DE10049863A1

DE10049863A1 - Verfahren zum Routing von Daten in paketorientierten Netzwerken

Info

Publication number: DE10049863A1
Application number: DE10049863A
Authority: DE
Inventors: Shahin Arefzadeh
Original assignee: TRAIAN INTERNET PRODUCTS AG
Current assignee: TRAIAN INTERNET PRODUCTS AG
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2002-04-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Routing von Daten in paketorientierten Netzwerken, wobei ein eingehender Datenstrom mittels eines Klassifizierungssystems auf mehrere Warteschlangen, denen unterschiedlichen Prioritäten zugeordnet sind, aufgeteilt wird und wobei die Daten der Warteschlangen von einem Regler einem ausgehenden Datenstrom zugeführt werden, wobei der Regler regelbasiert arbeitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Routing von Daten in paketorientierten Netzwerken, wobei ein eingehender Datenstrom mittels eines Klassifizierungssystems auf mehrere Warteschlangen, denen unterschiedliche Prioritäten zugeordnet sind, aufgeteilt wird und wobei die Daten der Warteschlangen von einem Regler einem ausgehendem Datenstrom zugeführt werden.

Beim Routing in paketorientierten Netzwerken existiert das Problem, dass Datenpakete von Diensten mit unterschiedlichen Prioritäten weiterzuleiten sind. Die unterschiedlichen Prioritäten ergeben sich beispielsweise aus unterschiedlichen Servicequalitäten einzelner Dienste. Aus diesem Grunde werden Datenpakete in einem Router nach Prioritäten gewichtet einzelnen Warteschlangen zugeordnet.

Die Aufteilung der Datenpakete auf die einzelnen Warteschlangen erfolgt durch Auswertung des sogenannten Type of Service-Fields (ToS) bei IPV 4 bzw. des Class fields bei IPV 6. Es handelt sich hier jeweils um 8 Bit große Datenfelder. Die Felder enthalten Angaben zum Typ des Dienstes, diese werden daher auch Differenciated Service-Byte (DS-Byte) genannt. Das DS-Byte wird an den Grenzen von Netzen oder administrativen Domänen beschrieben und festgelegt, wie dieses Paket nun von den folgenden Routern behandelt werden soll. Dann können auch die Pakete an den Netzgrenzen entsprechenden Dienstanforderungen in ihrem Fluß angepasst werden.

Das leeren der Warteschlangen und die Weiterleitung der darin enthaltenen Pakete erfolgen üblicherweise nach einfachen Algorithmen. Bekanntestes Beispiel dafür ist das sogenannte Round-Robin-Verfahren, bei dem die Warteschlangen nacheinander ausgewertet werden. Dabei können zusätzlich Gewichtungsfunktionen eingesetzt werden, um die Priorität der Weiterleitung der Datenpakete der jeweiligen Warteschlange anhand dessen Füllungsstandes festzustellen und festzulegen. Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist, dass die Entleerung der Warteschlangen unabhängig von dem Befüllungsstand anderer Warteschlangen erfolgt. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass die Warteschlangen nicht effektiv geleert werden.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist es daher, ein Verfahren bereit zu stellen, dass eine möglichst effektive Leerung der Warteschlangen ermöglicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Regler, der die Daten der Warteschlangen ausgehenden Datenstrom zuführt, regelbasiert arbeitet. Die Regeln bewirken eine Anpassung der Regelstrategie des Reglers an den Füllungsgrad mehrerer oder aller Warteschlangen.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens können mehrere eingehende Datenströme vorgesehen sein, entsprechend können mehrere ausgehende Datenströme vorgesehen sein. Dies ermöglicht die Anpassung des Verfahrens an komplexere Routing-Aufgaben, beispielsweise wenn eine Mehrzahl von Teilnetzen miteinander verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Regler nach Regeln arbeitet, die den Füllungsgrad der Warteschlangen berücksichtigen. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass ein Überlauf der Warteschlangen und damit ein Verlust von einzelnen Datenpaketen vermieden wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die Regeln des Reglers auf scharfer Logik basieren. Es handelt sich hier um eine einfach zu implementierende Logik, da diese auf üblichen Logik-Operationen basiert.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Regeln des Reglers auf unscharfer Logik basieren. Unscharfe Logik bietet den Vorteil, dass Regeln erarbeitet werden können, die auch apriori-unbekannte Betriebszustände angemessen berücksichtigen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 eine Prinzipsskizze des Verfahrens.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein paketorientiertes Netzwerk unterstellt. Dieses enthält einen Router 2 zur Verbindung mehrerer Einzelnetzwerke. Der Router 2 nimmt aus unterschiedlichen Quellen Datenströme entgegen und leitet diese an unterschiedliche Adressaten oder Teilnetze weiter. In Fig. 1 dargestellt ist dazu ein eingehender Datenstrom 1 sowie ein ausgehender Datenstrom 3. Ein Router wird in der Praxis üblicherweise eine Vielzahl von eingehenden Datenströmen 1 und ausgehenden Datenströmen 3 aufweisen, wobei physikalische Anschlüsse gleichzeitig oder nacheinander ein- und ausgehende Datenströme übertragen können. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 nur ein eingehender Datenstrom 1 und ein ausgehender Datenstrom 3 dargestellt.

Der Router 2 umfaßt ein Klassifizierungssystem 4, das den eingehenden Datenstrom 1 auf mehrere Warteschlangen 5 aufteilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Warteschlangen 5 ₁ bis 5 _n dargestellt, denen jeweils eine eigenständige Priorität zugeordnet ist. Die Priorität der zu übertragenen Daten kann z. B. von 1 bis n abnehmend gestaltet sein.

Zur Einreihung des eingehenden Datenstroms 1 in eine der Warteschlangen 5 kann das Klassifizierungssystem 4 unterschiedliche Daten des eingehenden Datenstroms 1 nutzen. Dieses kann z. B. die Dienstekennung sein, die Adresse des Zielsystems, die Adresse des Ausgangssystems, der Inhalt, ein spezielles Quality of Service-Feld oder der gleichen mehr. Üblicherweise wird jedoch das Type of Service-Feld (ToS) bei IP-Version 4 oder das Class-field bei IP-Version 6, welche jeweils 8 Bit umfassen, ausgewertet. Dies sind die im Internetprotokoll (IP) standardmäßig benutzten Felder um den Servicetyp und damit einhergehend beispielsweise den Quality of Service zu definieren.

Abhängig von der Bandbreite des ausgehenden Datenstroms 3 werden die Warteschlangen 5 unterschiedlich stark gefüllt sein. Kritisch ist dabei insbesondere der Überlauf einer Warteschlange 5.

Ein Regler 6 überträgt die in den Warteschlangen 5 anstehenden Datenpakete in den ausgehenden Datenstrom 3.

Der Regler 6 arbeitet regelbasiert. Er ist dazu in der Lage, den Füllungsgrad der einzelnen Warteschlangen 5 festzustellen und insbesondere den Fall eines drohenden Überlaufs einer Warteschlange 5 festzustellen. Die definierten Regeln orientieren sich am Füllungsstand der einzelnen Warteschlangen und verknüpfen diese miteinander. Neben den Verknüpfungen der scharfen Logik wie "und", "oder" und der gleichen sind also insbesondere Verknüpfungen der unscharfen Logik geeignet. In scharfer Logik formuliert könnten Regeln z. B. etwa folgendermaßen aussehen:
Wenn Warteschlange A halbvoll und Warteschlange B voll dann Warteschlange B entleeren
oder
wenn Warteschlange A halbvoll und Warteschlange B halbvoll und Warteschlange C halbvoll dann Warteschlange B entleeren.

Für den Regler 6 wird auf diese Weise ein Satz von Regeln definiert. Die Regeln können dabei insbesondere unterschiedliche Anforderungen an den Quality of Service berücksichtigen, da den einzelnen Warteschlangen 5 unterschiedliche Dienste wie z. B. Bildtelefonie, Voice over IP, www oder ftp zugeordnet werden können und diese mit unterschiedlichen Prioritäten weitergeleitet werden. Dabei kann beispielsweise auch in Kauf genommen werden, dass aufgrund der Leistungsfähigkeit des Routers 2 Datenpakete geringerer Priorität bei starker Netzauslastung untergehen können.

Claims

1. Verfahren zum Routing von Daten in paketorientierten Netzwerken, wobei ein eingehender Datenstrom (1) mittels eines Klassifizierungssystems (4) auf mehrere Warteschlangen (5), denen unterschiedlichen Prioritäten zugeordnet sind, aufgeteilt wird und wobei die Daten der Warteschlangen (5) von einem Regler (6) einem ausgehenden Datenstrom (3) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (6) regelbasiert arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere eingehende Datenströme (1) vorgesehen sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ausgehende Datenströme (3) vorgesehen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (6) nach Regeln arbeitet, die den Füllungsgrad der Warteschlangen (5) berücksichtigen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeln des Reglers (6) auf scharfer Logik basieren.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeln des Reglers (6) auf unscharfer Logik basieren.