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Querverweis
auf eine zugehörige
Anmeldung
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Diese Anmeldung für ein Patent beansprucht den
Vorteil einer Priorität
von einer gleichzeitig anhängigen
US-Anmeldung für
ein Patent mit der Seriennummer 60/270,819, eingereicht am 22. Februar
2001, welche hierdurch durch Bezugnahme auf die gesamte Offenbarung
enthalten ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die hierin offenbarte und beanspruchte
Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum dynamischen Reservieren,
Beibehalten und Lösen
bzw. Freigeben von Betriebsmitteln in einem Netzwerk unter Verwendung einer
Dienstqualitäts-(QoS
= quality of service)-Managementarchitektur. Genauer gesagt betrifft
die Erfindung ein Verfahren des obigen Typs, wobei entweder ein
Teil oder der gesamte aggregierte Reservierungszustand unter Verwendung
einer Kombination aus dem Prinzip eines weichen Zustands und dem
Prinzip eines expliziten Freigebens aufgebaut bzw. gebildet, beibehalten
und freigegeben bzw. gelöst
wird.
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Die sich erhöhende Mannigfaltigkeit von
Internetanwendungen, von den einfachsten, wie beispielsweise e-Mail
und einem Web- Browsing
bzw. Durchstöbern
des Web, bis zu Multimediaanwendungen mit Bildschirmeinsatz, wie
IP-Telephonie und
Videokonferenz, hat die Forderung nach Dienstqualität im Internet
erhöht.
Andererseits ist in der stark konkurrierenden Umgebung von Internet-Serviceprovidern
(ISPs) ein Erfüllen
von Kundenwünschen
ungeachtet dessen, ob sie andere ISPs oder Endanwender sind, ein
Schlüssel
für ihr Überleben.
Daher wächst
der Wunsch von ISPs immens, werthaltige Dienste zu ihren Kunden
zu liefern. Diese Anforderungen haben zu der Entwicklung von QoS
im Internet als eine Notwendigkeit geführt. Unter Ermöglichung
von QoS mit der besten Anstrengung führt ein Internetmodell eine
Komplexität
in mehreren Bereich ein, und zwar von Anwendungen, unterschiedlichen
Netzwerkschichten und Netzwerkarchitekturen bis zu einem Netzwerkmanagement
und Geschäftsmodellen.
Alle diese Aspekte sind über
die vergangenen paar Jahre größere Themen
für Untersuchungen
gewesen. Ein Finden einer effizienten Lösung für QoS von Ende zu Ende über ein
Internet, das sowohl ISPs als auch ihre Kunden befriedigen wird,
ist sehr schwierig.
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Dienstqualität kann durch dynamisches Reservieren
von Betriebsmitteln für
einen Datenfluss zur Verfügung
gestellt werden. Wenn eine dynamische QoS erforderlich ist, müssen Reservierungszustände in den Knoten
zwischen der Quelle und dem Zielort des Flusses erzeugt werden.
Die Reservierungszustände
können entweder
pro Fluss oder pro Aggregat gehalten werden, d.h. pro einem Bündel von
Flüssen
oder pro Flüssen, die
zu einer bestimmten Kategorie von Verkehr gehören (auch bekannt als Dienstklasse
CoS (= class of service)). Gegenwärtig sind zwei Typen von QoS
im Internet standardisiert, die jeweils RSVP (= Resource Reservation
Protocol) für
Betriebsmittelreservierungsprotokoll und Diffserv (= Differentiated
Services) für
differenzierte Dienste genannt werden. Im RSVP wird QoS auf einer
pro Flussbasis beibehalten. Jedoch ist RSVP aufgrund der nicht trivialen
Menge an Speicher und Verarbeitung, die in jedem Zwischenknoten
erforderlich sind, kein gutes Maß, wenn man tiefer in den Kern
des Netzwerks geht, wo alle Flüsse
zusammenkommen. Somit ist RSVP in realen Systemen nicht auf sehr
große
Internet-Netzwerke skalierbar.
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Diffserv ist ein Pro-Aggregat-QoS-Managementsystem.
Demgemäß skaliert
Diffserv sehr gut, weil Zustände
pro Dienstklasse in jedem Zwischenknoten gehalten werden und einer
festen Begrenzung unterzogen werden. Jedoch ist Diffserv allgemein
unfähig
zum dynamischen Einstellen auf sich ändernde Betriebsmittelerfordernisse
zwischen den verschiedenen CoSs. Genauer gesagt ist Diffserv nicht
flexibel genug, um Anforderungen für Änderungen in der Menge von
Reservierungen pro CoS unterzubringen.
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Gegenwärtig wird ein Protokoll und
ein Verfahren, das als Laststeuerung bekannt ist, zum Flexibelmachen
von Diffserv verwendet. Dieses Verfahren ist beispielsweise in einem
Internet-Dokument mit dem Titel "Load
Control of Real Time Traffic",
Westberg et al., draft-westberg-loadcntr-03.txt, April 2000 (Work
in progress) beschrieben. Eine Laststeuerung verwendet Reservierungs-
und Auffrischanfragen zum Bilden und Beibehalten eines aggregierten
Reservierungszustands im inneren Netzwerkknoten. Die Zutrittsknoten
zu dem inneren Netzwerk nehmen Reservierungen für Mikroflüsse an und setzen sie dann
in eine Betriebsmittelanfrage für
die aggregierten Reservierungen in den inneren Knoten um. Die Austrittsknoten
deaggregieren diese Flüsse
und fahren mit der QoS für
einen bestimmten Mikrofluss zu seinem Zielort fort. Dieser Algorithmus
in den inneren Knoten verwendet Prinzipien eines weichen Zustands
und eine globale, optional synchronisierte Auffrischperiode. Zum
Beibehalten einer Reservierung muss eine Auffrischanfrage am Ende
jeder Auffrischperiode in einer Sequenz von Auffrischperioden gesendet
werden. Wenn eine Auffrischanfrage für länger als eine Auffrischperiode
nicht empfangen wird, wird ein zugehöriger Teil des aggregierten
Zustands zurück
zu den nicht verwendeten Betriebsmitteln freigegeben, und ist dann
dazu bereit, wieder reserviert zu werden. Dieser Aufbau wird "weicher Zustand" genannt, weil es
eine automatische Änderung
eines Zustands gibt, d.h., bestimmte Betriebsmittel von einem Reserviertsein
zu einem Nichtreserviertsein gehen, wenn eine Auffrischanfrage nicht
rechtzeitig empfangen wird.
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Das Laststeuerverfahren ermöglicht,
dass der interne aggregierte Reservierungszustand pro externer Reservierungsanfrage
reserviert und beibehalten wird, ohne dass es für die inneren Knoten erforderlich
ist, einen Zustand auf einer Pro-Fluss-Basis zu halten. Jedoch besteht
ein signifikanter Nachteil einer Laststeuerung darin, dass Betriebsmittel
nicht explizit freigegeben werden können. Somit kann es so lange
wie eine gesamte Auffrischperiode dauern, bis Betriebsmittel wieder
verwendet werden können,
die reserviert worden sind. Dies bedeutet, dass der weiche Zustand
einer Reservierung länger
als nötig
beibehalten wird, was eine Verwendung von Betriebsmitteln in den
inneren Knoten während
dieser Zeit verhindert. Ein Kompromiss muss zwischen der Länge einer
Auffrischperiode und dem Zusatzaufwand zum Senden von Auffrischpaketen
geschlossen werden. Bei einer kürzeren
Periode können
die inneren Knoten schneller auf Reservierungen reagieren, die nicht
mehr verwendet werden, aber dies erfordert einen größeren Signalgebungszusatz
aufgrund der höheren
Frequenz, mit welcher Auffrischanfragepakete gesendet werden.
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Gegenwärtig können zum Verbessern einer Verwendung
von RSVP bei einem QoS-Management RSVP-Mikroflussreservierungen
im inneren Netzwerk aggregiert werden. Ein Beispiel für eine solche
Lösung
ist als RSVP-Aggregation bekannt, die in der Request for Comments
(RFC) 3175, mit dem Titel "Aggregation
of RSVP vor IPv4 und IPv6 Reservations", Baker et al., RFC 3175, Standards
Track, September 2001, beschrieben ist. Eine RSVP Aggregation verwendet
eine Kombination von Prinzipien eines weichen Zustands einer Reservierung
und eines expliziten Freigebens. Die Randknoten sind entweder Aggregatoren
oder Deaggregatoren für
RSVP-Mikroflüsse.
Die Aggregatoren kombinieren die Mikroflüsse in aggregierte Flüsse für jeden Zielort
(immer ein Deaggregator), und für
die inneren Knoten ist es erforderlich, einen Zustand pro Aggregatfluss
zu halten. Die Anzahl von Flusszuständen in den inneren Knoten
kann so groß wie
die Anzahl von Aggregatoren, multipliziert mit der Anzahl von Deaggregatoren
sein. Die inneren Zustände
können
(für jeden
neuen oder beendenden Mikrofluss) aktualisiert werden und können durch
die Randknoten explizit freigegeben werden. Da der aggregierte Reservierungszustand
explizit freigegeben werden kann, gibt es die Neigung, dass die
Zeit, während
welcher nicht verwendete Betriebsmittel nicht für andere Mikroflüsse reserviert
werden können,
reduziert wird. Jedoch kann der aggregierte Reservierungszustand
zu irgendeiner Zeit nach einem Empfangen einer Anfrage für ein explizites
Freigeben aktualisiert werden. Wenn diese Aktualisierungszeit nahe dem
Ende der Auffrischperiode ist, werden die Betriebsmittel für länger als
nötig nicht
verfügbar
sein, wodurch Betriebsmittel in den inneren Knoten des Netzwerks
verschwendet werden. Darüber
hinaus ist es aufgrund der Tatsache, dass der vollständige aggregierte
Reservierungszustand auf einmal gebildet bzw. aufgebaut, beibehalten
und freigegeben werden muss, für
die inneren Knoten nötig,
den ID oder Identifizierer der Anfrage nach einer aggregierten Reservierung
zu speichern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Erfindung schafft eine effiziente
Art zum Bilden, Beibehalten und Freigeben von entweder einem Teil
des oder des gesamten aggregierten Reservierungszustands unter Verwendung
einer Kombination von Prinzipien eines weichen Zustands einer Reservierung
und eines expliziten Freigebens. Somit lässt, während das Verfahren einen aggregierten
Reservierungszustand beibehält,
es noch Änderungen
an der Reservierung pro Mikrofluss zu, ohne einen expliziten Zustand
pro Mikrofluss zu halten. Da Teile des aggregierten Reservierungszustands
gebildet, beibehalten und freigegeben werden können, ist es nicht nötig, irgendeine
Identität der
Betriebsmittelanfrage zu speichern. Darüber hinaus neigt deshalb, weil
ein Teil des aggregierten Reservierungszustands explizit freigegeben
werden kann, die Zeit, während
welcher Betriebsmittel nicht durch andere anfragenden Dienste reserviert
werden können,
dazu, reduziert zu werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
verwendet einen Schiebezeitfensteralgorithmus, der in eine Anzahl
von Unterfenstern oder Zellen aufgeteilt ist. Der Schiebefensteralgorithmus
ermöglicht
schnelle Reaktionszeiten, ohne die Periode für Auffrischanfragen zu verringern.
Somit reduziert der Schiebefensteralgorithmus die Zeit, während welcher
nicht genutzte Betriebsmittel reserviert gehalten werden. Ein Zusatz
kann höchstens
eine Auffrischperiode plus einer Zellenlänge sein. Wenn auch Freigabeanfragen
verwendet werden, kann ein Zusatz auf höchstens eine Zellenlänge reduziert
werden. Während
die Erfindung nützlich
auf ein Diffserv-orientiertes QoS-System in einem Internet-Netzwerk
angewendet wird, finden Ausführungsbeispiele
der Erfindung auch Anwendung bei anderen Arten von QoS-Schemen,
die weiche Zustände
für eine
aggregierte Reservierung für
ein QoS-Management verwenden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Erfindung
ein Betriebsmittelmanagementverfahren für ein Netzwerk mit inneren
Knoten zwischen Eintritts- und Austrittsknoten positioniert auf,
wobei Anfragen zum Reservieren, Beibehalten und Freigeben von Betriebsmitteleinheiten
für jeweils entsprechende
Daten-Mikroflüsse
kontinuierlich durch das innere Netzwerk empfangen werden. Das Verfahren
enthält
den Schritt zum Erfassen jeweiliger Anfragen zum Reservieren, Beibehalten
und Freigeben von Betriebsmitteleinheiten, die bei den inneren Knoten
ankommen, während
einer ausgewählten
Zelle in einer Sequenz von Zeitzellen. Eine erste Betriebsmittelzahl
wird nach der ausgewählten
Zelle berechnet, welche das kumulative Ergebnis von allen Reservierungs-,
Beibehaltungs- und Freigabeanfragen darstellt, die bei dem inneren
Netzwerk während
einer ersten Zeitperiode ankommen, die durch ein Schiebefenster
definiert ist, wobei die erste Zeitperiode die ausgewählte Zelle
und eine spezifizierte Anzahl von zusätzlichen Zellen aufweist, die
der ausgewählten
Zelle in der Zeitzellensequenz vorangehen. Das Verfahren enthält weiterhin
die Schritte zum Reservieren einer Anzahl von Betriebsmitteleinheiten
entsprechend der berechneten ersten Zahl für eine erste Reservierungsperiode,
der die ausgewählte
Zeitzelle folgt, und zum Verschieben des Fensters zum Definieren
einer zweiten Zeitperiode. Die zweite Zeitperiode enthält die Zeitzelle,
die der ausgewählten
Zelle in der Sequenz als nächstes
folgt, und schließt
die älteste
Zelle der ersten Zeitperiode aus. Eine zweite Betriebsmittelzahl,
die zu der zweiten Zeitperiode gehört, wird dann zur Verwendung
beim Reservieren von Betriebsmitteleinheiten für eine zweite Reservierungsperiode
nach der ersten Reservierungsperiode berechnet.
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Vorzugsweise wird eine Reservierung
von Betriebsmitteleinheiten für
einen gegebenen der Mikroflüsse
durch eine oder mehrere Auffrischanfragen beibehalten, die in spezifizierten
Intervallen ankommen, die der anfänglichen Reservierungsanfrage
für den
gegebenen Mikrofluss folgen. Jedes der spezifizierten Intervalle weist
eine Auffrischperiode auf, die bezüglich der Länge gleich beiden der ersten
und der zweiten Zeitperiode ist, die durch das Schiebefenster definiert
sind. Vorzugsweise wird auch eine Reservierung von Betriebsmitteleinheiten
für den
gegebenen Mikrofluss dann freigegeben, wenn eine entsprechende Freigabeanfrage
beim inneren Netzwerk ankommt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die weiteren Schritte zum Erfassen einer Freigabeanfrage
für den
gegebenen Mikrofluss während
einer bestimmten Zeitperiode auf, die durch das Fenster definiert
ist, und dann zum Bestimmen, ob eine Auffrischanfrage für den gegebenen
Mikrofluss während
einer vorherigen Zelle empfangen wurde, die in der bestimmten Zeitperiode
enthalten ist. Wenn es so ist, wird die Anzahl von Betriebsmitteleinheiten,
die für
den gegebenen Mikrofluss reserviert sind, von einer Betriebsmittelzahl
subtrahiert, die zu der vorherigen Zelle gehört.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein Netzwerk zeigt, bei welchem
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann.
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2–5 sind Zeitdiagramme, die
nützlich
zum Darstellen eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung sind, und welche Anfragen zeigen, die zu einer Reservierung
von Betriebsmitteln für
das Netzwerk der 1 gehören.
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6 zeigt
ein vereinfachtes System, das beim Implementieren eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung verwendet werden kann.
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Detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Gemäß 1 ist ein Internet-Netzwerk 10 gezeigt,
das zwischen Hosts 12 und 14 angeschlossen ist, die
jeweils die Quelle und den Zielort von kontinuierlichen Daten-Mikroflüssen darstellen,
die durch das Netzwerk 10 geführt werden. Das Netzwerk 10 verwendet
ein QoS-Management und weist Eintritts- und Austrittsknoten 16 und 18 auf,
die gemeinsam Randknoten aufweisen, und ein inneres Netzwerk 20,
das zwischen den Randknoten positioniert ist. Das innere Netzwerk 20 enthält eine
Anzahl von inneren Knoten, die beispielhaft durch Knoten 20a–20c dargestellt
sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden Betriebsmittel im Netzwerk 10 für einen
Mikroflussverkehr auf einer Basis pro Aggregat dynamisch reserviert.
Wie es oben angegeben ist, ist ein Aggregat ein Bündel von
Flüssen
oder Flüsse,
die zu bestimmten Kategorien oder Klassen von Verkehr gehören. Beispielsweise
könnten,
wie es Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, innerhalb eines Netzwerks
zu reservierende Betriebsmittel für jeweilige Mikroflüsse Mengen
bzw. Beträge
an Bandbreite aufweisen. Eine bestimmte Klasse von Verkehr würde alle
Mikroflüsse
enthalten, die gleiche Leistungsanforderungen haben, wie beispielsweise
eine Bandbreitensicherstellung, eine Verzögerung und Paketverluste. Normalerweise
ist eine Klasse von Verkehr vordefiniert und standardisiert durch
den IETF-Standardisierungskörper.
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Der Eintrittsknoten 16 des
Netzwerks 10 ist ein Knoten, der Flüsse von Verkehr annehmen kann,
die in jeweiligen Reservierungszuständen oder Klassen innerhalb
der inneren Knoten des inneren Netzwerks 20 zu aggregieren
sind. Der Austrittsknoten 18 kann Mikroflüsse vom
inneren Netzwerk 20 zu externen Knoten (nicht gezeigt)
deaggregieren, und jeder der inneren Knoten des inneren Netzwerks 20,
wie beispielsweise die Knoten 20a–20c, können mit
externen Knoten nur über
die Eintritts- und Austrittsknoten kommunizieren. Äußere Knoten,
die nicht gezeigt sind, sind alle Knoten im Netzwerk 10,
die keine inneren, Austritts- oder Eintrittsknoten sind.
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Es wird gesehen werden, dass das
innere Netzwerk 20 ein QoS-Managementsystem pro Aggregat ist, und
demgemäß als Diffserv-Bereich bzw. -Domäne bestimmt
bzw. bezeichnet ist. Jedoch lässt
bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein Algorithmus, der zum inneren Netzwerk 20 gehört, Änderungen
pro Mikrofluss an aggregierten Betriebsmittelreservierungen zu,
ohne einen Zustand pro Mikrofluss zu halten, d.h. ohne individuelle
Mikroflüsse
zu verfolgen.
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Beim Betrieb des Netzwerks 10 empfängt der
Eintrittsknoten 16 Betriebsmittelanfragen von den externen
Knoten, z.B. dem Host 12, verarbeitet sie und transformiert
sie in eine Rand-zu-Rand-Reservierung über die
dazwischen liegenden inneren Knoten des inneren Netzwerks 20.
Somit verfolgen sowohl Eintritts- als auch Austrittsknoten die Mikroflüsse, aber
die inneren Knoten sehen individuelle Flüsse überhaupt nicht. Gemäß dem Protokoll
für eine
Reservierung im inneren Netzwerk bekommt der Eintrittsknoten eine
Reservierungsanfrage (z.B. unter Verwendung eines Protokolls für eine Reservierung
pro Mikrofluss wie RSVP) und setzt die Reservierungsanfrage in eine
Betriebsmittelanfrage für
das innere Netzwerk um. Die Reservierungsanfrage spezifiziert den
aggregierten Zustand, zu welchem sie gehört (z.B. unter Verwendung der
Dienstklasse Diffserv DSCP). Die Anfrage spezifiziert weiterhin
die Anzahl von Betriebsmitteleinheiten u, die im inneren Netzwerk für den bestimmten
Mikrofluss zu reservieren sind, der zu der Anfrage gehört. Die
Reservierung wird durch Senden einer Betriebsmittelanfrage durch
das innere Netzwerk 20 zum Austrittsknoten 18 ausgeführt. In
den dazwischen liegenden inneren Knoten wird die Anfrage verarbeitet
und unter der Voraussetzung, dass die Betriebsmittel verfügbar sind,
wird eine Änderung
bezüglich
des spezifizierten aggregierten Reservierungszustands durchgeführt.
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Wenn eine Betriebsmittelanfrage aufgrund
eines Mangels an Betriebsmitteln nicht gewährt werden kann, muss der Eintrittsknoten
informiert werden und muss sicherstellen, dass die Reservierung
nicht fortgeführt
wird. Für
diesen Zweck werden die inneren Knoten die Anfrage für den Austrittsknoten
markieren, was wiederum den Eintrittsknoten über das Problem informiert.
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Nach der Reservierungsanfrage für einen
bestimmten Mikrofluss muss der Eintrittsknoten eine Auffrischanfrage
senden, die die Menge an Einheiten u für den bestimmten Mikrofluss
spezifiziert, und zwar nach einer festen Zeit, die Auffrischperiode
genannt wird. Wenn die Auffrischanfrage nicht innerhalb der Auffrischperiode
empfangen wird, wird die Betriebsmittelreservierung für den bestimmten
Mikrofluss enden, und wird der aggregierte Zustand um die Menge
an Einheiten u reduziert werden, die für den bestimmten Mikrofluss reserviert
sind. Diese Reduzierung von reservierten Einheiten tritt auf, ohne
dass die inneren Knoten des Internets 20 die Identität des Mikroflusses
kennen, für
welchen die Einheiten freigegeben sind.
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Allgemeiner müssen zum Beibehalten der Reservierung
von Betriebsmitteleinheiten u für
einen bestimmten Mikrofluss aufeinander folgende Auffrischanfragen,
die dazu gehören,
in Intervallen empfangen werden, die der anfänglichen Reservierungsanfrage
folgen, wobei jedes Intervall gleich der Auffrischperiode ist. dieses
Erfordernis ist in 2 dargestellt,
welche eine Ankunft einer Reservierungsanfrage R für einen
Mikrofluss, gefolgt durch eine Ankunft von periodischen Auffrischanfragen
F in Intervallen gleich der Auffrischperiode bei dem inneren Netzwerk
zeigt.
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Die Auffrischperiode bestimmt, wie
lange Betriebsmittel reserviert gehalten werden, nachdem die letzte
Auffrischanfrage empfangen worden ist. Während dieser Zeit können diese
Betriebsmittel nicht durch andere Flüsse reserviert werden. Unter
dem Gesichtspunkt eines Signalgabezusatzes ist es wünschenswert,
längere
Auffrischperioden zu haben, aber dies hat den Nebeneffekt eines
Reduzierens der Effizienz der Verwendung von Betriebsmitteln in
den inneren Knoten. Demgemäß wird es
wünschenswert
sein, eine bestimmte Betriebsmittelreservierung durch Senden einer
Freigabeanfrage entsprechend der Reservierung und ihres zugehörigen Mikroflusses
zu beenden. Dies ist in 3 dargestellt,
die eine Ankunft einer Freigabeanfrage L bei dem inneren Netzwerk 20 zeigt,
gefolgt durch eine Ankunft der Betriebsmittelanfrage R und einer
Auffrischanfrage F. 3 zeigt
weiterhin eine Freigabeanfrage L, die der Auffrischanfrage um eine
Zeit Dt folgt. Aus Gründen,
die hierin nachfolgend klarer werden, enthält eine Freigabeanfrage L Dt
oder ist von dieser begleitet, welches die Zeit seit der allerletzten
Auffrischanfrage ist (oder die Zeit seit der Reservierungsanfrage,
wenn es keine Auffrischanfragen gegeben hat). Die Auffrischanfrage
enthält
auch die Anzahl von Betriebsmitteleinheiten u, die für den zugehörigen Mikrofluss
reserviert sind.
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Da reservierte Betriebsmittel nicht
durch andere Mikroflüsse
verwendet werden können,
ist es vorteilhaft, zu der Freigabeanfrage gehörende Betriebsmittel sobald
wie möglich
freizugeben, nachdem die Anfrage beim inneren Netzwerk 20 ankommt.
Insbesondere ist es wünschenswert,
ein Warten bis zum Ende der aktuellen Auffrischperiode zu vermeiden,
um zu sehen, ob eine weitere Auffrischanfrage empfangen wird oder nicht.
Demgemäß stellt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung einen Schiebefensteralgorithmus zur Verfügung, der
in Zusammenhang mit einem Freigabepaket verwendet werden kann, das
eine Freigabeanfrage zum inneren Netzwerk 20 liefert, um
die Freigabereaktionszeit signifikant zu reduzieren.
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Gemäß 4 ist ein Schiebefenster 22 gezeigt,
das eine Zeitperiode mit derselben Menge wie die Auffrischperiode
definiert. Das Fenster ist in eine spezifizierte Anzahl von Zeitzellen 24 in
einer Sequenz von Zeitzellen aufgesplittet oder aufgeteilt. Diese
Anzahl kann abgestimmt oder eingestellt werden, um eine Leistungsfähigkeit
zu verbessern.
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4 zeigt
weiter das Fenster 22, das als durchgezogene Linie gezeigt
ist, die eine Zeitperiode T1 definiert, welche genau gleich einer
Auffrischperiode ist. Die Ende-Zeitzelle in der Zeitperiode T1 ist
die Zelle 24a. Demgemäß ist die
Zeitzelle 24a die aktuelle Zelle genau vor dem Ende der
Zeitperiode T1. Wenn die Zelle 24a endet, endet die Zeitperiode
T1 ebenfalls, und das Fenster 22 wird um eine Zelle zu
der in 4 durch eine
gestrichelte Linie gezeigten Position verschoben. Das Fenster 22 definiert
dann eine Zeitperiode T2, die wiederum genau gleich einer Auffrischperiode
ist. Die Zeitperiode T2 enthält
eine Zeitzelle 24b, nämlich
die Zelle, die der Zelle 24a in der Sequenz von Zellen
direkt folgt, und sie ist somit die neue aktuelle Zelle. Die Zeitperiode
T2 enthält
alle Zellen der Zeitperiode T1, außer der ältesten Zelle davon, nämlich 24c.
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Die in 4 gezeigte
Anordnung ist nützlich
bei einem besseren Verstehen des Schiebefensteralgorithmus, der
zu einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gehört.
Gemäß dem Algorithmus
wird, wie es im Pseudocode des hierin nachfolgend aufgezeigten Algorithmus
offenbart ist, eine rf-Zahl für
die Zelle 24a während
der Zeit abgeleitet, zu welcher die Zelle 24a die aktuelle
Zelle ist. Genauer gesagt ist die rf-Zahl die kumulative Gesamtheit
aller Betriebsmitteleinheiten, die während der Zelle 24a reserviert
und aufgefrischt werden. Somit stellt die rf-Zahl den kombinierten
Effekt aller Reservierungsanfragen R und Auffrischanfragen F dar,
die bei dem inneren Netzwerk 20 während der Zelle 24a für jeweilige
individuelle Mikroflüsse
ankommen. Es ist zu beachten, dass deshalb, Anteil die ID nicht
von jedem Mikrofluss registriert ist, die individuellen Mikroflüsse durch
irgendeinen inneren Knoten nicht unterschieden werden können.
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Nach dem Schluss der Zelle 24a wird
die rf-Zahl mit einer letzten Summe kombiniert, um eine neue Summe
zu bestimmen. Für
die Periode T1 stellt die letzte Summe die kumulative Gesamtheit.
aller Betriebsmitteleinheiten dar, die während aller Zellen der Periode
T1 reserviert, aufgefrischt und freigegeben sind, außer der
aktuellen Zelle 24a. Die neue Summe wird durch Addieren
der rf-Zahl zu der letzten Summe und durch Subtrahieren der Betriebsmitteleinheiten-Zahl
für die älteste Zelle 24c davon
abgeleitet. Es wird gesehen werden, dass die neue Summe für die Zeitperiode
T1 die letzte Summe wird, wenn das Fenster 22 verschoben wird,
um die Periode T2 zu definieren, und wenn die Zelle 24b die
aktuelle Zelle wird. Somit wird durch Bereitstellen des Algorithmus
des Ausführungsbeispiels
der Erfindung die neue Summe, die die Gesamtzahl von reservierten
Betriebsmitteleinheiten darstellt, nach jeder Zeitzelle 24 aktualisiert.
Wie es oben angegeben ist, können
die reservierten Betriebsmitteleinheiten eine Menge bzw. ein Ausmaß bzw. einen
Betrag von reservierter Bandbreite aufweisen. Ein Aktualisieren
dieser Information mit der Frequenz bzw. Häufigkeit von jeweiligen Zellen
kann sehr nützlich
beim Verbessern eines Managements von Betriebsmitteln im Netzwerk 10 sein.
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Gemäß 5 ist eine Freigabeanfrage L gezeigt,
die beim inneren Netzwerk 20 während der Zelle 24a der
Zeitperiode T1 ankommt. Wenn ein innerer Knoten eine Freigabeanfrage
für eine
bestimmte Betriebsmittelreservierung empfängt, speichert er die Ankunftszeit.
Er berechnet dann die Differenz zwischen der Ankunftszeit der Freigabeanfrage
und dem Start des aktuellen Fensters, d.h. die Zeitperiode, die
aktuell durch das Fenster definiert ist. Dieser Wert ist in 5 ta genannt. ta wird dann
mit dem Dt-Wert verglichen. Wenn der Dt-Wert kleiner ist, ist es
bekannt, dass die allerletzte Auffrischanfrage während des aktuellen Fensters
ankam. Demgemäß wird die
Zählmatrix,
die zu der Zelle gehört,
in welcher die Auffrischanfrage empfangen wurde, um. die Anzahl
von Betriebsmitteleinheiten reduziert, die in der Freigabeanfrage "L" enthalten sind, die zuvor bei dem inneren
Knoten ankam. 5 zeigt
eine solche Zelle derart, dass sie die Zelle 24d ist. Die
Zählmatrix
einer Zelle ist eine Matrix, die die Gesamtanzahl von gezählten Betriebsmitteleinheiten
enthält,
die während
der Zelle empfangen werden. Es wird gesehen werden, dass durch ein
Verfolgen der obigen Prozedur die für die Zeitperiode T1 berechnete
letzte Summe, in welcher die Zelle 24a die aktuelle Zelle
ist, korrigiert wird, um den Effekt einer Freigabeanfrage L zu zeigen.
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Wenn die letzte Auffrischanfrage
sehr nahe zu dem Beginn des aktuellen Fensters gesendet wurde, ist
es schwierig, sicher zu sein, ob das Auffrischpaket vor oder innerhalb
des aktuellen Fensters empfangen wurde. Dies ist aufgrund von Verzögerungsvariationen
bei der Lieferung bzw. Ausgabe der Anfragen so. Es ist zu beachten,
dass die Freigabeanfrage dann richtig verarbeitet wird, wenn die
variable Zählmatrix
nicht verkleinert wird, wenn die letzte Reservierungs/Auffrisch-Anfrage,
die zu dieser Freigabeanfrage gehört, vor der Zeitperiode empfangen
wurde, in welcher das Freigabepaket empfangen wurde. Die variable
Zählmatrix
sollte nur verkleinert werden, wenn die letzte Reservierungs/Auffrisch-Anfrage,
die zu dieser Freigabeanfrage gehört, in derselben Zeitperiode
wie die Freigabeanfrage empfangen wurde. Darüber hinaus darf der innere
Knoten die Zählmatrixvariable
nicht verkleinern, wenn Dt nur etwas kleiner als ta ist. Es kann
eine konfigurierbare Konstante geben, und zwar basierend auf Verzögerungsvariationen
von Signalgebungspaketen, die spezifiziert, wie viel kleiner Dt
vor einem Verkleinern der Zählmatrixvariablen
sein sollte.
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Gemäß 6 ist eine auf einem Mikroprozessor basierende
Vorrichtung gezeigt, wie beispielsweise eine Computervorrichtung 26,
und eine zugehörige
Datenspeichervorrichtung 28. Die Mikroprozessorvorrichtung 26 und
die Speichervorrichtung 28 können in Kombination zum Implementieren
eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können in
der Speichervorrichtung 20 gespeicherte Anweisungen den
Mikroprozessor dahin lenken, Information gemäß oben aufgezeigten Prozeduren
zur Verfügung
zu stellen.
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Das Folgende ist ein Pseudocode des
Schiebefensteralgorithmus zum Implementieren eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird der Abschnitt des Pseudocodes zwischen "case p=release packet" und "end if" nützlich zu
dem Folgenden modifiziert:
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Viele andere Modifikationen und Variationen
der vorliegenden Erfindung sind angesichts der obigen Lehre möglich. Es
ist daher zu verstehen, dass die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs
des offenbarten Konzepts auf andere Weise in die Praxis umgesetzt
werden kann, als es spezifisch beschrieben worden ist.
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Zusammenfassung
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Es ist ein Verfahren zum Reservieren,
zum Beibehalten und zum Freigeben von Betriebsmitteln in den inneren
Knoten zur Verfügung
gestellt, die innerhalb eines inneren Netzwerks angeordnet sind,
und zwar positioniert zwischen Randknoten, wobei Anfragen, die zu
entsprechenden Daten-Mikroflüssen
gehören,
die kontinuierlich bei irgendeinem inneren Knoten ankommen, keine
Mikrofluss-Reservierungszustände
bilden, sondern diese Anfragen entweder einen Teil eines oder einen
gesamten aggregierten Reservierungszustand bilden bzw. einrichten,
beibehalten und freigeben können,
und zwar unter Verwendung einer Kombination aus Prinzipien eines
weichen Zustands einer Reservierung und einer expliziten Freigabe.
Ein Fenster wird zum Bilden einer ersten Zeitperiode angewendet,
welche eine ausgewählte
Zelle in einer Sequenz von Zeitzellen enthält und auch eine Anzahl von
zusätzlichen
Zellen enthält,
die der ausgewählten
Zelle vorangehen. Eine Ankunft von Reservierungs- und Auffrischanfragen
während
der ausgewählten
Zelle wird erfasst, um eine zu der ausgewählten Zelle gehörende rf-Zahl
zu erzeugen. Die rf-Zahl wird mit einer zu den vorangehenden Zellen gehörenden letzten
Summe kombiniert, um eine neue Summe zu bilden, die zum Managen
von Betriebsmitteln im inneren Netzwerk während einer Reservierungsperiode
entsprechend der ausgewählten
Zelle verwendet wird. Nach der ausgewählten Zelle wird das Fenster
verschoben, um eine zweite Zeitperiode zu bilden, die die nächste Zelle
in der Sequenz enthält
und die die älteste
Zelle der ersten Zeitperiode ausschließt.
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