DE10161136A1 - Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Regelung der Ressourcenaufteilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme in einem Kommunikationsnetz durch eine dynamische Freigaberate - Google Patents

Abstract

Zur dynamischen Regelung einer Ressourcenaufteilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme in einem Kommunikationsnetz werden die aufzuteilenden Ressourcen in einem Ressourcen-Pool bereitgestellt. Aus diesem wird für jeden konkurrierenden Datenstrom ein Ressourcen-Anteil entnommen und diesem Datenstrom zugeordnet, wobei eine dynamische Anpassung des Ressourcenbedarfs für einen Datenstrom erfolgt, indem bei gesteigertem Ressourcenbedarf sofern möglich ein entsprechend größerer Ressourcenanteil zugewiesen wird oder nicht mehr benötigte Ressourcen an den Ressourcen-Pool zurückgegeben werden. Dabei wird ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil an den Ressourcen-Pool zurückgegeben, wenn dieser für eine vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen nicht benötigt wurde oder wenn für eine vorgegebene Zeitspanne keine neuen Ressourcen-Anfragen eintreffen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine korrespondie­ rende Vorrichtung zur dynamischen Regelung einer Ressourcen­ aufteilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkur­ rierende Datenströme in einem Kommunikationsnetz, wobei die aufzuteilenden Ressourcen in einem Ressourcen-Pool bereitge­ stellt werden, aus dem für jeden konkurrierenden Datenstrom ein Ressourcen-Anteil entnommen und diesem Datenstrom zuge­ ordnet wird.

Zukünftig sollen heute gebräuchliche IP-Netze zusätzliche Transportdienste anbieten, die sich bzgl. der Verfügbarkeit von Bandbreite, Delay (Verzögerungen), Delay-Jitter und der Paketverlustrate deutlich von der heutigen Dienstgüte unter­ scheiden.

Die Abkürzung IP steht dabei für "Internet Protocol", ein Protokoll der TCP/IP-Familie auf Schicht 3 des OSI-Referenz­ modells. IP ist für den verbindungslosen Transport von Daten vom Sender über mehrere Netze zum Empfänger zuständig, wobei keine Fehlererkennung oder -korrektur erfolgt, d. h. IP küm­ mert sich nicht um schadhafte oder verlorengegangene Pakete. Als zentrale datentragende Einheit wird im IP das Datagramm definiert, das eine Länge von bis zu 65535 Bytes haben kann.

IP wird von mehreren darüberliegenden Protokollen genutzt, hauptsächlich von TCP (Transmission Control Protocol, ein verbindungsorientiertes Transportprotokoll, das eine logische Vollduplex-Punkt-zu-Punkt-Verbindung ermöglicht), aber auch von UDP (User Datagram Protocol, ein verbindungsloses Anwen­ dungsprotokoll zum Transport von Datagrammen der IP-Familie).

Zu übertragende Daten werden von solchen Protokollen oberhalb von IP entgegengenommen und vom Sender fragmentiert, d. h. in Datagramme zerlegt. Empfängerseitig werden diese wieder zu­ sammengesetzt, wobei man von defragmentieren spricht. IP ist vom genutzten Medium unabhängig und gleichfalls für LANs (Lo­ cal Area Networks), WANs (Wide Area Networks) sowie für mobi­ le Netzwerke geeignet.

Der Zugang zu den oben erwähnten neuen Transportdiensten muss durch Admission-Control (AC) geschützt werden. Dabei entsteht das Problem, das die in IP-Netzen verfügbaren Übertragungs­ ressourcen auf konkurrierenden Transportdienste und Verkehrs­ ströme aufgeteilt werden müssen. Die Ressourcen müssen sowohl auf die verschiedenen Transportdienste, als auch auf die kon­ kurrierenden Verkehrsströme eines Transportdienstes, die an verschiedenen Netzzugängen entstehend, aufgeteilt werden.

Ungünstige Aufteilungen führen zu einer schlechten Auslastung (wenn einem Verkehrsstrom mehr Ressourcen zugeteilt sind als er benötigt und diese Ressourcen dadurch anderen nicht mehr zur Verfügung stehen), oder für den Anwender deutlich spürba­ re Qualitätseinbußen (hohen Blockierrate, große Delays bis zu Paketverlusten, wenn zu wenig Ressourcen zugeteilt sind). Er­ schwerend kommt hinzu, dass der Ressourcenbedarf eine schwer zu schätzende, stark fluktuierende statistische Größe ist.

In Telefonnetzen wird dieses Problem durch sogenantes Hop-by- Hop-AC per Call gelöst. Eine Übertragung dieser Lösung auf IP-Netze wird heute von den Fachleuten als nicht durchführbar eingeschätzt, zumindest nicht für große Netze.

Zur Zeit wird weltweit intensiv an Lösungen zum Ressourcenma­ nagement für DiffServ-Netz gearbeitet. Dabei wird gemäß dem DiffServ-Grundgedanken nach Lösungen gesucht, um die Ressour­ cen im Netzinneren mit wenig Aufwand effizient auf aggregier­ te Verkehrsströme aufzuteilen.

In dem Aufsatz "Adaptive Resource Control for QoS Using an IP-based Layered Architecture", Martin Winter (Editor), EU- Deliverable IST-1999-10077-WP1.2-SAG-1201-PU-0/b0, June 2000, wird ein Konzept vorgeschlagen, das mit Hilfe sogenannter Resource-Pools eine dynamische Ressourcenverteilung in IP- Netze einführt.

In "An Adaptive Algorithem for Resource Management in a Dif­ ferentiated Service Network", E. Nikolouzou, G. Politis, P. Sampatakos, I.S. Venieris, National Technical University of Athens 2000, wird ein zugehöriges Verfahren beschrieben, das die eigentliche Ressourcenverteilung vornimmt. Dieses Verfah­ ren hat sich in Simulationen jedoch als schwer steuerbar und nicht robust gegenüber Überlast herausgestellt. Das eigentli­ che Ziel einer automatischen Ressourcenverteilung wird damit nicht erreicht, da wegen der Empfindlichkeit der Steuerpara­ meter gegenüber der Verkehrslast der Administrator das Ver­ fahren ständig beobachten und die Parameter sorgsam einstel­ len muss.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Möglichkeit zu schaffen, dass verfügbare Ressourcen auf eine Menge konkurrierender Verkehrsströme aufgeteilt werden und diese Aufteilung dynamisch den jeweils aktuellen Bedin­ gungen angepasst wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenaufteilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Da­ tenströme in einem Kommunikationsnetz gelöst, wobei die auf­ zuteilenden Ressourcen in einem Ressourcen-Pool bereitge­ stellt werden, aus dem für jeden konkurrierenden Datenstrom ein Ressourcen-Anteil entnommen und diesem Datenstrom zuge­ ordnet wird, wobei

• - eine dynamische Anpassung des Ressourcenbedarfs für einen Datenstrom erfolgt, indem bei gesteigertem Ressourcenbedarf sofern möglich ein entsprechend größerer Ressourcenanteil zu­ gewiesen wird oder nicht mehr benötigte Ressourcen an den Ressourcen-Pool zurückgegeben werden, wobei
• - ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil an den Ressour­ cen-Pool zurückgegeben wird, wenn
• - dieser für eine vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen nicht benötigt wurde oder wenn
• - für eine vorgegebene Zeitspanne keine neuen Ressourcen- Anfragen eintreffen.

Die Ressourcen müssen dabei nicht physikalisch in einem Res­ sourcen-Pool bereitgestellt, daraus entnommen oder dahin zu­ rückgegeben werden. Das ist nur die Sicht der Ressourcen- Verwaltung. Der Ressourcen-Pool dient der Verwaltung der von allen Konkurrenten gemeinsam genutzten Ressourcen.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die vorgege­ bene Zeitspanne derart bemessen ist, dass darin die vorgege­ bene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen zu er­ warten wäre.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass

• - bei gestiegenem Ressourcenbedarf ein zugeordneter Ressour­ cen-Anteil erhöht wird, sofern noch weitere Ressourcen im Ressourcen-Pool vorhanden sind, oder andernfalls
• - weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil zu erhöhen solan­ ge unterbunden werden, bis eine zweite vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen eingetroffen ist.

Alternativ können andernfalls

• - weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil zu erhöhen solan­ ge unterbunden werden, bis eine vorgegebene Zeitspanne abge­ laufen ist.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn für die erste und die zweite vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen- Anfragen ein gleicher Wert angenommen wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeich­ net sich dadurch aus, dass

• - ein zeitlicher Verlauf des Ressourcenbedarfs des Daten­ stroms ermittelt wird und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleichen wird, wobei
• - der zugeordnete Ressourcen-Anteil bei noch vorhandenen wei­ teren Ressourcen im Ressourcen-Pool erhöht wird,
• - sobald der Ressourcenbedarf den Schwellwert erreicht oder überschreitet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird

• - ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil an den Ressour­ cen-Pool nur dann zurückgegeben, wenn
• - mit der Rückgabe ein vorgegebener Minimalwert für den Res­ sourcen-Anteil nicht unterschritten wird.

Ferner wird die Aufgabe der Erfindung auch durch eine korres­ pondierende Vorrichtung gelöst, insbesondere durch ein Res­ sourcen-Management-System. Eine solche Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht dies mit den folgenden Merkmalen:

• - einem Ressourcen-Pool zur Bereitstellung von aufzuteilenden Ressourcen, aus dem für jeden konkurrierenden Datenstrom (RPS) ein Ressourcen-Anteil entnehmbar und diesem Datenstrom zuordbar ist, wobei
• - ein Mittel zur dynamischen Anpassung des Ressourcenbedarfs für einen Datenstrom vorgesehen ist, mit dem bei gesteigertem Ressourcenbedarf sofern möglich ein entsprechend größerer Ressourcenanteil zuweisbar ist oder nicht mehr benötigte Res­ sourcen an den Ressourcen-Pool zurückgebbar sind, wobei
• - ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil an den Ressour­ cen-Pool zurückgebbar ist, wenn
• - dieser für eine vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen nicht benötigt wurde oder wenn
• - für eine vorgegebene Zeitspanne keine neuen Ressourcen- Anfragen eintreffen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass durch das Mittel zur dynamischen Anpassung des Ressourcenbedarfs die vorgege­ bene Zeitspanne derart bemessbar ist, dass darin die vorgege­ bene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen zu er­ warten wäre.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich weiter verbes­ sern, indem durch das Mittel zur dynamischen Anpassung des Ressourcenbedarfs

• - bei gestiegenem Ressourcenbedarf ein zugeordneter Ressour­ cen-Anteil erhöhbar ist, sofern noch weitere Ressourcen im Ressourcen-Pool vorhanden sind, oder andernfalls
• - weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil zu erhöhen solan­ ge unterbindbar sind, bis eine zweite vorgegebene Anzahl auf­ einanderfolgender Ressourcen-Anfragen eingetroffen ist.

Eine alternative Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass andernfalls

• - weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil (RS) zu erhöhen solange unterbindbar sind, bis eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist.

Weiter empfiehlt es sich, dass durch das Mittel zur dynami­ schen Anpassung des Ressourcenbedarfs

• - ein zeitlicher Verlauf des Ressourcenbedarfs des Daten­ stroms ermittelbar ist und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleichbar ist, wobei
• - der zugeordnete Ressourcen-Anteil bei noch vorhandenen wei­ teren Ressourcen im Ressourcen-Pool erhöhbar ist,
• - sobald der Ressourcenbedarf den Schwellwert erreicht oder überschreitet.

Weitere Vorteile und Details zur Realisierung der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich anhand der im Folgenden beschrie­ benen vorteilhaften Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Es zeigt jeweils in Prinzipdarstellung:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem größeren IP-Netz, das ver­ schiedene Transportdienste mit unterschiedlicher Dienstgüte (Quality of Service QoS) unterstützt.

Fig. 2 ein Beispiel für die Aktivität eines Leaky-Share's in einem Ressourcen-Management-System (resource share manager RSM) anhand der Verarbeitung von einem AC- Request,

Fig. 3 ein Beispiel für die Aktivität eines Leaky-Share's in einem Ressourcen-Management-System (resource share manager RSM) anhand der Verarbeitung von einem AC- Release,

Fig. 4 ein Beispiel für die Aktivität eines Leaky-Share's in einem Ressourcen-Management-System (resource share manager RSM) anhand eines Aufrufs der Methode AC- Release, wenn ein aktivierter Release-Timer abläuft,

Fig. 5 eine Reaktion eines Ressourcen-Management-Systems RSM auf einen AC-Request; überschreitet der Anteil ge­ nutzter Ressourcen den Schwellwerte w_h werden weitere Ressourcen vom RP angefordert,

Fig. 6 eine Verarbeitung von einem Resource-Request in einem Ressourcen-Pool-Manager (resource pool manager RPM),

Fig. 7 eine Verarbeitung von einem Resource-Release in einem Ressourcen-Pool-Manager (resource pool manager RPM),

Fig. 8 eine Reaktion eines Ressourcen-Management-Systems RSM auf einen AC-Release,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für einen Retry-Filter anhand der Verarbeitung eines AC-Requests im Ressourcen- Management-System RSM,

Fig. 10 ein Beispiel für die Aktivität des Adaptive- Watermark-Verfahrens in einem Ressourcen-Management- System RSM anhand einer Verarbeitung von einem AC- Request,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel für einen Adaptive-Retry- Filter anhand der Verarbeitung eines AC-Requests im Ressourcen-Management-System RSM,

Fig. 12 ein Beispiel für die Aktivität eines Adaptive-Leaky- Share's in einem Ressourcen-Management-System RSM an­ hand der Verarbeitung von einem AC-Request,

Fig. 13 anhand der Verarbeitung von einem AC-Release für die Aktivität eines Adaptive-Leaky-Share's,

Fig. 14 einen Aufruf der Methode AC-Release für die Aktivität eines Adaptive-Leaky-Share's, wenn ein aktivierter Release-Timer abläuft und

Fig. 15 eine Verarbeitung eines timeouts eines Release-Timers im RSM.

Für die einzelnen Ausführungsbeispiele werden im weiteren die voranstehend eingeführten englischsprachigen prägnanteren Begriffe den einzelnen Ausführungsformen der Erfindung wie folgt zugeordnet:

Dabei lassen sich die Ausführungsformen folgendermaßen unter­ teilen:

Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem größeren IP-Netz mit Netzwerkknoten 1 bis 5, das verschiedene Transportdienste (mit unterschiedlicher QoS) unterstützt. Für einen bestimmten Transportdienst sind dort 20 Mbps der Ver­ bindung von Knoten 4 nach 5 reserviert. Verkehrsströme bzw. Datenströme, die diese Ressourcen verwenden wollen, werden von einer jeweiligen den Knoten 1, 2 und 3 zugeordneten Zugriffssteuerung oder Admission-Control AC kontrolliert. Je­ des AC-Modul wird um einen Ressourcen-Manager RSM (resource share manager) ergänzt.

Jeder RSM steuert die Ressourcenzuteilung für den von ihm vertretenen Verkehrsstrom, der vom zugehörigen AC kontrol­ liert wird. Über die Schnittstelle zum AC, teilt der RSM dem AC die verfügbaren Ressourcen mit und erhält umgekehrt die zur Ressourcensteuerung notwendigen Messwerte. Bei Bedarf holt sich ein RSM weitere Ressourcen aus dem gemeinsamen Res­ sourcen-Pool RP (resource pool).

Dazu wird in diesem Ausführungsbeispiel dem Knoten 4 ein Res­ sourcen-Pool-Manager RPM (resource pool manager) zugeordnet, der den gemeinsamen Ressourcen-Pool RP verwaltet. Der RP ent­ hält die verfügbaren Ressourcen. Zu Beginn enthält der RP die zu teilenden 20 Mbps (verfügbare Ressourcen auf der Verbin­ dung von Knoten 4 nach 5) und der Ressourcenanteil jedes RSM beträgt 0 Mbps.

Während des Netzbetriebs holen sich die RSM Ressourcen aus dem gemeinsamen RP und geben nicht mehr benötigte Ressourcen dorthin zurück.

Zur dynamischen Regelung der Ressourcenaufteilung gemäß der Erfindung benötigt jedes der beiden Module RSM und RPM nun je ein Verfahren für die Zuteilung und ein Verfahren für die Freigabe von Ressourcen:
RSM-release: Ein Verfahren, das entscheidet ob und wieviele Ressourcen an den RP zurückgegeben werden. Gibt bei Bedarf über die Funktion RPM-release Ressourcen an den RP zurück (z. B. "Leaky Share", oder "Adaptive Leaky Share").

RSM-request: Ein Verfahren, das entscheidet ob und wieviele zusätzliche Ressourcen aus dem RP angefordert werden. Holt bei Bedarf über die Funktion RPM-request Ressourcen aus dem RP (z. B. "Retry Filter" oder "Adaptive Retry Filter").

RPM-release: Ein Verfahren, das auf Anfrage nicht mehr be­ nötigte Ressourcen zurücknimmt und in den verwalteten RP stellt.

RPM-request: Ein Verfahren, das auf Anfrage entscheidet ob und wieviele Ressourcen aus dem verwalteten RP einem RSM zu­ geteilt werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur dynamischen Regelung der Ressourcenaufteilung in Kommunika­ tionsnetzen gemäß der Erfindung, dem sog. "Leaky Share", be­ inhaltet der Resource-Pool (RP) zunächst die zu teilenden Ressourcen (z. B. ein bestimmter Anteil der Kapazität einer Verbindungsleitung wie zwischen den beiden Knoten 4 und 5). Aus diesem RP wird für jeden der um den Pool konkurrierenden Verkehrsströme, RPS (resource pool shareholder) genannt, ein bestimmter Anteil, RS (resource share) genannt, entnommen und ihm zugeordnet.

Anhand von Messdaten werden, wie im folgenden beschrieben, bei Bedarf dynamisch Anpassungen vorgenommen, indem die be­ teiligten RPS nicht benötigte Ressourcen an den gemeinsamen RP zurückgeben, bzw. ihnen größere Anteile aus dem gemeinsa­ men RP zugewiesen werden.

Für jeden RPS wird der zeitliche Verlauf des Ressourcen­ bedarfs gemessen (z. B. anhand der Bandbreiten der AC-Requests und AC-Releases). Erreicht der Ressourcenbedarf einen vorge­ gebenen Schwellwert nahe dem zugewiesenen RS, dann wird sein Anteil erhöht, insofern noch nicht zugewiesene Ressourcen im RP vorhanden sind. Ist eine Erhöhung des RSs nicht möglich, dann wird erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne er­ neut geprüft ob eine Erhöhung notwendig (gemessener Bedarf hat Schwellwert erreicht) und möglich ist.

Umgekehrt wird ein bestimmter Teil eines RSs an den gemeinsa­ men RP zurückgegeben, wenn dieser für eine vorgegebene Zeit­ spanne nicht benötigt wurde. Ist der gemeinsame RP jedoch mindestens bis zu einem vorgegebenen Schwellwert gefüllt, dann wird die Rückgabe nicht vorgenommen und zunächst erneut geprüft ob der zurückzugebende Anteil für eine weitere Zeit­ spanne der vorgegebenen Länge nicht benötigt wird.

Im Folgenden werden die Operationen für das voranstehend be­ schriebene Verfahren gemäß der Erfindung anhand von einem Pseudo-Code einer Programmiersprache näher dargestellt. Dazu werden die folgenden Parameter verwendet.

Die jeweils in einem RSM und einem RPM ablaufenden, nach­ stehend beschriebenen Aktionen sind auch in Fig. 2 bis Fig. 7 wie folgt in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen darge­ stellt, insbesondere im Hinblick auf eine softwaretechnische Realisierung der Erfindung.

Verarbeitung im RSM-Modul

Mit jedem AC-Request teilt das AC-Modul dem RSM die zusätz­ lich benötigte Bandbreite r_a mit und löst folgende Verarbei­ tung aus:
if (u + r_a ≧ w_hr AND t_req ≦ t) then request additional re­ sources of size of n_req.r_a from RPM;
if (returned bandwidth b = 0) then t_req = t + d_req;
else r → r + b.

Mit jedem akzeptierten AC-Request teilt ein AC-Modul dem RSM die zusätzlich benötigte Bandbreite r_a mit und löst folgende Verarbeitung aus:
u → u + r_a;
if (u < r - n_rel) then t_rel → t_rel + d_rel.

Mit jedem AC-Release teilt das AC-Modul dem RSM die nicht mehr benötigte Bandbreite r_a mit und löst folgende Verarbei­ tung aus:
u → u - r_a;
if (u ≦ r - n_rel AND t_rel ≦ t)
then
offer RPM to give resources of size of n_rel back to RP;
if (release was accepted) then r → r - n_rel;
t_rel → t_rel + d_rel;
fi;
if(u = 0) then activate a timer that triggers next resource release after d_rel.

Die Figuren Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen entsprechende Schritte für eine RSM in Form von Ablaufdiagrammen mit den oben angeführ­ ten Parametern. Die Fig. 2 zeigt die Aktivität eines Leaky- Share's in einem Ressourcen-Management-System RSM anhand der Verarbeitung von einem AC-Request, die Fig. 3 die Aktivität eines Leaky-Share's in einem RSM anhand der Verarbeitung von einem AC-Release, die Fig. 4 schließlich die Aktivität eines Leaky-Share's in einem RSM anhand eines Aufrufs der Methode AC-Release, wenn ein aktivierter Release-Timer abläuft.

Die Darstellung in Fig. 5 zeigt eine Reaktion eines Ressour­ cen-Management-Systems RSM auf einen AC-Request; überschrei­ tet der Anteil genutzter Ressourcen den Schwellwert w_h, wer­ den weitere Ressourcen vom RP angefordert.

Verarbeitung im RPM-Modul

Für jeden Resource-Request mit zusätzlich benötigter Band­ breite r_a:
R → R - min(n_reqr_a,R);
return size of bandwidth assigned additionally, which is min(n_reqr_a,R).

Für jeden Resource-Release mit offerierter Bandbreite r_b:
if (R ≧ R_max)
then refuse release;
else accept release and set R → R + r_b.

Die Fig. 6 zeigt eine entsprechende Verarbeitung von einem Re­ source-Request in einem Ressourcen-Pool-Manager RPM, die Fig. 7 eine Verarbeitung von einem Resource-Release in einem Res­ sourcen-Pool-Manager RPM.

Eine Variante für ein RSM-request besteht in der Verwendung eines sogenannten "Retry Filters". Unterschiede bestehen le­ diglich in der Funktion des RSM, die Aktionen des RPM bleiben unverändert. Die zugehörigen Aktionen sind in Fig. 2 bis Fig. 4 und Fig. 9 wie folgt in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen dargestellt.

Die Darstellung gemäß der Fig. 8 zeigt eine entsprechende Re­ aktion eines Ressourcen-Management-Systems RSM auf einen AC- Release. Unterschreitet der Anteil genutzter Ressourcen den Schwellwert w₁, wird ein Teil der nicht benötigten Ressourcen an den RP zurückgegeben. Die Fig. 9 schließlich zeigt die Ver­ arbeitung eines AC-Requests im Ressourcen-Management-System RSM für einen Retry-Filter.

Um Synchronisationen zu vermeiden, können die verwendeten Zeitspannen durch Addition kleiner zufälliger Werte differen­ ziert werden.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung basiert auf einer dynamischen Regelung der Ressourcenaufteilung in Kommunikationsnetzen mit adaptiven Schwellwerten.

Für die zu teilenden Ressourcen, z. B. ein bestimmter Anteil der Kapazität einer Verbindungsleitung zwischen den Netzkno­ ten 4 und 5, wird ebenfalls ein Resource-Pool (RP) eingerich­ tet. Daraus können RSM (resource share manager) für die von ihnen vertretenen Verkehrsströme bei Bedarf Ressourcen ent­ nehmen und umgekehrt nicht mehr benötigte Ressourcen dorthin zurückgeben. Jeder RSM überprüft wiederum laufend anhand von Messdaten, ob einerseits mit den zugeteilten Ressourcen der Bedarf gedeckt werden kann und ob andererseits auf einen Teil der zugeteilten Ressourcen verzichtet werden kann.

Sobald der gemessene Bandbreitenbedarf einen bestimmten (obe­ ren) Schwellwert erreicht oder übersteigt, holt der RSM zu­ sätzliche Ressourcen aus dem gemeinsamen RP, sofern dieser nicht leer ist. Ist eine Ressourcenerhöhung wegen eines lee­ ren RPs nicht möglich, kann ein weitere Nachfrage für eine bestimmte Zeit gesperrt werden, um unnötige Last zu vermei­ den.

Sobald der gemessene Bandbreitenbedarf einen zweiten (unte­ ren) Schwellwert erreicht oder unterschreitet, gibt der RSM einen Teil der nicht benötigten Ressourcen in den gemeinsamen RP zurück. Gemäß der Erfindung passt der RSM diesen Schwell­ wert wie folgt automatisch an die Verkehrslast an:
Stellt ein RSM fest, dass er Ressourcen zu häufig zurückgibt, dann wird der Schwellwert verkleinert. Stellt ein RSM fest, dass er in einem bestimmten Zeitintervall keine Resourcen zu­ rückgibt, dann wird der Schwellwert erhöht.

Die wesentliche Weiterbildung liegt hierbei in der Adaption des Schwellwertes für die Rückgabe von Ressourcen und im Bremsen der Aktivität nach einem erfolglosen Versuch, zusätz­ liche Ressourcen aus dem gemeinsamen RP zu holen.

Im Folgenden werden wiederum die Operationen für das voran­ stehend beschriebene Verfahren mit adaptiven Schwellwerten gemäß der Erfindung in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen näher dargestellt. Dazu werden die folgenden erweiterten Pa­ rameter verwendet.

Die jeweils in einem RSM und einem RPM ablaufenden Aktionen bei adaptiven Schwellwerten sind auch in Fig. 5 bis Fig. 7 sowie in Fig. 10 wie folgt in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen dargestellt.

Die Darstellung gemäß der Fig. 10 zeigt dabei die wesentlichen Schritte für die Aktivität des Adaptive-Watermark-Verfahrens in einem Ressourcen-Management-System RSM anhand einer Verar­ beitung von einem AC-Request.

Eine Variante für ein RSM-request hierzu besteht in der Ver­ wendung eines sogenannten "Adaptive Retry Filters". Unter­ schiede bestehen wiederum nur in der Funktion des RSM, die Aktionen des RPM bleiben unverändert. Die zugehörigen Aktionen des RSM sind in Fig. 2 bis Fig. 4 und Fig. 11 wie folgt in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen dargestellt.

Die Fig. 2 bis Fig. 4 wurden bereits dargestellt. Die Darstel­ lung gemäß der Fig. 11 zeigt die Verarbeitung eines AC- Requests im Ressourcen-Management-System RSM für einen Adap­ tive-Retry-Filter.

Eine weitere vorteilhafte Alternative gemäß der vorliegenden Erfindung basiert auf einer dynamischen Regelung der Ressourcenaufteilung in Kommunikationsnetzen mit Hilfe einer dynamischen Freigaberate. Für die zu teilenden Ressourcen wird der bereits bekannte Resource-Pool (RP) eingerichtet. Daraus entnehmen RSM (resource share manager) für die von ih­ nen vertretenen Verkehrsströme bei Bedarf Ressourcen und ge­ ben umgekehrt nicht mehr benötigte Ressourcen wieder dorthin zurück. Jeder RSM überprüft laufend anhand von Messdaten, ob einerseits mit den zugeteilten Ressourcen der Bedarf gedeckt werden kann und ob andererseits auf einen Teil der zugeteil­ ten Ressourcen verzichtet werden kann.

Stellt ein RSM fest, das mehr Ressourcen benötigt werden als ihm zu Verfügung stehen, z. B. dadurch dass der gemessene Bandbreitenbedarf einen Schwellwert erreicht oder übersteigt, dann holt er sich zusätzliche Ressourcen aus dem gemeinsamen RP, insofern dieser nicht leer ist. Ist eine Ressourcenerhö­ hung wegen eines leeren RPs nicht möglich, kann ein weitere Nachfrage für eine bestimmte Zeit gesperrt werden, um unnöti­ ge Last zu vermeiden.

Um festzustellen ob auf einen Teil der zugeteilten Ressourcen verzichtet werden kann, prüft der RSM gemäß der Erfindung laufend, ob ein bestimmter Ressourcenanteil für eine bestimm­ te Anzahl aufeinander folgender AC-Requests nicht benötigt wird. Nur dann wird dieser Ressourcenanteil zurückgegeben.

Ein wesentlicher Schritt liegt in der Vorgehensweise, nach der über die Freigabe von Ressourcen entschieden wird, und nach der die Aktivität nach einem erfolglosen Versuch, mehr Ressourcen aus dem gemeinsamen Ressourcen-Pool RP zu erhal­ ten, gebremst wird:

• a) Wird für eine Sequenz unmittelbar aufeinander folgender AC-Requests mit einer bestimmten Länge ein bestimmter Res­ sourcenanteil nicht benötigt, dann wird dieser Anteil zurück­ gegeben. Nach jeder Rückgabe wird mit dem selben Verfahren erneut geprüft, ob ein weiterer Anteil zurückgegeben werden kann.
• b) Für den Fall, dass für eine bestimmte Zeitspanne keine AC-Requests eintreffen, z. B. die Zeitspanne in der die Prüf­ sequenz nach (a) zu erwarten wäre, wird wie in (a) ein be­ stimmter Ressourcenanteil zurückgegeben.
• c) Schlägt ein Versuch, zusätzliche Ressourcen aus dem ge­ meinsamen RP zu holen, fehl, dann werden weitere Versuche die Ressourcen zu erhöhen unterbunden, bis eine bestimmte Anzahl unmittelbar aufeinander folgender AC-Requests eingetroffen ist.

Im Folgenden werden wiederum die Operationen für das voran­ stehend beschriebene Verfahren mit dynamischer Freigaberate gemäß der Erfindung in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen näher dargestellt. Dazu werden die folgenden Parameter ver­ wendet.

Die jeweils in einem RSM und einem RPM ablaufenden Aktionen bei adaptiven Schwellwerten sind auch in Fig. 5 bis Fig. 7 sowie in Fig. 12 bis Fig. 14 wie folgt in Form von jeweiligen Ablaufdiagrammen dargestellt.

Die Darstellung gemäß der Fig. 5 wurde bereits erläutert. Die Fig. 12 zeigt nun ein Beispiel für die Aktivität eines Adapti­ ve-Leaky-Share's in einem Ressourcen-Management-System RSM anhand der Verarbeitung von einem AC-Request. Die Fig. 13 zeigt dies anhand der Verarbeitung von einem AC-Release für die Aktivität eines Adaptive-Leaky-Share's und die Fig. 14 schließlich zeigt einen Aufruf der Methode AC-Release für die Aktivität eines Adaptive-Leaky-Share's, wenn ein aktivierter Release-Timer abläuft. Die Fig. 15 schließlich verdeutlicht eine Alternative für die Verarbeitung eines timeouts eines solchen Release-Timers im RSM.

In Simulationen hat sich gezeigt, dass diese Verfahren gemäß der Erfindung zuverlässig arbeiten sowie robust und leicht zu steuern sind.

Im RSM kann jedes der voranstehend beschriebenen und in den Figuren gezeigten Verfahren für sich alleine angewendet wer­ den. Jedes der Release-Verfahren kann theoretisch mit jedem der Request-Verfahren kombiniert werden: z. B. "Leaky Share" mit "Retry Filter" (vgl. obige Tabelle). Die Verarbeitung im RPM ist in allen Ausführungsbeispielen gleich.

Claims (12)

1. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5), wobei die aufzuteilenden Ressourcen in einem Ressourcen-Pool (RP) bereitgestellt werden, aus dem für jeden konkurrierenden Da­ tenstrom (RPS) ein Ressourcen-Anteil (RS) entnommen und die­ sem Datenstrom zugeordnet wird, wobei
eine dynamische Anpassung des Ressourcenbedarfs für einen Datenstrom erfolgt, indem bei gesteigertem Ressourcenbedarf sofern möglich ein entsprechend größerer Ressourcenanteil zu­ gewiesen wird oder nicht mehr benötigte Ressourcen an den Ressourcen-Pool (RP) zurückgegeben werden, wobei
ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil (RS) an den Ressourcen-Pool (RP) zurückgegeben wird, wenn
dieser (RS) für eine vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgen­ der Ressourcen-Anfragen (AC-Request) nicht benötigt wurde o­ der wenn
für eine vorgegebene Zeitspanne keine neuen Ressourcen- Anfragen (AC-Request) eintreffen.

2. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Zeitspanne derart bemessen ist, dass darin die vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen (AC-Request) zu erwarten wäre.

3. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
bei gestiegenem Ressourcenbedarf ein zugeordneter Ressour­ cen-Anteil (RS) erhöht wird, sofern noch weitere Ressourcen im Ressourcen-Pool (RP) vorhanden sind, oder andernfalls
weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil (RS) zu erhöhen solange unterbunden werden, bis eine zweite vorgegebene An­ zahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen (AC-Request) eingetroffen ist.

4. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
bei gestiegenem Ressourcenbedarf ein zugeordneter Ressour­ cen-Anteil (RS) erhöht wird, sofern noch weitere Ressourcen im Ressourcen-Pool (RP) vorhanden sind, oder andernfalls
weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil (RS) zu erhöhen solange unterbunden werden, bis eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist.

5. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach Anspruch 3, wobei für die erste und die zweite vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen (AC-Request) ein gleicher Wert angenommen wird.

6. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
ein zeitlicher Verlauf des Ressourcenbedarfs des Daten­ stroms (RPS) ermittelt wird und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleichen wird, wobei
der zugeordnete Ressourcen-Anteil (RS) bei noch vorhandenen weiteren Ressourcen im Ressourcen-Pool (RP) erhöht wird,
sobald der Ressourcenbedarf den Schwellwert erreicht oder überschreitet.

7. Verfahren zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauftei­ lung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrierende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil (RS) an den Ressourcen-Pool (RP) nur dann zurückgegeben wird, wenn
mit der Rückgabe ein vorgegebener Minimalwert für den Res­ sourcen-Anteil nicht unterschritten wird.

8. Vorrichtung zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauf­ teilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrie­ rende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5), mit
einem Ressourcen-Pool (RP) zur Bereitstellung von aufzutei­ lenden Ressourcen, aus dem für jeden konkurrierenden Daten­ strom (RPS) ein Ressourcen-Anteil (RS) entnehmbar und diesem Datenstrom zuordbar ist, wobei
ein Mittel zur dynamischen Anpassung des Ressourcenbedarfs für einen Datenstrom vorgesehen ist, mit dem bei gesteigertem Ressourcenbedarf sofern möglich ein entsprechend größerer Ressourcenanteil zuweisbar ist oder nicht mehr benötigte Res­ sourcen an den Ressourcen-Pool (RP) zurückgebbar sind, wobei
ein nicht mehr benötigter Ressourcen-Anteil (RS) an den Ressourcen-Pool (RP) zurückgebbar ist, wenn
dieser (RS) für eine vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgen­ der Ressourcen-Anfragen (AC-Request) nicht benötigt wurde oder wenn
für eine vorgegebene Zeitspanne keine neuen Ressourcen- Anfragen (AC-Request) eintreffen.

9. Vorrichtung zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauf­ teilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrie­ rende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5), nach Anspruch 8, wobei durch das Mittel zur dynamischen An­ passung des Ressourcenbedarfs die vorgegebene Zeitspanne der­ art bemessbar ist, dass darin die vorgegebene Anzahl aufein­ anderfolgender Ressourcen-Anfragen (AC-Request) zu erwarten wäre.

10. Vorrichtung zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauf­ teilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrie­ rende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5), nach Anspruch 8 oder 9, wobei durch das Mittel zur dynami­ schen Anpassung des Ressourcenbedarfs
bei gestiegenem Ressourcenbedarf ein zugeordneter Ressour­ cen-Anteil (RS) erhöhbar ist, sofern noch weitere Ressourcen im Ressourcen-Pool (RP) vorhanden sind, oder andernfalls
weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil (RS) zu erhöhen solange unterbindbar sind, bis eine zweite vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Ressourcen-Anfragen (AC-Request) einge­ troffen ist.

11. Vorrichtung zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauf­ teilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrie­ rende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5), nach Anspruch 8 oder 9, wobei durch das Mittel zur dynami­ schen Anpassung des Ressourcenbedarfs
bei gestiegenem Ressourcenbedarf ein zugeordneter Ressour­ cen-Anteil (RS) erhöhbar ist, sofern noch weitere Ressourcen im Ressourcen-Pool (RP) vorhanden sind, oder andernfalls
weitere Versuche, einen Ressourcen-Anteil (RS) zu erhöhen solange unterbindbar sind, bis eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist.

12. Vorrichtung zur dynamischen Regelung einer Ressourcenauf­ teilung auf eine Mehrzahl von um diese Ressourcen konkurrie­ rende Datenströme (RPS) in einem Kommunikationsnetz (1. . .5) nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, wobei durch das Mittel zur dynamischen Anpassung des Ressourcenbedarfs
ein zeitlicher Verlauf des Ressourcenbedarfs des Daten­ stroms (RPS) ermittelbar ist und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleichbar ist, wobei
der zugeordnete Ressourcen-Anteil (RS) bei noch vorhandenen weiteren Ressourcen im Ressourcen-Pool (RP) erhöhbar ist,
sobald der Ressourcenbedarf den Schwellwert erreicht oder überschreitet.