleitung
im Verbindungsleitungsbündel gestartet. Welche der Verbin
dungsleitungen die erste ist, ist frei definierbar. Die neue
unterzubringende Verbindung V wird angenommen, wenn eine Ver
bindungsleitung Ti gefunden wird, deren frei verfügbare Rest
übertragungskapazität Cr(Ti) größer gleich der Spitzenbitrate
RpV dieser Verbindung ist. Dabei werden die Verbindungslei
tungen im Verbindungsleitungsbündel schrittweise nacheinander
überprüft. Ist eine passende Verbindungsleitung gefunden,
wird diese Verbindungsleitung genommen und der Suchvorgang
abgebrochen. Wird bis zur letzten Verbindungsleitung keine
freie Übertragungskapazität gefunden, wird die fragliche Verbindung
zurückgewiesen. Steht zu einem späteren Zeitpunkt ei
ne weitere Verbindung V' zur Annahme an, wird erneut ein
Suchvorgang gestartet. Dieser wird lediglich dann erneut bei
der ersten Verbindungsleitung begonnen, wenn die Spitzen
bitrate RpV' der neu anzunehmenden Verbindung größer als der
Bitratenschwellenwert ist.
Ist die Spitzenbitrate RpV der neu anzunehmenden Verbindung V
kleiner gleich dem Bitratenschwellenwert, wird das Absuch
strategieverfahren der sequentiellen Absuche von variabler
Nullstellung aus verwendet. Damit ist davon auszugehen, daß
es sich bei dieser Verbindung um eine niederbitratige Verbin
dung handelt.
Der Suchvorgang wird somit mit einer markierten Verbindungs
leitung im Verbindungsleitungsbündel gestartet. Die Markie
rung wurde von dem unmittelbar vorher abgelaufenen Suchvor
gang vorgenommen. Die neue unterzubringende Verbindung wird
angenommen, wenn eine Verbindungsleitung Ti gefunden wird,
deren frei verfügbare Restübertragungskapazität Cr(Ti) größer
gleich der Spitzenbitrate dieser Verbindung ist. Ist dies der
Fall, wird der Suchvorgang abgebrochen. Zeitgleich hierzu
wird die unmittelbar darauffolgende Verbindungsleitung mar
kiert. Beim nächsten Suchvorgang wird bei dieser Verbindungs
leitung begonnen. Wird bis zur letzten Verbindungsleitung
keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird die in Frage
kommende Verbindung abgewiesen. Dabei ist als letzte Verbin
dungsleitung diejenige Verbindungsleitung definiert, die der
markierten Verbindungsleitung nach zyklischem Umlauf unmit
telbar vorausgehend angeordnet ist.
Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel wurde allgemein von Ver
bindungen gesprochen. Hierbei kann es sich um Verbindungen
beliebigen Typs handeln. So können Verbindungen, die Informa
tionen nach einem synchronen Transferverfahren (STM) übertra
gen, ebenso nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebaut
werden, wie Verbindungen, die Informationen nach einem asyn
chronen Transferverfahren (ATM) übertragen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem
Kommunikationsnetz, mit
einer Mehrzahl von Verbindungen, die jeweils über eine weite re Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) zwischen zwei benachbarten Netzknoten (N1 . . . N4) geleitet werden, und die auf diesen Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) Übertragungskapazi täten reservieren, und mit
wenigstens einer weiteren Verbindung (V), die zusätzlich auf einer der Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) untergebracht werden soll, indem von einem Absuchalgorithmus ermittelt wird, auf welcher der Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) nach Maßgabe eines Annahmekriteriums diese Verbindung (V) noch untergebracht werden kann,
dadurch, gekennzeichnet,
daß nach Maßgabe eines Bitratenschwellenwertes der Absuchal gorithmus von einen festen oder einem variablen Bezugspunkt aus gestartet und schrittweise auf die weitere Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) angewandt wird, bis eine Ver bindungsleitung (T1 . . . Tn) mit genügend freier Übertragungska pazität gefunden wird und die Verbindung angenommen wird, oder alle Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) durchlaufen sind und die Verbindung abgewiesen werden muß.
einer Mehrzahl von Verbindungen, die jeweils über eine weite re Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) zwischen zwei benachbarten Netzknoten (N1 . . . N4) geleitet werden, und die auf diesen Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) Übertragungskapazi täten reservieren, und mit
wenigstens einer weiteren Verbindung (V), die zusätzlich auf einer der Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) untergebracht werden soll, indem von einem Absuchalgorithmus ermittelt wird, auf welcher der Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) nach Maßgabe eines Annahmekriteriums diese Verbindung (V) noch untergebracht werden kann,
dadurch, gekennzeichnet,
daß nach Maßgabe eines Bitratenschwellenwertes der Absuchal gorithmus von einen festen oder einem variablen Bezugspunkt aus gestartet und schrittweise auf die weitere Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) angewandt wird, bis eine Ver bindungsleitung (T1 . . . Tn) mit genügend freier Übertragungska pazität gefunden wird und die Verbindung angenommen wird, oder alle Verbindungsleitungen (T1 . . . Tn) durchlaufen sind und die Verbindung abgewiesen werden muß.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der feste Bezugspunkt die erste Verbindungsleitung (T1)
im Verbindungsleitungsbündel (TG) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der variable Bezugspunkt die Verbindungsleitung (Ti) im
Verbindungsleitungsbündel (TG) ist, die der Verbindungslei
tung in zyklischem Umlauf unmittelbar nachfolgend angeordnet
ist, an der der letztmalig zuvor von einem variablen Bezugs
punkt gestartete Absuchalgorithmus abgebrochen wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die freie Restübertragungskapazität (Cr(Ti)) einer Ver
bindungsleitung (T1 . . . Tn) sich aus der physikalischen Über
tragungskapazität (Cs) dieser Verbindungsleitung ergibt, und
dieser Betrag um die Summe der Spitzenbitraten (Rpj) der mo
mentan aktiven m Verbindungen (j = 1 . . . m) dieser Verbindungs
leitung vermindert ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Annahmekriterium derart ausgebildet ist, indem über
prüft wird, ob die frei verfügbare Restübertragungskapazität
Cr(Ti) größer gleich der Spitzenbitrate (RpV) dieser Verbin
dung (V) ist.
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---|---|---|---|
DE1999107924 DE19907924C2 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten Netzknoten |
EP00912339A EP1155595A1 (de) | 1999-02-24 | 2000-02-02 | Verfahren zum ermitteln eines verbindungsweges in einem kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten netzknoten |
PCT/DE2000/000316 WO2000051397A1 (de) | 1999-02-24 | 2000-02-02 | Verfahren zum ermitteln eines verbindungsweges in einem kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten netzknoten |
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