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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktualisierung einer Liste
mit Parametern mit beschränkter
Lebensdauer sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des
Verfahrens.
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In
den unterschiedlichsten Bereichen der Technik kommen Systeme zum
Einsatz, bei denen Parameter Verwendung finden, die eine zeitlich
begrenzte Gültigkeit
aufweisen. Im Rahmen der Kommunikations- und Netzwerktechnik werden
Parameter mit zeitlich begrenzter Gültigkeit zum Beispiel bei Media
Access Control (MAC) Bridges verwendet, wie sie aus den Standards
ANSI/IEEE Std. 802.1d, 1998 Edition, Media Access Control (MAC)
Bridges; IEEE Std. 802.1t-2001, Media Access Control (MAC) Bridges,
Amendment 1 to IEEE Std. 802.1d, 1998 Edition: Technical and Editorial
Corrections; IEEE Std. 802.1w-2001, Media Access Control (MAC) Bridges, Amendment
2 to IEEE Std. 802.1d, 1998 Edition and IEEE Std. 802.1t-2001: Rapid
Reconfiguration sowie ANSI/IEEE Std. 802.1g, 1998 Edition, Remote
Media Access Control (MAC) bridging, bekannt sind. Bei MAC- und Ethernet-Bridges
werden die Source MAC-Adressen der Ethernet-Frames, die über einen Port
der Bridge empfangen wurden, vom System, also der Bridge, gelernt,
das heißt
in einer MAC-Adress/Port Zuordnungstabelle gespeichert, und dadurch
eine Zuordnung von Source MAC-Adresse zu Port hergestellt. Die Zuordnung
ist, wie in den oben genannten Standards definiert, zeitlich begrenzt.
Wenn also über
einen bestimmten Port für
eine bestimmte Zeitdauer keine Frames mehr mit der dem Port zugeordneten
Source MAC-Adresse empfangen werden, muss ein Überwachungsmechanismus greifen,
der die Source MAC-Adresse
nach einer konfigurierbaren Zeit wieder aus der Zuordnungstabelle
löscht.
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Auch
beim Dynamic Host Configuration Protocol, welches im Standard RFC2131,
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) beschrieben ist, finden
Parameter Verwendung, die eine zeitlich begrenzte Gültigkeit
aufweisen. Dabei werden von einem DHCP-Server auf Anfrage eines
DHCP-Clients Internetprotokoll (IP)-Adressen vergeben, diese mit der
MAC-Adresse desjenigen DHCP-Clients, von dem die Anfrage stammt,
verknüpft
und in einer IP-Adress/MAC-Adress Zuordnungstabelle gespeichert.
Auch in diesem Fall ist die Zuordnung eines Parameters, nämlich der
IP-Adresse, zeitlich begrenzt. Die Zeitdauer, für die die IP-Adresse als gültig angesehen
wird, wird als lease time bezeichnet und vom DHCP-Server bei der
IP-Adressvergabe festgelegt. Nach Ablauf der lease time ist der
DHCP-Client nicht mehr berechtigt, die IP-Adresse weiter zu verwenden.
Auch in diesem Fall muss also ein Verfahren realisiert werden, das
die lease time auf dem DHCP-Client und gegebenenfalls auf einem DHCP-Relay überwacht,
um vor deren Ablauf eine Verlängerung
zu beantragen oder aber nach deren Ablauf die Freigabe der IP-Adresse
anzustoßen.
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Dabei
ist darauf zu achten, dass auch bei einer umfangreichen Zuordnungstabelle
mit vielen MAC-Adressen bzw. IP-Adressen die Leistung des Systems
(Bridge oder DHCP-Relay) durch die zu integrierende Lebensdauer-Überwachungsfunktion nicht über die
Maßen
beansprucht wird. Dies gilt insbesondere für Systeme, bei denen eine größere Anzahl
gleichartiger Parameter unabhängig
voneinander in ihrer Lebensdauer zu überwachen sind. Dazu gehören insbesondere
die oben erwähnten MAC-Adressen
in einer MAC-Adress/Port-Zuordnungstabelle einer Ethernet-Bridge
oder auch die IP-Adressen in einer IP-Adress/MAC-Adress Zuordnungstabelle
eines DHCP-Relays.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aktualisierung
einer Liste mit Parametern mit beschränkter Lebensdauer anzugeben,
bei dem der Aufwand für
die Aktualisierung der Liste bzw. die Überwachung der Lebensdauern der
einzelnen Parameter minimal ist. Mit Hilfe des erfindungsge mäßen Verfahrens
soll die Leistung des Gesamtsystems nicht über die Maßen beeinträchtigt werden.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aktualisierung einer Liste
mit Parametern mit beschränkter
Lebensdauer mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Aktualisierung einer Liste mit Parametern mit beschränkter Lebensdauer
umfasst folgende Schritte. Zuerst wird eine minimale Lebensdauer
der Parameter bestimmt. Dann wird daraus ein Überwachungsintervall berechnet.
In einem weiteren Schritt wird für
jeden in der Liste eingetragenen Parameter überprüft, ob die aktuelle Lebensdauer
des Parameters kleiner als das Überwachungsintervall
ist. Gegebenenfalls wird daraufhin eine entsprechende Maßnahme ergriffen.
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Die
Aufgabe wird zudem durch ein Computerprogrammprodukt gelöst.
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Bei
dem Computerprogrammprodukt ist vorgesehen, dass es auf einem von
einem Computer benutzbaren Medium gespeichert ist, dass es für den Computer
einen lesbaren Programmcode enthält
und dass es dafür
sorgt, dass der Computer das Verfahren zur Aktualisierung der Liste
mit Parametern mit beschränkter
Lebensdauer durchführt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patenansprüchen angegebenen
Merkmalen.
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So
wird bei einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
derjenige Parameter aus der Liste entfernt dessen aktuelle Lebensdauer
kleiner als das Überwachungsintervall
ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine Verlängerung
der Lebensdauer desjenigen Pa rameters beantragt dessen aktuelle
Lebensdauer kleiner als das Überwachungsintervall
ist.
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Bei
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die minimale
Lebensdauer anhand von Soll-Lebensdauern der in der Liste eingetragenen
Parametern bestimmt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird jedem Parameter in der Liste eine eigene Soll-Lebensdauer zugewiesen
und in einem weiteren Schritt die kürzeste Soll-Lebensdauer als
die minimale Lebensdauer bestimmt.
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Vorteilhafterweise
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Überwachungsintervall
berechnet, indem die minimale Lebensdauer durch eine ganze Zahl
geteilt wird.
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Bevor überprüft wird,
ob die aktuelle Lebensdauer eines Parameters kleiner als das Überwachungsintervall
ist, können
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
noch folgende Schritte durchgeführt werden.
Das Überwachungsintervall
wird in mehrere Gruppenüberwachungsintervalle
aufgeteilt und anschließend
wird jeder der in der Liste eingetragene Parameter einem der Gruppenüberwachungsintervalle
zugeteilt. Daraufhin werden während
eines Gruppenüberwachungsintervalls
die aktuellen Lebensdauern der diesem Gruppenüberwachungsintervall zugeordneten
Parameter mit dem Überwachungsintervall
verglichen. Dies hat den Vorteil, dass nach Ablauf eines Gruppenüberwachungsintervalls die
Aktualisierung der Parameterliste unterbrochen werden kann und andere,
insbesondere echtzeitkritische Applikationen Rechenzeit zur Verfügung gestellt
bekommen können.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Aktualisierung
der Liste wiederkehrend erfolgen, wobei bei jedem Durchlauf die
aktuelle Lebensdauer um das Überwachungsintervall
reduziert wird.
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Bei
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Überwachungsintervall angepasst,
wenn sich die minimale Lebensdauer ändert. Dies hat den Vorteil,
dass annähernd
jederzeit neue Parameter mit beliebigen Lebensdauern in die Parameterliste
aufgenommen werden können.
Insbesondere können
so auch Parameter mit Lebensdauern aufgenommen werden, deren konfigurierte Lebensdauer
kürzer
als die bisher kürzeste
konfigurierte Lebensdauer ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
findet vorzugsweise Verwendung zur Überwachung der Lebensdauer
von Media Access Control Adressen, wobei diese die Parameter bilden.
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Alternativ
dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch zur Überwachung
der Lebensdauer von Internetprotokolladressen Verwendung finden, wobei
diese die Parameter bilden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von
vier Figuren weiter erläutert.
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1 zeigt
ein Diagramm, in dem für
mehrere Parameter deren Soll-Lebensdauer und deren aktuelle Lebensdauer
aufgetragen sind.
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2 zeigt
ein vereinfachtes Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer möglichen
Ausführungsform
des Verfahrens zur Aktualisierung der Parameterliste.
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3 zeigt
für eine
MAC-Bridge die zeitliche Zuordnung von MAC-Adressen zu verschiedenen Gruppenüberwachungsintervallen
und die Zuordnung der Gruppenüberwachungsintervalle
zu Überwachungsintervallen.
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4 zeigt
beispielhaft in einem Zeitdiagramm den Verlauf der aktuellen Lebensdauer
einer MAC-Adresse.
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In 1 sind
die konfigurierten Lebensdauern TLkinv1 ...
TLkinvY welche im Folgenden auch als Soll-Lebensdauern
bezeichnet werden, und die aktuellen Lebensdauern TLakt1 ...
TLaktY von mehreren Parametern 1 ... Y dargestellt.
Wie aus der Darstellung zu erkennen ist, können sowohl die konfigurierten
Lebensdauern TLkonv ... TLkonvY als
auch die aktuellen Lebensdauern TLakt ...
TLaktY voneinander von Parameter zu Parameter
abweichen. Um die Leistung des Gesamtsystems durch die Überwachung
der Lebensdauern der Parameter 1 ... Y und damit die Aktualisierung
der Parameterliste beziehungsweise der eingangs erwähnten Zuordnungstabelle
nicht zu stark zu belasten, wird auf einem für die Lebensdauerüberwachung
zuständigen
Prozessor lediglich ein einziger Prozess installiert, der die Lebensdauerüberwachung
für die
Gesamtheit Y aller gleichartigen Parameter übernimmt. Dazu wird die kleinste
konfigurierte Lebensdauer TLkonvmin der
Parameterschar als Basis für
den Überwachungsprozess
herangezogen. Diese minimale Lebensdauer TLkonvmin wird
im Rahmen der Lebensdauerkonfiguration ermittelt und dem Überwachungsprozess
zur Verfügung
gestellt. Ändert
sich die minimale Lebensdauer TLkonvmin im
laufenden Betrieb, so ist damit eine Anpassung der dem Überwachungsprozess
zugrunde gelegten Lebensdauer verbunden.
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In 2 ist
ein Flussdiagramm für
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.
Die minimale Lebensdauer TLkonvmin wird
zunächst
in N gleich lange Überwachungsintervalle
TÜ unterteilt,
wobei N eine ganze Zahl ist. In jedem dieser Überwachungsintervalle TÜ sind
im Rahmen des Überwachungsprozesses
die aktuellen Lebensdauern TLakt aller Y
Parameter um die Dauer eines Überwachungsintervalls
TÜ zu
reduzieren und zu überprüfen, ob
die konfigurierte Lebensdauer zwischenzeitlich unterschritten ist,
um gegebenenfalls nach erkanntem Ablauf der Lebensdauer den Parameter
aus der Parameterliste des Systems zu entfernen.
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Über die
minimale Lebensdauer T
Lkonvmin und die Anzahl
N der Überwachungsintervalle
Tü wird
die zeitliche Granularität
und damit auch die absolute Toleranz T
Tol des Überwachungsvorgangs
festgelegt zu:
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Damit
ergibt sich die relative Toleranz Tol des Überwachungsvorgangs zu:
für y = [1, 2,... Y], wobei T
Lkonvy die konfigurierte Lebensdauer des
Parameters y ist.
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Es
wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
sichergestellt, dass eine bestimmte maximale relative Toleranz Tol
keinesfalls überschritten
wird.
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Da
die Überprüfung der
Lebensdauer aller Y in der Zuordnungstabelle eingetragenen Parameter und
die damit verbundene eventuell erforderliche Entfernung von Parametern
aus der Zuordnungstabelle unter Umständen einen Großteil des Überwachungsintervalls
TÜ in
Anspruch nehmen kann, was insbesondere bei einer kleinen minimalen
Lebensdauer TLkonvmin der Fall ist, wird
jedes Überwachungsintervall
TÜ in
insgesamt M Gruppenüberwachungsintervalle
TGÜ aufgeteilt,
wobei M eine ganze natürliche Zahl
ist. Damit wird sichergestellt, dass das Überwachungsintervall TÜ zyklisch
unterbrochen wird und zwar insgesamt M mal. Damit wird erreicht,
dass andere Applikationen, beispielsweise Applikationen, die echtzeitkritisch
sind, ihrerseits Rechenzeit zur Verfügung gestellt bekommen. Innerhalb
eines Gruppenüberwachungsintervalls
TGÜ werden
damit Y/M Parameter auf ihre aktuelle Lebensdauer TLakt hin überprüft.
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Die
Anzahl der Gruppenüberwachungsintervalle
M ist abhängig
von den Echtzeitanforderungen der übrigen Applikationen. Wenn
die Applikationen nur kurz unterbrochen werden dürfen, so ist die Anzahl der
Gruppenüberwachungsintervalle
M größer zu wählen als
bei Anwendungsfällen
mit relativ unkritischen Echtzeitanforderungen.
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Der Überwachungsprozess
wird von einem Überwachungstimer
gesteuert, dessen Laufzeit TT identisch
mit dem Gruppenüberwachungsintervall TGÜ gewählt wird
(vgl. 3). Nach Ablauf des Überwachungstimers wird dieser
erneut gestartet und die aktuellen Lebensdauern TLakt derjenigen
Parameter, die der augenblicklich bearbeiten Überwachungsgruppe angehören, um
die Dauer eines Überwachungsintervalls
TÜ reduziert.
Wird bei der sich anschließenden Überprüfung der
jeweiligen aktuellen Lebensdauer TLakt festgestellt,
dass diese ≤ 0
ist, wird der Parameter aus der Parameterliste des Systems entfernt.
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Ist
der Überwachungsvorgang
für eine
Gruppe abgeschlossen, gibt der Überwachungsprozess den
mit der Überwachung
betrauten Prozessor für die übrigen Applikationen
frei. Nachdem der Überwachungstimer
erneut abgelaufen ist erfolgt die Überprüfung der nächsten Gruppe. Dieser Vorgang
setzt sich zyklisch fort.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
es möglich,
die Überwachung
von Systemparametern mit zeitlich begrenzter Gültigkeit mit einem Minimum
an Systemressourcen, das heißt
mit einer minimalen Rechenkapazität, zu realisieren. Dabei ist
der dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugrunde liegende Prozess so ausgelegt, dass die übrigen Systemkomponenten
beziehungsweise Systemapplikationen in den ihnen obliegenden Aufgaben
nicht unverhältnismäßig gestört werden.
Der Überwachungsprozess
läuft dazu
als Hintergrundapplikation.
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Vorteilhafterweise
kann durch die gewählte Art
der zeitlichen Überwachung
eine an die jeweilige Überwachungsaufgabe
anpassbare maximale Abweichung vom geforderten Überwachungsintervall garantiert
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann beispielsweise in einer Ethernet Bridge, die Teil eines Digital
Subscriber Line Access Multiplexers (DSLAM) ist, verwendet werden.
Die Ethernet Bridge ist im Rahmen ihrer Aufgaben auch dafür zuständig, die MAC-Adresse
eines empfangenen Ethernet Frames zu lernen und die MAC-Adresse
derjenigen Asynchronous Transfer Mode (ATM) Verbindung zuzuordnen, über die
der Ethernet Frame empfangen wurde. Die MAC-Adresse und die entsprechende
ATM-Verbindung werden dazu in einer Zuordnungstabelle gespeichert.
Bei dem in 3 gezeigten Beispiel sind dies
insgesamt 960 Verbindungen oder permanent virtual connections (PVC).
Dabei müssen
sämtliche Lebensdauern
der in der Verbindungstabelle eingetragenen MAC-Adressen überwacht
werden, wobei die Lebensdauer einer MAC-Adresse verbindungsabhängig in
einem Bereich von 60 Sekunden bis 1 Million Sekunden frei konfigurierbar
ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
können
die Lebensdauern der MAC-Adressen effizient überwacht werden.
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Da
es die Ethernet Bridge erlaubt, die zulässige Lebensdauer einer MAC-Adresse
verbindungsabhängig
zu konfigurieren und zudem eine maximale relative Abweichung Tol
von der jeweils konfigurierten oder vorgegebenen Lebensdauer TLkonv zu garantieren ist, wird die kleinste
konfigurierte Lebensdauer TLkonvmin als
Basis für
das Überwachungsverfahren herangezogen.
Diese minimale Lebensdauer TLkonvmin wird
im Rahmen der Lebensdauerkonfiguration ermittelt und dem Überwachungsprozess
zugänglich gemacht.
Um die Laufzeit TT (wird so gewählt, dass sie
gleich groß wie
das Gruppenüberwachungsintervall
TGÜ ist)
des Überwachungstimers
festzulegen, wird zunächst
die ermittelte minimale Lebensdauer TLkonvmin in
N = 10 gleich lange Überwachungsintervalle
TÜ unterteilt.
In jedem dieser Überwachungsintervalle
TÜ sind
die MAC-Adressen aller 960 Verbindungen auf ihre aktuelle Lebensdauer
TLakt hin zu überprüfen. Durch die Wahl von N =
10 Überwachungsintervallen
wird sichergestellt, dass die relative zeitliche Toleranz Tol in
keinem Fall größer wird
als Tol ≤ 1/N
= 1/10 = 10% der minimalen Lebensdauer TLkonvmin und
damit auch auf keinen Fall größer wird
als 10% der konfigurierten Lebensdauer TLkonv einer
jeden in der Zuordnungstabelle gespeicherten MAC-Adresse (Parameter).
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Da
die Überprüfung der
Lebensdauer aller Y MAC-Adressen und die damit verbundene eventuell erforderliche
Entfernung von MAC-Adressen aus der Zuordnungstabelle unter Umständen einen
Großteil des Überwachungsintervalls
TÜ in
Anspruch nehmen kann, was insbesondere bei einer kleinen minimalen Lebensdauer
TLkonvmin der Fall sein kann, wird jedes Überwachungsintervall
TÜ gemäß 3 in
M = 16 Gruppenüberwachungsintervalle
TGÜ aufgeteilt.
Damit wird sichergestellt, dass das Überwachungsintervall TÜ insgesamt
16 Mal zyklisch unterbrochen wird und andere Applikationen, insbesondere
echtzeitkritische Bridging-Applikationen, ihrerseits Rechenzeit zur
Verfügung
gestellt bekommen können.
Innerhalb eines Gruppenüberwachungsintervalls
TGÜ müssen damit
die MAC-Adressen von jeweils 960/M = 60 Verbindungen auf ihre aktuelle
Lebensdauer hin überprüft werden.
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Wie
in 3 gezeigt, wird der Überwachungsprozess von einem Überwachungstimer
gesteuert, dessen Laufzeit TT identisch
mit dem Gruppenüberwachungsintervall
TGÜ ist.
Nachdem der Überwachungstimer
abgelaufen ist, werden jeweils die aktuellen Lebensdauern TLakt der MAC-Adressen, die den Verbindungen
einer Überwachungsgruppe zugeordnet
sind, um die Dauer eines Überwachungsintervalls
TÜ reduziert.
Wird bei der sich anschließenden Überprüfung der
jeweiligen aktuellen Lebensdauer festgestellt, dass diese ≤ 0 ist, wird
die MAC-Adresse aus der Zuordnungstabelle entfernt.
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In 4 ist
beispielhaft der Verlauf einer aktuellen Lebensdauer TLakt einer
MAC-Adresse gezeigt. Sobald ein Frame detektiert worden ist, wird
die aktuelle Lebensdauer TLakt der MAC-Adresse
auf die konfigurierte Lebensdauer TLkonv gesetzt.
Nach Ablauf eines Überwachungsintervalls
TÜ wird
die aktuelle Lebensdauer TLakt um ein Lebensdauerintervall
TÜ reduziert
und geprüft,
ob die aktuelle Lebensdauer TLakt kleiner
als das Ü berwachungsintervall
TÜ ist. Dies
geschieht solange, bis ein neuer Frame detektiert worden ist. Ist
dies nicht der Fall und unterschreitet die aktuelle Lebensdauer
TLakt der MAC-Adresse das Überwachungsintervall TÜ oder
wird zu Null, was zum Zeitpunkt t1 der Fall ist, wird die MAC-Adresse aus
der Zuordnungstabelle gelöscht.
Wird der Datenstrom reaktiviert (Zeitpunkt t2), beginnt der soeben beschriebene
Vorgang von Neuem.
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Die
vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke
der Beschränkung
der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich,
ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.
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- TLkonv
- konfigurierte
Lebensdauer
- TLkonvmin
- kürzeste konfigurierte
Lebensdauer
- TLakt
- aktuelle
Lebensdauer
- TL
- Lebensdauer
- TÜ
- Überwachungsintervall
- TGÜ
- Gruppenüberwachungsintervall
- TT
- Laufzeit
des Überwachungstimers
- t1
- erster
Zeitpunkt
- t2
- zweiter
Zeitpunkt
- Y
- Anzahl
Parameter
- N
- Anzahl Überwachungsintervalle
- M
- Anzahl
Gruppenüberwachungsintervalle
