CN101283552A - 用于在通信网络中预留网络资源中的带宽的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在通信网络中预留网络资源中的带宽的方法，其中为业务管理传输信道(A1－A4，B1－B3，C1，C2，D1－D3，E1，F1，G1，H1，I1)，其中该传输信道的每个资源的带宽随着一个统计值而改变。

Description

用于在通信网络中预留网络资源中的带宽的方法
技术领域
提出了一种用于在通信网络、尤其是在基于以太网的网络中预留带宽的方法。尤其是提出一种用于预留网络资源、如网络链路中的带宽的方法。
背景技术
为了对通过基于以太网的通信网络实现的服务保证相同的质量或可用性，例如对于基于ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式，这是一种网络协议，其将数据编码为小的、具有固定大小的单元)或者SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字分级，这是一种针对通过光纤的数字通信的标准)的传输网络，要求借助管理系统高效地管理网络的带宽。
在该管理中，例如应当避免为要求保证带宽的服务(Dienst)过量预订网络中的可用带宽。该服务可以是一种服务的应当可以随时传输的业务(Service)，尤其是在紧急情况下，此时例如必须干预设备的控制。
该管理应当考虑对于由一个业务使用的不同网络资源需要不同带宽的业务。在此，网络资源包括网络元件和网络链路。网络资源可以理解为用于在网络中传输数据的装置。
“服务(Dienst)”应当理解为提供给客户的服务，如TV、VoIP(网络电话)、因特网接入或视频点播。
“业务(Service)”应当理解为在管理系统中的对象，例如软件技术的对象，其转换为一个或多个客户提供的服务。
“网络链路”和“链路”表示不同或相同网络元件的两个端口之间的物理或逻辑连接。网络元件的例子在此例如是交换机或开关。开关的例子是所谓的网桥或DSLAM(Digital Subscriber Line AccessMultiplier，数字用户线存取多路复用器)，其是借助绞合的铜电缆为用户提供接入DSL的服务的多路复用器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种装置或方法，其可以更好地利用通信网络中可用的带宽。
提出一种方法，其中在通信网络中为业务管理传输信道，其中该传输信道的每个资源的带宽随着一个统计值而改变。
资源在此优选包括网络链路。该统计值优选包括业务的用户数量。用户的例子是可以使用业务的顾客。
还提出一种网络管理系统，其具有连接到该通信网络的网络容量调节器，该网络容量调节器由控制程序控制，并且借助该网络容量调节器执行所述方法。
利用所述方法和网络管理系统，产生了与静态预留相反地进行动态的带宽预留的优点。
利用执行所述用于预留网络链路中的带宽的方法的网络管理系统，产生了另一个优点，即可以用非线性、即用不同的带宽为参与一项业务的所有网络容量定义和管理各个网络元件之间(点对点)、一个网络元件和多个网络元件之间(点对多点)以及两组多个网络元件之间(多点对多点)的网络链路。因此对于网络中的所有参与链路的总和不需要费劲的带宽配置。
另一个优点在于，可以将带宽分成任意梯队，而且不必按照预定的带宽步长来管理带宽。
按照该方法的实施方式，为了给业务预留带宽：
-确定使用网络的用户的预期数量，
-将该业务需要的带宽乘以预期的用户数量以获得带宽值，
-利用针对该业务的带宽值为每个网络链路预留带宽。
在此，针对一项业务的带宽对每个网络链路可以不同。
按照该方法的另一个实施方式，依据用于计算带宽的最大可能用户数量来考虑统计获得的用户数量。
有利的是，根据公式(NK×D)×(NKe/NK)来计算带宽值，其中
-NK是注册该业务的用户的数量，
-D是该业务所需带宽，
-NKe是同时使用该业务的用户的实际预期数量。
可替换的，可以根据公式(NK×D)×(A)来计算带宽值，其中
-NK是注册该业务的用户的数量，
-D是该业务所需带宽，
-A是约简因子。
约简因子可以依据预期的用户数量来形成。
为了在整个网络中提供带宽，可以为针对一项业务所使用的多个关联网络链路一起确定和提供带宽值。
特别有利的是，在VLAN中确定和提供网络链路的带宽值。
按照另一个实施方式，可以通过VLAN在网络中的配置定义路径，为该路径曾预留了确定的带宽并通过该路径确定业务。由此在网络中定义一个逻辑区域，该逻辑区域只通过具有最佳带宽预留的网络链路表征。
在该网络具有可替换的、所谓“受保护”路径的情况下，可以针对1:n的安全性预留带宽。替换路径是那些在现有传输信道出现故障时启动的路径，从而借助该替换路径来引导数据通信业务。数字n在此代表可能的替换路径的数量，该替换路径例如可以借助STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)确定。因此，依据一条链路上替换路径的数量仅一次性或以简化的形式预留带宽。
附图说明
借助附图和实施例详细解释所描述的内容。
图1示出一个网络，其中在不同的链路中提供了不同的物理带宽，
图2示出图1的网络，具有为一项业务预留的带宽的非线性分布，
图3示出图1的网络，具有为一项业务预留的带宽的第二分布，
图4示出替换网络，其路径用VLAN定义，而且针对一项e2e业务为每个网络链路预留不同的带宽。
具体实施方式
在通信网络中可以为能够通过网络容量调节器管理的业务预留带宽。在此可以假定，在终端设备上实际上最多有特定数量的客户NXe，例如注册该服务的客户NX的50％使用该业务。相应地，可以在网络中例如在两个网络元件或开关之间的链路上预留带宽。
网络容量调节器在常用的专业术语中也称为资源控制器，其管理在管理系统中已经为一项业务预先保留的带宽。这可以是平面的预先保留，其要考虑有多少客户可以同时使用该业务等等。预先保留的带宽的过量预订在此通常是不可以或不允许的。在管理系统中，可以看到所管理的业务以及由网络容量调节器预先保留的带宽。
图1与下面的描述一道示出对于一起收集网络通信业务的链路A至JI如何预留由给终端设备的带宽之和给出的带宽。
在虚线盒框中，在网络元件NE3和多个终端设备CL1至CL4之间总共有4个链路A1至A4。终端设备CL1至CL4分别提供给多个例如具有移动接收设备或计算机的客户。
例如CL1给200个客户提供业务，CL2给160个客户提供业务，CL3给200个客户提供业务，CL4给240个客户提供业务。如果对于该业务或客户的连接需要5Mbps的传输率，而且假定分别只有50％的客户实际上在同一时刻获得或下载该业务或使用该业务，则对于位于CL1和NE3之间的链路A1来说需要500Mbps的带宽。这个数字是由以下计算而来的：客户的数字(NK)×该业务所需要的带宽(D)×实际使用该业务的客户的百分比(NKe/NK)。对于A1是(200×5Mbps)×50％＝500Mbps。如果累加终端设备和网络元件NE3之间其余链路A2至A4的带宽，则从用虚线框表示的区域A得到2GB的总带宽。
在该图中还存在其它针对累加区域B的链路B1至B3，针对累加区域C的链路C1至C2，针对累加区域D的链路D1至D3。例如为这些链路分配以下针对业务的带宽：
B1：200Mbps C1：800Mbps D1：500Mbps
B2：400Mbps C2：400Mbps D2：400Mbps
B3：200Mbps             D3：400Mbps
在区域I中出现区域E和F或A和B的累加带宽。按照上述计算，给出区域I或链路I1所需要的带宽是2.8GB。
如果其余链路C1至D3的带宽累加起来并且累加到I1的带宽(2.8GB)上，则在链路J1中得到总共5.2GB的必需带宽。
通过该求和在累加的链路中得到越来越大的带宽，该带宽需要链路所能提供的带宽的很大部分。由此没有为其它业务留下多余的带宽。此外还可能传输累加的通信业务的链路不能提供所需要的带宽，因为所累加的带宽的和，例如在链路L1中的带宽和大于可用带宽。
一种绕过该限制的方法在于，以非线性方式有目的地设置带宽，以节省带宽。因此预留的网络资源理论上被过量预订。
在网络中还可能需要提供这样一种业务，对于该业务针对该业务的不同分支或链路需要不同的带宽，如TV服务。所需要的带宽在此取决于局部提供并因此可能不同的频道的数量。各个TV频道只能一次性在该业务的不同路径上传输，即信号的多点传送在分布式的网络元件中进行。由此对不同的网络容量依据为该业务的一条分支提供的频道而产生不同的带宽占用。
虽然该方法由于简单的可计算性和可实施性而很有利，但是从用户终端A到供应商终端Z的确定的带宽的累加会导致可能不能满足的带宽要求。在必须以最佳方式实现带宽的情况下，例如为了节省带宽或在容量较小时，可以借助操作器-为此而设置的控制装置-或者借助合适的程序来单独计算每个链路的带宽。传输网络的传输容量因此受到单独管理。尤其是对于较大的网络而言，这可能产生较大的费用。
在图2中，网络的端点CL1至CL4在用户一方负责与上面的例子相同数量的客户(CL1＝200个客户，CL2＝160个客户，CL3＝200个客户，CL4＝240个客户)，在此线性累加带宽。按照该实施例，所提供的带宽依据允许同一时刻使用一个业务的客户的数量来确定。各链路的带宽在该图中直接示出。与上述例子不同，依据客户的数量采用多个约简因子A：
-0至300个客户＝50％
-301至1000个客户＝30％
-1001至3000个客户＝20％
-3001至4000个客户＝15％
为了说明起见，约简因子A在图中有下划线。约简因子因此涉及实际使用业务的预期客户数量。
与上述例子相同，每个服务需要5Mbps；但是这个值可以配置。在区域A中总共为800个客户提供一项业务，从而根据在虚线框起来的区域A中的公式通过考虑分级的约简因子而在链路E1或区域E中产生800×5Mbps×30％＝1.2Gbps的带宽。相反在区域B中总共有360个客户，其按照360×5Mbps×30％给出540Mbps的带宽给链路F1或区域F。如果区域E和F累加起来，则总共要负责1160个客户，这根据1160×5Mbps×20％而导致链路I1中需要的带宽为1.16Gbps。在此例如使用20％的约简因子A，其表示在负载为1160个可能客户时实际上只有20％使用该业务。如果根据类似计算给出链路G1和H1所需要的带宽分别为840Mbps和600Mbps，或者在区域C和D中总共给出1060个要提供业务的客户，则意味着链路J1所需要的带宽是2120×5Mbps×20％＝2.12Gbps。利用这最后的计算产生另一个例子，其中根据实际预期的客户负荷而使用20％的约简因子。
约简因子A因此基于以下假设：通过一条链路向越多的客户提供数据，同时使用一项业务的客户的统计平均值就越低，即，同时使用同一个业务的客户数量增加的概率很小。利用该假设，通过动态方式减小网络中要提供的带宽。由此又产生以下优点：更多的客户可以同时使用一项业务，或者网络供应商可以为更多的客户提供服务。
尽管在该实施例中约简因子是固定的，但是约简因子是可配置的，例如借助合适的程序产品来配置，该程序产品依据待供给的客户数量确定合适的约简因子。
在此介绍的实施例尤其适用于支持网络中的视频点播。
图3示出第三实施例，其中在部分A、B、C和D中、即直接与客户连接的链路A1至A4、B1至B3、C1和C2以及D1至D3所需要的带宽依据允许使用业务的客户数量(例如50％)来获得。这意味着，对于链路A1至A4，分别预留500、400、500、600Mbps的带宽，这是从客户数量×5Mbps×50％的计算中得到的结果。
相反，对于相对远离客户的部分E和F则依据约简因子A＝75％确定要提供的带宽。由此根据(500Mbps+400Mbps+500Mbps+600Mbps)×75％而例如为链路E1给出1.5Gbps的带宽预留。该公式同样可用于链路I1和J1，从而为链路I1提供2.1Gbps，为链路J1提供3Gbps。约简因子因此可以设置为一个值，而且不依据使用该业务的客户数量而变化。
因此在该实施例中，形成聚集的链路中的带宽和，并与约简因子相乘。下面的数据可以由程序或操作员输入：
-业务所需要的带宽，
-通过第一链路同时使用该业务的假定客户数量，例如50％，
-要为聚集的链路预留的带宽的约简因子。其是用于减小聚集的链路中的带宽的百分比值。可以输入1％到100％之间的一个固定值，该值对所有累加的链路都适用。默认值在此是100％，其表示没有约简。
所计算的带宽在管理系统中将为该业务预留出来，即该带宽对其它业务来说是不可用的，而且与针对该服务的这项业务的带宽是否在给定时刻在网络中被使用无关。
该方法适用于控制以太网，其中可用容量的各个部分通过外部网络容量调节器管理。
在向客户提供电视业务的情况下，管理系统可以通过分析网络元件中的多点传送组识别出在一条链路上有多少TV频道要传送。该信息用于在网络中提供足够的带宽。
根据另一实施例，具有一种方法，其中可以将聚集的链路中的带宽约简独立的因子。在此，例如由具有合适知识基础如数据库的程序单独定义一个公式。该程序基于：对所有网络资源检验所计算的、要提供的带宽是否是一个大于0的数。还可以考虑其它措施，例如聚集的链路的约简因子的数字和(Quersumme)与另一个因子相乘，以再次降低要预留的带宽。可替换的，依据链路的物理带宽确定约简因子。该约简因子可以是线性或非线性的。
图4示出上述方法的改善之处在于，在管理系统中切换服务的业务，该服务通过VLAN(虚拟局域网)的配置定义该业务的路径。VLAN在此是指逻辑上独立的网络，该网络形成一个网络的一部分并获得特定的MAC(介质访问控制)地址。对于通过路径确定的网络资源，在管理系统中预留该业务所需要的带宽。通过在VLAN中为网络链路预留带宽，形成一个小区，通过该小区可以只为一种服务的注册用户传送业务。VLAN区域可以借助不同的协议切换，如借助STP或MSTP(多生成树协议)。MSTP协议提出在多个VAN的环境中的替换路径，这些替换路径要在链路或网络元件出现故障时使用。对于这些路径的链路也借助所述方法可变地预留带宽。
附图标记
A至J    累加带宽的区域
CL1至CL4终端设备
A1至J1  链路
NE1至NE6网络元件

Claims (9)

1.一种用于在通信网络中预留网络资源中的带宽的方法，在该方法中为业务管理传输信道，其中该传输信道的每个资源的带宽随着一个统计值而改变。
2.根据权利要求1的方法，其中
-确定所述业务的、使用所述网络资源的用户的预期数量，
-将该业务需要的带宽乘以预期的用户数量以获得带宽值，
-利用针对该业务的带宽值来预留网络资源。
3.根据权利要求1的方法，其中根据公式(NK×D)×(NKe/NK)来计算所述带宽值，其中
-NK是注册所述业务的用户的数量，
-D是该业务所需带宽，
-NKe是同时使用该业务的用户的实际预期数量。
4.根据权利要求1的方法，其中根据公式(NK×D)×(A)来计算所述带宽值，其中
-NK是注册所述业务的用户的数量，
-D是该业务所需带宽，
-A是约简因子。
5.根据权利要求3的方法，其中所述约简因子依据预期的用户数量来形成。
6.根据上述权利要求之一的方法，其中所述网络资源包括网络链路。
7.根据上述权利要求之一的方法，其中所述网络资源包括网络元件。
8.根据上述权利要求之一的方法，其中分别为多个有关联的网络资源确定和提供带宽值。
9.根据上述权利要求之一的方法，其中所述网络资源分配给VLAN。
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