CN101023639B - 自适应带宽管理 - Google Patents
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Abstract
如果在服务器信道K1中所引导的客户端信道K2的总带宽改变，则服务器信道K1的带宽被匹配。因此，可以有利地使带宽最小化，其中该带宽在通信网中受到预防性维持的宽带服务器K1的约束。
Description
在ITU-T的国际标准M.3010(02/2000)中，描述了用于监视和控制电信应用的网络的电信管理网(TMN)的参考体系结构，其中出发点是：由TMN控制的网络包括不同类型的网元，所述网元通常借助于不同的通信机制(也即协议、消息、管理信息(也被称为对象模型))来控制。
该TMN包括以下功能：
-操作系统功能(OSF)，该操作系统功能实现电信网的“真正的”管理。
-工作站功能(WSF)，该工作站功能用于为TMN的人类用户显示控制过程和网络状态。
-网元功能(NEF)，该网元功能表示用于控制网元的电信功能的接口。所述接口定义相应网元的特定的通信机制，所述特定的通信机制必要时不是标准化的。NE的所有管理信息的总和被称为NE的管理信息库(MIB)。该总和此外也被称为NE-MIB。
-转换功能(TF)，该转换功能被用于使部件与不同的通信机制相联系并且尤其是被用于将不具有标准化的NEF的网元连接到TMN上。所述转换功能在标准M.3010(05/96)中也被称为中介功能或者Q适配功能。
此外，根据FCAPS方案尽可能地将所述功能分类成以下组：
F＝故障
C＝配置
A＝结算
P＝性能
S＝安全性
功能通过具体产品来产生，所述具体产品例如可以被构造为网元(NE)、操作系统(OS)、应用程序、终端、路由器、交换机、数据库服务器或者计算机程序(也即更确切地说：计算机程序产品＝(英语)“computer program product”)，但是当然不局限于这些。
功能NEF通常被分配给NE，而功能OSF和WSF大多被分配给OS。通常多个NE被分配给OS，其中该OS大多是集中化的，而NE在网络中分散地分布在多个位置上。
在NE和OS之间可以设置用于传输信息的数据通信网(DCN)。该传输遵循如在国际标准X.200中的ISO/OSI参考模型的下层中所描述的传输业务的原理。
OS可以包括多个程序(也称为应用程序或者软件)。所述程序例如可以被构造为用于控制通信网的不同的网络技术的管理应用程序，其中网络资源的对于分别所控制的技术来说相关的、应用程序特定的子集分别由这些管理应用程序进行建模、可视化和控制。
所述程序由在产品中所设置的硬件(例如处理器、i/o组件)实施。该实施由支持软件(例如多任务或者多线程操作系统、数据库系统、Windows系统)支持。
通信网的配置功能例如规定，借助于OS在网元中建立并管理信道(也被称为通路、路径(Trail)、通道、连接或者业务)。这些信道经常通过以下方式逐步地并且在此通常甚至逐层地被建立，即下层的信道(例如SDH路径、ATM VP[＝虚拟路径(Virtual Path)])首先被接通，然后较高层的信道(例如以太网业务、ATM VC[＝虚拟信通(Virtual Channel)])被插入到下层的信道中。在此，信道处于客户端-服务器关系中，其中下层的信道作为服务器信道起作用，而上层的信道作为客户端信道起作用。
在迄今的阐述之后，变得清楚的是，所述体系结构到具体解决方案的转化由于系统的所显现出来的分布性和多个不同的系统部件和要求而是高度复杂的技术问题。
本发明的任务是，识别现有问题中的至少一个，并且通过给出用于技术处理的至少一个教导来解决。
本发明基于以下知识：
-通常，每个服务器信道以固定的带宽被建立，所述带宽被选择为如此大，使得可以插入确定的、所期望的、最大数量的客户端信道。这样的服务器信道完全被占用，该服务器信道的最大数量的客户端信道被插入到该服务器信道中。在这种情况下，不能将其它的客户端信道插入到该服务器信道中。如果在其它服务器信道中或者原则上在通信网中还存在用于其它客户端信道的容量，则这也适用。
-这种网络的配置由时兴的操作系统通过以下方式来支持，即在建立新的客户端信道时选择并提供还具有用于新的客户端信道的足够带宽的那些服务器信道。不显示不具有足够(剩余)带宽的服务器信道。
-服务器信道的带宽的改变或者匹配费太大的劲儿才能实现。该改变或者匹配通常需要卸载所有所包含的客户端信道以及迄今的服务器信道，并且随后建立具有所希望的、改变了的带宽的新的服务器信道，然后迄今的客户端信道重新被插入到该新的服务器信道中。在此情况下，在该改变期间，不能在于此期间被删除的客户端信道中传输信息。也即换句话说发生通信的暂时中断。
-服务器信道的及早的最佳的尺寸确定是困难的，因为经常不能太准确地预言服务器信道的以后的实际占用。如果随后在运行期间服务器信道与多个客户端信道连接，则(如上所述的)改变只能是非常有限的。
-因此，多年的不变的规则是，操作系统不支持对大大被占用的服务器信道的带宽的自动改变，而是如所述的那样这些服务器信道必要时不再被选择和提供用于新的客户端信道的建立。
-针对SDH网络，在ITU-T中研发了链路容量调整方案(LCAS)。该方案在ITU-T建议G.7042或者Y.1305以及其相应的后续建议中被说明。LCAS基于虚拟地相互级联的SDH路径(也称为VCG(＝虚级联组(virtual concatenated group))或者LcasGroupTrail)，所述虚拟地相互级联的SDH路径共同用于传输信息，并且相对于客户端信道如同类的服务器信道那样起作用。各个SDH路径在此也可以采取通过SDH网络的不同的路线。LCAS此外能够无中断地提高或者降低LcasGroupTrail的带宽。各个路径的故障在一定范围内也被补偿，因为VCG的所有SDH路径不必同时是有效的。
-带宽能够被匹配的服务器信道对配置管理的作用迄今是公开的。为了识别和检查这一点，必须背离所述的迄今的长年的、不进一步连接充满的服务器信道的处理方式。迄今，配置管理不支持自动带宽匹配。所述自动带宽匹配必须由操作员通过费时的、易出错的监视和配置如上所述人工地来解决。
-例如LCAS的方法适用于背离迄今的标准处理方式并且在连接服务器信道时走新的路线，该服务器信道的原则上固定地配置的带宽首先不足以接纳其它的客户端信道。
这种按照本发明所识别的问题情形的解决方案以及该解决方案的有利扩展方案在权利要求中给出。
下面借助也在图中示出的实施例来说明本发明。应该强调的是，本发明的所示的实施方案尽管其部分地非常忠实于细节的图示仍应被理解为仅仅示例性的特性而非限制性的。
图1示出示例性装置，该装置包括具有用于控制通信网KN的分散元件NE的应用程序A的中央操作系统OS，
图2示出多个信道K的示例性分层，其中较高层的信道K在分别紧接着更低的层中被引导，并且信道大多被引导通过通信网KN的多个元件NE，
图3示出LCAS传输系统的示例性服务器信道K1，在该服务器信道中多个客户端信道K2被引导，
图4示出在根据本发明匹配于新的、在该情况下更高带宽之后前述图的示例性服务器信道K1。
此外，也借助于图1所示的示例性装置来阐述本发明的实施，所述装置包括多个分布式布置的具体产品E。所述产品E例如被构造为通信网KN的分散分布式布置的网元NEA、NEB或者被构造为具有用于控制通信网KN的分散元件NE的应用程序A的中央操作系统OS。应用程序A例如包括用于管理以太网客户端信道的应用程序ETM(＝ EthernetService Management(以太网业务管理))、用于管理LCAS服务器信道的应用程序LCM(＝ LCAS Management(LCAS管理))、或者用于集成管理通信网KN的ATM服务器和客户端信道的应用程序ATM(＝ ATMManagement(ATM管理))。
产品E包括硬件(尤其是处理器和存储装置)，借助于所述硬件尤其是实现被构造为计算机程序产品P或者程序P的那些产品E。硬件也可以直接对应于产品E，例如作为专用集成电路(ASIC)或者等价的具体产品E。
通常TMN功能块“操作系统功能(OSF)”和“工作站功能(WSF)”被分配给被构造为应用程序A的产品，TMN功能块“网元功能(NEF)”被分配给被构造为网元NE的产品。
操作系统OS和网元NE通过在专业领域中被称为数据通信网(DCN)的数据网相连接，通过所述数据网例如传输用于匹配信道K的带宽的指令。
对于本发明的第一实施例来说假设，通信网KN是被构造为SDH网络的传输网，通过所述传输网引导以太网信道(也称为以太网业务)。
SDH网络其中具有服务器信道K1，该服务器信道被构造为信道LCAS并且允许根据链路容量调整方案的规则通过添加和去除被构造为路径T的信道VC12来动态地匹配其带宽，借助于所述信道VC12来实现信道LCAS的带宽。
以太网业务具有固定的带宽(模式：“流”)或者灵活的带宽(模式：“尽力而为(best effort)”)，其中后者此外通过最小约定带宽和最大峰值带宽来表征。在此，时兴的以太网业务通常具有最大带宽100Mbps(＝信道100Base)、1000Mbps(＝信道1000Base)或者10Gbps(＝信道10GbE)。
SDH网络的信道LCAS和VC12与以太网信道100Base、1000Base和10GbE之间的依赖关系在图2中示出。在此，以太网业务K2可以分别直接或间接地通过分别更高比特率的以太网业务K3在信道LCAS中被引导。信道K2/K3是根据本发明的客户端信道，信道K1是根据本发明的服务器信道。客户端信道在SDH网络中在网元NEA、NEB之间通过中间连接的网元NEC被插入到服务器信道中来传输。
在图3中示出了本发明的该实施方案的具体情况实例。单向以太网业务K2被插入到信道LCAS中，其中在两个传输方向上完全通过计算得出所需要的10Mbps的带宽。为了实现该带宽要求，被构造为路径T1至T5的、相应带宽为2Mbps的五个信道VC12被分配给信道LCAS，使得信道LCAS具有所需要的10Mbps的带宽。在传输时，以太网业务K2由信道LCAS的控制逻辑自动地分配到五个信道VC12上，其中该分配对于信道K2而言透明地、也即对于该信道而言不可识别地进行。信道LCAS如唯一的具有10Mbps带宽的同类的信道K1一样作用于信道K2。客户端信道和服务器信道在其带宽方面在该情况下最佳地彼此匹配。
由于通信网KN的配置的改变，服务器和客户端信道之间的带宽的匹配可能变为次最佳的。例如如果使用信道LCAS作为服务器信道的以太网业务被产生、修改或者取消，则情况如此。根据本发明，这种情形自动地被识别和评价。根据评价结果，启动带宽的自动改变。
服务器信道的自动带宽匹配的触发条件(也称为事件)的识别可以例如通过以下方式引起，即由操作系统OS确定待传输的以太网业务所需要的带宽并且监视所使用的服务器信道LCAS的带宽。如果以太网业务所需要的带宽超过服务器信道LCAS的当前带宽配置或者服务器信道LCAS的带宽不是完全被需要，则在为此所需要的资源存在的情况下，配置自动地被适配。以下选项适用于这种监视或者匹配：
-所述监视或者匹配例如由于鉴于在服务器信道中所引导的客户端信道的改变而被触发。这例如可以是从应用程序ETH出发的配置程序。该配置程序例如可以是以太网业务的产生、改变或者取消。
-为所涉及的服务器信道计算新的带宽。如果新的带宽超过或者未超过确定的预先设定的极限值，则服务器信道的带宽的匹配被启动。有利地，通过这种滞后作用减少服务器信道的带宽的匹配的次数。
-所述监视或者匹配是可配置的(每个信道LCAS的输入/输出)。因此，可以有利地映射以太网业务的QoS，针对“流”业务进行调整，而针对“尽力而为”业务不进行调整。
-考虑可能的增量(Delta)(分段路径的带宽，每个信道VC12例如2Mbps)，利用该增量可以匹配带宽。
-在计算对于业务来说可用的带宽时，考虑可能的开销，所述开销在传输业务时产生(例如以太网分组的报头和/或按照通用成帧规程GFP(Generic Framing Procdure)所形成的这种开销)。
-在具有灵活波动的带宽的第二信道中，新的带宽至少被计算为如此大，使得在考虑带宽波动的统计分布的情况下所确定的可能的损耗率小于或者小于等于预先给定的可能的损耗率。
-考虑在多个级上的客户端-服务器关系。不仅监视直接的直通客户端信道所需要的带宽，而且也间接监控多个客户端-服务器关系。例如，可以直接在信道LCAS中或者间接地通过信道1000Base和/或10GbE在信道LCAS中引导信道100Base。替代地(在图中未示出)，对于具有根据通用成帧规程的子多路传输(sub-channeling)的群组信道来说，信道LCAS可以是服务器，而群组信道又是以太网业务的服务器信道，因此信道LCAS和以太网业务只是间接地彼此处于客户端-服务器关系中。
-检查对于信道的带宽的所期望的匹配(尤其是提高)来说在通信网KN中是否仍存在足够空闲的容量。如果所需要的资源在该网络中是可用的，则用户仅被询问是否应该匹配带宽。
依据这样被识别和评价的触发条件，所涉及的服务器信道K1的带宽自动地由操作系统OS进行匹配。这例如由应用程序LCM引起。在此，以下选项适用：
-为了带宽匹配而必须被添加或者删除的信道VC12的数量被确定。在此，考虑附加的开销。
-服务器信道LCAS的两端的网络资源被修改。这种修改优选地通过相应的元件管理器EMA、EMB引起。
-新的信道VC12借助于操作系统OS被路由。
-所有所需要的配置在通信网KN中被激活。
-硬件限制、例如由信道LCAS所支持的可能的信道VC12的最大数量、信道VC4内的空闲时隙和尤其是进行修改必须按照的顺序被考虑。
在图4中示例性地示出在信道LCAS的带宽的这样所引起的匹配之后图3的配置，所述匹配通过将从NEA到NEB的单向以太网业务之一的带宽从3Mbps提高到5Mbps来触发。作为该事件的结果，所需要的、12Mbps的新带宽被确定，并且关于信道LCAS的匹配请求被启动。在检查该请求时，确定附加的被构造为路径T6的信道VC12是需要的。该信道由操作系统在通信网KN中进行路由并且在仍可用的资源以及其它的边界条件方面被检查。在确定了肯定的检查结果之后，信道LCAS的带宽通过以下方式被扩展路径T6的带宽，即新建立的路径T6作为新的服务器信道被添加到信道LCAS中。在结束这种自动带宽匹配之后，如图4中所示，信道LCAS具有12Mbps的新带宽，该新带宽在一个方向上完全被利用，而在相反的方向上以10Mbps被利用。为了简化该实施例，未示出要考虑的开销(例如GFP的这种开销)。
有利地，通过自动带宽匹配能够将以太网在带宽和QoS方面的灵活性映射到传输网。这在所需要的带宽作为自动扩展服务器信道的触发器的使用在以下几点的基础上建立时特别好地实现：
-用于监视所需要的和现有的网络容量以及触发条件的规则的定义，其中所述触发条件可以由操作系统监视。
-在带宽匹配时由管理系统执行的流程的定义。
在替代的实施例中，通信网KN被构造为ATM网，客户端信道被构造为虚拟连接(VC)并且服务器信道被构造为虚拟路径(VP)。在该实例中，在产生新的VC时首先检查是否已经建立至新的VC的目标的VP。如果情况不是如此，则建立新的VP，该新的VP的带宽至少被选择为这样大，使得新的VC可以在新的VP中被引导。
如果已经存在VP，则该VP的带宽被检查。如果该带宽不足以仍在该VP中引导该新的VC，则该VP所需要的新的带宽按照上述准则被计算。随后，优选地由应用程序ATM针对所涉及的所有网元NE检查在通信网KN中是否仍存在足够的资源用于提高VP的带宽。该检查不仅可以由操作系统OS执行，而且也可以由网元NE执行。如果检查结果是肯定的，则VP的带宽在ATM网络中被提高到新的带宽。
在这两种情况下，随后，VP的带宽是如此大，使得新的VC可以在VP中被引导。
如果连续地尝试(也即已经以建立第一客户端信道开始)使服务器信道的带宽尽可能准确地对应于在该服务器信道中所引导的客户端信道的总计带宽，则在尽可能最佳地利用现有的网络资源方面得出特别好的优点。以这种方式使未加利用的容量最小化，该未加利用的容量受到已经被设立的、但仍未完全被连接的具有高带宽的服务器信道的约束。
根据本发明的另一变型方案，带宽的改变也可以通过通信网的操作员的直接配置任务来触发。有利地，在这种情况下，代替人工地进行所有必需的配置步骤，用户仅须说明所希望的带宽。系统根据所定义的规则计算要添加/删除的信道VC12的数量并且根据所定义的流程自动地执行所需要的配置。
多个其它优点与本发明相关联：
-以太网技术和传输技术在带宽和QoS方面相互关联。
-在通信网中最佳地利用带宽。较少的容量受到没有最佳地被填充的服务器信道的约束。
-对于网络运营商来说，通过减少OPEX(运营费(OperationalExpenses))得出经济的优点。
-本发明的实现不需要迄今的现有技术的原则性改变，而是可以基本上事后作为组件、尤其是作为改进的或者附加的计算机程序产品被插入。
-实现的时刻不依赖于其它功能实现的时刻。
-利用本发明确保，仅在很小的程度上对总系统的各个部件加载，并且因此提高总系统的稳定性。
最后应该指出，系统的对于本发明来说重要的部件的描述应被理解为在确定的物理实现和分配方面基本上是非限制性的。对于有关的专业人员来说尤其显而易见的是，可以部分地或者完全地以软件或者作为计算机程序产品来实现本发明。另外，对于专业人员来说清楚的是，本发明不仅可以通过完全执行本发明的唯一的产品来实现，而且可以分布式地通过分别执行本发明的部分的多个产品的相应共同作用来实现。
Claims (7)
1.用于匹配被构造为SDH网络的通信网(KN)的传输信道的带宽的方法，所述通信网络(KN)具有
-至少一个服务器信道(K1)，和
-至少一个客户端信道(K2)，该客户端信道(K2)在服务器信道(K1)中被引导，
其特征在于，该方法具有以下步骤：
a)作为对关于在服务器信道(K1)中被引导的客户端信道(K2)的至少一个触发请求的事件的反应，产生关于服务器信道(K1)的匹配请求；
b)在考虑客户端信道(K2)的情况下由被构造为中央操作系统(OS)的产品来确定合适的新带宽；
c)匹配服务器信道(K1)的带宽，
其中，上述信道处于客户端-服务器关系中并且：下层的信道作为该服务器信道(K1)起作用，而上层的信道作为该客户端信道(K2)起作用。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述匹配请求通过将客户端信道(K2)插入到服务器信道(K1)中或者从服务器信道(K1)中去除客户端信道(K2)来触发。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，在产生新的客户端信道(K2)时首先检查在所述通信网中是否已经存在合适的服务器信道(K1)，该服务器信道(K1)通向该新的客户端信道(K2)的目标，在该服务器信道(K1)中该新的客户端信道(K2)能够被引导，并且如果不是这样，则建立至该目标的新的服务器信道(K1)，随后在该新的服务器信道(K1)中该新的客户端信道(K2)被引导。
4.按照权利要求1-3之一所述的方法，其中，客户端信道(K2)的至少一部分在服务器信道(K1)中通过以下方式间接地被引导，即该部分直接被引导到第三信道(K3)中并且该第三信道在服务器信道(K1)中被引导，其中这种间接性也能够在分别交错地被引导的第三信道的多个级上延伸。
5.按照权利要求1-3之一所述的方法，其中，在针对客户端信道(K2)确定新带宽时，选择性地考虑灵活波动的带宽或者恒定的带宽。
6.按照权利要求1-3之一所述的方法，其中，在提高服务器信道(K1)的带宽时，检查在所述通信网中是否仍存在用于匹配服务器信道(K1)的带宽的足够空闲资源。
7.用于匹配被构造为SDH网络的通信网(KN)的传输信道的带宽的设备，所述通信网(KN)具有
-至少一个服务器信道(K1)，和
-至少一个客户端信道(K2)，该客户端信道(K2)在服务器信道(K1)中被引导，
其特征在于，该设备具有：
用于产生关于服务器信道(K1)的匹配请求的装置，该匹配请求作为对关于在服务器信道(K1)中被引导的客户端信道(K2)的至少一个触发请求的事件的反应；
用于使得在考虑客户端信道(K2)的情况下由被构造为中央操作系统(OS)的产品来确定合适的新带宽的装置；
用于匹配服务器信道(K1)的带宽的装置，
其中，上述信道处于客户端-服务器关系中并且：下层的信道作为该服务器信道(K1)起作用，而上层的信道作为该客户端信道(K2)起作用。
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