DE69622041T2

DE69622041T2 - Netz-Managementsysstem

Info

Publication number: DE69622041T2
Application number: DE69622041T
Authority: DE
Inventors: Richard Mishra
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2016-12-05
Also published as: CA2239771C; EP0867090A1; AU704404B2; KR20000028582A; MX9804786A; NO982713D0; NO982713L; DK0867090T3; AU1037297A; NZ323432A; US6339587B1; EP0867090B1; GB9525726D0; JP2000502228A; CA2239771A1; WO1997023101A1; DE69622041D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Netz-Managementsystem, das eine Anforderung eines Verbindungsweges mit einer spezifischen Kapazität zwischen zwei spezifizierten Endpunkten erfüllt, und auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems. Insbesondere betrifft sie ein Netz-Managementsystem für ein Synchrondigitalhierarchie-Netz (SDH-Netz), wobei sie aber auch in anderen Netztypen Anwendung findet.
Ein typisches digitales Telekommunikationsnetz zum Übertragen von Stimme oder Daten arbeitet mit einer Abtastrate von 8000 Abtastwerten/s; (1 pro 125 Mikrosekunden). Jeder Abtastwert wird als ein 8-Bit-Byte codiert, was zu einer Bitrate von 64 kBit/s führt. Diese wird typischerweise in einem 32-Kanal-Rahmen (einschließlich jeweils eines Kanals zur Synchronisation und Signalisierung) über das Netz multiplexiert, was zu einer Übertragungsrate von 64 · 32 = 2.048 kBits/s führt, was als 2 MBit-System bekannt ist. Durch Multiplexieren von vier Kanälen des niedrigen Niveaus zu einem Kanal des höheren Niveau kann eine weitere Multiplexierung stattfinden, die eine sekundäre Bitrate von 8 MBit/s erzeugt, wobei dieser Prozeß wiederholt werden kann, um tertiäre (34 MBit/s) und quartäre (140 MBit/s) Bitraten zu erzeugen. Wegen der Notwendigkeit, einen zusätzlichen Signalisierungsorganisationsaufwand aufzunehmen, sind dies nicht genau Vierfache.
Die obengenannten Bitraten sind jene, die in Europa verwendet werden. In anderen Gebieten wie etwa in den USA und in Japan werden die Abtastwerte, obgleich die Grundbitrate die gleiche von 64 kBit/s ist, anfangs zu einem 24-Kanal-Rahmen (anstelle eines 32- Kanal-Rahmens) multiplexiert, um eine primäre Bitrate von 1,544 MBit/s, eine sekundäre Bitrate von 6,312 MBit/s, eine tertiäre Bitrate von 32 MBit/s (Japan) oder von 45 MBit/s (USA) und eine quartäre Bitrate von 98 MBit/s (Japan) oder 140 MBit/s (USA) zu erzeugen. Ein Netz, das mit diesen Bitraten arbeitet und das Multiplexer/Demultiplexer zum Umsetzen von einer Rate in die andere besitzt, ist als "plesiochrones - d. h. Fast-Synchrondigitalhierarchie-"Netz (PDH-Netz) bekannt. Ein Nachteil eines solchen Netzes besteht darin, daß an irgendeinem Punkt in dem Netz, an dem verschiedene Kanäle getrennt geleitet werden müssen, die Signale schrittweise zurück auf ein 64 kBit/s-Signal demultiplexiert werden müssen, damit die einzelnen Kanäle identifiziert werden können. Dies ist selbst dann erforderlich, wenn die Kanäle daraufhin zur Übertragung nach oben sofort erneut auf eine der höheren Bitraten multiplexiert werden müssen.
Die Synchrondigitalhierarchie (SDH) ist ein Standard, der es nicht nur ermöglicht, die Übertragung mit allen obigen Bitraten auszuführen, sondern der es auch ermöglicht, einzelne Signale hinzuzufügen oder zu entnehmen, ohne andere mit ihnen multiplexierte Signale zu demultiplexieren. In einem SDH-Glied, das mit 155 MBit/s arbeitet, wird das Signal in Rahmen unterteilt, die als STM-1-Rahmen bekannt sind. Jeder Rahmen umfaßt 2430 Bytes, von denen 2349 als Nutzinformationen verfügbar sind, während der Rest der Signalisierung und Synchronisation dient. Dies entspricht einer Nutzinformations-Bitrate von 150 MBit/s.
Jeder 150 MBit/s-STM-1-Rahmen enthält einen oder mehrere 'virtuelle Behälter'. Es gibt fünf Typen:
Ein VC11 besitzt eine Kapazität von 1,7 MBit/s und kann gemäß dem amerikanischen oder dem japanischen 24 · 64 kBit/s-Standard einen 1,5 MBit/s-Primärkanal übertragen.
Ein VC12 besitzt eine Kapazität von 2,3 MBit/s und kann gemäß dem europäischen 30 · 64 kBit/s-Standard einen 2 MBit/s-Primärkanal übertragen.
Ein VC2 besitzt eine Kapazität von 6,8 MBit/s und kann einen 6,3 MBit/s-Kanal (den USA-/japanischen Sekundärpegel) oder vier VC11 oder drei VC12 übertragen.
Ein VC3 besitzt eine Kapazität von 50 MBit/s, was ermöglicht, daß er irgendeine der tertiären PDH-Bitraten: 32 MBit/s (Japan), 34 MBit/s (Europa) oder 44 MBit/s (USA), unterstützt. Statt dessen kann er sieben VC2, einundzwanzig VC12 oder achtundzwanzig VC11 übertragen.
Ein VC4 besitzt eine Kapazität von 150 MBit/s, was ermöglicht, daß er die quartäre PDH-Bitrate von 140 MBit/s (oder von 98 MBit/s in Japan) oder drei VC3, einundzwanzig VC2, dreiundzwanzig VC12 oder vierundachtzig VC11 unterstützt.
Mischungen virtueller Behälter können ebenfalls übertragen werden: Beispielsweise könnte ein STM-1-Rahmen einen VC3, neun VC2, neun VC12 und acht VC11 enthalten. Der VC3 selbst kann mehrere VC11, VC12 oder VC2 (oder eine Mischung) enthalten, während der VC2 selbst mehrere VC11 oder VC12 enthalten kann.
SDH-Glieder können mit höheren Bitraten arbeiten. Beispielsweise wird das Signal in einem SDH-Glied, das mit 622 MBit/s arbeitet, in Rahmen unterteilt, die als STM-4-Rahmen bekannt sind, von denen jeder Nutzinformationen enthält, die viermal größer als ein STM-1- Rahmen sind.
SDH-Netze besitzen Vorteile gegenüber PDH-Netzen. Insbesondere enthält der STM-1-Rahmen Daten über jeden einzelnen virtuellen Behälter in ihm, was ermöglicht, daß der durch diesen Behälter dargestellte Kanal demultiplexiert und getrennt an irgendeinem Netzknoten geleitet wird, ohne daß der gesamte Rahmen zerlegt werden muß. Demgegenüber sind die einzelnen Kanäle in einem PDH-Netz nicht identifizierbar und entnehmbar, ohne jede Multiplexierungsstufe ihrerseits bis auf das geforderte Niveau hinab rückgängig zu machen und daraufhin die nicht entnommenen Kanäle zur weiteren Übertragung erneut zu multiplexieren.
In einem SDH-Netz kann Verkehrskapazität auf Anforderung des Anwenders im voraus gebucht werden. Daraufhin ist es erforderlich, diese Anforderung durch Zuweisen eines Weges durch das Netz mit der geforderten Kapazität zu erfüllen. Der Kunde kann spezifische Anforderungen haben, beispielsweise können zwei oder mehr unabhängige Wege gefordert sein, die keine einzelnen Glieder oder Knoten gemeinsam nutzen, um sicherzustellen, daß ein einzelner Ausfall nicht zu einem Verlust der gesamten gebuchten Kapazität führt. Daraufhin kann der dem Kunden zugewiesene Weg auf irgendeine von ihm geforderte Weise, z. B. zum Leiten einzelner Anrufe, verwendet werden. Es wird angemerkt, daß das Kapazitätsmanagement verschiedene Anforderungen an die Handhabung des einzelnen Anrufverkehrs umfaßt. Insbesondere muß das Kapazitätsmanagement zukünftige Anforderungen an die Kapazität und nicht nur die Echtzeitforderungen, die ein Anrufverkehrs-Managementsystem behandeln muß, betrachten. Idealerweise sollte ein Kapazitätsmanagementsystem auch Kapazität, möglicherweise als Bonusdienst ("Just In Time"-Dienst), sofort bereitstellen können. Außerdem ist es in einem Anrufverkehrs-Managementsystem normalerweise optimal zu versuchen, den Anrufverkehr über so viel verschiedene Wege wie möglich zu verteilen, um eine Störung zu minimieren und eine minimale Unterbrechung sicherzustellen, falls ein Weg ausfallen sollte. Beim Kapazitätsmanagement besteht das Optimum darin, Wege mit niedriger Kapazität wo möglich zu vereinigen, um jedes verwendete Glied vollständig zu belasten und dadurch andere Glieder freizuhalten. Die freien Glieder können dann verwendet werden, falls eine nachfolgende Anforderung für ein Glied mit hoher Kapazität empfangen wird, ohne daß zunächst Glieder mit niedriger Kapazität neu zugewiesen werden müssen.
Die Verfügbarkeit der Verbindungen zwischen den Knoten in dem Netz hängt von einer Anzahl von Faktoren, die sich ständig ändern, ab. Beispielsweise wird Ausrüstung zur Wartung außer Dienst gestellt und anschließend wieder in Dienst genommen. Dies kann auf geplanter oder auf Notbasis erfolgen. Außerdem wird eine Kapazität, wenn sie einem Anwender zugewiesen wird, zur Verwendung durch andere nicht mehr verfügbar.
Somit ist es zur Steuerung der Lenkung von Übertragungen durch ein SDH-Netz erforderlich, zwischen der Quelle und dem Ziel Kapazität über das Netz zuzuweisen. Es müssen verschiedene Kriterien wie etwa die benötigte Kapazität, die Zeitdauer, während der die Kapazität benötigt wird, die Länge der benötigten Zeit, die Notwendigkeit der Robustheit (die beispielsweise dadurch behandelt wird, daß ein Teil der Kapazität über einen Weg und ein Teil über einen anderen geleitet wird, eine Praxis, die als 'Diversity' bekannt ist, so daß eine Verbindung, wenn auch mit niedriger Kapazität, selbst dann erhalten wird, wenn ein Weg ausfällt) und irgendwelche Änderungen in bezug auf die Verfügbarkeit der Kapazität, z. B. wegen einer geplanten Wartung oder wegen anderen Anwendern des Systems, behandelt werden.
Um den von einer Übertragung zu nehmenden Leitweg aufzubauen, müssen die verschiedenen in dem Netz zu verwendenden Verbindungen zugewiesen und reserviert werden. Die Kapazität kann sofort benötigt werden oder die Kapazität kann gegenüber einer erwarteten Anforderung im voraus reserviert werden.
Es ist ein Wegfindesystem vorstellbar, in dem jedesmal, wenn eine neue Anforderung für Kapazität gestellt wird, ein Weg durch Analysieren der Netzkonnektivität und seiner festgeschriebenen Kapazität und Berechnen eines Weges durch es aus Grundprinzipien heraus gesucht wird. Für ein komplexes Netz würde eine solche erschöpfende Analyse eine große Menge an Verarbeitungsleistung umfassen, wobei das Untersuchen aller möglicher Verbindungen sehr langsam wäre. Da wiederholte Anforderungen für eine Verbindung zwischen den gleichen zwei Punkten üblicherweise durch den gleichen Leitweg erfüllt werden, wäre ein großer Teil der Verarbeitung redundant.
Ein im US-Patent 5262906 offenbarter alternativer Zugang besteht darin, eine gespeicherte Liste aller möglichen Wege zwischen irgendeinem gegebenen Startpunkt und irgendeinem gegebenen Endpunkt und ihrer möglichen Kapazitäten zu unterhalten. Um eine Anforderung für einen Verbindungsweg mit einer spezifizierten Kapazität zwischen zwei spezifizierten Endpunkten des Netzes zu erfüllen, wird der Speicher der Leitwege durchsucht, um den optimalen Weg mit ausreichender Kapazität (der irgendeine bereits gebundene oder außer Dienst gestellte Kapazität zuläßt) auszuwählen. Dieses Verfahren ist für ein Netz irgendeiner Größe ungeeignet, da es eine sehr große Speichergröße erfordert. Es gibt eine große Anzahl möglicher Wege durch ein komplexes Netz, die so hoch ist, daß sie nicht gemanagt werden können, wobei sie, obgleich die meisten dieser Wege suboptimal sind, erforderlich sein können, wenn der gespeicherte beste Weg aus irgendeinem Grund wie etwa dem Ausfalls eines Gliedes oder bereits gebundener Kapazität nicht verfügbar ist. Außerdem erfordert dieses Verfahren eine ständige Aktualisierung während sich das Netz entwickelt und erfordert es, daß Leitwege, für die Kapazität bereits gebunden ist, ausdrücklich betrachtet und zurückgewiesen werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Netz- Managementsystems für ein Telekommunikationsnetz geschaffen, um eine Anforderung eines Verbindungsweges mit einer spezifischen Kapazität zwischen zwei spezifizierten Endpunkten im Netz zu erfüllen, wobei das Netz mehrere Verbindungen zwischen Netzknoten umfaßt, wovon jede eine vorgegebene Kapazität besitzt, wobei das Verfahren den Schritt des Durchsuchens eines Speichers für Leitwege und verfügbare Kapazitäten, um einen Verbindungsweg zu identifizieren, um die Anforderung zu erfüllen; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte des Bestimmens, ob ein Verbindungsweg mit geeigneter Kapazität im Speicher vorhanden ist; falls kein solcher Weg im Speicher vorhanden ist, Testen eines Modells des Netzes, um wenigstens einen geeigneten Verbindungsweg zwischen den angeforderten Endpunkten zu identifizieren, und Hinzufügen irgendwelcher geeigneter Verbindungswege, die auf diese Weise identifiziert werden, zum Speicher und nach der Identifizierung eines Verbindungsweges mit der angeforderten Kapazität zwischen den angeforderten Endpunkten Zuweisen der identifizierten Verbindungen, um so die Anforderung zu erfüllen.
Es wird angemerkt, daß dieses Verfahren, da die Suche nicht erschöpfend ist, nicht notwendig die optimale Lösung identifiziert. Eine erschöpfende Suche würde eine sehr große Menge an Computerzeit erfordern, wobei das Ergebnis nur optimal bleiben würde, bis die nächste Anforderung für Kapazität erfolgt, wenn das gesamte Zuweisungssystem umgebaut werden müßte. Statt dessen identifiziert das Verfahren in einer annehmbaren Zeit eine gute (aber nicht notwendig ideale) Lösung und tauscht dadurch Perfektion gegen Geschwindigkeit ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Speicher der Leitwege und verfügbaren Kapazitäten als Antwort darauf, daß Verbindungswege verfügbar werden oder nicht verfügbar werden, aktualisiert. Auf diese Weise wird eine Verdopplung der Verarbeitung vermieden, während der Speicher lediglich Leitwege zu speichern braucht, die wahrscheinlich erforderlich sind.
Dadurch, daß ein Speicher von Wegen unterhalten wird, die bestimmt worden sind, wobei ermöglicht wird, neue Wege hinzuzufügen, verringert das Verfahren die erforderliche Gesamtverarbeitungszeit, während es weiter ermöglicht, es an Änderungen in bezug auf die Verfügbarkeit anzupassen.
In einer weiteren bevorzugten Anordnung wird die Kapazität als Antwort auf eine Anforderung im voraus zugewiesen, während die Zuweisung einzelner Wege zu Verbindungen zu der Zeit erfolgt, zu der der Weg benötigt wird. Auf diese Weise kann die Ausnutzung der Kapazität optimiert werden, ohne den Verkehr, der bereits eine reservierte Kapazität besitzt, zu gefährden.
Das Wegfindeverfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
- Identifizieren eines Startpunkts und eines Zielpunkts,
- Identifizieren jenes Knotens, der für die Annäherung an den Zielpunkt am besten geeignet ist, anhand der Knoten im Netz, die direkt mit dem Startpunkt verbunden sind,
- Aufbauen der Verbindung zwischen dem Startpunkt und dem so identifizierten Knoten als erstes Glied in dem Verbindungsweg und
- Wiederholen des Prozesses unter Verwendung des identifizierten Knotens als neuen Startpunkt, bis eine Verbindung mit dem Zielpunkt hergestellt ist.
Vorzugsweise berücksichtigt die Identifizierung des am besten geeigneten Knotens die Entfernung des Ziels und die Struktur des Netzes. In einer typischen hierarchischen Struktur können verschiedenen Knoten Gewichtsfaktoren verliehen werden, um einen auf einem Niveau in der Hierarchie für die Entfernung zu dem Ziel am besten geeigneten Knoten bevorzugt auszuwählen.
Dieser Zugang untersucht nicht exakt alle möglichen Wege, sondern analysiert in jedem Schritt die wahrscheinlichste Möglichkeit. Wenn das Netz keine sehr ungewöhnlichen Merkmale aufweist, erzeugt dies eine Antwort nahe bei dem Optimum. In einem typischen hierarchischen Netz, das mehrere Niveaus umfaßt, die jeweils einen Ring umfassen, besitzt die Mehrzahl der Knoten lediglich zwei Verbindungen, wodurch sich der Analyseprozeß vereinfacht.
Obgleich dieser Prozeß nicht exakt ist, findet er in der Mehrzahl der Fälle, wenn das Netz gut strukturiert ist, den optimalen Leitweg oder einen Leitweg, der sehr nahe beim optimalen liegt. Um sicherzustellen, daß der ausgewählte Weg nicht unvernünftig ist, können Sicherungsmaßnahmen aufgenommen werden. Insbesondere kann ein Knoten, der so eingerichtet ist, daß er einen Teil eines Verbindungsweges bildet, in irgendwelchen weiteren Gliedern in dem Weg von der Betrachtung ausgeschlossen werden. Falls alle mit dem momentanen Startpunkt verbundenen Knoten von der Betrachtung ausgeschlossen sind (wie es der Fall sein kann, wenn sie bereits einen Teil des Weges bilden, momentan vollständig gebunden sind oder außer Dienst sind), kann das mit dem momentanen Startknoten verbundene Glied gelöscht werden und der Prozeß von dem vorausgehenden Startknoten aus wiederholt werden. Vorzugsweise kann auf jeder Stufe irgendein Knoten, der entweder mit dem momentanen Startknoten oder mit irgendwelchen anderen Knoten, die bereits einen Teil des momentanen Verbindungsweges bilden, verbunden ist (mit Ausnahme irgendeines ausgeschlossenen Knotens), als Anwärter für das nächste Glied betrachtet werden, wobei die Glieder zwischen dem vorhandenen Knoten und dem momentanen Startknoten von dem Verbindungsweg gelöscht werden und das Glied zwischen dem vorhandenen Knoten und dem neuen Knoten zu dem Verbindungsweg hinzugefügt wird, falls ein Knoten ausgewählt wird, der mit einem von dem momentanen Startknoten verschiedenen vorhandenen Knoten verbunden ist.
Die Vorschriften können außerdem die Anzahl der Übergänge zwischen Hierarchieniveaus beschränken. Insbesondere können die Vorschriften erfordern, daß Knoten auf dem gleichen Niveau nur mit Knoten auf dem gleichen oder auf einem höheren Niveau durch einen Weg miteinander verbunden werden können.
Das Verfahren kann beginnend von beiden Endpunkten ausgeführt werden, wobei zwei Halbwege erzeugt werden, bei denen der Zielpunkt jedes Halbweges bei jeder Wechselwirkung als der momentane Startpunkt des anderen Halbweges neu definiert wird. In diesem Fall kann die obengenannte Vorschrift, die die Anzahl der Niveauübergänge beschränkt, einfacher in der Weise definiert werden, daß sie erfordert, daß jedes Glied jedes Halbweges, der an seinem jeweiligen Endpunkt beginnt, nur mit einem Knoten auf dem gleichen Niveau wie der momentane Startpunkt oder auf einem höheren Niveau als dieser verknüpft werden kann.
Es sollte erkannt werden, daß der Begriff 'Halbweg' in dieser Beschreibung in der Bedeutung eines Teils eines von einem Ende aufgebauten Weges verwendet wird. Die zwei Halbwege, die den vollständigen Weg ergeben, besitzen nicht notwendig die gleiche Länge.
In einer bevorzugten Anordnung kann das Verfahren den weiteren Schritt des Überwachens der im Speicher vorhandenen verfügbaren Kapazität und das Erzeugen einer Warnung, wenn die verfügbare Kapazität unter ein vorgegebenes Minimum fällt, umfassen. Die Kapazität kann dadurch überwacht werden, daß bestimmt wird, ob der Schritt des Testens des Modells daran scheitert, einen geeigneten Verbindungsweges zu identifizieren. Dies ermöglicht, den Systemadministrator über bevorstehende Kapazitätsmängel zu warnen, bevor sie gefährlich werden.
Im folgenden werden ferner Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der:
Fig. 1 eine graphische Darstellung eines geschichteten Synchrondigitalhierarchie-Netzes ist;
Fig. 2 eine Darstellung des STM-1-Rahmens ist;
Fig. 3 ein Netz-Managementsystem zum Steuern des Netzes aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 die allgemeine Konstruktion eines für den Betrieb des Netz- Managementsystems aus Fig. 3 geeigneten Computers zeigt.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Funktionskomponenten eines Netz-Managementsystems für das Netz aus Fig. 1, das diese Erfindung verkörpert;
Fig. 6 ist ein Ablaufplan für den Prozeß der Erfindung;
Fig. 7 ist ein Ablaufplan, der den Wegfindeteil des Prozesses ausführlicher zeigt;
Fig. 8 und 9 zeigen zwei 'verbotene' Leitwegelemente, wobei Fig. 8 eine Schleife und Fig. 9 ein totes Ende zeigt;
Fig. 10a bis 10g zeigen mehrere Schritte bei der Konstruktion eines Weges durch das Netz aus Fig. 1;
Fig. 10h bis 10j zeigen die Konstruktion eines alternativen Weges;
Fig. 10k zeigt die Konstruktion eines dritten Weges;
Fig. 11 zeigt eine Vorschrift zum Auswählen einer Kombination von zwei verschiedenen Wegen, um eine Weg-Diversity zu schaffen.
Fig. 1 zeigt in graphischer Form ein sehr einfaches 3-Schicht-SDH- Netz 91. In der höchsten Schicht des Netzes gibt es vier Knoten, die durch die Quadrate 1, 2, 3, 4 dargestellt sind, die durch die Bündelverbindungen 12, 13, 14, 23, 24, 34 vollständig verkettet sind. In dieser graphischen Darstellung gibt es vier Ringe 21, 32, 41 und 43 der zweiten Schicht, die jeweils eine Anzahl von Knoten 211 bis 214; 321 bis 324; 411 bis 415; bzw. 431 bis 434 der zweiten Schicht umfassen und an zwei der Knoten 1, 2, 3, 4 der ersten Schicht mit dem Netz der ersten Schicht verbunden sind. Es gibt vier Ringe 5, 6, 7, 8 der dritten Schicht. Der Ring 5, der die Knoten 51, 52, 53 umfaßt, ist an den Knoten 211/212 der zweiten Schicht des Ringes 21 der zweiten Schicht mit der zweiten Schicht verbunden. Der Ring 6, der die Knoten 61, 62, 63 umfaßt, ist an den Knoten 322/431 der zweiten Schicht mit der zweiten Schicht verbunden. Es wird angemerkt, daß diese Knoten 322/431 der zweiten Schicht jeweils Teile von zwei getrennten Ringen 32, 43 der zweiten Schicht bilden. Ein Ring 7 der dritten Schicht, der die Knoten 71, 72, 73 umfaßt, ist an den Knoten 414 und 415 mit dem Ring 41 der zweiten Schicht verbunden, während ein Ring 8 der dritten Schicht, der die Knoten 81, 82, 83 und 84 umfaßt, an den Knoten 413 und 414 ebenfalls mit dem Ring 41 der zweiten Schicht verbunden ist. In der Praxis ist mit jedem Knoten der zweiten Schicht wenigstens ein Ring der dritten Schicht verbunden, wobei der Klarheit halber lediglich vier Ringe 5, 6, 7, 8 der dritten Schicht gezeigt sind.
Die Knoten sind aus Add/Drop-Multiplexern und Rangierverbindungen mit zugeordneten Multiplexern gebildet. Die Add/Drop-Multiplexer werden dort verwendet, wo es erforderlich ist, ein 2 MBit/s-Signal hinzuzufügen oder zu entnehmen. In der dritten Schicht beträgt die Übertragungsrate 155 MBit/s, in der zweiten Schicht beträgt die Übertragungsrate 622 MBit/s, während in der ersten Schicht diese Rate oder eine höhere Rate verwendet werden kann.
Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung des STM-1-Moduls und der möglichen Arten, in denen es unterteilt werden kann, um eine Anzahl von virtuellen Behältern VC12, VC2, VC3 und VC4 zu übertragen. Die VC11 sind in diesem Diagramm nicht dargestellt. Gemäß der von dem Anwender benötigten Kapazität wird für jedes der Glieder in dem Weg, den der Anruf durch das Netz nimmt, für diesen Anruf ein virtueller Behälter mit einer geeigneten Größe zugewiesen. Das STM-1 besitzt eine Kapazität von dreiundsechzig VC12-Schlitzen (oder achtundvierzig VC11-Schlitzen), einundzwanzig VC2-Schlitzen, drei VC3-Schlitzen oder einem einzelnen VC4-Schlitz; wobei, wie unten beschrieben wird, Kombinationen der verschiedenen Typen von VCs ebenfalls möglich sind. Außerdem überträgt das STM-1- Modul Signalisierungsorganisationsdaten S.
Die Kapazität in jedem Glied in einem Weg ist durch eines oder mehrere STM-1-Module dargestellt, wobei der Anrufverkehr zwischen den virtuellen Behältern an jedem Knoten übertragen wird. Wenn die Kapazität auf einem besonderen Weg zugewiesen wird, wird diesem Anruf ein virtueller Behälter mit der geeigneten Größe zugewiesen. Die Behälter werden in der Weise zugewiesen, daß die verbleibende Kapazität maximale Verwendungsmöglichkeit besitzt. Falls beispielsweise die ersten zwei VC12-Schlitze bereits zugewiesen worden sind, wird eine Anforderung für einen weiteren VC12-Schlitz durch Zuweisen des Schlitzes VC12-3 erfüllt. Dies läßt alle VC2-Schlitze mit Ausnahme des ersten frei zur Verwendung, falls ein VC2-Schlitz erforderlich ist. Ähnlich wird eine Anforderung für einen weiteren VC12-Schlitz dadurch erfüllt, daß der sechste VC12-Schlitz gefüllt wird, falls die ersten fünf VC12-Schlitze und der dritte und der vierte VC2-Schlitz alle bereits zugewiesen worden sind, wodurch soviel VC2- und VC3-Schlitze wie möglich verbleiben. Dieses Muster der Zuweisung von Schlitzen stellt sicher, daß beispielsweise eine Anforderung für eine VC3-Kapazität selbst dann erfüllt werden kann, wenn dem STM-1 bereits bis zu zweiundvierzig VC12 oder vierzehn VC2 oder eine Kombination der zwei Typen, z. B. siebenundzwanzig VC12 und fünf VC2, zugewiesen worden sind.
Nunmehr mit Bezug auf Fig. 3 ist ein Teil eines Netz-Managementsystems 200 für das Management des in Fig. 1 gezeigten SDH-Netzes 91 gezeigt. Das Netz-Managementsystem umfaßt einen Netz-Manager 202 und eine Menge von Element-Managern für das Management der Knoten. Aus Einfachheitsgründen sind lediglich zwei Element-Manager 204, 206 und sechs Knoten 210a, 210b, 210c, 210d, 210e, 210f gezeigt. Die Konstruktion der Netz-Manager und der Element-Manager ist dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt.
Der Netz-Manager 202 und die Element-Manager 204, 206 sind jeweils als Computer realisiert. Die allgemeine Konstruktion eines geeigneten Computers ist in Fig. 4 gezeigt. Der Computer umfaßt einen Speicher 220, eine Anzeigevorrichtung 222, eine Tastatur 224, eine Zentraleinheit (CPU) 226 und die Eingabe/Ausgabe-Ports 228. Der Speicher 220 kann als Kombination einer Festplatte, eines Schreib-Lese-Speichers (RAM) und eines Nur-Lese-Speichers (ROM) realisiert sein. Die Programme für den Betrieb des Computers sind im Speicher 220 gespeichert.
Nunmehr mit Bezug auf Fig. 5 sind die Funktionskomponenten des Netz-Managementsystems 200 gezeigt. Die Funktionskomponenten sind durch die Programme der Computer, die das Netz-Managementsystem bilden, realisiert. Im folgenden werden diese Funktionskomponenten beschrieben. Das durch das Netz-Managementsystem 200 gesteuerte Netz 91 liefert Daten an eine Überwachungskomponente 92, die das Netz überwacht, um seinen richtigen Betrieb sicherzustellen. Im Fall von Störungen oder beginnenden Überlastungen werden geeignet Befehle von der Überwachungskomponente 92 an eine Wartungskomponente 93 und/oder an eine Vorausplanungskomponente 94 gesendet. Diese zwei Komponenten sind jeweils verantwortlich für das Korrigieren von Fehlern in dem vorhandenen System und für das Konstruieren von Verbesserungen an dem System zur Behandlung einer zukünftigen Anforderung. Das Wartungssystem steht mit dem Wartungspersonal in Wechselwirkung, um Befehle zur Vorbereitung des Systems auszugeben. Das Planungssystem erzeugt Befehle für eine Konfigurationskomponente 95, die entweder automatisch oder über Befehle an das technische Personal bewirkt, daß das Netz abgeändert wird, so daß es die geplanten Änderungen erfüllt. Dieser Prozeß ist somit interaktiv, wobei durch die Planungskomponente 94 geplante Änderungen durch die Konfigurationskomponente 95 ausgeführt werden, wobei die Wirkungen dieser Änderungen auf das Netz 91 durch die Überwachungskomponente 92 überwacht werden, um die zukünftigen Planungsanforderungen zu bestimmen.
Zur Unterstützung dieser Funktion und zur Steuerung des Befehlshandhabungsprozesses steht ein (als Software ausgeführtes) Netzmodell 96 mit dem Netz 91, der Überwachungskomponente 92, der Wartungskomponente 93, der Planungskomponente 94 und der Konfigurationskomponente 95 in Wechselwirkung. Der momentane Status des Netzes in bezug auf Verbindungen, die im Dienst sind, und in bezug auf die auf diesen Verbindungen verfügbare Kapazität wird durch die Statusüberwachungskomponente 97 überwacht. Dies liefert Informationen, die ermöglichen, daß die momentan im Netz verfügbare und die zu irgendeinem zukünftigen Zeitpunkt verfügbare Kapazität in dem Netzmodell 96 modelliert werden. Ähnlich kann irgendeine geplante Wartung in das Modell programmiert werden, so daß die Kapazität, die momentan außer Dienst ist, oder von der vorhergesagt wird, daß sie außer Dienst sein wird, in der Weise modelliert werden kann, daß sie zur vorhergesagten Abschlußzeit der geplanten Wartung verfügbar wird. Die Planungskomponente 94 besitzt eine Zweiwegewechselwirkung mit dem Modell 96. Zunächst informiert die Planungskomponente 94 das Modell 96 über irgendwelche vorhergesagten Aktualisierungen an dem Netz, wobei sie wiederum zuläßt, daß das Modell 96 die Kapazität zuweist, von der vorhergesagt wird, daß sie bis zu der Zeit, zu der die Kapazität benötigt wird, verfügbar wird. Außerdem wird das Modell von der Planungskomponente 94 verwendet, um seine Planungsfunktion auszuführen. Die Konfigurationskomponente 95 entnimmt in dem Modell 96 enthaltene Informationen, um zu planen, wie das Netz 91 abzuändern ist, um dadurch sicherzustellen, daß das Modell 96 eine genaue Reproduktion des Netzes 91 bleibt. Die Befehlshandhabungskomponente 98 liefert an das System Anforderungen für die Kapazität. Die Befehlshandhabung wird in dem Modell 96 verarbeitet, wobei die Kapazitätsanforderung dadurch erfüllt wird, daß geeignete Wege von den in einem dem Modell 96 zugeordneten Speicher 90 gehaltenen Informationen identifiziert werden, oder dadurch erfüllt wird, daß die von dem Vorschriftenspeicher 99 erhaltenen Vorschriften zum Identifizieren neuer zum Speicher 90 hinzuzufügender Wege befolgt werden und daraufhin das Modell 96 dementsprechend konfiguriert wird. Die Ergebnisse dieses Prozesses werden der Konfigurationsbefehlskomponente 95 zugeführt, die Anweisungen zum Konfigurieren des Netzes 91 ausgibt, so daß es zur geforderten Zeit die Kapazität erfüllt. Der Status des Netzes wird durch die Statusüberwachungskomponente 97 überwacht, die ihrerseits das Modell 96 aktualisiert und dadurch sicherstellt, daß das Modell 96 eine genaue Reproduktion des Netzes 91 bleibt. Auf diese Weise kann das System prüfen, ob die Konfigurationsfunktion die Befehle richtig ausgeführt hat.
Durch Verwendung eines Modells des Netzes, das ständig durch von dem Netz erhaltene Daten aktualisiert wird, kann der Befehlshandhabungsprozeß maximalen Gebrauch von den verfügbaren Betriebsmitteln machen, ohne daß er Betriebsmittel zuzuweisen versucht, die außer Dienst oder bereits zugewiesen sind.
Fig. 6 zeigt einen Ablaufplan, der den Befehlshandhabungsprozeß erläutert, wie er von der Befehlshandhabungskomponente 98 und von dem Modell 96 mit Bezug auf den Vorschriftenspeicher 99 und den Wegspeicher 90 ausgeführt wird. Anfangs wird eine Anforderung für einen Weg zwischen zwei Netzendpunkten (Knoten) empfangen (Schritt 101). Die erste von der Befehlshandhabungskomponente 98 ausgeführte Funktion besteht darin, den Wegspeicher 90 hinzuziehen (Schritt 102). Der Wegspeicher 90 besitzt Informationen über eine Anzahl von Wegen zwischen Knoten, die entweder in gemeinsamem Gebrauch sind oder durch das unten diskutierte Suchverfahren gefunden worden sind. Im nächsten Schritt 103 wird die Verfügbarkeit eines solchen Weges bestimmt. Wenn ein solcher Weg verfügbar ist, geht die Prozedur zu einem weiteren Schritt 104 über, wobei die, auf diesem Weg verfügbare Kapazität beurteilt wird. Wenn es einen verfügbaren Weg mit angemessener Kapazität gibt, geht der Prozeß zu einem weiteren Schritt 105 über, in dem die Verfügbarkeit des Weges geprüft wird, um sicherzustellen, daß der Weg noch verfügbar ist und nicht z. B. im Ergebnis eines Ausfalls oder einer Routinewartung entfernt worden ist. Wenn der Wegspeicher 90 einen verfügbaren Weg mit angemessener Kapazität besitzt, der noch im Dienst ist, wird dieser Weg dem angeforderten Anwender zugeordnet.
Falls entweder der Schritt 104 identifiziert, daß auf dem identifizierten Weg ungenügende Kapazität verfügbar ist, oder falls festgestellt wird, daß der Weg, der identifiziert worden ist, nicht mehr verfügbar ist (Schritt 105), kehrt das System zu Schritt 102 zurück, um den Wegspeicher 90 hinzuziehen, um zu identifizieren, ob ein alternativer Weg verfügbar ist. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis entweder ein geeigneter verfügbarer Weg identifiziert worden ist oder bis alle geeigneten Wege zwischen den zwei Endpunkten versucht worden sind. Wenn der Schritt des Identifizierens, ob ein Weg verfügbar ist (Schritt 103), daran scheitert, einen solchen Weg zu finden, (was bei der ersten Iteration sein kann, wenn der vollständige Weg ungewöhnlich oder stark belastet ist), zweigt der Prozeß zu einem Wegsuchprozeß 107 ab. Dieser Prozeß wird unten ausführlicher beschrieben. Nach dem Identifizieren eines neuen Weges wird dieser Weg zu dem Wegspeicher 90 hinzugefügt (Schritt 108) und daraufhin dem Anwender zugeordnet. Wenn im Schritt 102 der Wegspeicher 90 hinzugezogen wird, wird der neue Weg, wenn der Weg noch verfügbar ist und die Kapazität zur geforderten Zeit verfügbar ist, für zukünftige Anforderungen für Verkehr über den neuen Weg angeboten. Es wird angemerkt, daß zu der Zeit, zu der der Anwender, dessen Anforderung den Weg erzeugt hat, ihn benötigt, nicht die volle Kapazität des Weges verfügbar ist. Allerdings ist mit Ausnahme einiger äußerster Fälle immer noch etwas Kapazität verfügbar.
Wenn ein Weg während einer zukünftigen Zeit benötigt wird, wird der Schritt 105 des Prüfens, daß der Weg in Dienst ist, zu der Zeit, zu der die Kapazität tatsächlich erforderlich ist, wiederholt. Wenn der Weg noch verfügbar ist, wird er wie oben beschrieben im Schritt 106 zugeordnet. Wenn der Weg in der Zwischenzeit nicht mehr verfügbar ist, da beispielsweise ein Element des Weges im Ergebnis einer ungeplanten Wartung außer Dienst genommen worden ist, wird der Prozeß dadurch wiederholt, daß der Wegspeicher 90 erneut hinzugezogen wird (Schritt 102) und wie oben fortgefahren wird.
Fig. 7 zeigt den Prozeß des Wegsuchens (Schritt 107) ausführlicher. Die Fig. 8 und 9 zeigen einige der in diesem Prozeß verwendeten Wegsuchvorschriften. Die Fig. 10a bis 10g zeigen mehrere Schritte beim Konstruieren des Weges, die Fig. 10h bis 10j zeigen einen zweiten Weg, der konstruiert wird, und die Fig. 10k zeigt einen dritten Weg. Diejenigen Elemente des Weges, die auf jeder Stufe ausgewählt worden sind, sind mit Querstrichen gezeigt. Mögliche neue Knoten zum Bilden des nächsten Teils des Weges sind in schwarzen Blöcken gezeigt, wobei diese durch die außerdem mit 'X' bezeichnete Ausschließungsvorschrift ausgeschlossen sind. Alle weiteren Knoten sind als leere Blöcke gezeigt.
In der in diesem Beispiel verwendeten bevorzugten Ausführungsform wird der Weg als zwei von jedem Ende beginnende Halbwege aufgebaut. Die zwei Halbwege werden dadurch aufgebaut, daß zu jedem abwechselnd ein Glied hinzugefügt wird, wobei in jedem Schritt identifiziert wird, welcher von den bereits mit dem Endpunkt oder mit einem anderen Punkt auf einem vorhandenen Halbweg verbundenen Knoten am nächsten bei dem Endpunkt des anderen Halbweges ist. Die auf diese Weise auf jeder Stufe betrachteten Knoten werden als "Knotenanwärter" bezeichnet.
Beginnend von einem gegebenen Startknoten, der anfangs einer der Endpunkte des geforderten Weges ist, werden alle verfügbaren Wege von diesem Punkt aus beurteilt. Beispielsweise wird mit Bezug auf Fig. 1 der Knoten 81 als Startpunkt identifiziert (Schritt 110). Die einzigen von diesem Knoten aus verfügbaren Wege sind die zu den Knoten 82 und 84. Die erste Stufe in dem Prozeß besteht darin zu identifizieren, ob einer von ihnen aufgrund der in dem Vorschriftenspeicher 99 enthaltenen Vorschriften ausgeschlossen ist (Schritt 111). Die in diesem Beispiel verwendeten Vorschriften sind:
1. Von einem Knoten in einer Schicht darf kein Glied zu einem Knoten in einer niedrigeren Schicht aufgebaut werden.
2. Von einem Knoten in einem Halbweg darf kein Glied zu einem bereits verwendeten Knoten in dem gleichen Halbweg aufgebaut werden.
3. Falls auf dem vorhandenen Halbweg von zwei oder mehr Punkten aus auf einen Knotenanwärter zugegriffen werden kann, wird das Glied von dem Knoten ausgewählt, der am nächsten bei dem ursprünglichen Endpunkt liegt.
Die Vorschrift 1 stellt sicher, daß die Wege die Niveaus auf systematische Weise wechseln, und insbesondere, daß nur ein Teil des Weges auf dem Niveau der höchsten Schicht ist. Normalerweise ist dieser Teil in der Mitte des Weges, wobei er aber an einem Ende sein kann, wenn einer der Endknoten auf diesem hohen Niveau ist. In diesem Fall führt die Ausschließungsvorschrift dazu, daß der Weg von dem unteren Ende als einzelner "Halbweg" nach oben führt. Jeder Halbweg kann Niveauabschnitte (Glieder zwischen Knoten auf dem gleichen Niveau) enthalten.
Die Vorschrift 2 stellt sicher, daß der Weg nicht in sich selbst zurückgeführt wird. Diese Vorschrift ist in den Fig. 8 und 9 erläutert.
Die Vorschrift 3 stellt sicher, daß die Gesamtzahl der Glieder nicht größer als erforderlich ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen in vereinfachten Begriffen die obenbeschriebene Ausschließungsvorschrift 2. Im ersten Fall (Fig. 8) ist ein Knoten 901 als der nächste von dem momentane Startknoten 900^aus zu dem Ziel 902 identifiziert worden, wobei er aber nicht zulässig ist, da er bereits einen Teil des Weges bildet; wenn er ausgewählt würde, würde eine geschlossene Schleife gebildet, die natürlich nicht Teil eines optimalen Weges sein kann. In Fig. 9 ist der Knoten 911 der nächste zu dem Ziel 912, wobei es aber keinen verfügbaren zu ihm benachbarten Knoten gibt. Da das einzige verfügbare Glied zu dem vorgeschlagenen Knoten 911 der unmittelbar vorangehende Knoten 910 ist, der bereits einen Teil des Weges bildet, ist dies tatsächlich ein Spezialfall des vorangehenden Beispiels. In den in den beiden Fig. 8 und 9 gezeigten Fällen ist der Knoten (901 bzw. 911) von der Betrachtung auszuschließen, wobei statt dessen ein anderer Zweig (903 bzw. 913) ausgewählt wird.
Ein Knoten kann dadurch ausgeschlossen werden, daß in der Datenbank für seine tatsächliche Entfernung von dem Zielknoten ein sehr großer 'Ausschließungs'-Wert Wexc ersetzt wird. Dieser Wert könnte unendlich sein, wobei es in der Praxis aber bevorzugt wird, eine große nicht unendliche Zahl zu verwenden.
Erforderlichenfalls können die Ausschließungsvorschriften von Hand überschrieben werden. Wenn beispielsweise ein Glied auf einem hohen Niveau fehlgeschlagen ist, kann es erforderlich sein, als Übergangsbehelf zwei Knoten der hohen Schicht durch ein Glied einer niedrigeren Schicht zu verknüpfen.
Daraufhin wird von denjenigen Knoten, die nicht ausgeschlossen sind, der beste Knoten zum Erreichen des Ziels (der Bestimmung) ausgewählt (Schritt 112). Der beste Knoten wird als derjenige bestimmt, für den ein gewichteter Wert der Entfernung zu dem Ziel ein Minimum ist. Die Wichtung ist eine Funktion der Entfernung zu dem Ziel und einer charakteristischen Schichtgröße. Diese Funktion stellt sicher, daß Bündelverbindungen für lange Entfernungen bevorzugt sind. Insbesondere kann es effizient sein, einen nahegelegenen Bündelknoten zu verwenden, selbst wenn er weiter entfernt von dem Ziel als der momentane Startknoten ist. Eine geeignete gewichtete Funktion ist durch die Formel:
W = d·2 mit Wn < Wmax
bestimmt, wobei
wn die gewichtete Entfernung in der Schicht n,
d die tatsächliche Entfernung
f ein Faktor, der in der Weise eingestellt wird, daß er den Beitrag der Exponentialfunktion zum Gewicht steuert,
dn eine für die Schicht n geeignete charakteristische Entfernung ist.
Der Wert d/dn ist die Anzahl der Glieder der Größe dn, die erforderlich sind, um die Entfernung d abzudecken.
Wmax ist eine maximale gewichtete Entfernung, die in der Weise eingestellt wird, daß sie kleiner als Wexc ist. Dies stellt sicher, daß ausgeschlossene Glieder (deren Entfernung Wexc ist) gegenüber lediglich sehr ungeeigneten (deren Entfernung nicht größer als Wmax sein kann) nicht bevorzugt sind. Typischerweise ist Wmax = 10¹&sup5; und Wexc = 10¹&sup6;.
Es ist zu sehen, daß sich die Gleichung für Werte von d, die klein im Verhältnis zu dn sind, auf Wn = d reduziert. Für d = dn wird sie zu Wn = d·2f. Für große d steigt sie exponentiell.
Die folgende Tabelle liefert unter Verwendung von f = ¹/&sub2;, d&sub1; = 200, d&sub2; = 50, d&sub3; = 10 einige Werte für Wn.
Es ist ersichtlich, daß die Wichtung zugunsten höherer Schichten wirkt, wenn die Entfernungen groß sind.
Falls in diesem Beispiel mit Bezug auf Fig. 1 der Zielknoten der Knoten 62 ist, ist zu sehen, daß von den mit dem Knoten 81 verbundenen zwei Knoten 82, 84 beide auf dem gleichen Niveau (in der gleichen Schicht) sind, wobei der Knoten 84 aber näher an dem Ziel 62 ist. Somit ist es der Knoten 84, der ausgewählt wird (Fig. 10a). Dieser Prozeß kann daraufhin mit dem ausgewählten Knoten 84 als dem neuen Startknoten sooft wie erforderlich wiederholt werden (Schritt 113), bis der Zielknoten erreicht ist (Schritt 114).
In der in diesem Beispiel verwendeten bevorzugten Ausführungsform wird der Weg beginnend von jedem Ende als zwei Halbwege aufgebaut. In dem von dem Knoten 62 beginnenden zweiten Schritt (Fig. 10b) gibt es zwei mögliche nächste Knoten, d. h. den Knoten 61 (auf dem gleichen dritten Niveau) und den Knoten 431 (auf dem nächsten (zweiten) Niveau). Natürlich ist zu sehen, daß der Knoten 431 näher an dem neuen Zielknoten 84 ist und daß das Ziel in einer größeren Entfernung als die Größe der zweiten Schicht 43 ist, so daß gegenüber diesem Knoten nicht gewichtet wird.
In der dritten Iteration (Fig. 10c) besitzt der Knoten 84 wieder Glieder zu lediglich zwei Knoten, die für ihn verfügbar sind, d. h. zum Knoten 81 der dritten Schicht und zum Knoten 414 der zweiten Schicht. Glieder von Knoten, die bereits in dem Weg sind, sind ebenfalls zu betrachten, so daß das Glied von dem Anfangsknoten 81 zum Knoten 82 ebenfalls betrachtet wird. Von den drei Knoten 81, 82, 414 wird der Knoten 81 im Schritt 111 ausgeschlossen, da er bereits einen Teil des Weges bildet. Dies läßt die Knoten 82 und 414 als mögliche neue Knoten in dem Weg. Es ist zu sehen, daß von beiden der Knoten 414 der höheren Schicht näher am momentanen Zielknoten 431 ist und daß das Ziel in größerer Entfernung als die Größe der zweiten Schicht ist.
In der vierten Iteration (Fig. 10d) sind die möglichen Knoten, die das nächste Glied in dem Weg bilden können, die von dem momentanen Startknoten 431 zum Knoten 3 der ersten Schicht und zu den Knoten 434 und 322 der zweiten Schicht; und die von dem ursprünglichen Startknoten 62 zum Knoten 61. Von diesen ist der Knoten 62 ausgeschlossen, da er bereits einen Teil des Weges bildet, während vom Rest der Knoten 434 der zu dem momentanen Zielknoten 414 nächste ist. Allerdings ist der momentane Zielknoten 414 weiter als die Größe des Ringes 43 der zweiten Schicht entfernt, so daß eine Wichtung angewendet wird. Somit wird ein Glied zu dem Knoten 3 der höheren Schicht aufgebaut, obgleich er weiter vom Ziel 414 ist.
In der fünften Iteration (Fig. 10e) wird von dem in der dritten Iteration gefundenen Knoten 414, von dem (in der ersten Iteration gefundenen) Knoten 84 und von dem ursprünglichen Startknoten 81 fortgefahren. Die mit diesen Startknoten verknüpften Knoten sind 71, 73, 81, 82, 83, 84, 413 und 415. Die Knoten 81, 84 werden ausgeschlossen, da sie bereits einen Teil des Weges bilden. Die Knoten 71, 73 und 83 werden ausgeschlossen, da sie in einer niedrigeren Schicht (der dritten) als der Startknoten 414 sind.
Dies läßt den Knoten 82 der dritten Schicht und die Knoten 413, 415 der zweiten Schicht zurück. Von diesen ist der Knoten 415 der nächste zum Zielknoten 3, und er wird ausgewählt.
In der sechsten Iteration (Fig. 10f), in der der Weg vom Knoten 3 zu dem neuen Zielknoten 415 betrachtet wird, sind die Knoten mit direkten Gliedern zu den vorhandenen Elementen des Weges 62, 431, 3 die Knoten 2, 4, 434, 322 und 61. Die Knoten 62, 431 und 3 werden ausgeschlossen, da sie einen Teil des Weges bilden. Die Knoten 322, 323 und 432 werden ausgeschlossen, da sie in einer niedrigeren Schicht als der Knoten bzw. die Knoten sind, von denen aus sie verbunden sind. Von jenen, die nicht ausgeschlossen werden, ist der nächste Knoten zu dem Ziel der Knoten 4 der ersten Schicht.
Schließlich wird in der siebenten Iteration (Fig. 10g) ein Weg von dem Knoten 415 zu dem neuen Zielknoten 4 gesucht. Es ist zu sehen, daß von den von den Knoten 81, 84, 414, 415, die den vorhandenen Weg bilden, zu betrachtenden Gliedern ein direktes Glied vom Knoten 415 zu dem momentanen Zielknoten 4 verfügbar ist. Somit ist der Weg 81, 84, 414, 415, 4, 3, 431, 62 aufgebaut worden.
Nachdem ein Weg vervollständigt worden ist (Schritt 114), wird der Weg in dem Wegspeicher 90 gespeichert (Schritt 108, Fig. 6). Der Prozeß kann (vom Schritt 110 aus) wiederholt werden, um verschiedene Wege auszuwählen. Die Wahl des Weges oder der Wege, die zuzuordnen sind, erfolgt unter Verwendung eines später zu beschreibenden Auswahlprozesses aus den auf diese Weise gespeicherten Wegen.
Um sicherzustellen, daß das System nicht einfach jedesmal den gleichen Weg auswählt, sind weitere Ausschließungsvorschriften erforderlich. Dies kann dadurch erfolgen, daß einfach ein Glied aus jedem zuvor gefundenen Weg weggelassen wird. Das Weglassen eines Gliedes eines höheren Niveaus führt üblicherweise zu einem sehr verschiedenen Leitweg über das Bündel-Netz. Die Schichten niedriger Niveaus sind in Ringen angeordnet, so daß das Weglassen eines Gliedes eines niedrigen Niveaus zu einem Weg führt, nach dem in der anderen Richtung um den Ring gesucht wird. So zwingt beispielsweise das Weglassen des Gliedes zwischen den Knoten 415 und 4 die Wegsuche, nach einem Weg vom Knoten 414 in der anderen Richtung um den Ring 41 der zweiten Schicht zu suchen, wobei sie an einem anderen Punkt (dem Knoten 1 anstelle des Knotens 4) in der oberen Schicht eintrifft. Ähnlich erzwingt das Weglassen des Gliedes zwischen den Knoten 81 und 84 der dritten Schicht, daß die Wegsuche nach einem Weg vom Knoten 81 aus in der anderen Richtung um den Ring 8 der dritten Schicht sucht, wobei sie am Knoten 413 anstatt am Knoten 414 in der zweiten Schicht eintrifft.
Wie häufig die Suche erfolgt, wird im voraus in Übereinstimmung damit bestimmt, wie wichtig es ist, den optimalen Weg oder die optimalen Wege zu finden. Diese Zahl kann durch Überwachen der Leistung des Systems geändert werden. Beispielsweise kann sie verringert werden, wenn festgestellt wird, daß der beste Weg üblicherweise in einem frühen Zyklus gefunden wird.
Um zu vermeiden, daß sehr lange Wege gefunden werden, oder, falls tatsächlich alle möglichen Wege bereits gefunden worden sind, kann eine Maximalzahl von Schritten (Schrittzahl) eingestellt werden. Falls weniger Wege als die Sollzahl (oder überhaupt keine) gefunden werden, wird dies als Fehler berichtet. Unter solchen Umständen kann ein manuelles Überschreiben das Erhöhen der Schrittzahl ermöglichen.
Um in dem vorliegenden Beispiel einen anderen Weg aufzubauen, wird nun das Glied zwischen den Knoten 4 und 415 unverfügbar gemacht. Nun wird in der siebenten Iteration des obenbeschriebenen Prozesses der einzige weitere verfügbare nicht ausgeschlossene Knoten, der Knoten 413, verwendet, während auf das ungenutzte Glied zum Knoten 415 verzichtet wird. Es wird das Glied vom Knoten 414 zum Knoten 413 ausgewählt. Da der Knoten 415 nun ein 'totes Ende' ist, wird er wie oben mit Bezug auf Fig. 8 und Vorschrift 2 beschrieben als "ausgeschlossener" Knoten bezeichnet (Fig. 10h).
In der nächsten (achten) Iteration sind die Knotenanwärter für das nächste Glied wie folgt: von dem momentanen Startpunkt (dem Knoten 4 der ersten Schicht) aus sind die beiden anderen Knoten 1, 2 der ersten Schicht verfügbar. Sie sind ebenfalls verfügbar vom Knoten 3 der ersten Schicht aus, der ebenfalls in dem Weg ist. Die Glieder von diesen Knoten zu den Knoten 411, 433, 434, 432, 431, 322, 323 der zweiten Schicht werden durch die Vorschrift 1 ausgeschlossen. Allerdings wird das Glied vom Knoten 431 der zweiten Schicht zum Knoten 434 der zweiten Schicht, das in dem Weg liegt, durch diese Vorschrift nicht ausgeschlossen. Das Glied auf dem Niveau der dritten Schicht vom Startknoten 62 zum Knoten 61 ist ebenfalls ein Anwärter. Von diesen ist der Knoten 1 der ersten Schicht der nächste zu dem Zielknoten 413. Somit wird das Glied 13 vom Knoten 3 zum Knoten 1 ausgewählt. Dieses Glied wird gegenüber dem Glied 14 vom Knoten 4 zum Knoten 1 bevorzugt ausgewählt, da es eine kleine Gesamtzahl von Gliedern erfordert (Vorschrift 3 oben). Das Glied 34 wird von dem Weg weggelassen (Fig. 10i). Es ist zu sehen, daß in der nächsten (neunten) Iteration ein Halbweg über die Knoten 81, 84, 414, 413 und 1 aufgebaut sein wird, um ihn mit dem anderen Halbweg zu verbinden.
Es ist zu sehen, daß der in diesem Beispiel ausgewählte Weg nicht ganz optimal ist: Ein effizienterer Leitweg würde über den Knoten 82 anstatt über die Knoten 84 und 414 führen. Eine weitere Suche, bei der diesmal das erste Glied (81 nach 84) ausgeschlossen ist, würde diesen optimalen Leitweg identifizieren (Fig. 10k).
Der schließlich ausgewählte Weg oder die schließlich ausgewählten Wege sind von jenen, die von dem Prozeß gefunden werden, die am besten geeigneten (in den meisten Fällen diejenigen, die die wenigstens Glieder erfordern). Die Ausschließungsvorschriften können ermöglichen, daß einige Glieder für mehr als einen Weg gemeinsam sind. Allerdings müssen die Ausschließungsvorschriften dort, wo die Netz-Diversity erforderlich ist, um sicherzustellen, daß der Ausfall eines einzelnen Gliedes oder Knotens zu keinem Gesamtverlust des Dienstes führen kann, fordern, daß die schließlich aus den in der Suche gefundenen ausgewählten Wege vollständig unabhängig voneinander sind. Dies schließt nicht aus, daß in der Suche mehrere Wege identifiziert werden, die einige gemeinsame Glieder oder Knoten gemeinsam nutzen, wobei aber die Endauswahl aus diesen Wegen für die tatsächliche Zuweisung an den Anwender jedes Glied und jeden Knoten (mit Ausnahme der Endknoten) lediglich einmal nutzen darf. Die ausgewählten Wege sind die zulässige Kombination mit der kleinsten Gesamtzahl von Gliedern.
Dies kann abgeändert werden, so daß bei der Zählung der Gesamtzahl der verwendeten Glieder, wo möglich, durch Anwenden eines zusätzlichen Wichtungsfaktors auf die Knoten höherer Schichten vorzugsweise Wege verwendet werden, die niedrigere Schichten verwenden. Auf diese Weise wird, wenn zwei Wege die gleiche Anzahl von Gliedern besitzen, derjenige ausgewählt, der weniger Glieder der hohen Schicht verwendet.
Die optimale Kombination muß nicht notwendig den optimalen einzelnen Weg enthalten. Beispielsweise ist in Fig. 11 der optimale einzelne Weg vom Startknoten 920 zum Zielknoten 930 der über die Knoten 922 und 924. Wenn dieser Weg verwendet wird, ist aber der einzige weitere verfügbare Weg der Umweg unter Verwendung der Knoten 921, 923, 927, 928, 929. Die optimale Kombination der Wege ist die, bei der der erste Weg die Knoten 921, 923 und 924 verwendet, während der zweite Weg die Knoten 922, 925 und 926 verwendet.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Netz-Managementsystems für ein Telekommunikationsnetz, um eine Anforderung eines Verbindungsweges mit einer spezifischen Kapazität zwischen zwei spezifizierten Endpunkten im Netz zu erfüllen, wobei das Netz mehrere Verbindungen zwischen Netzknoten umfaßt, wovon jede eine vorgegebene Kapazität besitzt, wobei das Verfahren den Schritt des Durchsuchens eines Speichers (90) für Leitwege und verfügbare Kapazitäten (102), um einen Verbindungsweg zu identifizieren, um die Anforderung zu erfüllen;

gekennzeichnet durch die weiteren Schritte des Bestimmens (103), ob ein Verbindungsweg mit geeigneter Kapazität im Speicher vorhanden ist; falls kein solcher Weg im Speicher vorhanden ist, Testen (107) eines Modells (96) des Netzes, um wenigstens einen geeigneten Verbindungsweg zwischen den angeforderten Endpunkten zu identifizieren, und Hinzufügen (108) irgendwelcher geeigneter Verbindungswege, die auf diese Weise identifiziert werden, zum Speicher (90) und nach der Identifizierung eines Verbindungsweges mit der angeforderten Kapazität zwischen den angeforderten Endpunkten Zuweisen (106) der identifizierten Verbindungen, um so die Anforderung zu erfüllen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Speicher (90) für Leitwege und verfügbare Kapazitäten als Antwort darauf, daß Verbindungswege verfügbar oder nicht verfügbar werden, aktualisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Antwort auf eine Anforderung im voraus Kapazität zugewiesen wird, wobei die Zuweisung einzelner Wege zu Verbindungen zu der Zeit erfolgt, für die der Weg erforderlich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Schritt des Testens des Netzes durch die folgenden Schritte ausgeführt wird:

Identifizieren eines Startpunkts und eines Zielpunkts (110),

Identifizieren (112) jenes Knotens, der für die Annäherung an den Zielpunkt am besten geeignet ist, anhand der Knoten im Netz, die direkt mit dem Startpunkt verbunden sind,

Aufbauen (113) der Verbindung zwischen dem Startpunkt und dem so identifizierten Knoten als erstes Glied in dem Verbindungsweg und

Wiederholen des Prozesses unter Verwendung des identifizierten Knotens als neuen Startpunkt, bis eine Verbindung mit dem Zielpunkt hergestellt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Prozeß des Identifizierens eines Verbindungsweges beginnend bei den beiden Endpunkten erfolgt, wodurch zwei Halbwege erzeugt werden, wobei der Zielpunkt jedes Halbweges bei jeder Wechselwirkung als der momentane Startpunkt des anderen Halbweges neu definiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem ein Knoten, wenn er als ein Teil für die Bildung eines Verbindungsweges aufgebaut wird, aus der Betrachtung in irgendwelchen weiteren Gliedern im Weg ausgeschlossen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem dann, wenn alle mit dem momentanen Startknoten verbundenen Knoten aus der Betrachtung ausgeschlossen sind, das mit dem momentanen Startknoten verbundene Glied gelöscht wird und der Prozeß ausgehend vom vorhergehenden Startknoten wiederholt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem auf jeder Stufe alle Knoten, die entweder mit dem momentanen Startknoten oder mit irgendwelchen anderen Knoten im Verbindungsweg mit Ausnahme irgendwelcher ausgeschlossener Knoten verbunden sind, als Kandidaten für das nächste Glied angesehen werden, wobei dann, wenn ein Knoten, der mit einem im Verbindungsweg vorhandenen Knoten mit Ausnahme des momentanen Startknotens verbunden ist, gewählt wird, die Glieder zwischen dem vorhandenen Knoten und dem momentanen Startknoten aus dem Verbindungsweg gelöscht werden und das Glied zwischen dem vorhandenen Knoten und dem neuen Knoten zum Verbindungsweg hinzugefügt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem das Netz eine Schichtstruktur hat und bei dem der am besten geeignete Knoten als jener definiert wird, der sich am nähesten beim Zielknoten befindet, und einen Gewichtungsfaktor erhält, der so definiert ist, daß für lange Wege Glieder auf hohem Niveau bevorzugt gegenüber Knoten auf niedrigerem Niveau verwendet werden.

10. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner den Schritt des Überwachens der im Speicher vorhandenen verfügbaren Kapazität und des Erzeugens einer Warnung, falls die verfügbare Kapazität unter ein vorgegebenes Minimum abfällt, umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die verfügbare Kapazität dadurch überwacht wird, daß bestimmt wird, ob der Schritt des Testens des Modells bei der Identifizierung eines geeigneten Verbindungsweges scheitert.

12. Netz-Managementsystem zum Zuweisen eines Verbindungsweges zwischen zwei Endpunkten eines Telekommunikationsnetzes, wobei das Netz mehrere Verbindungen zwischen Netzknoten aufweist, wobei jede Verbindung eine vorgegebene Kapazität hat, wobei das System umfaßt: Eingabemittel (98) für die Annahme einer Anforderung eines Verbindungsweges; einen Verbindungswegspeicher (90) zum Speichern von Daten über Leitwege und verfügbare Kapazitäten;

und Mittel zum Durchsuchen des Verbindungswegspeichers, um eine Wahl eines Verbindungsweges, die solche Anforderungen erfüllt, zu identifizieren;

gekennzeichnet durch Mittel, die bestimmen, ob ein solcher Weg im Verbindungswegspeicher vorhanden ist, und einen solchen Verbindungsweg für die Zuweisung wiedergewinnen, falls er vorhanden ist;

Suchmittel (96) zum Testen eines Modells des Netzes auf geeignete Verbindungswege und Mittel, die auf diese Weise identifizierte geeignete Wege zum Verbindungswegspeicher (90) hinzufügen und einen solchen Verbindungsweg für die Zuweisung wiedergewinnen.

13. Netz-Managementsystem nach Anspruch 12, das Aktualisierungsmittel umfaßt, die den Verbindungswegspeicher als Antwort darauf, daß Verbindungswege verfügbar oder nicht verfügbar werden, aktualisieren.

14. Netz-Managementsystem nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei dem die Suchmittel umfassen:

Mittel zum Identifizieren eines Startpunkts und eines Zielpunkts;

Auswahlmittel, die aus den Knoten im Netz, die direkt mit dem Startpunkt verbunden sind, jenen Knoten auswählen, der für die Annäherung an den Zielpunkt am besten geeignet ist;

Mittel, die die Verbindung zwischen dem Startpunkt und auf diese Weise identifizierten Knoten als das nächste Glied im Verbindungsweg aufbauen;

Mittel, die den Startpunkt und/oder den Zielpunkt neu definieren;

Mittel, die feststellen, wenn das nächste Glied im Verbindungsweg den Weg durch Verbinden des momentanen Startpunkts mit dem momentanen Zielpunkt vervollständigt; und

Mittel, die den auf diese Weise identifizierten Weg im Verbindungswegspeicher speichern.

15. Netz-Managementsystem nach Anspruch 14, bei dem die Mittel, die den Startpunkt und den Zielpunkt neu definieren, den vorhergehenden Startpunkt als den Zielpunkt neu definieren und den neu identifizierten Knoten als den Startpunkt neu definieren.

16. Netz-Managementsystem nach Anspruch 14 oder 15, das Mittel umfaßt, die Knoten, die als ein Teil für die Bildung eines Verbindungsweges aufgebaut wurden, aus der Auswahl durch die Auswahlmittel für irgendwelche weiteren Glieder im Weg ausschließen.

17. Netz-Managementsystem nach Anspruch 16, bei dem die Auswahlmittel so beschaffen sind, daß sie auf jeder Stufe alle Knoten betrachten, die entweder mit dem momentanen Startknoten oder mit irgendwelchen anderen Knoten im Verbindungsweg mit Ausnahme irgendwelcher ausgeschlossener Knoten verbunden sind, und Mittel vorgesehen sind, die aus dem Verbindungsweg die Glieder zwischen dem vorhandenen Knoten und dem momentanen Startknoten löschen, falls ein Knoten, der mit einem vorhandenen Knoten im Verbindungsweg mit Ausnahme des momentanen Startknotens verbunden ist, gewählt werden sollte.

18. Netz-Managementsystem nach Anspruch 14, 15, 16 oder 17 für die Verwendung mit einem Netz, das eine Schichtstruktur hat, wobei die Auswahlmittel so beschaffen sind, daß sie den am nächsten beim Zielknoten befindlichen Knoten dafür auswählen, ihm einen Gewichtungsfaktor zu verleihen, der so definiert ist, daß für lange Wege Glieder auf hohem Niveau bevorzugt gegenüber Knoten auf niedrigerem Niveau verwendet werden.

19. Netz-Managementsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 18, das Mittel zum Überwachen der im Speicher vorhandenen verfügbaren Kapazität sowie Mittel für die Erzeugung einer Warnung, falls die verfügbare Kapazität unter ein vorgegebenes Minimum abfällt, umfaßt.

20. Netz-Managementsystem nach Anspruch 19, das Mittel umfaßt, die bestimmen, ob der Schritt des Testens des Modells bei der Identifizierung eines geeigneten Verbindungsweges scheitert.

21. Netz-Managementsystem, das umfaßt: Statusüberwachungsmittel (97), die die Verwendung einzelner Elemente des Netzes (91) überwachen, Modellierungsmittel (96), die durch die Statusüberwachungsmittel (97) gesteuert werden, um Daten, die mit der momentanen Konfiguration des Netzes (91) in Beziehung stehen, zu speichern, Befehlshandhabungsmittel (98), die Anforderungen für Verbindungswege durch das Netz (91) empfangen, wobei die Modellierungsmittel (96) ein System nach einem der Ansprüche 12 bis 20 zum Zuweisen eines Verbindungsweges enthalten, und Konfigurationsmittel (95), die durch die Modellierungsmittel (96) gesteuert werden, um das Netz (91) als Antwort auf durch die Modellierungsmittel (96) verarbeitete Anforderungen zu steuern.

22. Netz-Managementsystem nach Anspruch 21, das ferner umfaßt: Anomalie-Überwachungsmittel, die die Funktion des Netzes (91) überwachen, und Verarbeitungsmittel (93, 94), die durch die Anomalie-Überwachungsmittel (92) gesteuert werden, um als Antwort auf solche Anomaliezustände Befehle für eine Neukonfiguration des Netzes (91) zu verarbeiten.

23. Netz-Managementsystem nach Anspruch 22, bei dem die Befehlshandhabungsmittel Mittel umfassen, die Anforderungen für Verbindungswege vor dem Zeitpunkt, zu dem der Verbindungsweg erforderlich ist, erzeugen, und die Modellierungsmittel Mittel umfassen, die durch die Verarbeitungsmittel (93, 94) erzeugte Daten, die mit vorhergesagten künftigen Konfigurationen des Netzes in Beziehung stehen, speichern, wobei die Modellierungsmittel (96) als Antwort auf vorausgehende Anforderungen, die durch die Befehlshandhabungsmittel (98) erzeugt werden, in Übereinstimmung mit der Konfiguration für das Netz (91), für die angenommen wird, daß sie zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kapazität erforderlich ist, aktuell sein wird, Kapazität zuweisen.

24. Netz-Managementsystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, das Mittel, die die im Netz vorhandene verfügbare Kapazität überwachen, sowie Mittel, die eine Warnung erzeugen, falls die verfügbare Kapazität unter ein vorgegebenes Minimum abfällt, umfaßt.

25. Netz-Managementsystem nach Anspruch 24, das Mittel umfaßt, die bestimmen, ob der Schritt des Testens des Modells bei der Identifizierung eines geeigneten Verbindungsweges scheitert.