DE10339280A1

DE10339280A1 - Auswahlverfahren für Nachrichtenpfade in Kommunikationssystemen

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Publication number: DE10339280A1
Application number: DE10339280A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Tüxen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: US20050047391A1; DE10339280B4; US20080298359A1

Abstract

Bei multilinkfähigen Transportprotokollen, z. B. Stream Control Transmission Protocol SCTP, bestehen zwischen zwei Endpunkten (110, 120) mehrere Pfade bzw. Links. Im Betrieb eines Kommunikationssystems (100) mit einem solchen Transportprotokoll treten Fälle auf, in denen für die Übertragung von Nachrichten ein Pfad (140, 142) zu wählen ist, etwa wenn aus Redundanzgründen eine Nachricht mehrfach auf verschiedenen Pfaden (140, 142) übertragen werden soll oder wenn ein Pfad (140) gestört ist und die Aufgabe besteht, einen für die Nachrichtenwiederholung geeigneten Pfad (142) auszuwählen. Erfindungsgemäß wird vorgesehen, zu einem Basispfad (140) zwischen einem ersten (110) und einem zweiten Netzelement (120) einen weiteren Pfad (142) gemäß folgender Schritte auszuwählen: Bestimmen einer Adresse (126B) des zweiten Netzelements (120), die den Basispfad (140) für die Übertragung der Nachrichten vom ersten Netzelement (110) zum zweiten Netzelement (120) charakterisiert; Ermitteln des Levels der den Basispfad (140) charakerisierenden Adresse (126b) des zweiten Netzelements (120); Ermitteln einer weiteren Adresse (128B) des zweiten Netzelements (120) mit gleichem Level und Auswählen des durch die weitere Adresse (128B) charakterisierenden Pfades (142) für die Übertragung der Nachrichten vom ersten Netzelement (110) zum zweiten Netzelement (120).

Description

Bei sogenannten multilinkfähigen Transportprotokollen bestehen zwischen zwei Endpunkten mehrere Pfade bzw. Links. Ein Beispiel für ein multilinkfähiges Transportprotokoll ist das Stream Control Transmission Protocol, welches in IETF RFC 2960 definiert ist.

Im Betrieb eines Kommunikationssystems mit einem solchen Transportprotokoll treten Fälle auf, in denen für die Übertragung von Nachrichten ein Pfad zu wählen ist.

Ein solcher Fall ist gegeben, wenn aus Redundanzgründen eine Nachricht mehrfach auf verschiedenen Pfaden übertragen werden soll. Dann besteht die Aufgabe, ausgehend von einem beispielsweise durch ein im Protokollstack implementiertes Verfahren gewählten Basispfad, die anderen Pfade geeignet auszuwählen.

Ein anderer Fall, in dem die Wahl eines Pfades wichtig ist, liegt vor, wenn ein Pfad gestört ist und die Aufgabe besteht, einen für die Nachrichtenwiederholung geeigneten Pfad auszuwählen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem Nachrichtenpfade für Redundanz- oder Wiederholungsübertragungen von Nachrichten so ausgewählt werden können, daß der gewählte Pfad möglichst verschieden von einem Basispfad ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird vorgesehen, zu einem Basispfad zwischen einem ersten und einem zweiten Netzelement einen weiteren Pfad gemäß folgender Schritte auszuwählen:

– Bestimmen einer Adresse des zweiten Netzelements, die den Basispfad für die Übertragung der Nachrichten vom ersten Netzelement zum zweiten Netzelement charakterisiert,
– Ermitteln des Level der den Basispfad charakterisierenden Adresse des zweiten Netzelements,
– Ermitteln einer weiteren Adresse des zweiten Netzelements mit gleichem Level, und
– Auswählen des durch die weitere Adresse charakterisierten Pfades für die Übertragung der Nachrichten vom ersten Netzelement zum zweiten Netzelement.

Bei dem Basispfad kann es sich dabei um einen Basispfad für eine redundante Übertragung handeln, zu dem ein weiterer Pfad ermittelt wird. Das Verfahren ist vorteilhaft auch anwendbar, wenn nach der Feststellung, daß ein Basispfad als ausgefallen gilt, ein vom Basispfad verschiedener Pfad für die Wiederholung der Nachrichtenübertragung ermittelt wird.

Durch Wiederholung des Verfahrens können mehrere Pfade für einen Basispfad ermittelt werden.

Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Auswahl eines neuen Pfades basierend auf dem Level der den Pfad charakterisierenden Adresse einen Pfad liefert, der "möglichst verschieden" vom Basispfad ist, beispielsweise physikalisch auf einem anderen Weg das Ziel erreicht.

Wird mit dem Verfahren ein Pfad für eine Wiederholung von Nachrichten gewählt, bei physikalisch ausgefallenem Basispfad, wird somit ein Pfad gewählt, der physikalisch intakt ist.

Wird mit dem Verfahren ein zu einem intakten Basispfad redundanter Pfad gewählt, wird durch das Verfahren sichergestellt, daß die Redundanz größtmöglich ist in dem Sinne, daß das Ziel auf physikalisch verschiedenen Wegen erreicht wird.

Dieser Vorteil basiert darauf, daß in modernen Kommunikationssystemen einer physikalischen Schnittstelle eines Netzelements häufig mehrere Adressen zugeordnet sind, die sich wiederum in verschiedene Level einteilen lassen. Ferner weisen Netzelemente häufig mehrere physikalische Schnittstellen auf, so daß zwei grundsätzliche Einteilungen von Adressen entstehen: Adressen, die "physikalisch" disjunkte Pfade charakterisieren und die verschiedenen Schnittstellen zugeordnet sind, und level-disjunkte Adressen, die verschiedenen Levels zugeordnet sind, aber der gleichen physikalischen Schnittstelle zugeordnet sein können.

Durch die Auswahl des Pfades anhand einer Adresse mit gleichem Level wird ein physikalisch disjunkter Pfad gewählt, was durch andere Auswahlverfahren nicht erreicht werden könnte.

Auch wenn Netzelemente betrachtet werden, bei denen einzelne Schnittstellen mehrere Adressen des gleichen Levels aufweisen, bei denen zwei verschiedene Adressen des gleichen Levels also nicht notwendigerweise physikalisch disjunkte Pfade charakterisieren, verringert sich dennoch bei der Suche nach Ersatzpfaden für einen ausgefallenen Basispfad die Suchzeit, da die Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine ausgewählte Adresse des gleichen Levels einen physikalisch disjunkten Pfad charakterisiert, wesentlich höher ist, als wenn der Level der Adressen nicht betrachtet wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kommunikationssystem 100 mit einem ersten Netzelement 110 (Endpunkt A) und einem zweiten Netzelement 120 (Endpunkt B) sowie einem die beiden Netzelemente 110, 120 verbindenden Transportnetz 102.
Für beide Netzelemente 110, 120 sei angenommen, daß es sich um SCTP-Endpunkte handelt. Für das erste Netzelement 110 wurde zur Vereinfachung der Darstellung lediglich eine erste Schnittstelle 112 dargestellt, über welche das erste Netzelement 110 mit dem Transportnetz 102 mittels einer ersten Verbindung 116 verbunden ist. Das erste Netzelement 110 kann darüber hinaus weitere Schnittstellen und Verbindungen mit dem Transportnetz oder mit anderen Transportnetzen aufweisen (nicht dargstellt).
Das erste Netzelement 110 weist drei Adressen 114A–C auf, die physikalisch der ersten Schnittstelle 112 zugeordnet sind. Beispielhaft handelt es sich dabei um eine Level2-Adresse 114A, eine Level3-Adresse 114B und eine Level4-Adresse 114C, die innerhalb ihres Gültigkeitsraumes das erste Netzelement 110 eindeutig, jedoch nicht eineindeutig adressieren.
Das zweite Netzelement 120 wurde beispielhaft mit zwei physikalisch verschiedenen Schnittstellen 122, 124 dargstellt. Eine zweite Schnittstelle 122 verbindet das zweite Netzelement 110 mittels einer zweiten Verbindung 132 mit dem Transportnetz 102, und eine dritte Schnittstelle 124 verbindet das zweite Netzelement 110 mittels einer dritten Verbindung 134 mit dem Transportnetz 102. Das zweite Netzelement 120 kann darüber hinaus weitere Schnittstellen und Verbindungen mit dem Transportnetz oder mit anderen Transportnetzen aufweisen (nicht dargstellt).
Das zweite Netzelement 110 weist drei Adressen 126A-C auf, die physikalisch der zweiten Schnittstelle 122 zugeordnet sind. Beispielhaft handelt es sich dabei um eine Level2-Adresse 126A, eine Level3-Adresse 126B und eine Level4-Adresse 126C, die innerhalb ihres Gültigkeitsraumes das zwei te Netzelement 120 eindeutig, jedoch nicht eineindeutig adressieren.
Ferner weist das zweite Netzelement 110 drei weitere Adressen 128A-C auf, die physikalisch der dritten Schnittstelle 124 zugeordnet sind. Beispielhaft handelt es sich dabei um eine Level2-Adresse 128A, eine Level3-Adresse 128B und eine Level4-Adresse 128C, die innerhalb ihres Gültigkeitsraumes das zweite Netzelement 120 eindeutig, jedoch nicht eineindeutig adressieren.
Es existieren somit 6 mögliche Adressen, mit denen das zweite Netzelement 120 adressiert werden kann. Dabei adressieren jeweils drei Adressen die gleiche physikalische Schnittstelle. Wird als Basispfad beispielsweise der durch die Level3-Adresse 126B charakterisierte Pfad 140 (dargestellt durch gestrichelte Linie) betrachtet, würde die Auswahl der durch die Adressen 126A und 126C charakterisierten Pfade (nicht dargestellt) dieselbe physikalische Schnittstelle 122 des zweiten Netzelementes adressieren, wodurch kein Redundanzgewinn entsteht und wodurch bei Störung der zweiten Schnittstelle 122 oder der zweiten Verbindung 132 ein ebenfalls gestörter Pfad gewählt würde.
Die erfindungsgemäße Auswahl einer weiteren Level3-Adresse des zweiten Netzelements hingegen, hier die Auswahl der Level3-Adresse 128B, führt in der vorliegenden Konfiguration sofort zur Auswahl eines physikalisch disjunkten Pfades 142 (wiederum dargestellt durch gestrichelte Linie), der über die dritte Schnittstelle 124 und die dritte Verbindung 134 führt.
Handelt es sich bei den im Kommunikationssystem verwendeten Adressen um IP-Adressen, sind für IPv4 die Levels durch den IETF Internet Draft draft-stewart-tsvwg-sctpipv4-00.txt, veröffentlicht am 17. Mai 2002, wie folgt definiert:

– Level0: Adressen, die für SCTP nicht verwendbar sind, beispielsweise: 0.0.0.0/8, 224.0.0.0/4, 198.18.0.0/24, 192.88.99.0/24
– Level1: Loopback-Adressen, beispielsweise: 127.0.0.0/8
– Level2: Link-local-Adressen, beispielsweise: 169.254.0.0/16
– Level3: Private Adressen, beispielsweise: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16
– Level4: Global Adressen

Für SCTP gelten dann folgende Festlegungen: Adressen mit Level0 dürfen nicht verwendet werden:

– als eine Ursprungsadresse eines SCTP-Pakets,
– als eine Zieladresse eines SCTP-Pakets, und
– innerhalb eines Adreßparameters eines INIT-Chunks oder eines INIT-ACK-Chunks.

Ferner werden durch draft-stewart-tsvwg-sctpipv4-00.txt für SCTP INIT-Chunks und SCTP INIT-ACK-Chunks Festlegungen getroffen, anhand derer der jeweilige Empfänger von INIT-Chunks bzw. INIT-ACK-Chunks alle Adressen des jeweiligen Senders ermitteln kann, die für eine Kommunikation genutzt werden können.
Andere Zuordnungen von Adressen zu Levels sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung natürlich möglich. Ebenso kann der Austausch aller für eine Kommunikation nutzbaren Adressen zwischen Kommunikationspartnern mittels anderer Mechanismen erfolgen. Wichtig für die vorliegende Erfindung ist lediglich, daß ein sendender Endpunkt die zur Verfügung stehenden Adressen des Ziels kennt.
Geht man beispielhaft davon aus, daß der ersten SCTP-Endpunkt A die Verbindung mittels INIT zum zweiten SCTP-Endpunkt B initiiert, und benutzt der erste SCTP-Endpunkt A hierfür die Level3-Adresse 126B des SCTP-Endpunktes B, etwa weil die Level2-Adressen 114A, 126A und 128A durch das Transportnetz 102 nicht geroutet werden, kennt der SCTP-Endpunkt B anschließend die Adressen, unter denen von SCTP-Endpunkt B aus der SCTP-Endpunkt A erreichbar ist, nämlich die Level3-Adresse 114B und die Level4-Adresse 1140, nicht jedoch die Level2-Adresse 114A.
Durch den SCTP-Endpunkt B wird sodann mittels INIT-ACK die Verbindungsanforderung bestätigt, wobei der SCTP-Endpunkt B dem SCTP-Endpunkt A alle zur Adressierung des SCTP-Endpunkts B geeigneten Adressen, hier die Level3-Adressen 126B und 128B und die Level4-Adressen 126C und 128C mitteilt. Diese können in Form einer Tabelle im SCTP-Endpunkt A gespeichert werden.
Ähnliche Mechanismen sind auch für IPv6 vorgesehen.
Wird der ursprünglich von SCTP-Endpunkt A gewählte Pfad 140 durch Ausfall der zweiten Verbindung 132 oder der zweiten Schnittstelle 122 gestört, wählt der SCTP-Endpunkt A für die weitere Kommunikation mit dem SCTP-Endpunkt B aus dem Vorrat von 4 Adressen wie folgt aus:

– Der durch Adresse 126B charakterisierte Basispfad wurde als gestört identifiziert. Die Adresse 126B ist somit ungeeignet. Der Level der Adresse 126B ist Level3.
– Adresse 126C ist eine Adresse mit abweichendem Level. Der durch diese Adresse charakterisierte Pfad wird daher nicht gewählt.
– Adresse 128B ist eine Adresse mit gleichem Level. Der durch diese Adresse charakterisierte Pfad wird gewählt.
– Adresse 128C muß nicht geprüft werden, da bereits ein Pfad gefunden wurde. Ist die Suchreihenfolge eine andere, wird festgestellt, daß auch Adresse 128C eine Ad resse mit abweichendem Level ist. Der durch diese Adresse charakterisierte Pfad wird daher nicht gewählt.

Stehen mehrere Adressen im gleichen Level und somit mehrere Pfade zur Verfügung, kann unter diesen eine beliebige gewählt werden. Alternativ können weitere Kriterien angewendet werden, um einen möglichst verschiedenen Pfad zu wählen, beispielsweise der numerische Abstand einer Adresse zur Adresse des Basispfads. Hintergrund ist, daß in einer Konfiguration, bei der die zweite Schnittstelle 122 zwei Level3-Adressen aufweist (nicht dargestellt), die Wahl der zweiten Level3-Adresse der zweiten Schnittstelle nicht zum Ziel führen würde. Es ist in der Praxis davon auszugehen, daß die zweite Level3-Adresse der zweiten Schnittstelle numerisch näher an der ersten Level3-Adresse der zweiten Schnittstelle liegt als die Level3-Adresse der dritten Schnittstelle, so daß dies als Zusatzkriterium verwendet werden kann.

Claims

Verfahren für die Auswahl von Pfaden (142) für eine Übertragung von Nachrichten von einem ersten Netzelement (110) eines Kommunikationssystems (100) zu einem zweiten Netzelement (120) des Kommunikationssystems (100), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bestimmen einer Adresse (126B) des zweiten Netzelements (120), die einen Basispfad (140) für die Übertragung der Nachrichten vom ersten Netzelement (110) zum zweiten Netzelement (120) charakterisiert, – Ermitteln des Level der den Basispfad (140) charakterisierenden Adresse (126B) des zweiten Netzelements (120), – Ermitteln einer weiteren Adresse (128B) des zweiten Netzelements (120) mit gleichem Level, und – Auswählen des durch die weitere Adresse (128B) charakterisierten Pfades (142) für die Übertragung der Nachrichten vom ersten Netzelement (110) zum zweiten Netzelement (120).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basispfad (140) ermittelt wird als ein Pfad, über den eine vorangehende Übertragung von Nachrichten vom ersten Netzelement (110) zum zweiten Netzelement (120) fehlgeschlagen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressen (126B, 128B) IP-Adressen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung von Nachrichten im Kommunikationssystem (100) mittels des Stream Control Transmission Protocol SCTP erfolgt.
Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Adresse (128B) des zweiten Netzelements (120) einer im ersten Netzelement (110) vorgehaltenen Tabelle entnommen wird, wobei die Tabelle alle Adressen (126A-C, 128A-C) des zweiten Netzelements (120) und deren assoziierte Level umfaßt.