DE102004043683B4

DE102004043683B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz sowie entsprechend ausgestaltetes Netzelement

Info

Publication number: DE102004043683B4
Application number: DE102004043683A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Dipl.-Ing. Hagen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: US20060062151A1; DE102004043683A1

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz,
wobei der Durchsatz von Nutzdaten unter einem Schwellenwert gehalten wird, und
wobei der Durchsatz der Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird, indem abhängig von dem Durchsatz der Nutzdaten Pseudopakete in das Übertragungsnetz eingespeist werden,
welche keine Nutzinformation enthalten,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pseudopakete innerhalb eines Knotens des Übertragungsnetzes eingespeist werden und innerhalb des Knotens entfernt werden, nachdem sie Nutzdaten enthaltene Pakete derart behindert haben, dass der Durchsatz von Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz und eine entsprechende Vorrichtung sowie ein Netzelement, insbesondere ein DSLAM, in welchem die Vorrichtung eingesetzt wird.
Die JP 2000-069024 A unterdrückt einen Verkehrszuwachs, indem eine Anzahl von ATM-Zellen, welche überflüssig erzeugt werden, reduziert wird.
Die JP 43-30837 A verhindert einen Pufferüberlauf, indem leere Zellen zu einer ATM-Zellen übertragenden Zelle übertragen werden.
Die WO 00/52894 A1 betrifft insbesondere eine Sende-/Empfangs Vorrichtung mit einer sich an den Verkehr anpassenden Übertragungsratenanpassung. Dabei werden leere Zellen eingesetzt, um eine vorab festgesetzte Übertragungsrate einzuhalten.
Für einen Zellen bzw. Paket basierten Datenverkehr existieren seit geraumer Zeit technische Ansätze, um absolute oder doch wenigstens relative Dienstgüten bzgl. Übertragungsparametern (wie z. B. Delay, Jitter usw.) sicherzustellen. Innerhalb dieser Ansätze werden dabei bestimmte Klassen (z.B. bei ATM "Constant Bit Rate" oder bei IP "Expedited Forwarding") vorgesehen, für welche dann absolute oder relative Übertragungsgarantien sichergestellt werden können.
Aus verschiedenen Gründen konnten sich für breitbandige Paketvermittlungsdienste dabei im praktischen Anwendungsbereich bislang keine absoluten, sich über den gesamten Verbindungsweg erstreckende Ressourcen-Reservierungsstrategien (z. B. über Breitband-Signalisierungsprotokolle) durchsetzen. Stattdessen ergibt sich zunehmend eine Situation, in welcher sich bereits eine relative Dienste-Priorisierung in Kombination mit einem ausreichenden Grundangebot von Bandbreite (über eine Gesamtheit möglicher Nutzer) als ausreichend erweist, um auch bezüglich von Übertragungsparametern sensitive Dienste auf Netzwerkebene (einschließlich Layer 3) verbindungslos über das Internet zu nutzen, wobei dennoch auf Anwendungsebene eine ausreichende Qualität vorliegt.
Für Netzbetreiber stehen in diesem Zusammenhang im Mittelpunkt des ökonomischen Interesses so genannte interaktive Sprachdienste, da diese eine wesentliche Einnahmequelle darstellen. Diese interaktiven Sprachdienste werden bislang hauptsächlich von Zeitschlitz-basierten Übermittlungsverfahren (mittels Schmalbandvermittlungsanlagen) unterstützt. Dies ist ein älteres Verfahren, welches nun aus Sicht etablierter Betreiber durch das Aufkommen von alternativen Übertragungstechniken unter unerwartet frühzeitigen Abschreibungsdruck gerät.
Damit ergibt sich für die etablierten Netzbetreiber ein wirtschaftlicher Konflikt: Auf der einen Seite besteht zwar ein wirtschaftlicher Anreiz, Datennetze in immer besserer Qualität auszubauen, beispielsweise um zusätzliche Einnahmen aus reinen Datenübertragungsdiensten zu sichern und auch um Allgemeinanbieter zu bleiben. Auf der anderen Seite kommen damit aber auch technische Voraussetzungen zu Stande, unter welchen Einnahmen aus bestehenden Sprachübertragungsdiensten "kannibalisiert" werden, was für die etablierten Netzbetreiber ungewollt ist.
Für die vorgelagerte Industrie (Network Equipment Provider) stellt sich die Situation anders dar, da diese Industrie in zwei weitgehend voneinander unabhängige Lager aufgeteilt ist: Auf der einen Seite befinden sich Anbieter von typischem Daten-Equipment (z.B. Cisco), welche zu keinem Zeitpunkt Schmalbandvermittlungsanlagen hergestellt haben. Auf der anderen Seite befinden sich dagegen alt eingesessene Anbieter von Telekom-Equipment (wie beispielsweise Siemens), welchen der ursprünglich angestrebte Markteintritt in den Datenbereich nicht erfolgreich gelungen ist. Eine von einer Migration profitierende Industrie der Daten-Equipment-Anbieter bietet daher unbeeinflusst immer höherwertigeres Equipment zur Realisierung QoS-abhängiger Dienste an. Mit einer Existenz von technischen Möglichkeiten verschärft sich aber der oben beschriebene wirtschaftliche Konflikt für die etablierten Betreiber ungebremst.
Es ist nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den etablierten Betreibern eine Möglichkeit zu bieten, ihre Datennetze in immer besserer Qualität auszubauen und trotzdem ein dadurch verursachtes Wegbrechen von Einnahmen aus bestehenden Sprachübertragungsdiensten zumindest zu verlangsamen, wenn nicht gar ganz zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 und ein Netzelement gemäß Anspruch 21 erfüllt. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz bereitgestellt, wobei der Durchsatz von Nutzdaten unter einem Schwellenwert gehalten wird.
Indem der Durchsatz der Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird, kann durch eine entsprechende Einstellung des Schwellenwerts dafür gesorgt werden, dass eine Übertragungsqualität der Nutzdaten nie über einem bestimmten Grenzwert liegt. Dadurch kann vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass eine absolute oder relative Übertragungsgarantie nicht eingehalten wird bzw. nicht eingehalten werden kann.
Dabei wird der Durchsatz der Nutzdaten erfindungsgemäß unter dem Schwellenwert gehalten, indem Pseudopakete abhängig von dem aktuellen Durchsatz der Nutzdaten in das Übertragungsnetz eingespeist werden. Dabei enthalten die Pseudopakete keine Nutzinformation.
Durch das Einspeisen der Pseudopakete konkurrieren diese Pseudopakete mit Nutzlast tragenden Paketen, wodurch diese Nutzlast tragenden Pakete behindert werden, wodurch wiederum die Übertragungsqualität dieser Nutzlast tragenden Pakete gesenkt wird. Da die Pseudopakete abhängig von dem aktuellen Durchsatz der Nutzdaten eingespeist werden, werden die Pseudopakete nur dann eingespeist, wenn der Durchsatz der Nutzdaten z. B. über einem vorab bestimmten Schwellenwert liegt. Andersherum bedeutet dies, dass keine Pseudopakete eingespeist werden, wenn die Nutzlast tragenden Pakete aus anderen Gründen (z. B. weil ein wichtiger Verbindungsknoten im Übertragungnetz ausgefallen ist oder weil entsprechend viel Nutzlast übertragen werden muss) bereits ausreichend behindert werden.
Die Pseudopakete werden innerhalb eines Knotens des Übertragungsnetzes eingespeist und aus diesem Knoten entfernt, nachdem sie Nutzlast tragende Pakete ausreichend behindert haben, so dass der Durchsatz der Nutzdaten unter dem Schwellenwert bleibt.
Da keine Pseudopakete den Knoten verlassen, treten die Pseudopakete nur an vorab bestimmten Stellen, nämlich in vorab bestimmten Knoten, des Übertragungsnetzes auf, wodurch vorteilhafter Weise eine Aufdeckung der Tatsache, dass die Pseudopakete überhaupt in das Übertragungsnetz eingespeist werden, im Vergleich zu einem Verfahren, bei welchem die Pseudopakete auch auf Verbindungsleitungen zwischen den Knoten des Übertragungsnetzes auftreten, erschwert ist.
Insbesondere wird der Durchsatz von Nutzdaten, für welche eine maximal zulässige zeitliche Verzögerung definiert ist, unter einem Schwellenwert gehalten, wobei der Schwellenwert derart gewählt wird, dass ein unter diesem Schwellenwert liegender Durchsatz zwangsläufig zu einer Verletzung der maximal zulässigen zeitlichen Verzögerung führt.
Dadurch werden zeitkritische Nutzdaten, welche z. B. bei "Voice over IP" eingesetzt werden, so signifikant verzögert ("verjittert"), dass phasenweise ohne eine spätere Shaping-Stufe entweder ein Jitter oder nach einer etwaigen Shaping-Stufe zur Kompensation des Jitters die Verzögerung ("Transfer-Delay") für eine wettbewerbsfähige bzw. überhaupt ausreichende Sprachverständlichkeit überschritten werden.
Erfindungsgemäß können die Pseudopakete dadurch erzeugt werden, dass sie von Paketen mit Nutzdaten kopiert und als Pseudopakete markiert werden.
Dadurch entsprechen die Pseudopakete bis auf ihre Markierung Paketen mit Nutzdaten und sind von diesen nahezu nicht zu unterscheiden. Gerade weil die Pakete mit Nutzdaten sich bezüglich ihrer Länge wesentlich unterscheiden können, ist das Kopieren von Paketen mit Nutzdaten vorteilhaft, wenn verschleiert werden soll, dass Pseudopakete in das Übertragungsnetz eingespeist werden. Dadurch unterscheiden sich nämlich die künstlich eingespeisten Pseudopakete hinsichtlich ihrer Länge nicht von natürlich auftretenden Paketen mit Nutzdaten.
Insbesondere können die Pseudopakete eines bestimmten Pakettyps nur dann in das Übertragungsnetz eingespeist werden, wenn ein Durchsatz von Paketen dieses bestimmten Pakettyps über einem für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert liegt. Insbesondere kann dabei der bestimmte Pakettyp Pakete kennzeichnen, welche zeitkritische Nutzdaten enthalten, wobei dabei der für diesen Pakettyp bestimmte Schwellenwert derart eingestellt ist, dass ein unterhalb dieses Schwellenwertes liegender Durchsatz von Paketen dieses Pakettyps zu einer Verletzung der maximal zulässigen zeitlichen Verzögerung führt, welche für die zeitkritische Nutzdaten definiert ist.
Dadurch ist es vorteilhafter Weise möglich, nur Pakete eines Pakettyps zu behindern bzw. einen Durchsatz von Paketen dieses Pakettyps unter den für Pakete dieses Pakettyps bestimmten Schwellenwert zu drücken. Damit ist es vorteilhafter Weise zum Beispiel möglich, nur zeitkritische Pakete durch die Pseudopakete zu behindern, während andere Pakete, welche zeitunkritische Daten übertragen, nahezu unbehindert zu lassen.
Erfindungsgemäß können die Pseudopakete nur zu bestimmten Zeiten, welche zufällig vorgegeben werden, eingespeist werden.
Indem nur zu nach Zufallsprinzipien ausgesuchten Zeiten Pseudopakete in das Übertragungsnetz eingespeist werden, werden Pakete mit Nutzdaten auch nur zu diesen nach Zufallsprinzipien ausgesuchten Zeiten behindert. Damit wird ein Nachweis, ob absichtlich Pakete mit Nutzdaten behindert werden, weiter erschwert, da es z.B. nicht möglich ist, von außen (außerhalb des Knotens) eine Situation zu simulieren, welche zwangsläufig immer zu einer Behinderung von Nutzdaten führt.
Erfindungsgemäß liegt der Durchsatz der Nutzdaten insbesondere dann unter dem Schwellenwert, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt sind:

• Ein Paketdurchsatz, welcher durch eine Anzahl von Paketen mit Nutzdaten definiert ist, welche pro Zeiteinheit durch einen Knoten des Übertragungsnetzes laufen, liegt unter einem ersten Schwellenwert.
• Eine mittlere Verzögerung, welche ein Paket mit
•Nutzdaten bei einem Durchlauf durch den Knoten des Übertragungsnetzes erfährt, liegt über einem zweiten Schwellenwert.
• Eine maximale Verzögerung, welche bei einer Menge von Paketen mit Nutzdaten auftritt, die pro Zeiteinheit durch den Knoten des Übertragungsnetzes laufen, liegt über einem dritten Schwellenwert.

Da erfindungsgemäß der Durchsatz von Paketen mit Nutzdaten insbesondere durch das Einspeisen von Pseudopaketen unter dem Schwellenwert gehalten wird, werden durch die vorab beschriebene etwas komplexere Definition des Schwellenwertes Pseudopakete in das Übertragungsnetz eingespeist beziehungsweise Pakete mit Nutzdaten behindert, wenn eine oder mehrere der vorab beschriebenen Bedingungen vorliegen. Wenn z. B. definiert wird, dass der Durchsatz der Nutzdaten nur dann unter dem Schwellenwert liegt, wenn die mittlere Verzögerung über dem zweiten Schwellenwert liegt, werden erfindungsgemäß die Pakete mit Nutzdaten derart, insbesondere durch das Einspeisen von Pseudopaketen, behindert, dass die mittlere Verzögerung auch dann über dem zweiten Schwellenwert liegt, wenn z. B. der Paketdurchsatz auch ohne eine Behinderung bereits deutlich unter dem ersten Schwellenwert liegt. Damit können die Pakete mit Nutzdaten unabhängig von der Anzahl der Pakete mit Nutzdaten pro Zeiteinheit erfindungsgemäß derart behindert werden, dass die mittlere Verzögerung der Pakete mit Nutzdaten über dem zweiten Schwellenwert liegt. Damit kann ein Protokoll, welches voraussetzt, dass die Pakete mit Nutzdaten im Mittel für eine bestimmte Strecke innerhalb des Übertragungsnetzes nicht länger als eine vorbestimmte Zeitdauer benötigen, erfindungsgemäß nicht umgesetzt werden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird. Entsprechende Überlegungen gelten für die Bedingung bezüglich der maximalen Verzögerung. Das heißt, auch ein Protokoll, welches voraussetzt, dass die Pakete mit Nutzdaten die maximale Verzögerung pro Zeiteinheit nicht überschreiten, kann nicht angewendet werden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend eingesetzt wird. Dadurch ist ein Einsatz eines interaktiven Sprach-Dienstes erfindungsgemäß nicht möglich, wenn das erfindungsgemäße Verfahren aktiv ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz bereitgestellt. Dabei ist diese Vorrichtung derart ausgestaltet, dass sie abhängig von dem Durchsatz von Nutzdaten Pseudopakete, welche keine Nutzinformation enthalten, derart in das Übertragungsnetz einspeist, dass der Durchsatz der Nutzdaten unter einem Schwellenwert gehalten wird, und dass die Vorrichtung die Pseudopakete innerhalb eines Knotens des Übertragungsnetzes einspeist und innerhalb des Knotens entfernt, nachdem sie Nutzdaten enthaltene Pakete derart behindert haben, dass der Durchsatz von Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird.
Dabei umfasst die Vorrichtung insbesondere einen Durchsatzmesser und einen Pseudopaketerzeuger, wobei der Durchsatzmesser einen Durchsatz von Paketen durch die Vorrichtung bestimmt und der Pseudopaketerzeuger dann Pseudopakete erzeugt und einspeist, wenn er von dem Durchsatzmesser gemeldet bekommt, dass der Durchsatz über einen Schwellenwert liegt. Der Pseudopaketerzeuger erzeugt und speist die Pseudopakete dabei derart ein, dass dadurch der Durchsatz der Pakete mit Nutzdaten unter den Schwellenwert gedrückt wird.
Da ein Knoten des Übertragungsnetzes nach dem Stand der Technik meist einen Durchsatzmesser aufweist, muss vorteilhafter Weise nur der Pseudopaketerzeuger zusätzlich in den Knoten in geeigneter Weise eingebracht und entsprechend mit dem Durchsatzmesser gekoppelt werden.
Des Weiteren kann die Vorrichtung zusätzlich einen Klassifikator umfassen, welcher derart ausgestaltet ist, dass er jedem Paket, welches die Vorrichtung erreicht, einen Pakettyp zugeordnet. Dadurch kann der Durchsatzmesser den Durchsatz der Pakete pro Pakettyp bestimmen, wodurch die Vorrichtung wiederum erfassen kann, wenn der Durchsatz eines bestimmten Pakettyps über einem für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert liegt. In diesem Fall kann der Pseudopaketerzeuger Pseudopakete dieses Pakettyps erzeugen und derart einspeisen, dass dadurch der Durchsatz der Pakete dieses bestimmten Pakettyps unter den für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert gedrückt wird.
Da ein Knoten nach dem Stand der Technik in der Regel auch einen Klassifikator besitzt, muss die Vorrichtung nur eine entsprechende Kopplung des Durchsatzmessers und des Klassifikators mit dem Pseudopaketerzeuger vorsehen. Indem die Vorrichtung nur den Durchsatz von bestimmten Pakettypen unter den jeweiligen für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert drückt, ist die Vorrichtung in der Lage, nur die Pakete dieser bestimmten Pakettypen zu behindern, während die Pakete von anderen Pakettypen nahezu ungehindert die Vorrichtung durchlaufen können.
Des Weiteren kann die Vorrichtung ein Filter umfassen, welches die Pseudopakete ausfiltert, bevor die Pseudopakete den Knoten verlassen.
Dabei ist wiederum gerade aus Kostengründen wiederum vorteilhaft, dass der Knoten nach dem Stand der Technik in der Regel bereits ein Filter aufweist, so dass dieses Filter nur derart eingestellt werden muss, dass es auch Pseudopakete erkennt und ausfiltert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Netzelement eines Paket basierten Übertragungsnetzes bereitgestellt, welches zur Durchführung des vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist und/oder derart ausgestaltet ist, dass es eine vorab beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst. Dabei ist das Netzelement insbesondere ein Zugangsnetzelement, meist ein DSLAM, welches mindestens einem Teilnehmer einen Zugang zu dem Übertragungsnetz verschafft.
Ein Paket basiertes Übertragungsnetz besteht aus Knoten bzw. Netzelementen und Kanten bzw. Verbindungsleitungen, welche die Netzelemente verbinden. Dabei leiten die Netzelemente Pakete, welche sie über angeschlossene Verbindungsleitungen erreicht haben, an ebenfalls an sie angeschlossene Verbindungsleitungen weiter. Gerade die Zugangsnetzelemente, insbesondere die DSLAMs, bilden Netzevolutions-strategisch einen herausragenden Zugangspunkt in das Übertragungsnetz und werden in der Regel technisch maßgeblich von den traditionellen Anbietern von klassischem Telekom-Equipment beherrscht. Dabei wird unter einem DSLAM ("Digital Subscriber Line Access Multiplexer") eine Vorrichtung mit mindestens einem Port für Leitungen, welche zu Teilnehmern gehen, verstanden. Dabei ist ein Port mit einem entsprechenden Modem (meist ein DSL-Modem) auf der Teilnehmerseite verbunden.
Nachdem die "Quality of Service"-Eigenschaft eine Eigenschaft ist, welche mit einer gesamten jeweiligen Übertragungsstrecke im Zusammenhang steht und über jeden Knoten bzw. Punkt dieser Übertragungsstrecke hinweg gewährleistet werden muss, kann sie umgekehrt auch an einem einzelnen Knoten entscheidend nachteilig beeinflusst werden. Da eine Übertragungsstrecke zwischen zwei Teilnehmern zwangsläufig über mindestens ein Zugangsnetzelement verläuft, reicht es aus, dass erfindungsgemäß jedes Zugangsnetzelement eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, um die Übertragung von Paketen auf jeder beliebigen Übertragungsstrecke behindern zu können.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere, um zeitkritische Nutzdaten in einem Paket basierten Übertragungsnetz derart zu behindern, dass z.B. ein über das Übertragungsnetz geführtes Telefongespräch eine beliebige schlechte Sprachverständlichkeit aufweist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, sondern kann z. B. auch dafür genutzt werden, eine angestrebte Auslegung eines Übertragungsnetzes unmittelbar und unabhängig von einer äußeren Verkehrssituation zu verifizieren.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
1 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz dar.
2 stellt einen erfindungsgemäßen DSLAM dar.
Eine in 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz umfasst einen Durchsatzmesser 2, einen Klassifikator 3, eine Ablaufsteuerung 4, einen Filter 5, einen Signalgeber 6 und einen Pseudopaketerzeuger 7, welche im Folgenden näher beschrieben werden.
Der Klassifikator 2 ordnet dabei anhand bestimmter Eigenschaften jedes in die Vorrichtung 1 eintreffende Paket 11 einem bestimmten Pakettyp zu, wodurch jedes Paket wiederum einem so genannten Flow zugeordnet wird, wobei im Allgemeinen vorwiegend Eigenschaften eines Kopfes des jeweiligen Pakets bewertet werden. Dadurch stellt der Klassifikator 2 im Wesentlichen eine Gruppierungsfunktion zur Verfügung, welche eine gleichartige Behandlung von Paketen unterstützt, die bestimmte Eigenschaften teilen. Dafür wendet der Klassifikator 2 Regeln auf Felder des Paketes an und stellt ein entsprechendes Ergebnis im Allgemeinen als ein auf das Paket bezogenes Metadatum zur Verfügung. Mithilfe dieses Metadatums bzw. der dadurch bereitgestellten Information können nachfolgende Bearbeitungsschritte erfolgen.
Der Durchsatzmesser 3 stellt bestimmte Flusseigenschaften fest und ist in der Lage, diese gegen ein hinterlegtes Profil zu bewerten. Der Durchsatzmesser 3 kann beispielsweise feststellen, wann Grenzen, welche einen bestimmten Durchsatz von Paketen kennzeichnen, über- oder unterschritten werden. Diese Information kann der Durchsatzmesser 3 dann nachfolgenden Erarbeitungseinheiten bzw. Bearbeitungsschritten analog zum Klassifikator 2 explizit als Metadatum zur Verfügung stellen.
Die Ablaufsteuerung 4 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein so genannter "Weighted Fair Queuing Scheduler", welcher eine allgemein bekannte Ablaufsteuerungstechnik einsetzt, welche in Phasen von einer Verstopfung eines Pfades (Congestion) sicherstellt, dass in der 1 schematisch skizzierte einzelne FIFO-Warteschlangen 41 mindestens eine bestimmte Bedienrate als einen festgelegten Anteil einer maximal an einem mit Bezugszeichen 34 gekennzeichneten Punkt möglichen Gesamtrate erfahren. Sind dabei in einzelnen Warteschlangen 41 keine Pakete eingereiht, wird eine sonst als Bedienrate für diese Warteschlange vorgesehene Bandbreite fair, d. h. in einem proportionalen Verhältnis, auf andere Warteschlangen 41 aufgeteilt, ohne dass hierbei Plätze (so genannte "Working-Slots") verloren gehen. Ein derartiges Vorgehen wird auch als "Work-conserving Behaviour" bezeichnet. Umgekehrt bedeutet dieses Vorgehen, dass damit sichergestellt ist, dass in Zeiten der Verstopfung auch keine darüber liegenden Bedienraten für einzelne Warteschlangen vorliegen können.
Der Pseudopaketerzeuger 7 erzeugt künstlichen Paketverkehr, indem er Pseudopakete erzeugt und als solche kennzeichnet und diese in einen Paketfluss von Paketen mit Nutzdaten hineinmultiplext.
Der Signalgeber 6 liefert in einer zufälligen Zeitfolge für eine bestimmte Zeitdauer ein aktives Signal 37, welches der Pseudopaketerzeuger 7 mit auswertet, um zu entscheiden, ob künstlich erzeugter Paketverkehr in den Paketfluss der Pakete mit Nutzdaten hineingemultiplext werden soll.
Das Filter 5 verwirft Pakete, welche bestimmte, explizit gekennzeichnete Eigenschaften aufweisen. Dabei verwirft das Filter 5 insbesondere künstlich von dem Pseudopaketerzeuger 7 erzeugte Pseudopakete.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 beschrieben.
Bei Punkt 31 tritt Nutzdatenverkehr in die Vorrichtung 1 ein. Der Nutzdatenverkehr fließt über den Durchsatzmesser 2 weiter, und ist am Ausgang 32 des Durchsatzmessers 2 als Nutzdatenverkehr gekennzeichnet. Über die den Paketen zugeordneten Metadaten ist außerdem auch eine Zuordnung einzelner Pakete zu bestimmten Warteschlangen 41 der Ablaufsteuerung 4 möglich. Dabei kann z. B. "Voice over IP"-Verkehr über eine Verwendung von bestimmten Protokollen (z.B. RTP oder UDP) im Zusammenhang mit bestimmten Port-Bereichen eindeutig identifiziert werden.
In gewissen Lastsituationen stellt der Durchsatzmesser 3 fest, dass eine bestimmte, vorher festgelegte Lastgrenze unterschritten ist und signalisiert dies über ein erstes Signal 36 dem Pseudopaketerzeuger 7. Wenn der Pseudopaketerzeuger 7 neben dem ersten Signal 36 ein zweites Signal von dem Signalgeber 6 empfängt, werden von dem Pseudopaketerzeuger 7 an seinem Ausgang 38 Pseudopakete zur Verfügung gestellt, deren statistische Eigenschaften den an dem Eingang 31 des Klassifikators 2 auftretenden Paketen mit Nutzdaten entsprechen. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass bei Zeitintervallen einer hohen Nutzdatenlast Pakete von dem Durchsatzmesser 3 zu dem Pseudopaketerzeuger 7 kopiert werden, um diese dann zu einem späteren Zeitpunkt, als Pseudopakete gekennzeichnet, einzuspeisen.
Der Durchsatzmesser multiplext die Pseudopakete in den Strom der Nutzdaten und bewertet eine Charakteristik einer Summe aus dem Nutzdatenstrom und einem Strom der Pseudopakete in Bezug auf Lastgrenzen. Erst wenn durch eine ausreichende Einspeisung von Pseudopaketen ein Gesamtpaketsstrom wieder eine über einer bestimmten Grenze liegende Charakteristik aufweist, wird das erste Signal 36 auf inaktiv gesetzt.
Die Ablaufsteuerung 4 bedient dabei in üblicher Weise ihre verschiedenen Warteschlangen. Da aber über die Warteschlangen verteilt nun auch Pseudopakete enthalten sind, tritt nur noch eingeschränkt eine Situation von überschüssiger Bandbreite auf, wodurch der Nutzdatenverkehr real verzögert (verjittert) wird, da auch die Pseudopakete ihrerseits Plätze in den Warteschlangen beanspruchen.
Abschließend werden die Pseudopakete in dem Filter 5 herausgefiltert, so dass sie die Vorrichtung 1 über einen Ausgang 12 der Vorrichtung 1 nicht verlassen.
Die vorab beschriebene Vorrichtung kann unter anderem im Zusammenhang mit gezielter Paketklassifikation derart verwendet werden, dass beispielsweise Sprach-Dienste nur noch eine reduzierte Qualität aufweisen. Eine dadurch beabsichtigte Auswirkung lässt sich praktisch nicht von Effekten abgrenzen, welche als Konsequenz von natürlicher Verstopfung (Congestion) durch in der Regel kurzzeitige Überlast-Situationen entstehen können. Dabei lässt sich eine Anwendung der Vorrichtung 1 nicht ohne nennenswerten technischen Aufwand und nur mit einer Erlaubnis, physikalische Messpunkte auch in Bereichen fremder Netzhoheit eingeräumt zu bekommen, nachweisen.
In der 2 ist ein DSLAM 21, welcher die vorab beschriebene Vorrichtung 1 umfasst, dargestellt. Der DSLAM 21 verbindet dabei einen Teilnehmer 22 mit einem weiter innerhalb des Übertragungsnetzes liegenden Knoten 23. Da jeder Übertragungsweg, welchen der Teilnehmer 22 aufbaut, über den DSLAM 21 verläuft, kann jeder Übertragungsweg durch den DSLAM 21 entsprechend gestört werden. Dadurch kann z. B. ein über den DSLAM 21 verlaufendes Telefonat des Teilnehmers 22 durch die Vorrichtung 1 innerhalb des DSLAMs 21 zu jeder Zeit und mit einem beliebigen Umfang gestört werden.

Claims

Verfahren zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz, wobei der Durchsatz von Nutzdaten unter einem Schwellenwert gehalten wird, und wobei der Durchsatz der Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird, indem abhängig von dem Durchsatz der Nutzdaten Pseudopakete in das Übertragungsnetz eingespeist werden, welche keine Nutzinformation enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudopakete innerhalb eines Knotens des Übertragungsnetzes eingespeist werden und innerhalb des Knotens entfernt werden, nachdem sie Nutzdaten enthaltene Pakete derart behindert haben, dass der Durchsatz von Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz der Nutzdaten, für welche eine maximal zulässige zeitliche Verzögerung definiert ist, unter einem Schwellenwert gehalten wird, und dass der Schwellenwert derart gewählt wird, dass ein unter dem Schwellenwert liegender Durchsatz zu einer Verletzung der maximal zulässigen zeitlichen Verzögerung führt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz der Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird, indem abhängig von dem Durchsatz der Nutzdaten künstlicher Verkehr in das Übertragungsnetz eingespeist wird, welcher keine Nutzinformation enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudopakete, welche in das Übertragungsnetz eingespeist werden, eine Kopie von Paketen mit Nutzdaten sind, welche als Pseudopakete markiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudopakete eines bestimmten Pakettyps nur dann in das Übertragungsnetz eingespeist werden, wenn erkannt wird, dass ein Durchsatz von Paketen des bestimmten Pakettyps über einem für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Pakettyp Paketen zugeordnet ist, welche zeitkritische Nutzdaten enthalten, für welche nur eine maximal zulässige zeitliche Verzögerung definiert ist, und dass der für diesen Pakettyp bestimmte Schwellenwert derart gewählt wird, dass ein unter dem Schwellenwert liegender Durchsatz zu einer Verletzung der maximal zulässigen zeitlichen Verzögerung führt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudopakete nur zu bestimmten Zeiten in das Übertragungsnetz eingespeist werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiten zufällig bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz der Nutzdaten unter dem Schwellenwert liegt, (i) wenn ein Paketdurchsatz, welcher durch eine Anzahl von Paketen mit Nutzdaten definiert ist, welche pro Zeiteinheit durch einen Knoten des Übertragungsnetzes laufen, unter einem ersten Schwellenwert liegt, und/oder (ii) wenn eine mittlere Verzögerung, welche ein Paket mit Nutzdaten bei einem Durchlauf durch einen Knoten des Übertragungsnetzes erfährt, über einem zweiten Schwellenwert liegt, und/oder (iii) wenn eine maximale Verzögerung, welche bei einer Menge von Paketen mit Nutzdaten, die pro Zeiteinheit durch einen Knoten des Übertragungsnetzes laufen, auftritt, über einem dritten Schwellenwert liegt.
Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Paket basierten Übertragungsnetz, wobei die Vorrichtung (1) derart ausgestaltet ist, dass sie abhängig von dem Durchsatz von Nutzdaten Pseudopakete, welche keine Nutzinformation enthalten, derart in das Übertragungsnetz einspeist, dass der Durchsatz der Nutzdaten unter einem Schwellenwert gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung (1) die Pseudopakete innerhalb eines Knotens des Übertragungsnetzes einspeist und innerhalb des Knotens entfernt, nachdem sie Nutzdaten enthaltene Pakete derart behindert haben, dass der Durchsatz von Nutzdaten unter dem Schwellenwert gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Durchsatzmesser (3) und einen Pseudopaketerzeuger (7) umfasst, dass der Durchsatzmesser (3) derart ausgestaltet ist, dass er einen Durchsatz von Paketen durch die Vorrichtung (1) bestimmt, und dass, wenn der Durchsatzmesser (3) erfasst, dass der Durchsatz über einem Schwellenwert liegt, der Pseudopaketerzeuger (7) derart ausgestaltet ist, dass er die Pseudopakete erzeugt und derart einspeist, dass dadurch der Durchsatz unter dem Schwellenwert liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatzmesser (3) derart ausgestaltet ist, dass er erfasst, dass der Durchsatz von Paketen unter einem Schwellenwert liegt, (i) wenn der Durchsatzmesser (3) erfasst, dass ein Paketdurchsatz, welcher durch eine Anzahl von Paketen mit Nutzdaten definiert ist, welche pro Zeiteinheit durch die Vorrichtung (1) laufen, unter einem ersten Schwellenwert liegt, und/oder (ii) wenn der Durchsatzmesser (3) erfasst, dass eine mittlere Verzögerung, welche ein Paket mit Nutzdaten bei einem Durchlauf durch die Vorrichtung (1) erfährt, über einem zweiten Schwellenwert liegt, und/oder wenn der Durchsatzmesser (3) erfasst, dass eine maximale Verzögerung, welche bei einer Menge von Paketen mit Nutzdaten, die pro Zeiteinheit durch die Vorrichtung (1) laufen, auftritt, über einem dritten Schwellenwert liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich einen Klassifikator (2) umfasst, dass der Klassifikator (2) derart ausgestaltet ist, dass er jedem Paket, welches die Vorrichtung (1) erreicht, einen Pakettyp zuordnet, dass der Durchsatzmesser (3) derart ausgestaltet ist, dass er den Durchsatz der Pakete durch die Vorrichtung (1) abhängig von dem Pakettyp bestimmt, und dass, wenn der Durchsatzmesser (3) erfasst, dass der Durchsatz von Paketen des Pakettyps über einem für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert liegt, der Pseudopaketerzeuger (7) derart ausgestaltet ist, dass er Pseudopakete des Pakettyps erzeugt und derart einspeist, dass dadurch der Durchsatz der Pakete des Pakettyps durch die Vorrichtung (1) unter dem für diesen Pakettyp bestimmten Schwellenwert liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Ablaufsteuerung (4) umfasst, welche derart ausgestaltet ist, dass sie eine Weiterleitung aller durch die Vorrichtung (1) laufenden Pakete abhängig von dem Pakettyp steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pseudopaketerzeuger (7) derart ausgestaltet ist, dass er Pseudopakete erzeugt, indem er eine Kopie von durch die Vorrichtung (1) laufenden Paketen mit Nutzdaten erstellt und diese als Pseudopakete markiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, dass der Pseudopaketerzeuger (7) derart ausgestaltet ist, dass er nur dann Pseudopakete erzeugt, wenn ein ihm zuführbares Signal (37) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich einen Signalgeber (6) umfasst, welcher derart ausgestaltet ist, dass er das Signal (37) erzeugt, und welcher mit dem Pseudopaketerzeuger (7) gekoppelt ist, um diesem das Signal (37) zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (6) derart ausgestaltet ist, dass er das Signal (37) mit einer zufälligen Dauer und mit zufälligen Pausen, in welchen der Signalgeber (6) das Signal (37) nicht erzeugt, erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich ein Filter (5) umfasst, welches derart ausgestaltet ist, dass es alle Pseudopakete ausfiltert, bevor die Pseudopakete die Vorrichtung (1) verlassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–9 ausgestaltet ist.
Netzelement für ein Paket basiertes Übertragungsnetz, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement (21) derart ausgestaltet ist, dass es eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10–20 umfasst.
Netzelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement ein Zugangsnetzelement (21) ist, welches derart ausgestaltet ist, dass es einen Zugang zu dem Übertragungsnetz für mindestens einen Teilnehmer (22) bereitstellt.
Netzelement nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement ein DSLAM (21) ist.