DE19630252A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Festlegung einer veränderbaren Schwelle für die Lastverteilung in einem Telekommunikationsnetz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Festlegung einer Schwelle für die Lastverteilung in einem Telekommunikationsnetz gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus dem Artikel "Mobility Management in mobilen Kommunikationsnetzen der dritten Generation" von J. Apfelbeck et al., ITG Fachbericht 124, Mobile Kommunikation, VDE-Verlag GmbH, Berlin-Offenbach, 1993, Seiten 223 bis 237 bekannt. In dem bekannten Telekommunikationsnetz mit einer Vielzahl von Knoten, die miteinander vernetzt sind, müssen von jedem Knoten Bearbeitungsvorgänge verarbeitet werden, die eine Last für den jeweiligen Knoten darstellen. Solche Bearbeitungsvorgänge können beliebige, von dem Knoten auszuführende Aufgaben sein, für die Rechenleistung benötigt wird. Um eine Überlast in dem Telekommunikationsnetz zu vermeiden und eine gleichmäßigere Auslastung des Telekommunikationsnetzes zu erreichen, wird eine feste Schwelle eingerichtet, die angibt, ab welcher von einem Knoten zu bearbeitenden Last eine Verteilung von Bearbeitungsvorgängen von diesem Knoten auf andere stattfindet. Dabei sind die besonderen Eigenschaften von Telekommunikationsnetzen zu berücksichtigen. Telekommunikationsnetze sind üblicherweise sehr große Netze, die hierarchisch organisiert sind und eine große Anzahl von Teilnehmern haben. Mehrere Bearbeitungsprozesse sind für die Bearbeitung von Prozessen, wie z. B. dem Aufbau einer Verbindung in dem Telekommunikationsnetz oder einer Datenbankabfrage über eine Vermittlungsstelle, über die eine Datenbank erreichbar ist, fest miteinander verknüpft und können daher nicht getrennt voneinander in verschiedenen Knoten bearbeitet werden. Bei solchen Bearbeitungsvorgängen müssen entweder alle oder keiner der miteinander verknüpften Bearbeitungsvorgänge verteilt werden. Andere Bearbeitungsvorgänge müssen in einer festen zeitlichen Reihenfolge ausgeführt werden, obwohl sie vielleicht räumlich auf verschiedene Knoten verteilt sind. Verzögerungen bei der Bearbeitung eines dieser Bearbeitungsvorgänge wirken sich daher auch auf die weiteren Bearbeitungsvorgänge aus.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Effektivität der Lastverteilung in einem Telekommunikationsnetz zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die technische Lehre des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 6.

Aufgrund der Erfindung sind die Knoten des Telekommunikationsnetzes vorteilhafterweise in der Lage, eine plötzlich eintretende Spitzenlast besser zu verarbeiten. Darüber hinaus erhöht sich der Freiraum zur Bearbeitung von Bearbeitungsvorgängen, die lokal in einem bestimmten Knoten bearbeitet werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung und ihre Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen und der Fig. 1 bis 3 beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel eines Telekommunikationsnetzes mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Zustandsdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt ein Telekommunikationsnetz TN mit Knoten VST1, . . ., VST5, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Das Telekommunikationsnetz TN kann sowohl ein drahtloses als auch drahtgebundenes Telekommunikationsnetz sein. Die Knoten VST1, . . ., VST5 sind Vermittlungsstellen. Diese Vermittlungsstellen VST1, . . ., VST5 sind mittels Übertragungseinrichtungen 10, . . ., 100 miteinander verbunden. Die Vermittlungsstellen VST1, . . ., VST5 enthalten jeweils ein Steuermittel und einen Speicher. Stellvertretend für alle Vermittlungsstellen ist in der Fig. 1 ein Steuermittel SM und ein Speicher SP der Vermittlungsstelle VST1 dargestellt. An die Vermittlungsstellen VST1, . . ., VST5 sind eine Vielzahl von nicht dargestellten Teilnehmern angeschlossen, die untereinander Kommunikationsbeziehungen unterhalten. Dazu werden in dem Telekommunikationsnetz TN durch die Vermittlungsstellen VST1, . . ., VST5 Verbindungen geschaltet. Die Teilnehmer führen ebenfalls eine Vielzahl von anderen Diensten in dem Telekommunikationsnetz TN aus.

Um diese von den Teilnehmern gewünschten Dienste ausführen zu können, müssen von den Vermittlungsstellen VST1, . . ., VST5 Bearbeitungsvorgänge bearbeitet werden, die für die jeweilige Vermittlungsstelle eine Last darstellen. Jede Vermittlungsstelle hat eine vorgegebene Kapazität zur Bearbeitung einer maximalen Anzahl von Bearbeitungsvorgängen. Die von einem der Knoten gleichzeitig zu bearbeitenden Bearbeitungsvorgänge werden als Last des jeweiligen Knotens bezeichnet. Wird die maximal gleichzeitig zu verarbeitende Anzahl von Bearbeitungsvorgängen überschritten, so müssen diejenigen Bearbeitungsvorgänge, die aufgrund der beschränkten Kapazität von der jeweiligen Vermittlungsstelle nicht bearbeitet werden können, entweder so lange warten bis die entsprechende Kapazität zur Bearbeitung frei ist oder aber diese Bearbeitungsvorgänge gehen verloren.

Um eine solche Überlast zu vermeiden, werden Bearbeitungsvorgänge von einer der Vermittlungsstellen auf andere der Vermittlungsstellen verteilt. Diejenige Anzahl von Bearbeitungsvorgängen, d. h. diejenige Last, ab der eine Lastverteilung stattfindet, wird von einer Schwelle definiert. Diese Schwelle wird vorteilhafterweise für jede der Vermittlungsstellen VST1, . . ., VST5 des Telekommunikationsnetzes TN gesondert festgelegt. Es ist aber auch möglich, eine einzige Schwelle festzulegen, die für alle Vermittlungsstellen des Telekommunikationsnetzes TN oder für einen Teil der Vermittlungsstellen gemeinsam gilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schwelle der Vermittlungsstelle VST1 bestimmt. Die Vermittlungsstelle VST1 bestimmt dabei die Schwelle selbst. Es ist allerdings ebenfalls möglich, daß in dem Telekommunikationsnetz TN eine zentrale Einrichtung vorgesehen ist, die die Schwelle festlegt.

Zur Festlegung der Schwelle enthält die Vermittlungsstelle VST1 das Steuermittel SM. Das Steuermittel SM greift für die Festlegung der Schwelle und die Verteilung von Bearbeitungsvorgängen auf in dem Speicher SP abgespeicherte Informationen zu. Der Speicher SP enthält eine Liste, in der diejenigen Vermittlungsstellen angegeben sind, auf die Bearbeitungsvorgänge von der Vermittlungsstelle VST1 verteilt werden dürfen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dürfen von der Vermittlungsstelle VST1 Bearbeitungsvorgänge auf die Vermittlungsstellen VST2, VST3 und VST4 verteilt werden.

Gemäß der Erfindung ist die Schwelle adaptiv veränderbar. Fig. 2 zeigt ein Zustandsdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine Schwelle T kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei verschiedene Zustände haben: einen ersten Zustand SS, in dem die Schwelle steigt, einen zweiten Zustand SK, in dem die Schwelle steht, und einen dritten Zustand SF, in dem die Schwelle fällt. Die Schwelle kann sich vorteilhafterweise zwischen einer oberen Grenze UL und einer unteren Grenze LL bewegen. Die obere Grenze UL entspricht dabei einer vorgebbaren oberen Anzahl von Bearbeitungsvorgängen und die untere Grenze LL einer vorgebbaren unteren Anzahl von Bearbeitungsvorgängen. Die obere und untere Grenze sowie die Steig- und Fallgeschwindigkeit sind vorgebbare Parameter, die die Regeleigenschaften des Verfahrens bestimmen. In welchem Zustand sich die Schwelle befindet und wann ein Wechsel von einem in einen anderen Zustand durchgeführt wird, hängt ab von einer ersten Anzahl A von Bearbeitungsvorgängen, die die Vermittlungsstelle, die Bearbeitungsvorgänge verteilt, an weitere Vermittlungsstellen verteilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verteilt die Vermittlungsstelle VST1 Bearbeitungsvorgänge an die Vermittlungsstellen VST2, VST3 und VST4. Der Zustand der Schwelle hängt des weiteren von einer zweiten Anzahl E von Bearbeitungsvorgängen ab, die weitere Vermittlungsstellen des Telekommunikationsnetzes an die verteilende Vermittlungsstelle verteilen. Sowohl die erste als auch die zweite Anzahl von Bearbeitungsvorgängen A bzw. E beziehen sich auf Bearbeitungsvorgänge innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls.

Im folgenden wird nun die Veränderung der Schwelle ausgehend von dem zweiten Zustand, in dem die Schwelle beispielsweise an der oberen Grenze steht, beschrieben. Werden keine Bearbeitungsvorgänge von den weiteren Vermittlungsstellen VST2, . . ., VST5 zu der Vermittlungsstelle VST1 verteilt, dann wechselt die Schwelle, wie in einem Zustandspfad 210 gezeigt, in den dritten Zustand, in dem die Schwelle fällt. Wird irgendwann die untere Grenze LL erreicht, dann wechselt die Schwelle, wie in dem Zustandspfad 220 gezeigt, in den zweiten Zustand zurück, in dem die Schwelle T stehen bleibt. Werden sowohl Bearbeitungsvorgänge von der Vermittlungsstelle VST1 verteilt, d. h. die erste Anzahl A von Bearbeitungsvorgängen ist größer null, als auch Bearbeitungsvorgänge von den weiteren Vermittlungsstellen zu der Vermittlungsstelle VST1 verteilt, d. h. auch die zweite Anzahl E von Bearbeitungsvorgängen ist größer null, dann wechselt die Schwelle von dem dritten Zustand über einen Zustandspfad 230 in den ersten Zustand, in dem die Schwelle steigt. Gleiches gilt, wenn die Schwelle an der unteren Grenze steht. Die Schwelle wechselt dann über den Zustandspfad 240 von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand, in dem die Schwelle steigt. Befindet sich die Schwelle T in dem ersten Zustand, in dem sie steigt, so wechselt sie über den Zustandspfad 250 in den zweiten Zustand, in dem sie stehen bleibt, wenn die obere Grenze erreicht wurde oder die erste Anzahl A von Bearbeitungsvorgängen gleich null ist, d. h. die Vermittlungsstelle VST1 verteilt keine Bearbeitungsvorgänge an die weiteren Vermittlungsstellen VST2, . . ., VST5. Werden von den weiteren Vermittlungsstellen keine Bearbeitungsvorgänge zu der Vermittlungsstelle VST1 verteilt, so wechselt die Schwelle von dem ersten Zustand über den Zustandspfad 260 in den dritten Zustand, in dem die Schwelle fällt. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß des Ausführungsbeispiels hat zur Folge, daß in der Vermittlungsstelle VST1, die Bearbeitungsvorgänge verteilt, und in den Vermittlungsstellen VST2, VST3 und VST4, an die diese Bearbeitungsvorgänge verteilt werden, annähernd die gleiche Anzahl von Bearbeitungsvorgängen bearbeitet werden. Die Stabilität des Telekommunikationsnetzes TN wird dadurch erhöht.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem Schritt 310 beginnt das Ablaufdiagramm. In einem Schritt 320 wird ein Ausgangszustand für die Schwelle festgelegt. Die Schwelle steht im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der oberen Grenze UL. In einem Schritt 330 wird anschließend überprüft, ob Bearbeitungsvorgänge von weiteren Vermittlungsstellen zu der Vermittlungsstelle VST1 verteilt werden. Ist dies der Fall, so bleibt in einem Schritt 340 die Schwelle stehen. Ist dies nicht der Fall, so wechselt die Schwelle in einem Schritt 350 in den fallenden Zustand. In einem Schritt 360 wird daraufhin überprüft, ob Bearbeitungsvorgänge von der Vermittlungsstelle VST1 verteilt werden und von den weiteren Vermittlungsstellen verteilte Bearbeitungsvorgänge zu der Vermittlungsstelle VST1 verteilt werden. Ist dies der Fall, dann wechselt die Schwelle in einem Schritt 380 in den steigenden Zustand. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 370 überprüft, ob die Schwelle an der unteren Grenze steht. Steht die Schwelle an der unteren Grenze, dann bleibt die Schwelle in einem Schritt 410 an der unteren Grenze stehen. Ist die untere Grenze nicht erreicht, dann fällt die Schwelle in einem Schritt 420 weiter. Nach den Schritten 410 und 420 verzweigt das Verfahren erneut zu dem Schritt 360.

Nachdem die Schwelle in dem Schritt 380 in den steigenden Zustand gewechselt ist, wird anschließend in einem Schritt 390 überprüft, ob von der Vermittlungsstelle VST1 Bearbeitungsvorgänge verteilt werden. Ist dies nicht der Fall, dann bleibt die Schwelle in einem Schritt 400 stehen. Wird in dem Schritt 390 festgestellt, daß Bearbeitungsvorgänge von der Vermittlungsstelle VST1 verteilt werden, dann wird anschließend in einem Schritt 430 überprüft, ob die Schwelle die obere Grenze erreicht hat. Wurde die obere Grenze nicht erreicht, dann verzweigt das Verfahren erneut zu dem Schritt 380. Hat die Schwelle die obere Grenze allerdings erreicht, dann verzweigt das Verfahren zu dem Schritt 400 und die Schwelle bleibt an der oberen Grenze stehen. Nach dem Schritt 400 wird anschließend in einem Schritt 440 überprüft, ob die Vermittlungsstelle VST1 Bearbeitungsvorgänge verteilt und gleichzeitig von den weiteren Vermittlungsstellen verteilte Bearbeitungsvorgänge bei der Vermittlungsstelle VST1 eintreffen. Ist dies der Fall, so verzweigt das Verfahren erneut zu dem Schritt 380, und die Schwelle beginnt erneut zu steigen. Sind dagegen die Bedingungen in dem Schritt 440 nicht erfüllt, so verzweigt das Verfahren erneut zu dem Schritt 330.

Es ist möglich, die vorliegende Erfindung sowohl in einem Telekommunikationsnetz zu verwenden, in dem eine der Vermittlungsstellen des Telekommunikationsnetzes Informationen über die jeweilige Last der weiteren Vermittlungsstellen hat, als auch in einem Telekommunikationsnetz, in dem die verschiedenen Vermittlungsstellen keine Informationen über die Last der anderen Vermittlungsstellen haben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Festlegung einer Schwelle (T) für eine Verteilung von Bearbeitungsvorgängen in einem Telekommunikationsnetz (TN) mit Knoten (VST1, . . ., VST5),

• - bei dem der Schwelle (T) eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsvorgängen zugeordnet ist und
• - bei dem durch einen der Knoten (VST1) in Abhängigkeit von der Schwelle Bearbeitungsvorgänge zur Bearbeitung an andere der Knoten (VST2, . . ., VST4) verteilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsvorgängen zu der Schwelle (T) adaptiv verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle (T) so verändert wird, daß in demjenigen Knoten (VST1), der Bearbeitungsvorgänge verteilt, und in den anderen Knoten (VST2, . . ., VST4), an die diese Bearbeitungsvorgänge verteilt werden, eine annähernd gleiche Anzahl von Bearbeitungsvorgängen bearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Knoten (VST1, . . ., VST5) eine eigene veränderbare Schwelle (T) festgelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge, die der Knoten (VST1) in einem Zeitintervall selbst verteilt, und die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge, die weiteren Knoten (VST2, . . . VST5) in dem Zeitintervall an den Knoten verteilen, Größen zur Festlegung der veränderbaren Schwelle (T) des Knotens (VST1) sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwelle eine obere (UL) und eine untere (LL) Grenze festgelegt wird.

6. Vorrichtung (VST1) zur Festlegung einer Schwelle (T), der eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsvorgängen zugeordnet ist, für eine Verteilung von Bearbeitungsvorgängen in einem Telekommunikationsnetz (TN) mit Knoten (VST1, . . ., VST5)

• - mit einem Steuermittel (SM) zur Steuerung einer Verteilung von Bearbeitungsvorgängen von einem der Knoten (VST1) zu anderen der Knoten (VST2, . . ., VST4), an die Bearbeitungsvorgänge zur Bearbeitung verteilbar sind, in Abhängigkeit von der Schwelle,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (VST1) ein Mittel (SM) zur adaptiven Veränderung der Zuordnung der vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsvorgängen zu der Schwelle (T) aufweist.