DE10134959B4

DE10134959B4 - Process for the construction of traffic shaping devices in communication networks

Info

Publication number: DE10134959B4
Application number: DE2001134959
Authority: DE
Inventors: Dirk Abendroth; Ulrich Killat
Original assignee: TUHH Technologie GmbH
Current assignee: Tutech Innovation GmbH
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: WO2003013074A3; WO2003013074A2; DE10134959A1

Abstract

Verfahren zur Konstruktion von an Eingangs- und Knotenpunkten von Kommunikationsnetzwerken zur Kontrolle und Formung von Verkehrsströmen...Process for the construction of communication networks at the entry and node points for the control and shaping of traffic flows ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstruktion von an Eingangs- und Knotenpunkten von Kommunikationsnetzwerken zur Kontrolle und Formung von Verkehrsleitströmen angebrachten Einrichtungen zur Bewertung einer gemessenen Verteilung eines Datenstromes bezüglich einer vorgegebenen Verteilung eines Datenstromes durch eine bewertende Testfunktion sowie einen Verkehrsformer für Kommunikationsnetzwerke.The invention relates to a method for the construction of at entry and node points of communication networks facilities installed for the control and shaping of traffic flow to evaluate a measured distribution of a data stream with respect to a predetermined distribution of a data stream by an evaluating Test function and a traffic shaper for communication networks.

Die von den Formern in das Netz entlassenen Datenströme haben dabei eine Eigenschaft "besser als 'Referenz'", so daß der Netzbetreiber durch konservative Abschätzung mit der 'Referenz' eine Möglichkeit hat, die Dimensionierung von Übertragungspfaden und Knotenpuffern vorzunehmen und einen hohen Wirkungsgrad bei dem Betrieb des Netzes zu erreichen.Those released into the net by the formers streams have a property "better than 'reference'" so that the network operator through conservative assessment with the 'reference' one way has, the dimensioning of transmission paths and node buffers and a high efficiency in the To achieve operation of the network.

In der "SI, Wu; QUANLONG; Ding; CHUNG; Ko Chi: Improving the Network Performance using Prediction based Longest Queue First (PLQF) Scheduling Algorithm. IEEE, ICATM 2001, April 2001, S. 344–348" wird eine adaptive Warteschlangenlängenregulierung vorgeschlagen, bei der zur Verbesserung der Netzwerkleistung von einem Planungsansatz ausgegangen wird, bei dem nicht nur die Länge einer Warteschlange an Daten im Hinblick auf einen zu konzipierenden Sendeplan bzw. ein Sendeverzeichnis auch die eintreffenden Datenströme berücksichtigt werden. Dabei wird ein sogen. "Scheduling-Algorithmus" verwendet, der von zwei skalaren Werten abhängt, nämlich dem der Verbindung zwischen zugeordnetem Gewicht und dem maximalen Füllstand einer asoziierten Warteschlange.In the "SI, Wu; QUANLONG; Ding; CHUNG; Ko Chi: Improving the Network Performance using Prediction based Longest Queue First (PLQF) scheduling algorithm. IEEE, ICATM 2001, April 2001, pp. 344-348 " an adaptive queue length regulation proposed to improve network performance of a planning approach, in which not only the length of a Queue of data for a schedule to be designed or a broadcast directory also takes the incoming data streams into account become. A so-called. "Scheduling algorithm" used which depends on two scalar values, namely that of the connection between the assigned weight and the maximum level an associated queue.

Aus der US-A-5 400 329 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Blockierungen bzw. Überlastungen in Netzwerken, in den bzw. mit denen Datenpakete übertragen werden, bekannt. Das bekannte Verfahren arbeitet derart,daß dort Durchgangs- oder Endknoten bei einsetzender oder bei absehbarer, vorhergesagter Überlastung des Netzes Signale an eine Datenquelle zurücksenden, die daraufhin ihre Senderate reduzieren. Faktisch handelt es sich bei diesem bekannten Verfahren um einen geschlossenen Regelkreis. Das Sendeverhalten der Datenquellen wird dabei dann reduziert, wenn ein aktueller Ratenwert oder aber ein Wert des Ratenzuwachses den zugehörigen Grenzwert überschreitet.A method is known from US-A-5 400 329 to avoid blockages or overloads in networks, in or with which data packets are transmitted, is known. The known method works in such a way that there are through or end nodes in case of onset or with foreseeable, predicted overload the network send signals back to a data source, which then Reduce send rate. In fact, this is known Closed Loop Procedure. The sending behavior the data sources is then reduced if a current rate value or a value of the rate increase exceeds the associated limit.

Aus der nachveröffentlichten WO-A-01 847 82 ist ein telekommunikationsgestützter Verkehrsregulator bekannt, bei dem zur Verkehrsformung eine vom passierendem Datenstrom abgeleitete Größe zu einem Vergleich mit einer zunächst nicht näher bestimmten Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion oder Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion herangezogen wird. Dort wird von einem passierenden Datenstrom abgeleitet, welche Anzahl an Bits in ein betrachtetes Zeitfenster fallen, und zwar die Größen 0 (t) und 0 (s) und deren Differenz .From the subsequently published WO-A-01 847 82 is a telecommunications based Traffic regulator known, in which to shape the traffic from passing data stream derived size for comparison with a first not closer certain probability distribution function or probability density function becomes. There is derived from a passing data stream, which Number of bits fall within a time window under consideration, namely the sizes 0 (t) and 0 (s) and their difference.

Die dortigen Verteilungsfunktionen F und f hingegen werden nicht vom Datenstrom abgeleitet, sie sind vielmehr vorgegeben. Dort wird eine Entscheidung, ob ein Datenpaket verzögert wird oder nicht, aufgrund eines scalaren Vergleiches hergeleitet.The distribution functions there F and f, however, are not derived from the data stream, they are rather specified. There is a decision whether a data packet is delayed or not, derived from a scalar comparison.

Das betrachtete Grundproblem besteht im Verkehrsmanagement und der Ressourcenverteilung: Viele Kommunikationsnetze und insbesondere das Internet bieten zur Datenübertragung über die Nutzungsdauer hinweg den "bestmöglichen" Ressourcenanteil (Best-Effort Service). Moderne und zukünftige Anwendungen benötigen jedoch ein gewisses Maß an Dienstgüte (d.h. Mindestanforderungen an Verlustwahrscheinlichkeiten und Verzögerungsüberschreitungswahrscheinlichkeiten), für deren Garantie eine genaue Kenntnis der Verkehrsparameter der Quellen ebenso notwendig wäre, wie eine Theorie, die angibt, wie die Dienstgüte mit der Ressourcendimensionierung und den Verkehrsparametern zusammenhängt. Diese allgemeine Theorie gibt es nicht und die vollständige Beschreibung der Verkehrsparameter der Quellen ist in der Regel nicht vorhanden und zumeist nicht einmal den Quellen selbst bekannt. Ein Ausweg aus diesem Dilemma besteht darin, den Quellen durch Verkehrsformungseinrichtungen ein Verhalten aufzuzwingen (beispielsweise feste zeitliche Abstände für das Aussenden von Datenpaketen), so daß die resultierenden Datenströme durch wenige Parameter beschreibbar sind und einfache Regeln für die Dimensionierung von Netzressourcen zur Anwendung kommen können.The basic problem under consideration exists in traffic management and resource allocation: many communication networks and in particular the Internet offer data transmission over the period of use the "best possible" Share of resources (best effort service). However, modern and future applications need a certain amount of quality of service (i.e. minimum requirements for probability of loss and probability of delay exceedance), for their Guarantee an exact knowledge of the traffic parameters of the sources would also be necessary like a theory indicating how quality of service with resource sizing and the traffic parameters. This general theory does not exist and the complete Description of the traffic parameters of the sources is usually not available and mostly not even known to the sources themselves. One way out of this dilemma is to source through traffic shaping facilities impose behavior (for example, fixed time intervals for sending out of data packets) so that the resulting data streams can be described by a few parameters and simple rules for dimensioning of network resources can be used.

Als Beispiel für derartige Verkehrsformer seien 'Leaky Buckets' für ATM-Netze oder 'Shaper' und 'Dropper' eines 'Traffic Conditioners' in einem 'Differentiated-Services Router' für das Internet genannt [Kurose, Ross: Computer Networking, Addison Wesley, 2001].As an example for such traffic formers be 'leaky buckets' for ATM networks or 'shapers' and 'droppers' of a 'traffic conditioner' in a 'Differentiated Services Router' for the Internet [Kurose, Ross: Computer Networking, Addison Wesley, 2001].

Diese Verkehrsformer bringen gezielt Verzögerungen ein, so daß der betrachtete Datenstrom über ein bestimmtes Intervall gemittelt eine vorgegebene maximale Rate nicht überschreitet. Die bestehenden Verkehrsformer sind aber entweder nicht in der Lage, das Netz ausreichend vor Paketstauungen zu schützen, oder aber die hinzugefügten Verzögerungen können unbegrenzt anwachsen, wie etwa bei den 'Spacern', die einen Paketstrom mit konstanten Abständen der Pakete erzwingen.These forms of traffic bring targeted delays a so that the considered data stream over a certain interval averages a predetermined maximum rate does not exceed. However, the existing forms of traffic are either not able adequately protect the network from congestion or the added delays can grow indefinitely, such as with the 'spacers' that have a packet stream with constant intervals of the packets.

Die Verkehrsformer können also letztlich einzelne Datenpakete nur verzögern, um so die Verkehrscharakteristik eines Datenstromes zu verändern. Aufgrund der zur Verzögerung notwendigen Speicher kann es in einem Verkehrsformer bei einem Speicherüberlauf auch zu Verlusten kommen.Ultimately, the traffic shapers can only delay individual data packets in order to change the traffic characteristics of a data stream. Due to the memory required for the delay, it can be in a traffic shaper will also suffer losses in the event of a memory overflow.

Die aufgetretenen Verzögerungen liefern in jedem Fall einen Beitrag zur Ende-zu-Ende Verzögerung und haben damit zunächst einen negativen Einfluß auf die Dienstgüte.The delays that occurred in any case contribute to the end-to-end delay and have with it initially a negative impact the quality of service.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, nach dem ein Verkehrsstrom nicht nur bezüglich eines Mittelwerts oder mehrerer Mittelwerte, sondern bezüglich einer den ankommenden Datenstrom beschreibenden Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion mit einer Referenzverteilungsfunktion verglichen wird und durch Verkehrsformung (gezielte Verzögerungen) soweit an die Referenzverteilung angenähert wird, daß die für die Referenzverteilung bekannten Dimensionierungsregeln angewendet werden können, ohne die – für eine auf der Referenzverteilung basierende Planung – zugesicherten Dienstgütemaße zu verletzen.The aim of the present invention is it to specify a method by which a traffic flow is not only in terms of one or more means, but with respect to one probability distribution function describing the incoming data stream is compared with a reference distribution function and by Traffic formation (delays) as far as the reference distribution is approximated that for the reference distribution known dimensioning rules can be applied without the - for one on planning based on reference distribution - violating guaranteed quality of service measures.

Die Lösung in Bezug auf die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bewertende Testfunktion ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The solution in terms of means of the method according to the invention evaluating test function results from the features of the claim 1.

Dem vorliegenden Verfahren liegt im Kern eine Bewertung der Referenzverteilung zugrunde, die darauf beruht, daß Abweichungen der vom Datenstrom abgeleiteten Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion von der Referenzverteilung für verschiedene Ereignisbereiche unterschiedlich zu bewerten sind und die Unterteilung des Ereignisraumes in verschiedene Ereignisbereiche unterschiedlicher Bewertung in einer Selektionsfunktion Ausdruck findet.The present procedure lies essentially based on an evaluation of the reference distribution based on it is based on deviations the probability distribution function derived from the data stream from the reference distribution for different event areas are to be evaluated differently and the division of the event space into different event areas different valuation in a selection function expression place.

Betrachtet man beispielsweise die Füllstandsverteilungen von Wartepuffern, dann sind offensichtlich geringe Füllstände erwünscht (also positiv zu bewerten) und hohe Füllstände nicht (und demnach negativ zu bewerten). In diesem Fall ist der Ereignisraum in zwei Bereiche gegliedert, kann aber auch in weit mehr Bereiche unterteilt werden. Die Verkehrsformungseinrichtung soll einer einfachen Formungsregel folgen, so daß die Verteilungsfunktion des den Former verlassenden Datenstromes besser als die Referenzverteilung ist. Der Begriff "besser als Referenzverteilung" kann sich dabei auf einen Originalprozeß beziehen (in einem ATM-Netz beispielsweise der Zählprozeß der Ankünfte) oder anhand einer abgeleiteten Verteilung (z.B. einer sich beim realen Ankunftsprozeß einstellenden Verteilung der Füllstände eines Wartepuffers) begründet werden . Will man in einem ATM-Netz beispielsweise eine Eigenschaft "besser als Poisson" durch die Formung erzielen, dann muß bei Betrachtung des Zählprozesses der Ankünfte (Originalprozeß) die Poisson-Verteilung selbst als Referenz herangezogen werden, für die Füllstandsverteilung eines Wartepuffers (abgeleitete Verteilung) muß aber die Füllstandsverteilung eines M/D/1-Systemes als Referenzverteilung verwendet werden. Unabhängig davon, ob ein Originalprozeß oder eine abgeleitete Verteilung betrachtet wird, ist eine Referenz (wie beispielsweise eine Poisson-Verteilung) auszuwählen, für die eine die Netzplanung unterstützende Verkehrstheorie vorhanden ist, so daß die geformten Datenströme mit der Eigenschaft "besser als Referenz" dann konservativ durch die Referenz abgeschätzt werden können und auf dieser Basis die Netz-Dimensionierung verläßlich anhand verkehrstheoretischer Modelle vorgenommen werden kann.For example, consider the level distributions of waiting buffers, then obviously low fill levels are desired (i.e. positive) and high levels are not (and therefore to be rated negatively). In this case, the event space divided into two areas, but can also be divided into many more areas be divided. The traffic shaping device should be a simple one Formation rule follow, so that the distribution function of the data stream leaving the former better than the reference distribution is. The term "better than reference distribution" can change refer to an original process (in an ATM network, for example, the counting process of the arrivals) or on the basis of a derived one Distribution (e.g. one that arises during the real arrival process Distribution of the fill levels of a Waiting buffer) justified become . For example, if you want a property in an ATM network To achieve "better than Poisson" through shaping, then must be considered of the counting process of arrivals (Original process) the Poisson distribution itself can be used as a reference, for the level distribution of a waiting buffer (derived distribution), however, the level distribution an M / D / 1 system can be used as a reference distribution. Independently of, whether an original process or a derived distribution is considered is a reference (like for example a Poisson distribution) for which network planning supportive Traffic theory is in place, so that the shaped data flows with the Property "better than reference" then conservative by reference estimated can be and on this basis the network dimensioning reliably based on traffic theory models can be made.

Zur quantitativen Bewertung der Eigenschaft "besser als Referenz" wird erfindungsgemäß eine Testfunktion verwendet, die ein Maß für die Abweichung der von dem Datenstrom abgeleiteten Verteilung von der Referenzverteilung darstellt. Diese besteht aus der Summation von Fehlertermen für die einzelnen Wahrscheinlichkeiten (beziehungsweise Häufigkeiten), die mit Hilfe eines multiplikativen Gewichtes einer erfindungsgemäßen Selektionsfunktion gewichtet werden. Die Gewichtung sieht dabei lediglich Gewichte "1" oder "0" vor und selektiert die in die Testfunktion eingehenden Fehlerterme folgendermaßen:
Betrachtet man im Sinne der Qualifizierung "besser als" Überschreitungen der Referenzwahrscheinlichkeiten durch die gemessenen relativen Häufigkeiten als ungünstig (negativ bewertetes Ereignis oder negativ bewerteter Ereignisbereich), dann sind die zugehörigen Fehlerterme bei tatsächlicher Überschreitung zu berücksichtigen, nicht aber bei Unterschreitungen. Sind Überschreitungen der Referenzwahrscheinlichkeiten durch die gemessenen relativen Häufigkeiten jedoch im Sinne "besser als" erwünscht, dürfen die zugehörigen Fehlerterme eben nur bei einer tatsächlich eintretenden Unterschreitung berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung der Fehlerterme drückt sich in beiden Fällen durch das Gewicht "1" aus.For the quantitative evaluation of the property "better than reference", a test function is used according to the invention which represents a measure of the deviation of the distribution derived from the data stream from the reference distribution. This consists of the summation of error terms for the individual probabilities (or frequencies), which are weighted with the aid of a multiplicative weight of a selection function according to the invention. The weighting only provides weights "1" or "0" and selects the error terms used in the test function as follows:
If, in the sense of qualification, "better than" exceeding the reference probabilities by the measured relative frequencies is considered unfavorable (negatively assessed event or negatively assessed event area), then the associated error terms have to be taken into account when actually exceeding, but not when falling below. However, if the reference probabilities are exceeded due to the measured relative frequencies in the sense of "better than", the associated error terms may only be taken into account if the values actually fall short. The consideration of the error terms is expressed in both cases by the weight "1".

Konkret für das Beispiel einer Pufferstandsverteilung bedeutet dies: Trennt man vorzuziehende niedrige Füllstände und unerwünschte hohe Pufferfüllstände durch einen Grenzfüllstand, dann sind in der Testfunktion für Füllstände kleiner dem Grenzfüllstand nur Fehlerterme der Ereignisse zu berücksichtigen, deren gemessene relative Häufigkeit kleiner als die Referenzwahrscheinlichkeit ist, jedoch für Füllstände größer dem Grenzfüllstand nur die Fehlerterme der Ereignisse, deren relative Häufigkeit die Referenzwahrscheinlichkeit übersteigt. Die Testfunktion kann bei der Bewertung der Abweichungen (Fehlerterme) von einer Referenzverteilung den Betrag der Abweichung selbst, ihr Quadrat oder irgend eine andere gerade Potenz heranziehen. Im folgenden wird stets mit den quadratischen Abweichungen gearbeitet, die ihren Niederschlag in einschlägigen Testverfahren wie dem Chi-Quadrat-Test gefunden haben, ohne daß dadurch die Verwendung anderer Maße der Abweichung im Sinne der Erfindung ausgeschlossen werden sollen. Im Kern der Erfindung steht nunmehr die Aufgabe, ein Testverfahren zu realisieren, daß zur Definition des "besser als"-Kriteriums den Ereignisraum in unterschiedlich zu bewertende Bereiche unterteilt, und im Sinne des Kriteriums selektiv nur unerwünschte Abweichungen bestraft. Dazu wird obiger Darstellung folgend zunächst folgende Testfunktion vorgeschlagen:

mit einer genauer zu beschreibenden Selektionsfunktion s(i) , welche die Fehlerterme unerwünschter Unter- oder Überschreitungen der Referenzhäufigkeiten np_i durch die gemessenen Häufigkeiten h_i einblendet. Die Selektionsfunktion s(i) kann dabei Ereignisbereiche auch vollständig ausblenden (neutral bewerten), indem weder Überschreitungen noch Unterschreitungen mit dem Gewicht "1" belegt werden. Der Index i läuft über alle Ereignisse eines endlichen Ereignisraumes.Specifically for the example of a buffer level distribution, this means: If preferred low levels and undesirable high buffer levels are separated by a limit level, then in the test function for levels below the limit level only error terms of the events need to be taken into account, the measured relative frequency of which is less than the reference probability, however for fill levels greater than the limit fill level only the error terms of the events, the relative frequency of which exceeds the reference probability. When evaluating the deviations (error terms) from a reference distribution, the test function can use the amount of the deviation itself, its square or any other even power. In the following, we always work with the quadratic deviations, which have been reflected in relevant test methods such as the chi-square test, without the use of other measures of the deviation within the meaning of the invention being thereby excluded. The essence of the invention is now the task of realizing a test procedure that, for the definition of the "better than" criterion, divides the event space into areas to be evaluated differently and, in the sense of the criterion, selectively punishes only undesirable deviations. For this purpose, the following test function is first proposed as follows:

with a selection function s (i) to be described in more detail, which fades in the error terms of undesired shortfalls or overshoots of the reference frequencies np _i by the measured frequencies h _i . The selection function s (i) can also completely hide event areas (assess neutral) by neither exceeding nor falling below the weight "1". The index i runs over all events of a finite event space.

Die Erfindung wird nachstehend zunächst anhand eines Beispieles und später allgemein erläutert.The invention is first described below an example and later generally explained.

Es zeigen:Show it:

1: Beispiel: Schema einer Verkehrsformungsschaltung für ATM-Netze; Es bezeichnen:
(1) Dateneingang, (2) Datenausgang, (3) Speicher, (4) Speicherzugriffssteuerung, (5) Datenausgangspuffer, (6) Inkrement-Operation, (7) Dekrement-Operation, (8) Inkrement-Operation mit vorgegebenem Maximalwert, (9) Dekrement-Operation mit vorgegebenem Minimalwert, (10) Komparator-Operation, (11) Funktionsblock zur Auswertung einer Testfunktion, (12) Netztakt, (13) Takt der virtuellen Bedienrate; 1 : Example: Scheme of a traffic shaping circuit for ATM networks; Designate it:
( 1 ) Data input, ( 2 ) Data output, ( 3 ) Storage, ( 4 ) Memory access control, ( 5 ) Data output buffer, ( 6 ) Increment operation, ( 7 ) Decrement operation, ( 8th ) Increment operation with predetermined maximum value, ( 9 ) Decrement operation with predetermined minimum value, ( 10 ) Comparator operation, ( 11 ) Function block for evaluating a test function, ( 12 ) Network clock, ( 13 ) Clock of the virtual service rate;

2: konkrete Realisierung (Schaltung) zur Auswertung einer erfindungsgemäßen Testfunktion; 2 : concrete implementation (circuit) for evaluating a test function according to the invention;

3: allgemeines Verfahren zur Konstruktion von Verkehrsformungseinrichtungen mit Hilfe einer erfindungsgemäßen selektiven Testfunktion; Es bezeichnen:
(1) Dateneingang, (2) Datenausgang, (14) Datenpuffer, (15) Gatter, (16) Speicher, Speicherinhalt: Meßhäufigkeiten und Gesamtzahl, (17) Speicher, Speicherinhalt: Referenzverteilung, (18) Testoperation einschließlich aller erforderlichen Grundoperationen, (19) Speicher, Speicherinhalt: begrenzendes Quantil. 3 General method for the construction of traffic shaping devices with the help of a selective test function according to the invention; Designate it:
( 1 ) Data input, ( 2 ) Data output, ( 14 ) Data buffer, ( 15 ) Gate, ( 16 ) Memory, memory content: measurement frequencies and total number, ( 17 ) Memory, memory content: reference distribution, ( 18 ) Test operation including all necessary basic operations, ( 19 ) Memory, memory content: limiting quantile.

Beispiel:Example:

Wir betrachten im folgenden zunächst ein ATM-Netz und formulieren anhand einer möglichen Realisierung ein Formungsverfahren, das Datenströme mit der Eigenschaft "besser als Poisson" entläßt. Motiviert sei dieser Sonderfall aus folgendem Blickwinkel: In [Roberts: Stochastic ordering and the notion of negligible CDV Proc., ITC 15, 1997] wurde gezeigt, daß die Eigenschaft "besser als Poisson" durch ein ATM-Netz hindurch erhalten bleibt. Sorgt man also dafür, daß alle dem Netz zugeführten Datenströme durch eine Verkehrsformung der Eigenschaft "besser als Poisson" genügen, so kann das Verkehrsaufkommen im gesamten Netz durch das überlagerter Poissonströme nach obenhin abgeschätzt werden und die Puffer im Netz entsprechend dimensioniert werden. Der ITU [Rec. E.736] folgend wird die Eigenschaft "besser als Poisson" einem Datenstrom zugeordnet, wenn dieser, auf eine sequenzerhaltende (FIFO) Warteschlange mit deterministischem Server treffend, weniger Verluste erfährt, als ein Poisson-Datenstrom gleicher mittlerer Rate bei gleichem Bedienverhalten. Wie bereits oben beschrieben sind damit niedrige Pufferfüllstände erwünscht, hohe hingegen nicht. Der Vorgang der Verkehrsformung besteht mithin darin, die Datenzellen imaginär auf eine virtuelle Warteschlange zu geben, um die Füllständsverteilung in dieser virtuellen Warteschlange mit der eines M/D/1-Systems zu vergleichen. Ist die Füllstandsverteilung bzw. die Verteilung der Wartezeiten in der virtuellen Warteschlange "besser" als diejenige im M/D/1-Referenzsystem, so läßt der Former die Datenzellen passieren. Trifft dies nicht zu, so werden ankommende Datenpakete in einer (reellen) FIFO-Warteschlange gepuffert und erst weitergegeben, wenn obige Bedingung erfüllt ist.We first consider below ATM network and formulate a shaping process based on a possible implementation, the data streams dismissed with the property "better than Poisson". This special case is motivated from the following perspective: In [Roberts: Stochastic ordering and the notion of negligible CDV Proc., ITC 15, 1997] was shown that the Obtain property "better than Poisson" through an ATM network remains. So if you make sure that all fed into the network streams by shaping the property "better than Poisson" sufficient In this way, the traffic volume in the entire network can be Poissonströme estimated upwards and the buffers in the network are dimensioned accordingly. The ITU [Rec. E.736] following the property "better than Poisson" assigned to a data stream, if this, on a sequence-preserving (FIFO) queue hitting deterministic server, less Experiences losses, as a Poisson data stream of the same average rate at the same Operating behavior. As already described above, these are low Buffer fill levels desired, high however not. The process of shaping traffic therefore consists of the data cells imaginary to give a virtual queue to fill level distribution in this virtual queue with that of an M / D / 1 system to compare. Is the level distribution or the distribution of waiting times in the virtual queue "better" than that in the M / D / 1 reference system, so the former leaves the data cells happen. If this is not the case, incoming ones Data packets buffered in a (real) FIFO queue and only passed on if the above condition is met.

Um ein Testverfahren zu realisieren, das zur Definition der Qualifizierung "besser als Poisson" geeignet ist, wird wie obig beschrieben ein quadratisches Fehlermaß verwendet und die Pufferfüllstände durch einen Grenzfüllstand in einen positiv zu bewertenden (aller Füllstände kleiner oder gleich dem Grenzfüllstand) und einen negativ zu bewertenden (alle Füllstände größer dem Grenzfüllstand) unterteilt. Im Sinne eines nichtparametrischen Anpassungstestes formulieren wir die Nullhypothese für den vorliegenden Spezialfall: Die Füllstandsverteilung der virtuellen Warteschlange sei "besser" als diejenige eines M/D/1- Systems. Wir verfolgen die Arbeitsweise eines derartigen Formers anhand der Darstellung in 1. Die Beschreibung ist in sechs Schritte gegliedert.In order to implement a test procedure that is suitable for the definition of the qualification "better than Poisson", a quadratic error measure is used as described above and the buffer fill levels are evaluated by a limit fill level in a positive (all fill levels less than or equal to the limit fill level) and a negative to be assessed (all fill levels greater than the limit fill level). In the sense of a non-parametric adaptation test, we formulate the null hypothesis for the special case at hand: The fill level distribution of the virtual queue is "better" than that of an M / D / 1 system. We follow the operation of such a shaper based on the representation in 1 , The description is divided into six steps.

Initialisierung:Initialization:

In der Initialisierungsphase werden im Speicher (3) des Formers folgende Speicherinhalte vorbereitet:
Die Referenzzustandsverteilung des M/D/1-Systems ist in Abhängigkeit von der mittleren Last ρ in Form von Vektoren p (ρ) gespeichert. Nach ermittelter oder vereinbarter mittlerer Last ist daraus der zu verwendende Referenzvektor pp zu entnehmen. Die Länge der virtuellen Warteschlange ist auf einen endlichen Wert N_max zu begrenzen. Die Referenzverteilung hat damit die Länge N_max + 1, wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß die Wahrscheinlichkeit für den maximalen Füllstand N_max das Kumulativ aller Wahrscheinlichkeiten für Füllstände größer N_max enthält, so daß die Summe der Referenzwahrscheinlichkeiten eins beträgt. Der Vektor h gibt die Häufigkeiten der Füllstände in der virtuellen Warteschlange an und wird als Nullvektor oder entsprechend einer beliebigen Verteilung, beispielsweise einem Vielfachen des Referenzvektors initialisiert. Die Zahl n gibt die Anzahl der Ereignisse an, welche in der zu prüfenden Verteilung zu berücksichtigen sind und ist als Summe der Häufigkeiten h zu ermitteln. Die Variable i wird zu Null initialisiert und als Zähler verwendet, der den Füllstand der virtuellen Warteschlange angibt. Für die Testentscheidung wird der Wert der Testfunktion mit einem frei wählbaren Wert Q verglichen. Wir empfehlen die Verwendung von Quantilen einer Chi-Quadrat-Verteilung, ohne daß dadurch die Verwendung anderer Verteilungen im Sinne der Erfindung ausgeschlossen werden sollen. Abhängig von der Länge der virtuellen Warteschlange N_max und einer Unsicherheit α der später zu fällenden Testentscheidung ist aus den Quantilen Q(N_max α) das entsprechende Quantil Q auszuwählen.In the initialization phase, the memory ( 3 ) the following memory contents are prepared by the former:
The reference state distribution of the M / D / 1 system is stored as a function of the mean load ρ in the form of vectors p (ρ). After the determined or agreed average load, the reference vector pp to be used can be found. The length of the virtual queue is to be limited to a finite value N _max . The reference distribution therefore has the length N _max + 1, care being taken that the probability for the maximum fill level N _{max contains} the cumulative of all probabilities for fill levels greater than N _max , so that the sum of the reference probabilities is one. The vector h indicates the frequencies of the fill levels in the virtual queue and is initialized as a zero vector or according to any distribution, for example a multiple of the reference vector. The number n indicates the number of events to be considered in the distribution to be checked and is to be determined as the sum of the frequencies h. The variable i is initialized to zero and used as a counter that indicates the fill level of the virtual queue. For the test decision, the value of the test function is compared with a freely selectable value Q. We recommend the use of quantiles of a chi-square distribution, without this excluding the use of other distributions in the sense of the invention. Depending on the length of the virtual queue N _max and an uncertainty α of the test decision to be made later, the corresponding quantile Q must be selected from the quantiles Q (N _max α).

Paketankunft:Packet arrival:

Trifft ein Datenpaket auf den Dateneingang (1) des Formers, werden die enthaltenen Daten mit Hilfe einer Speicherzugriffsteuerung (4) in den Speicher (3) geschrieben. Um die Sequenzrichtigkeit der Daten gewährleisten zu können, werden die auf die Dateninhalte weisenden Zeiger in einer FIFO-Warteschlange gespeichert. Ein zusätzliches Indikator-Bit (Flag) wird bei einer Paketankunft auf den Wert "1" gesetzt (oder belassen) und indiziert, daß mindestens ein Datenpaket im Speicher enthalten ist.If a data packet hits the data input ( 1 ) of the former, the data it contains is saved using a memory access controller ( 4 ) in the memory ( 3 ) written. In order to ensure the correctness of the sequence of the data, the pointers pointing to the data contents are stored in a FIFO queue. An additional indicator bit (flag) is set (or left) to "1" on a packet arrival and indicates that at least one data packet is contained in the memory.

Testphase:Test phase:

Ist das Indikator-Bit gesetzt, so kann geprüft werden, ob die Veränderung der Statistik durch ein weitergeleitetes Paket konform der Nullhypothese wäre, oder nicht. Dazu ist der aktuelle Füllstand i der virtuellen Warteschlange aus dem Speicher zu lesen, die i-te Komponente des Vektors h auszulesen, diese via Speicherzugriffssteuerung (4) an den Inkrement-Block (6) weiterzugeben und die inkrementierte Komponente zurück in den Vektor h zu schreiben. Die Anzahl der insgesamt weitergeleiteten Pakete n ist in ähnlicher Weise zu inkrementieren. Zur Evaluation der Testfunktion werden die Variablen p , h , n und N_max aus dem Speicher (3) gelesen und an den Funktionsblock (11) übergeben. Die Testfunktion berechnet sich zu

If the indicator bit is set, it can be checked whether the change in the statistics by a forwarded packet would conform to the null hypothesis or not. For this purpose, the current fill level i of the virtual queue has to be read from the memory, the i-th component of the vector h has to be read out, this via memory access control ( 4 ) to the increment block ( 6 ) pass on and write the incremented component back into the vector h. The number of packets n forwarded in total must be incremented in a similar manner. To evaluate the test function, the variables p, h, n and N _{max are} stored in the memory ( 3 ) read and sent to the function block ( 11 ) to hand over. The test function calculates itself

2 zeigt eine technische Realisierung des Funktionsblockes (11) zur Auswertung einer erfindungsgemäßen Testfunktion χ 2 / . Die Selektionsfunktion s(i) nimmt dabei eine nichtsymmetrische Bewertung der Fehlersummanden vor, indem Füllstände größer N_G negativ und jene kleiner N_G positiv bewertet werden. Dies bedeutet, daß bei Füllständen größer N_G nur für Häufigkeiten h_i größer den Referenzhäufigkeiten np_i und bei Füllständen kleiner N_G nur für Häufigkeiten h_i kleiner den Referenzhäufigkeiten np_i Fehleranteile zur Testfunktion χ 2 / hinzukommen können. Der Funktionswert χ 2 / ist ein Maß für die Abweichung der gemessenen Häufigkeiten h_i von den Referenzhäufigkeiten im Sinne einer Qualifizierung "besser als", die mit Hilfe der Selektionsfunktion s(i) in Form der Einteilung und Bewertung der beiden Ereignisbereiche beschrieben ist. In dem hier betrachteten Beispiel wird als Wahl für den Grenzfüllstand N_G die mittlere Warteschlangenlänge des Referenzsystems bei gleicher mittlerer Last empfohlen. Der Funktionswert χ 2 / wird für die Testentscheidung vom Funktionsblock (11) zurückgegeben und gemeinsam mit einem geeignet gewählten Grenzwert an den Komparator-Block (10) übergeben. Als Grenzwert wählt man ein Quantil Q (N_max, α) einer Chi-Quadrat-Verteilung, das vom Freiheitsgrad der Testfunktion (hier N_max ) und einer gewünschten Entscheidungssicherheit 1 – α abhängt. Ist der Wert der Testfunktion größer als das Quantil, liefert der Komparator-Block (10) eine "0" und die Nullhypothese ist abzulehnen. Andernfalls wird die Nullhypothese nicht abgelehnt, Konformität angenommen und der Komparator-Block liefert eine "1". 2 shows a technical implementation of the function block ( 11 ) to evaluate a test function erfindungsgemäßen 2 /. The selection function s (i) carries out a non-symmetrical assessment of the error summands by evaluating fill levels greater than N _G negative and those less than N _G positive. This means that for fill levels greater than N _G only for frequencies h _i greater than the reference frequencies np _i and for fill levels less than N _G only for frequencies h _i less than the reference frequencies np _i error components can be added to the test function χ 2 /. The function value χ 2 / is a measure of the deviation of the measured frequencies h _i from the reference frequencies in the sense of a qualification “better than”, which is described with the aid of the selection function s (i) in the form of the division and evaluation of the two event areas. In the example considered here, the average queue length of the reference system with the same average load is recommended as the choice for the limit fill level N _G. The function value χ 2 / is used for the test decision by the function block ( 11 ) returned and together with a suitably chosen limit value to the comparator block ( 10 ) to hand over. A quantile Q (N _max , α) of a chi-square distribution is chosen as the limit value degree of the test function (here N _max ) and a desired decision certainty depends on 1 - α. If the value of the test function is greater than the quantile, the comparator block ( 10 ) a "0" and the null hypothesis must be rejected. Otherwise the null hypothesis is not rejected, conformity is assumed and the comparator block returns a "1".

Konformität mit der Nullhypothese:Conformity with the Null hypothesis:

Führt ein Vergleich des Testfunktionswertes mit dem Quantil auf Konformität mit der Nullhypothese, kann der emulierte Datenabgang vollzogen werden. Dazu ist der Speicherinhalt, auf den das erste Element der Zeiger-FIFO weist, aus dem Speicher (3) zu entnehmen und zum Netzausgang (2) zu führen. Der Datenausgangspuffer (5) dient dazu, mehrere kurz aufeinander folgende konforme Zellen entsprechend dem ATM-Netztakt (12) oder der reservierten Rate der Verbindung entzerren zu können. Ist eine Datenzelle weitergegeben worden, so muß der entsprechende Zeiger aus der FIFO entfernt, und der Füllstand der virtuellen Warteschlange i mit Hilfe des Inkrement-Blockes (8) erhöht werden: i = min { i + 1, N_max } . Ist der Datenspeicher mit der Weitergabe des Datenpaketes leergelaufen, muß das Indikator-Bit auf "0" korrigiert werden, damit keine weiteren Testfunktionsauswertungen vorgenommen werden.If a comparison of the test function value with the quantile leads to conformity with the null hypothesis, the emulated data output can be carried out. For this purpose, the memory content to which the first element of the pointer FIFO points is from the memory ( 3 ) and to the network outlet ( 2 ) respectively. The data output buffer ( 5 ) is used to create several consecutive conforming cells according to the ATM network clock ( 12 ) or to equalize the reserved rate of the connection. If a data cell has been passed on, the corresponding pointer must be removed from the FIFO and the fill level of the virtual queue i using the increment block ( 8th ) can be increased: i = min {i + 1, N _max }. If the data memory has run empty when the data packet is forwarded, the indicator bit must be corrected to "0" so that no further test function evaluations are carried out.

Ablehnung der Nullhypothese:Rejection of the null hypothesis:

Übersteigt der Funktionswert χ 2 / das gewählte Quantil Q , so liefert der Komparator-Block (10) eine "0" und die Nullhypothese ist mit gewählter Sicherheit 1 – α abzulehnen. In diesem Fall sind die zu Testzwecken vorgenommenen Inkrementationen an den Variablen n und h_i rückgängig zu machen. Zu diesem Zweck verwendet der Verkehrsformer analog der Inkrementierung einen Dekrement-Block (7). Ist die Nullhypothese einmal abgelehnt worden, sind keine weiteren Testfunktionsauswertungen vorzunehmen, bis sich die zu betrachtende Statistik verändert hat. In diesem Beispiel tritt dies bei einem veränderten Füllstand i der virtuellen Warteschlange ein. Die Verzögerung eines Datenpaketes ist demnach dadurch bestimmt, daß eine erneute Testfunktionsauswertung bei verändertem Füllstand der virtuellen Warteschlange auf eine mit der Nullhypothese konforme Testentscheidung führt. Diese Verzögerung wird entscheidend von der Bedienzeit der virtuellen Warteschlange beeinflußt.If the function value χ 2 / exceeds the selected quantile Q, the comparator block (10) returns a "0" and the null hypothesis is to be rejected with the selected certainty 1 - α. In this case, the increments made for variables n and h _i for test purposes must be undone. For this purpose, the traffic shaper uses a decrement block analogous to the increment ( 7 ). Once the null hypothesis has been rejected, no further test function evaluations need to be carried out until the statistics to be considered have changed. In this example, this occurs when the fill level i of the virtual queue changes. The delay of a data packet is therefore determined in that a renewed test function evaluation with a changed fill level of the virtual queue leads to a test decision conforming to the null hypothesis. This delay is decisively influenced by the operating time of the virtual queue.

Virtuelle Bedienzeit:Virtual operating time:

Die virtuelle Warteschlange wird von den vom Former abgehenden Paketen imaginär gefüllt. Die Bedienung der Pakete in der virtuellen Warteschlange wird durch ein zeitlich äquidistantes Dekrementieren des Füllstandes nachgebildet. Dafür muß der Zähler i im Takt der virtuellen Bedienrate (13) dekrementiert werden. Die bedingte Dekrement-Operation (9) trägt Sorge dafür, daß keine negativen Füllstände auftreten können: i = max {0, i – 1} .The virtual queue is imaginatively filled by the packets outgoing from the former. The operation of the packets in the virtual queue is simulated by decrementing the fill level at equal intervals. For this, the counter i must be in time with the virtual service rate ( 13 ) can be decremented. The conditional decrement operation ( 9 ) ensures that no negative fill levels can occur: i = max {0, i - 1}.

Auf das obige Beispiel bezugnehmend, soll nun das allgemeine Verfahren zum Entwurf von Verkehrsformern erläutert werden.Referring to the example above, is now the general procedure for designing traffic shapers explained become.

In 3 ist ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt.In 3 is a block diagram of the method according to the invention.

Der eigentliche Vorgang der Verkehrsformung besteht darin, daß Daten aus einer oder mehreren überlagerten Datenquellen dem Dateneingang (1) des Formers zugeführt, bei Bedarf in einer Warteschlange (14) gespeichert und nach einem näher zu beschreibenden Prüfverfahren bei positivem Prüfergebnis über ein Gatter (15) zum Datenausgang weitergeleitet werden.The actual process of shaping traffic is that data from one or more superimposed data sources is sent to the data input ( 1 ) of the former, if necessary in a queue ( 14 ) saved and after a test procedure to be described in more detail with a positive test result via a gate ( 15 ) are forwarded to the data output.

Gegenstand der Erfindung ist das Prüfverfahren, bei dem eine unmittelbar oder mittelbar von dem abgehenden Datenstrom abgeleitete Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion bzw. Wahrscheinlichkeitsdichte mit Hilfe eines Vergleiches eines Funktionswertes einer erfindungsgemäßen Testfunktion mit einem Grenzwert Q (vorzugsweise Quantil einer Chi-Quadrat-Verteilung) auf die Qualifizierung "besser als Referenz" geprüft wird, so daß der abgehende, geformte Datenstrom eine Wahrscheinlichkeitsverteilung bzw. Wahrscheinlichkeitsdichte aufweist, die im Sinne der Erfindung "besser" als die Referenzverteilung ist.The subject of the invention is that test methods, where one is directly or indirectly from the outgoing data stream derived probability distribution function or probability density with the help of a comparison of a function value of a test function according to the invention with a limit value Q (preferably quantile of a chi-square distribution) is checked for the qualification "better than reference", so that the outgoing, shaped data stream a probability distribution or has probability density in the sense of the invention is "better" than the reference distribution.

Seien die Referenzwahrscheinlichkeiten durch den Vektor pp (17) mit der Länge N^b + 1, die ermittelten Häufigkeiten durch h (16) und deren Summe durch n (16) gegeben. Die selektive Testfunktion besteht aus den Fehlertermen und einer erfindungsgemäßen Selektionsfunktion, welche die zu prüfende Wahrscheinlichkeitsverteilung oder Wahrscheinlichkeitsdichte in b disjunkte Bereiche zerlegt und diese als positiv, negativ oder neutral zu bewerten markiert:

mit

Positive Bereiche markieren dabei Ereignisse, die erwünscht sind und bringen deshalb nur Fehlerterme in die Testfunktion ein, wenn die gemessenen Häufigkeiten h_i die Referenzhäufigkeiten np_i unterschreiten. Negative Bereiche markieren demzufolge Ereignisse, deren Häufigkeiten h_idie Referenzhäufigkeiten nicht überschreiten sollen. Ist dies jedoch der Fall, so sind die entsprechenden Fehleranteile zu berücksichtigen. Neutrale Bereiche bringen unabhängig von eventuellen Abweichungen keine Anteile ein. Die Testfunktion berücksichtigt für jedes Ereignis somit nur Fehlerterme eines Vorzeichens, bestimmt durch die Markierung.Let the reference probabilities be by the vector pp ( 17 ) with the length N ^b + 1, the frequencies determined by h ( 16 ) and their sum by n ( 16 ) given. The selective test function consists of the error terms and a selection function according to the invention, which breaks down the probability distribution or probability density to be tested into b disjoint areas and marks them as positive, negative or neutral:

With

Positive areas mark events that are desired and therefore only introduce error terms into the test function if the measured frequencies h _i fall below the reference frequencies np _i . Accordingly, negative areas mark events whose frequencies h _i should not exceed the reference frequencies. If this is the case, however, the corresponding error proportions must be taken into account. Neutral areas do not contribute any shares regardless of any deviations. The test function therefore only considers error terms of a sign for each event, determined by the marking.

Im oben angegebenen Beispiel ist b = 2,N^b = N_max, der Bereich 0 ≤ i ≤

ist positivIn the example given above, b = 2, N ^b = N _max , the range 0 ≤ i ≤

is positive

bewertet, und der verbleibende Teil

+ 1 ≤ i ≤ N_max ist negativ bewertet (d.h. für Füllstände kleiner oder gleich N_G können nur Häufigkeiten h_i kleiner, aber nicht größer den Referenzwahrscheinlichkeiten Fehleranteile in χ 2 / bringen, und für Füllstände größer N_G entsprechend umgekehrt). Die Auswertung dieser Testfunktion mit allen dazu notwendigen Definitionen, Grundrechenoperationen und Vergleichsoperationen wird im χ 2 / – Block (18) vorgenommen. Bei einer positiven Testentscheidung wird dem Gatter (15) über einen Impuls signalisiert, daß ein Datenpaket passieren darf. Weiterhin sind dann die Speicherinhalte h_i und n zu inkrementieren. Bei einer negativen Testentscheidung müssen alle im Eingangspuffer (14) gespeicherten und neu hinzukommenden Datenpakete dort verbleiben, bis eine Veränderung der von dem Datenstrom abgeleiteten Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion bzw. Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion auf eine positive Testentscheidung führt. Der zur Testentscheidung notwendige Grenzwert Q (19) ist frei wählbar. Vorzugsweise wählt man Quantile

einer Chi-Quadrat-Verteilung, ohne daß dadurch die Verwendung von Quantilen anderer Verteilungsfunktionen im Sinne der Erfindung ausgeschlossen werden soll. Da die Testfunktion nur einseitig Fehlerterme berücksichtigt, sind die Quantile wahlweise zu halbieren und um den Anteil neutraler Bereiche zu reduzieren. Sei N⁰ die Anzahl neutral bewerteter Ereignisse, dann wählt man beispielsweise

Das angegebene Verfahren läßt sich nicht nur wie im Beispiel dargestellt, auf Netzwerke konstanter, sondern auch auf Netzwerke variabler Paketlänge anwenden. In diesem Fall ist beispielsweise die Granularität der Bedienzeit eines virtuellen Servers etwa auf ein Byte oder einen größten gemeinsamen Teiler der am häufigsten vorkommenden Paketlängen zu wählen. Die Einteilung der Ereignisse für Pufferstände in einer virtuellen Warteschlange ist dann ebenfalls in angemessenen, eventuell nicht gleichgroßen Datenmengen vorzunehmen.rated, and the remaining part

+ 1 ≤ i ≤ N_Max is negative (i.e. for Fill levels less than or equal to N_G can only frequencies h_i smaller, but not bigger than that Bring reference probabilities into anteile 2 /, and for levels greater than N_G vice versa). The evaluation this test function with all the necessary definitions, basic arithmetic operations and comparison operations is performed in the χ 2 / - block ( 18 ) performed. If the test is positive, the gate ( 15 ) about one Impulse signals that a Data packet may pass. Then the memory contents H_i and increment n. With a negative Test decision must all in the input buffer ( 14 ) saved and newly added Data packets remain there until there is a change in the data stream derived probability distribution function or probability density function leads to a positive test decision. The one for the test decision necessary limit value Q ( 19 ) is freely selectable. Quantiles are preferred

a chi-square distribution, without this the use of quantiles of other distribution functions in the sense the invention is to be excluded. Because the test function only one-sided error terms are taken into account, the quantiles are either halved and neutral by the proportion Reduce areas. His⁰ the number neutral events, then you choose, for example

The specified procedure let yourself not only as shown in the example, on networks more constant, but also apply to networks of variable packet length. In this case is, for example, the granularity of the operating time of a virtual one Servers on a byte or a largest common divisor of the most common packet lengths to choose. The classification of events for buffer stalls in a virtual queue is then also in reasonable, may not be the same size Amount of data.

Die den abgehenden Datenstrom beschreibende Wahrscheinlichkeitsverteilung bzw. Wahrscheinlichkeitsdichte kann mittelbar, wie im angegebenen Beispiel, oder aber unmittelbar, beispielsweise als Verteilung der Abgangsintervalle, abgeleitet werden. Beschrieben wird die Verteilung jedoch stets durch die ermittelten Häufigkeiten h und ihre Summe n (16).The probability distribution or probability density describing the outgoing data stream can be derived indirectly, as in the example given, or directly, for example as a distribution of the departure intervals. However, the distribution is always described by the determined frequencies h and their sum n ( 16 ).

Die Referenzverteilung p (17) ist so zu wählen, daß ihre Summe eins ergibt, und sie sowohl im Sinne "besser als Referenz" als auch von der Zielsetzung des Formens geeignete Schranken für die zu prüfende Verteilung darstellt.The reference distribution p ( 17 ) is to be chosen so that its sum equals one, and it represents both in the sense of "better as a reference" and in terms of the objective of shaping suitable barriers for the distribution to be tested.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist verschiedene Vorteile auf. Aufgrund der Vielzahl an Freiheitsgraden, wählbaren Referenzen und Parametern ist das Verfahren universell anwendbar. Mit Hilfe von Simulationsuntersuchungen konnte nachgewiesen werden, daß für eine große Klasse von Testvektoren sich am Ausgang des Verkehrsformers ein Poissonähnlicher Paketstrom einstellen ließ. Dieses Ergebnis ist weitgehend unabhängig von der genauen Wahl der Parameter N_max, N_G und Q, so daß das Verfahren auch als sehr robust bezeichnet werden kann. Über die Wahl der verbleibenden Parameter, wie beispielsweise einer Initialverteilung für den Häufigkeitsvektor h , die Anzahl der Initialwerte oder aber die Entscheidungsunsicherheit α, ist keine generelle Angabe gemacht worden, da die Wahl dieser Parameter ebenfalls unkritisch ist.The method according to the invention has various advantages. Due to the large number of degrees of freedom, selectable references and parameters, the method can be used universally. With the help of simulation investigations, it was possible to prove that a Poisson-like packet stream could be set for a large class of test vectors at the exit of the traffic shaper. This result is largely independent of the exact choice of the parameters N _max , N _G and Q, so that the method can also be described as very robust. No general information has been given about the choice of the remaining parameters, such as an initial distribution for the frequency vector h, the number of initial values or the decision uncertainty α, since the choice of these parameters is also uncritical.

Claims

Method for the construction of devices attached to the entry and node points of communication networks for the control and shaping of traffic streams for evaluating a measured distribution of a data stream with respect to a predetermined distribution of a data stream by means of an evaluating test function χ 2 / for defining a "better than the reference" criterion with a probability outgoing data stream having a distribution of probability or probability density for dividing an event space into different areas to be evaluated, whereby

with a selection function

is equipped with p = reference distribution, h = frequency of events of a probability distribution or probability density to be tested, n = frequency and N _G = limit fill level, and the event space of the reference distribution and the measured distribution is divided into disjoint areas, which are either positive or negative or to be assessed as neutral, and these markings are taken into account in such a way that the error terms entering the error function χ 2 /, determined by the amount of the deviation of the measured distribution from the reference distribution, its square or the amount of another power of the deviation with weights "1" or "0" are multiplied so that only errors of a sign are taken into account for each event and each error term is only taken into account if the evaluation of the area in which the error term is located and the sign of the deviation are rectified.

A method according to claim 1, characterized in that for classification of a traffic flow by means of evaluation, the test decision by Comparison of the function value with a limiting quantile Q one any distribution like becomes.

Process according to claims 1 or 2, characterized in that the limiting quantile Q for the test decision is taken from a chi-square distribution.

Process according to claims 1 to 3, characterized in that the reference distribution and the measured distribution by a limit in two areas is divided.

Method according to claim 4, characterized in that the limit value represents the expected value of the reference distribution.

Process according to the claims 1 to 5, characterized in that a directly or indirectly from probability distribution derived from the outgoing data stream or probability density is compared to a reference.

A method according to claim 6, characterized in that it in the distributions to be compared by level distributions one Waiting poufs.

Process according to the claims 6 or 7, characterized in that the packets of the data stream, the frequencies the observed distribution, the number of observed events, the parameterized reference distribution and the suitably parameterized Values of the quantiles of a chi-square distribution in a memory be saved and the processing steps for updating the relative frequencies, the number of observed events, the evaluation of the error function according to the invention and their comparison with the chosen one Quantile from a specially designed calculator or from one universally applicable processor.

A method according to claim 8, characterized in that in a Read and write memory of the memory that is stored during the Forming process changing Values are written in and read from this and constant Values written into a read-only memory for their preservation are.

Traffic shaper for communication networks, constructed in accordance with a method according to one of the preceding claims, wherein data from a data source or a plurality of superimposed data sources are sent to the data input ( 1 ) of the former are fed, if necessary in a queue ( 14 ) stored and after a test procedure according to claims 1 and 2 only if the test result is positive Data output are forwarded, and if the test result is negative, they are still saved and thus delayed.