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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten sowie
einen Netzwerkknoten und ein Netzwerk.
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Bestimmte
Daten erfordern bei ihrer Übertragung
zwischen Netzwerkknoten eines Netzwerks die Einhaltung einer maximalen
Verzögerungszeit,
d.h. eines maximalen Delays. Ein Beispiel für solche Daten sind VoIP-Übertragungen
(VoIP = Voice over IP), bspw. Sprachverbindungen. Bei diesen kann
eine Überschreitung der
maximalen Verzögerungszeit
für einen
menschlichen Benutzer störender
wirken als ein Paketverlust, d.h. ein kurzes Ausbleiben von Sprachinformation.
Weitere Beispiele sind Daten, deren Übertragung mit einer Dienstqualität erfolgen
muss, die als sog. „Conversation
Class" bezeichnet
wird. Hierunter fallen auch bspw. Video-Telefonie-Daten.
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Daten
werden für
die Übertragung üblicherweise
einem Codierverfahren unterworfen. Das Codierverfahren sorgt dafür, dass
die Daten in eine zur Übertragung
geeignete Form gebracht werden, bspw. in Form einzelner Datenpakete,
die bspw. Header aufweisen können.
Weiterhin kann das Codierverfahren zur Komprimierung der Daten dienen,
um die zur Übertragung
nötige
Bandbreite des Netzwerks zu verringern. Die Komprimierung kann hierbei
verlustbehaftet sein oder aber verlustfrei. Beispiele für Codierverfahren
sind die VoIP-Codecs G.7x, bspw. G.711.1 oder G.729.3, oder die
Video-Codecs MPEG-x, bspw. MPEG-2 oder MPEG-7. Weiterhin ist es
auch möglich,
dass das Codierverfahren eine Verschlüsselung der Daten vornimmt, die
ein unberechtigtes Mitlesen der Daten verhindern soll. Weiterhin
ist es möglich,
dass das Codierverfahren eine Übertragungsrate
von Datenpaketen, d.h. eine Anzahl von pro Zeiteinheit zu versendenden
Datenpaketen angibt.
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Es
ist hierzu bekannt, für
die Netzwerkknoten ein Codierverfahren auszuwählen, das garantiert, dass die
maximale Verzö gerung
von allen Netzwerkknoten eingehalten wird. Aus der Anwendung dieses
Verfahrens ergibt sich eine Begrenzung der maximal möglichen
gleichzeitigen Übertragungen.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Übertragung
von Daten, einen Netzwerkknoten und ein Netzwerk anzugeben, das
die Anzahl gleichzeitig möglicher Übertragungen
erhöht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. weitere
Lösungen
bestehen in einem Netzwerkknoten gemäß Anspruch 7 und einem Netzwerk
gemäß Anspruch
10.
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Das
Verfahren zur Übertragung
von Daten ausgehend von einem Startknoten eines Netzwerks weist folgende
Schritte auf:
- – Ermittlung eines Metrikwerts
für den
Startknoten;
- – Bestimmung
wenigstens eines Übertragungsparameters
anhand des Metrikwerts;
- – Übertragung
der Daten unter Berücksichtigung
des Übertragungsparameters.
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Der
Metrikwert ist ein Wert, der sich zumindest auf den Startknoten
bezieht. Bspw. kann der Metrikwert ein für den Startknoten festlegbarer
Wert sein, oder ein Wert, der für
den Startknoten bei Beginn einer Datenübertragung ermittelt wird.
Bei der Ermittlung des Metrikwerts können auch einer oder mehrere
weitere Netzwerkknoten des Netzwerks berücksichtigt werden.
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Bevorzugt
kann der Metrikwert für
einen Pfad zwischen dem Startknoten und dem weiteren Netzwerkknoten
ermittelt werden. Dabei ist der Metrikwert bevorzugt ein Maß für die Qualität eines
Pfades zwischen dem Startknoten und dem weiteren Netzwerkknoten.
Ein Beispiel für
den weiteren Netzwerkknoten ist ein Gateway. Das Gateway kann bspw.
der Weiterleitung von Daten von einem bzw. in ein weiteres Netzwerk
dienen, dem der Startknoten nicht angehört.
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Anhand
des ermittelten Metrikwerts wird ein Übertragungsparameter bestimmt.
Dies kann bspw. dadurch geschehen, dass ein erster Wert für den Übertragungsparameter
gewählt
wird, wenn der Metrikwert unterhalb eines Schwellwertes liegt, während ansonsten
ein zweiter Wert für
den Übertragungsparameter
verwendet wird. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, verschiedene Bereiche für den Metrikwert festzulegen
und für
jeden der Bereiche einen Wert für
den Übertragungsparameter
festzulegen. Es wird dann derjenige Wert für den Übertragungsparameter verwendet,
in dessen Bereich der Metrikwert liegt.
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Als Übertragungsparameter
kommen Eigenschaften eines verwendeten Codierverfahrens in Frage. Beispiele
dafür sind
Art und Stärke
einer Komprimierung, eine Übertragungsrate
von Datenpaketen, Art und Weise einer zu verwendenden Verschlüsselung
oder Aufteilung der Daten in Datenpakete und Aufbau der Datenpakete.
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Eine Übertragung
unter Berücksichtigung
des Übertragungsparameters
bedeutet hier, dass der Parameter bei der Übertragung bspw. verwendet
oder eingehalten wird. Wird beispielsweise die Stärke der
Komprimierung als Übertragungsparameter
verwendet, so werden die Daten vor der Übertragung gemäß der Stärke der
Komprimierung komprimiert.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Übertragungsparameter
eine Übertragungsrate
von Datenpaketen verwendet.
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Bevorzugt
bestimmen der oder die Übertragungsparameter
zusammen ein Codierverfahren, insbesondere einen Codec.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
Metrikwert basierend auf einer Anzahl von Zwischenknoten zwischen
dem Startknoten und dem weiteren Netzwerkknoten, insbesondere dem Hop-Count,
ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass die Bestimmung des Metrikwerts
einfach und wenig rechenintensiv ist. Weiterhin verändert sich
der Hop-Count nicht ständig,
was bspw. eine Speicherung des Metrikwerts für mehrere Übertragungen erlaubt. Weitere
bevorzugte Ausführungsmöglichkeiten
bestehen in der alternativen oder zusätzlichen Verwendung der Metriken
ETT, ETX, oder ELR. Diese weisen den Vorteil auf, auch bspw. für ein Routing
von Übertragungen,
d.h. für
die Bestimmung von Pfaden im Netzwerk, verwendet zu werden. Dadurch
wird die Ermittlung des Metrikwerts vereinfacht und eine Belastung
des Netzwerks mit Übertragungen
zur Ermittlung des Metrikwerts vermindert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der
Erfindung erfolgt die Bestimmung des Übertragungsparameters zusätzlich anhand
eines festlegbaren Verzögerungsmaximalwertes.
Dieser Verzögerungsmaximalwert
kann bspw. festlegen, mit welcher maximalen Verzögerung (Delay) die Daten übertragen
werden dürfen.
Hierdurch entsteht der Vorteil, eine bestimmte, durch die Verzögerung einstellbare
Qualität bspw.
für VoIP-Übertragungen
festlegbar und genau einstellbar zu machen.
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Der
Netzwerkknoten weist Mittel zur Ermittlung eines Metrikwerts, eine
Prozessiereinheit zur Bestimmung wenigstens eines Übertragungsparameters
und eine Sendeeinrichtung zur Übertragung
der Daten auf und ist derart ausgestaltet, dass die Prozessiereinheit
den Übertragungsparameter
anhand des Metrikwerts bestimmt und die Sendeeinrichtung die Daten
unter Berücksichtigung
des Übertragungsparameters übertragt. In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Übertragungsparameter eine Übertragungsrate
von Datenpaketen.
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Das
Netzwerk weist wenigstens einen erfindungsgemäßen Netzwerkknoten auf. Bevorzugt
ist das Netzwerk ein Multihop-Netzwerk.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein
Netzwerk mit einem Gateway.
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Das
Netzwerk gemäß 1 enthält einen
ersten bis siebten Netzwerkknoten K1...7 und ein Gateway G, die über WLAN
zu einem Adhoc-Netz verbunden sind. Der erste bis dritte Netzwerkknoten
K1...3 sind so positioniert, dass sie das Gateway G mit einer drahtlosen
Datenübertragung
direkt erreichen können.
Der vierte bis sechste Netzwerkknoten K4...6 sind so angeordnet,
dass sie das Gateway G nicht mehr direkt, sondern nur mehr über einen
Zwischenknoten erreichen können.
In 1 erreicht der vierte Netzwerkknoten K4 das Gateway
G über
den ersten Netzwerkknoten K1 als Zwischenknoten, während der
fünfte
und sechste Netzwerkknoten K5, 6 das Gateway G über den zweiten Netzwerkknoten
K2 als Zwischenknoten erreichen. Der siebte Netzwerkknoten K7 ist
so positioniert, dass er das Gateway G über den sechsten Netzwerkknoten
K6 und dadurch weiterhin über
den zweiten Netzwerkknoten K2 erreicht.
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Die
folgende Tabelle gibt eine Aufstellung über die Netzwerkknoten K1...7
des Netzwerks und die jeweilige Anzahl an Hops, d.h. den Hop-Count
zwischen Netzwerkknoten K1...7 bis zum Gateway G. Weiterhin gibt
die Tabelle an, welche Verzögerungszeit
(Delay) bei der Übertragung
vom jeweiligen Netzwerkknoten K1...7 zum Gateway G auftritt.
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In
einer ersten Ausführungsvariante
wählt jeder
der Netzwerkknoten K1...7 des Netzwerks bei einer anstehenden VoIP-Übertragung den zu verwendenden
Codec anhand des Hop-Counts. Da es sich bei dem in Figur dargestellten
Netzwerk um ein Adhoc-Netz handelt, kann sich sein Aufbau schnell ändern. Dabei
können sich
auch die Werte für
den Hop-Count ändern.
Daher wird der Hop-Count und somit der zu verwendende Codec bei
jeder neuen Übertragung
geprüft.
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Die
folgenden Codecs sollen als beispielhafte Auswahl zur Verfügung stehen:
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Die
Tabelle gibt neben dem Namen des Codecs die Anzahl der bei diesem
Codec in jeder Sekunde versendeten Datenpakete an. Weiterhin wird
der sog. Packetizing Delay angegeben, der bei dem jeweiligen Codec
auftritt.
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Neben
dem Hop-Count wird zur Auswahl des Codecs eine Verzögerungszeit
verwendet, die die maximale Verzögerung
für die Übertragung
eines Pakets zum Gateway G angibt. Diese soll in diesem Beispiel 30ms
betragen.
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Beim
siebten Netzwerkknoten K7 bleibt von der Verzögerungszeit von 30ms nach Abzug
des Delay von 20ms nur 10ms als restliche erlaubte Verzögerung übrig. Wegen
des Packetizing delay muss daher der siebte Netzwerkknoten K7 den
Codec G.711.1 auswählen,
was zur Versendung von 100 Paketen pro Sekunde führt.
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Für den ersten
bis sechsten Netzwerkknoten K1...6 ist es jedoch möglich, den
Codec G.711.2 mit 50 Paketen pro Sekunde und einem Packetizing delay
von 20ms zu wählen.
Der Delay und der Packetizing delay ergeben hier jeweils nicht mehr
als 30ms.
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Die
durchschnittliche Anzahl von Paketen pro Sekunde für eine VoIP-Verbindung
in dem Netzwerk beträgt
somit 3/7·1·50 + 3/7·2·50 + 1/7·3·100 =
107. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, den
Codec für
alle Netzwerkknoten K1...7 gleich zu wählen, müsste der Codec G.711.1 für alle Netzwerkknoten
K1...7 gewählt
werden. Die durchschnittliche Anzahl an Paketen pro VoIP-verbindung
und Sekunde wäre dann:
3/7·1·100 +
3/7·2·100 +
1/7·3·100 =
171.
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Durch
die verringerte Anzahl durchschnittlich pro Sekunde und VoIP-Verbindung
zu versendenden Pakete erhöht
sich die Anzahl gleichzeitig möglicher
VoIP-Verbindungen im Netzwerk.
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Eine
zweite Ausführungsvariante
der Erfindung ergibt sich dadurch, dass als Verfahren zur Ermittlung des
Metrikwerts die Routing-Metrik ETX verwendet wird. Weiterhin wird
anhand der Routing-Metrik ETX nicht der Codec ausgewählt, sondern
direkt die Übertragungsrate
von Datenpaketen gewählt.
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In
der zweiten Ausführungsvariante
werden die folgenden Bereiche für
die Routing-Metrik ETX verwendet, um die Übertragungsrate von Datenpaketen
zu bestimmen:
| Metrikwert | Datenpakete/Sekunde |
| 0-2 | 40 |
| 2-5 | 50 |
| 5-10 | 75 |
| > 10 | 100 |
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Für diese
Ausführungsvariante
soll davon ausgegangen werden, dass sich die folgenden Metriken
für die
Pfade vom jeweiligen Netzwerkknoten K1...7 zum Gateway G ergeben:
| Knoten | Metrikwert |
| erster
Netzwerkknoten K1 | 1,1 |
| zweiter
Netzwerkknoten K2 | 2,5 |
| dritter
Netzwerkknoten K3 | 2,0 |
| vierter
Netzwerkknoten K4 | 2,2 |
| fünfter Netzwerkknoten
K5 | 4,0 |
| sechster
Netzwerkknoten K6 | 7,2 |
| siebter
Netzwerkknoten K7 | 10,5 |
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Gemäß der aus
dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise würde alle Netzwerkknoten K1...7 des
Netzwerks eine Übertragungsrate
von 100 Datenpaketen pro Sekunde verwenden. Hieraus ergäbe sich, wie
im ersten Ausführungsbeispiel
eine durch schnittliche Rate von Paketen pro VoIP-Verbindung und
Sekunde von ca. 171.
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Bei
der in der zweiten Ausführungsvariante
verwendeten Vorgehensweise würde
der erste Netzwerkknoten K1 eine Übertragungsrate von 40 Datenpaketen
pro Sekunde verwenden, da sein Metrikwert im Bereich von 0 bis 2
liegt. Der zweite bis fünfte
Netzwerkknoten K2...5 verwenden je eine Übertragungsrate von 50 Paketen
pro Sekunde, der sechste Netzwerkknoten K6 75 Pakete pro Sekunde
und der siebte Netzwerkknoten K7 100 Pakete pro Sekunde. In dieser
Ausführungsvariante
der Erfindung ergibt sich eine durchschnittliche Rate von Paketen
pro VoIP-Verbindung und Sekunde von 1/7·1·40 + 2/7·1·50 + 2/7·2·50 + 1/7·2·75 + 1/7·3·100 = 113. Durch die verringerte
Anzahl durchschnittlich pro Sekunde und VoIP-Verbindung zu versendenden Pakete erhöht sich
auch in dieser Ausführungsvariante
die Anzahl gleichzeitig möglicher
VoIP-Verbindungen
im Netzwerk.
