DE19810348B4 - Verfahren zur Konfiguration und Rekonfiguration von Netzwerken - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Konfiguration oder Rekonfiguration eines Netzwerkes, welches aus Knoten und Verbindungsabschnitten besteht, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, und die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte durch eine vorbestimmte Eigenschaftsunterscheidbar sind und in der Lage sind, ein Signal unabhängig von anderen Unter-Verbindungsabschnitten in dem Verbindungsabschnitt zu tragen, wobei die Knoten, welche mit den Verbindungsabschnitten verbunden sind, die mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, in der Lage sind, zumindest so gestellt zu werden, daß jeder unabhängige Unter-Verbindungsabschnitt an dem Knoten abgeschlossen wird oder auf einen anderen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt übertragen wird, und das Verfahren umfaßt:
Definieren (S1) eines Graphen, in welchem
– Unter-Verbindungsabschnitte durch Kanten dargestellt werden,
– Verbindungsabschnitte, welche die Unter-Verbindungsabschnitte umfassen, durch parallele Kanten dargestellt werden, und
– Knoten durch Scheitelpunkte und Kanten dargestellt werden,
Zuordnen (S2) von Anfangsgewichten für jede Kante an jedem Knoten, jeweils für die Übertragung und den Abschluß,...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konfiguration oder Rekonfiguration eines Kommunikationsnetzes, welches Knoten und Verbindungsabschnitte (links) umfaßt, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte so sind, daß sie mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt zwischen zwei Knoten umfassen.
  • Ein unabhängiger Unter-Verbindungsabschnitt in diesem Sinne bedeutet, daß jeder Unter-Verbindungsabschnitt zwischen zwei Knoten ein. Signal unabhängig von Signalen tragen kann, welche entlang von anderen Unter-Verbindungsabschnitten zwischen den zwei Knoten getragen werden. Ein Beispiel eines solchen Kommunikationsnetzwerkes ist ein optisches WDM-Netz (WDM = Wavelength Division Multiplexing, d.h. Wellenlängenaufteilungs-Multiplexen), in welchem die Verbindungsabschnitte optische Signale zwischen den Knoten tragen, und in welchen eine Vielzahl von Wellenlängen eine Vielzahl von Unter-Verbindungsabschnitten definiert, d.h. jede Wellenlänge kann verwendet werden, um unabhängig ein Signal zu tragen. In diesem Fall sind die Unter-Verbindungsabschnitte logische Verbindungsabschnitte. Ein weiteres Beispiel ist ein optisches SDM-Netz (SDM = Space Division Multiplexing, d.h. Raumaufteilungs-Multiplexen), bei welchem eine Vielzahl von Fasern, die in einem Kabel enthalten sind, einen Verbindungsabschnitt bilden, und jede Faser unabhängig ein Signal tragen kann. In diesem Fall sind die Unter-Verbindungsabschnitte physikalische Verbindungsabschnitte.
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Beispiel eines solchen Netzes. Knoten 1, 3, 5 und 7 sind durch Verbindungsabschnitte 2, 4 und 6 verbunden. Die Anordnung 17 bildet eine Topologie auf der physikalischen Ebene.
  • In dem obigen Beispiel umfaßt jeder Verbindungsabschnitt zwei Unter-Verbindungsabschnitte, welche jeweils durch a und b bezeichnet werden. Jeder Knoten kann eingestellt werden, um mindestens zwei Funktionen auszuführen, nämlich einen Unter-Verbindungsabschnitt abzuschließen bzw. zu terminieren (terminate) oder einen Unter-Verbindungsabschnitt zu übertragen (transmit). Abschließen bedeutet, daß ein Knoten so eingestellt wird, daß der Unter-Verbindungsabschnitt an dem Knoten in dem Sinne endet, daß das entsprechende Signal aus dem Netzwerk herausgenommen bzw. extrahiert wird, wohingegen übertragen bedeutet, daß der Knoten so eingestellt wird, daß ein Unter-Verbindungsabschnitt nicht abgeschlossen bzw. terminiert wird. In anderen Worten bedeutet Übertragung, daß ein einlaufendes Signal von dem Knoten notwendigerweise ausgegeben wird, wohingegen Abschluß bedeutet, daß das Signal aus dem Netzwerk genommen werden kann. Es ist möglich, daß ein Signal von einem abgeschlossenen Unter-Verbindungsabschnitt in das Netzwerk zurückgegeben wird, aber dies ändert nicht den Status des Unter-Verbindungsabschnittes als abgeschlossen bzw. terminiert, da das Signal nicht notwendigerweise wieder aus dem Knoten ausgegeben wird, wie dies wäre, wenn der Unter-Verbindungsabschnitt für die Übertragung eingestellt wäre. Vielmehr befindet sich die Verarbeitung des Signals aus dem abgeschlossenen Unter-Verbindungsabschnitt, welche darin besteht, das Signal entweder permanent aus dem Netz zu entfernen und es z.B. zum Ziel des Signals in der Nähe des Knotens zu leiten, oder darin besteht das Signal in das Netzwerk am Knoten wieder einzuführen, im Bereich der momentanen Verkehrssteuerung, wohingegen die Einstellung eines Knotens für die Übertragung oder den Abschluß im Bereich der Konfiguration liegt, welche durch die momentane Verkehrssteuerung nicht beeinflußt wird, wie weiter unten noch beschrieben wird.
  • Als ein Beispiel bedeutet Abschließen in einem WDM-Netzwerk, daß das optische Signal an jenem Knoten entfernt wird, in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und zur weiteren Verarbeitung entmultiplext wird. Andererseits bedeutet Übertragung, daß ein in einen Knoten auf einer gegebenen Wellenlänge einlaufendes optisches Signal notwendigerweise von jenem Knoten als ein optisches Signal ausgegeben wird, sei es auf der gleichen Wellenlänge oder auf einer anderen (die Möglichkeit der Wellenlängenverschiebung ist für das der Erfindung zugrundeliegende Problem an dieser Stelle nicht relevant und wird daher hier nicht beschrieben, sondern wird in Zusammenhang mit spezifischen Ausführungen der Erfindung erklärt). Natürlich kann ein Signal auf einer abgeschlossenen Wellenlänge, welches umgewandelt und in ein elektrisches Signal entmultiplext wurde, erneut gemultiplext werden und in ein optisches Signal umgewandelt werden, um dann an dem gleichen Knoten in das optische WDM-Netz wieder eingegeben zu werden. Der Abschluß und die Übertragung sind jedoch klar verschieden, da die Übertragung einer Wellenlänge bedeutet, daß die Daten auf einem optischen Signal einer in den Knoten einlaufenden, gegebenen Wellenlänge notwendigerweise als ein optisches Signal ausgegeben werden (unabhängig davon, wie das Signal aus dem einlaufenden Unter-Verbindungsabschnitt auf den auslaufenden Unter-Verbindungsabschnitt übertragen wird, d.h. durch optische ADM-Multiplexer [Add-and-Drop Multiplexer], optische Kreuzverbindung [Optical Cross Connection] oder elektrische Kreuzverbindung [Electrical Cross Connection]) aus dem Knoten, d.h. nicht abgeschlossen wird, wohingegen Abschluß bedeutet, daß das einlaufende Signal umgewandelt und entmultiplext wird, wonach das Signal wieder eingeführt werden kann, es nicht aber wieder eingeführt werden muß.
  • Dies wird in Zusammenhang mit 2a und 2b erklärt. 2a zeigt das gleiche Beispiel der 1, gibt aber eine spezifische Konfiguration der in 1 gezeigten allgemeinen Topologie. Wie in 2a erkennbar ist, ist der Unter-Verbindungsabschnitt 2a am Knoten 3 abgeschlossen (Te), wohingegen der Unter-Verbindungsabschnitt 2b an den Unter-Verbindungsabschnitt 4b übertragen wird. In dem Beispiel der 2a wird der Unter-Verbindungsabschnitt 4b wiederum durch den Knoten 5 an den Unter-Verbindungsabschnitt 6b übertragen, so daß die Unter-Verbindungsabschnitte 2b, 4b und 6b einen Pfad zwischen den Knoten 1 und 7 bilden. Andererseits sind die Unter-Verbindungsabschnitte 4a und 6a an den Knotenpaaren 3, 5 und 5, 7 jeweils abgeschlossen bzw. terminiert. Eine solche Anordnung von Knoten, welche zum Abschlug oder zur Übertragung eingestellt sind, definiert eine logische Topologie oberhalb der physikalischen Ebene. Diese logische Anordnung wird als eine Konfiguration des Netzwerkes bezeichnet.
  • In einem realen Netzwerk wird die Konfiguration vor Beginn des Einsatzes des Netzwerkes zur Kommunikation durchgeführt, und die Konfiguration bleibt, wie sie ist, während des Betriebes des Netzwerkes. In anderen Worten, das momentane Leiten von Verkehr durch das Netzwerk wird ohne Veränderung der Konfiguration erreicht, d.h. bei einer festen Konfiguration. Wenn jedoch die Anforderungen an das Netzwerk sich drastisch verändern (z.B. der mittlere Verkehr zwischen zwei Knoten verändert sich erheblich) oder die Situation in dem Netzwerk sich verändert (z.B. ein spezifischer Knoten versagt), dann ist im allgemeinen eine Änderung der Konfiguration notwendig, was als Rekonfiguration bezeichnet wird.
  • Gemäß der in 2a gezeigten Konfiguration kann eine Kommunikation z.B. zwischen Knoten rund Knoten 7 über den Pfad (2b4b6b) stattfinden, oder über Pfade (2a), (4a) und (6a). Es ist klar, daß eine Kommunikation über Pfade (2a), (4a) und (6a) impliziert, daß die jeweils abgeschlossenen Signale in das Netzwerk wieder eingeführt werden. Eine Kommunikation zwischen den Knoten 1 und 5 kann über Pfade (2a) und (4a) stattfinden, oder über die Pfade (2b4b6b) und (6a). Man beachte, daß in dem vorliegenden Beispiel angenommen wird, daß die Unter-Verbindungsabschnitte 2a6b bidirektional sind.
  • Wie man erkennen kann, bezieht sich der Ausdruck Pfad auf einen oder mehrere verbundene Unter-Verbindungsabschnitte, welche an jedem Ende abgeschlossen bzw. terminiert sind.
  • Das physische Netzwerk der 1 ist nicht auf die in 2a gezeigte Konfiguration beschränkt. Vielmehr sind andere Konfigurationen möglich, beispielsweise wie die in 2b gezeigte. Hier bilden Unter-Verbindungsabschnitte 2b und 4b einen Pfad (2b4b) zwischen den Knoten 1 und 5, Unter-Verbindungsabschnitte 4a und 6a bilden einen Pfad (4a6a) zwischen den Knoten 3 und 7, der Unter-Verbindungsabschnitt 2a bildet einen Pfad (2a) zwischen Knoten 1 und 3, und der Unter-Verbindungsabschnitt 6b bildet einen Pfad (6b) zwischen den Knoten 5 und 7. Aufgrund dieser spezifischen Konfiguration ist eine direkte Kommunikation zwischen den Knoten 3 und 5 nicht möglich, vielmehr müssen die Pfade (2a) und (2b4b) oder (4a6a) und (6b) gewählt werden. Eine weitere mögliche Konfiguration, welche nicht gezeigt ist, könnte darin bestehen, daß jeder Unter-Verbindungsabschnitt an welchen er angeschlossen ist, abgeschlossen ist, d.h. daß nur zwischen benachbarten Knoten Pfade gebildet werden.
  • Es ist leicht verständlich, daß die Zahl der möglichen Konfigurationen von der Zahl der Knoten, Verbindungsabschnitte und Unter-Verbindungsabschnitte pro Verbindungsabschnitt abhängt. Mit zunehmender Zahl von Knoten, Verbindungsabschnitte und Unter-Verbindungsabschnittewird die Zahl der Konfigurationen sehr groß. Andererseits, sobald ein spezifisches physisches Netzwerk gegeben ist, ist es notwendig, eine Konfiguration zu bestimmen, welche die für die Konfiguration eingestellten Erfordernisse erfüllt, während gleichzeitig eines oder mehrere Kriterien erfüllt werden, wie hohe Kommunikationsgeschwindigkeit, niedriger Verlust, niedrige Ausrüstungskosten usw. Diese Kriterien können sich gegenseitig ausschließen, zueinander in Konkurrenz stehen oder sich gegenseitig begünstigen. Die gleiche Herausforderung stellt sich bei der Rekonfiguration.
  • Wie durch den Vergleich der 2a und 2b gezeigt, ist die Konfiguration der 2a vorteilhaft, wenn ein starker Verkehrsbedarf zwischen den Knoten 1 und 7 besteht und gewünscht wird, daß der Verkehr auf der Netzwerkebene gehalten wird, d.h. es wenig Signalverarbeitung in den Knoten gibt, wohingegen die Konfiguration der 2b vorteilhaft ist, wenn es eine starke Verkehrsnachfrage zwischen den Knoten 1 und 5 und 3 und 7 gibt. Das Beispiel der 2 ist jedoch vereinfacht und reale Netzwerke sind viel komplizierter. Aufgrund der ungeheuer großen Zahl von möglichen Konfigurationen in realen Netzen ist eine einfache Überprüfung aller möglichen Konfigurationen für die Übereinstimmung mit den Erfordernissen und zusätzlichen Kriterien nicht möglich.
  • Zusätzlich ist das obige Beispiel in dem Sinne vereinfacht, daß es nur eine grundlegende Art von Übertragung zeigt. In dieser grundlegenden Übertragung wird ein Unter-Verbindungsabschnitt des Typs "a" entweder abgeschlossen oder an einen anderen Unter-Verbindungsabschnitt des Typs "a" übertragen. Die Möglichkeit einer Übertragung eines Unter-Verbindungsabschnitts des Typs "a" an einen Unter-Verbindungsabschnitt des Typs "b" ist nicht vorgesehen. Es existieren jedoch Knoten, in welchen eine Übertragung von einer Art von Unter-Verbindungsabschnitt an eine andere möglich ist, d.h. von einem Unter-Verbindungsabschnitt mit einer spezifischen kennzeichnenden Eigenschaft an einen anderen Unter-Verbindungsabschnitt mit einer anderen kennzeichnenden Eigenschaft.
  • Ein praktisches Beispiel für Knoten, welche typischerweise nur einen Unter-Verbindungsabschnitt mit einer spezifischen kennzeichnenden Eigenschaft an einen anderen Unter-Verbindungsabschnitt der gleichen Eigenschaft übertragen sind OADM-Knoten (OADM = Optical Add-and-Drop-Multiplexer, d.h. optischer Hinzufüge/Einfüge-Multiplexer) in einem WDM-Netz. In Übereinstimmung mit den oben erwähnten Beispielen der 1 und 2 wären die verschiedenen Unter-Verbindungsabschnitte entlang eines Verbindungsabschnittes verschiedene Wellenlängen, z.B. 2a, 4a und 6a eine Wellenlänge WL1, und 2b, 4b und 6b eine Wellenlänge WL2. In anderen Worten, in diesem Beispiel ist die Wellenlänge die kennzeichnende Eigenschaft. Die Konfiguration des Knotens 3 in 2a würde bedeuten, daß die Wellenlänge WL1 an dem Knoten abgeschlossen wird, wohingegen die Wellenlänge WL2 durchläuft, d.h. übertragen wird. In anderen Worten, in einem WDM-Netzwerk, welches OADM-Knoten verwendet, wird ein Signal, welches mit einer gegebenen Wellenlänge einläuft, entweder abgeschlossen, d.h. einer Verarbeitung unterworfen, wie der Umwandlung von optisch auf elektrisch, oder hindurchgelassen und auf der gleichen Wellenlänge wieder herausgeschickt. Man beachte, daß die Übertragung durch einen optischen Schalter verwirklicht wird.
  • Es gibt jedoch auch Knoten, welche zusätzlich eine Veränderung der kennzeichnenden Eigenschaft und/oder die Übertragung eines Unter-Verbindungsabschnittes in eine Vielzahl von anderen Unter-Verbindungsabschnitten erlauben. Ein Beispiel in einem WDM-Netz sind OXC-Knoten (OXC = Optical Cross-Connect, d.h. optische Kreuzverbindung). In Übereinstimmung mit dem Beispiel der 1, und unter der Annahme, daß die individuellen Unter-Verbindungsabschnitte individuelle Wellenlängen sind, könnte ein OXC-Knoten nicht nur für den Abschluß oder die Übertragung einer einlaufenden Wellenlänge auf die gleiche Wellenlänge eingestellt sein, sondern könnte auch von einer einlaufenden Wellenlänge auf eine andere auslaufende Wellenlänge schalten und/oder auf eine Vielzahl von Unter-Verbindungsabschnitten der gleichen Qualität übertragen. In anderen Worten, wenn der Knoten 3 in 1 ein OXC-Knoten wäre, könnte der Unter-Verbindungsabschnitt 2a (WL1) in 1 nicht nur abgeschlossen oder zum Unter-Verbindungsabschnitt 4a (WL1) durchgelassen werden, er könnte auch auf den Unter-Verbindungsabschnitt 4b (WL2) übertragen werden. Solche Eigenschaftsänderungsknoten werden dann wichtig, wenn mehr als zwei Leitungen mit einem Knoten verbunden sind, da dann Konfigurieren bedeutet, daß ein einlaufender Unter-Verbindungsabschnitt an mehr als einen auslaufenden Unter-Verbindungsabschnitt übertragen können werden muß.
  • Es ist leicht verständlich, daß eine solche zusätzliche Möglichkeit das Problem der Konfiguration oder Rekonfiguration in Übereinstimmung mit den Erfordernissen und Kriterien noch komplizierter macht.
  • Der Standardansatz für den Entwurf, die Konfiguration und die Optimierung von WDM-Netzen ist es, das Problem in die folgenden Unter-Probleme aufzuteilen, in der gegebenen Reihenfolge:
    • – Bestimmung der virtuellen Topologie (der Lichtwellenpfade),
    • – Zuordnung einer Wellenlänge zu jedem Lichtpfad (wird auch als WA, d.h. Wavelength assignment [Wellenlängenzuordnung] bezeichnet), und
    • – Leiten des Verkehrs über die Lichtpfade.
  • Der Vorteil dieses Ansatzes ist, daß das komplexe Gesamtproblem in Unterprobleme aufgeteilt wird, welche eine geringere Zahl von Variablen und somit eine geringe Komplexität besitzen, daß die Komplexität (welche die Laufzeit bestimmt) von Algorithmen proportional zu einer (z.B. polynomischen oder exponentiellen) Funktion der Zahl der Variablen ist. Der Nachteil ist, daß die Unterprobleme nacheinander gelöst werden, was die Qualität der Lösung für das Gesamtproblem verschlechtert.
  • Solche Verfahren werden z.B. beschrieben in "A Heuristic Wavelength Assignment Algorithm for Multihop WDM Networks with Wavelength Routing and Wavelength Re-Use" von Z. Zhang und A.S. Acampora, in Transactions on IEEE Networking, Vol. 3, Nr. 3, Juni 1995, Seiten 281 bis 288, "Routing and Wavelength Assignment in All-Optical Networks" von R. Ramaswami-und K.N. Sivarajan, in IEEE Transactions on Networking, Vol. 3, Nr. 5, Oktober 1995, Seiten 489.bis 500, oder in "Performance of All-Optical Networks with Limited-Range Wavelength Conversion" von H. Harai, M. Murata und H. Miyahara, in ICC'97 – IEEE International Conference on Communications, Montreal, Juni 1997. Diese Dokumente beziehen sich auf Verfahren, welche spezifische Aspekte bestimmter Netzwerke behandeln und die oben erwähnte Aufteilung gemäß spezifischer Kriterien verwenden.
  • Es ist im Stand der Technik auch bekannt, die Graphentheorie zur Lösung von Problemen anzuwenden, welche mit Netzwerken zu tun haben. Beispiele sind der oben erwähnte Aufsatz von Harai et al., ein Aufsatz mit dem Titel "Lightpath (Wavelength) Routing in Large WDM Networks" von I. Chlamtac, A. Farago und T. Zhang, in IEEE Journal of Selected Areas in Communications, Vol 14, Nr. 5, Juni 1996, Seiten 909 – 913, welcher einen Algorithmus zur Wellenlängenleitung (lightpath routing) präsentiert, durch Transformation des Netzwerkes in eine spezielle Struktur, welche als Wellenlängen-Graph bezeichnet wird, und WO 97/05714, welche eine Technik zur optimalen Zuordnung von Multiplexgeräten und zur Verteilung der Last in einem faseroptischen Netzwerk beschreibt.
  • Aus US-5,371,744 beschreibt die Anwendung der Graphentheorie auf Probleme der Pfadfestlegung (engt.: routing) in Netzwerken, wobei das Netzwerk aus Mehrprozessor-Knoten bzw. funktionalen Einheiten besteht, die durch Verbindungsstrecken verbunden sind. Azyklische Pfade werden über eine Graphendarstellung bestimmt, bei welcher Graphknoten Prozessoren darstellen, und Graphkanten Verbindungsstrecken darstellen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verallgemeinertes Verfahren zur Konfiguration oder Rekonfiguration eines gegebenen Netzwerkes zu schaffen, welches die Prozedur nicht in die oben erwähnten drei Schritte aufteilt, aber dennoch eine niedrige Komplexität hat, und welche nicht darauf beschränkt ist, in Zusammenhang mit einer Art von Netzwerk oder mit spezifischen Kriterien für die Optimierung verwendet zu werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Konfiguration oder Rekonfiguration eines Netzwerkes, welches aus Knoten und Verbindungsabschnitten (engl.: links) besteht, gelöst, in dem zumindest einige der Verbindungsabschnitte mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, wobei die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte in der Lage sind, ein Signal unabhängig von den anderen Unter-Verbindungsabschnitten in den Verbindungsabschnitt zu übertragen, und wobei die Knoten, die mit den Verbindungsabschnitten verbunden sind, die mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, in der Lage sind, mindestens so eingestellt zu werden, daß jeder unabhängige Unter-Verbindungsabschnitt an dem Knoten abgeschlossen wird, oder an einem anderen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt übertragen wird, und das Verfahren umfaßt:
  • Definieren eines Graphen, in welchem
    • – Unter-Verbindungsabschnitte durch Kanten (edges) dargestellt werden,
    • – Verbindungsabschnitte, welche die Unter-Verbindungsabschnitte umfassen, durch parallele Kanten dargestellt werden, und
    • – Knoten durch Scheitelpunkte (vertex) und Kanten dargestellt werden,
  • Zuordnen von Anfangsgewichten für jede Kante an jedem Scheitelpunkt, jeweils für die Übertragung und für den Abschluß, gemäß eines ersten vorbestimmten Kriteriums, Wählen eines ersten Paars von Knoten gemäß eines zweiten vorbestimmten Kriteriums, Bestimmen einer Serie der unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte, welche einen spezifischen Pfad zwischen dem ersten Paar von Knoten bilden, wobei der spezifische Pfad ein drittes vorbestimmtes Kriterium bezüglich der anderen möglichen Pfade zwischen dem erste Paar von Knoten erfüllt, wobei das dritte Kriterium zur Bestimmung eines Pfades mit den Gewichten der Kanten entlang eines Pfades in Zusammenhang steht, Aktualisieren der Gewichte, welche den Kanten, die den spezifischen Pfad bilden, zugeordnet sind, für jede Kante des Pfades in jedem Knoten entlang des Pfades, wobei
    • – das Gewicht für die Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für die Übertragung verringert wird,
    • – das Gewicht für die Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für die Übertragung erhöht wird,
    • – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für den Abschluß erhöht wird, und
    • – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für den Abschluß verringert wird,
  • Wählen eines weiteren Paares von Knoten, welches verschieden ist von dem ersten Paar, in Übereinstimmung mit dem ersten Kriterium, und Wiederholen des Vorgangs der Bestimmung eines Pfades, Aktualisieren der Gewichte und Wählen eines weitere Paares von Knoten, bis ein viertes vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist.
  • Das Verfahren der Erfindung, welches in seinem Kern darin besteht, Paare von Knoten zu bestimmen, einen Pfad zwischen den Knoten zu bestimmen, welcher in Übereinstimmung mit einem gegebenen Kriterium optimal ist, und dann Aktualisieren der Gewichte für die Kanten und Wiederholen des Vorganges, wenn es auf optische Netze angewendet wird, löst die oben erwähnten Leitungs- (Routing) und Wellenlängenzuordnungs(Wavelength Assignment) Probleme gleichzeitig, während es dennoch eine niedrige Komplexität hat.
  • Ebenso ist es ein Kennzeichen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, daß es nicht auf eine spezifische Art von Netzwerk beschränkt ist (optisch, elektrisch), sondern für die Konfiguration jedes Netzwerkes verwendet werden kann, welches die oben erwähnten Knoten und Verbindungsabschnitte umfaßt. Ferner ist es auch ein Kennzeichen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, daß es in Zusammenhang mit jeder Art von Optimierungskriterium verwendet werden kann, d.h. nicht auf spezifische Kriterien beschränkt ist. In anderen Worten, das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist im hohen Maße flexibel.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Lichte der folgenden, ausführlichen Beschreibung von seinen Ausführungen besser verständlich, zusammengenommen mit den begleitenden Figuren, in welchen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines vereinfachten Netzwerkes zur Erklärung des Problems der Konfiguration eines Netzwerkes ist;
  • 2A eine schematische Konfiguration des in 1 gezeigten Netzwerks zeigt;
  • 2B eine weitere schematische Konfiguration des in 1 gezeigten Netzwerkes zeigt;
  • 3 ein Flußdiagramm ist, welches die Grundprozedur des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4a ein schematisches Beispiel eines Knotens mit zwei Verbindungsabschnitten zeigt, wobei jeder Verbindungsabschnitt drei Unter-Verbindungsabschnitte hat;
  • 4b die Kanten und Scheitelpunkte (Vertexe) zeigt, die die Krtoten und Verbindungsabschnitte der 4a darstellen, und die Zuordnung von Gewichten erklärt;
  • 4c zeigt nur den Graphen, der die Anordnung der 4a darstellt;
  • 5a zeigt ein schematisches Beispiel eines Knotens, welcher vier Verbindungsabschnitte hat, wobei jeder Verbindungsabschnitt drei Unter-Verbindungsabschnitte hat;
  • 5b zeigt die Kanten und Scheitelpunkte, welche den Knoten und die Verbindungsabschnitte der 5b darstellen, und erklärt die Zuordnung von Gewichten;
  • 5c zeigt nur den Graphen, welcher die Anordnung der 5a darstellt;
  • 6a zeigt ein Beispiel eines Netzwerkes;
  • 6b zeigt den Graphen, welcher die Verbindungsabschnitte des Netzwerkes der 6a modelliert;
  • 6c zeigt den Graphen, welcher die Verbindungsabschnitte und Knoten des Netzwerkes der 6a modelliert;
  • 7a zeigt ein Modell eines OADM-Knotens;
  • 7b zeigt ein weiteres Modell eines OADM-Knotens;
  • 7c zeigt ein weiteres Modell eines OADM-Knotens; und
  • 8 zeigt ein Modell eines OXC-Knotens.
  • 3 zeigt ein Flußdiagramm, welches den grundsätzlichen Ablauf der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • In einem ersten Schritt S1 wird auf der Grundlage eines zu konfigurierenden Netzwerkes ein Graph definiert, welcher aus Kanten und Scheitelpunkten (Vertexen) besteht. Ein Scheitelpunkt ist das Ende einer Kante, so daß jede Kante zwei Scheitelpunkte hat. Der Graph ist so definiert, daß Kanten Unter-Verbindungsabschnitte darstellen, parallele Kanten Verbindungsabschnitte darstellen, welche die Unter-Verbindungsabschnitte umfassen, und Scheitelpunkte und Kanten Knoten darstellen.
  • Ein Beispiel ist in den 6a, 6b und 6c gezeigt, wobei die 6a eine Netzwerk-Topologie zeigt, die aus Knoten und Verbindungsabschnitten besteht. Die 6b zeigt den entsprechenden Graphen, der aus Kanten und Scheitelpunkten besteht, welche die in 6a gezeigten Verbindungsabschnitte darstellen. Wie man sieht, wird angenommen, daß die Verbindungsabschnitte in 6b jeweils drei Unter-Verbindungsabschnitte haben, so daß drei parallele Kanten jeden Verbindungsabschnitt darstellen. Die 6c modelliert zusätzlich die in 6a gezeigten Knoten. Wie man sehen kann, werden die durch 601 bis 605 dargestellten Knoten im vorliegenden Beispiel so angenommen, daß jeder Verbindungsabschnitt nur an einen anderen Verbindungsabschnitt übertragen werden kann (dargestellt durch eine Linie zwischen dem Scheitelpunkt einer Kante und dem Scheitelpunkt einer anderen Kante) oder abgeschlossen werden kann (dargestellt durch eine Linie, welche aus dem gestrichelten Kasten herausführt). Der durch 606 dargestellte Knoten wird so angenommen, daß jeder Unter-Verbindungsabschnitt an jeden Unter-Verbindungsabschnitt übertragen werden kann, was dadurch dargestellt wird, daß jeder Scheitelpunkt mit jedem anderen Scheitelpunkt verbunden ist, oder kann abgeschlossen werden, was durch Linien dargestellt ist, die aus den Scheitelpunkten in den Bereich außerhalb des gestrichelten Kastens führen. Der in 6c gezeigte Graph ist ein verbundener Graph (connected graph).
  • Weitere Beispiele der Modellierung von Knoten sind in 7 gezeigt. In den 7a bis 7c sind vier Kanten 701 bis 704 gezeigt, wobei 701, 702 von rechts kommen, und 703, 704 von links. Diese stellen jeweils zwei Unter-Verbindungsabschnitte dar. 7a zeigt ein Modell eines OADM-Knotens in einem WDM-Netzwerk, in welchem nur die Übertragung von einem Unter-Verbindungsabschnitt zu einem anderen Unter-Verbindungsabschitt erlaubt ist (dargestellt durch die Linie zwischen zwei Scheitelpunkten), oder der Abschluß (dargestellt durch Linien, welche in den Bereich außerhalb des gestrichelten Kastens führen). 7b zeigt ein Modell eines OADM-Knotens mit den in 7a gezeigten Eigenschaften, welcher aber zusätzlich eine Wellenlängenübersetzung (wavelength translation) erlaubt. Wellenlängenübersetzung bedeutet, daß eine Wellenlänge (d.h. Unter-Verbindungsabschnitt) auf eine andere Wellenlänge geschaltet werden kann. Dementsprechend ist jeder Scheitelpunkt von einer Kante, die einen Unter-Verbindungsabschnitt darstellt, mit den zwei Scheitelpunkten auf der anderen Seite verbunden, d.h. zusätzliche Linien 705, 706 sind eingefügt. Schließlich zeigt die 7c das Modell eines OADM-Knotens, welcher die bereits in den 7a und 7b gezeigten Eigenschaften hat, aber zusätzlich auch die sogenannte Rückschleifenfunktion (loop back function) hat, was bedeutet, daß ein Unter-Verbindungsabschnitt in einem Verbindungsabschnitt auf einen anderen Unter-Verbindungsabschnitt in dem gleichen Verbindungsabschnitt geschaltet werden kann. In anderen Worten kann die Wellenlänge in einem Verbindungsabschnitt in eine andere Wellenlänge im gleichen Verbindungsabschnitt übersetzt werden. Dies wird durch die Linien 707, 708 dargestellt, welche die Scheitelpunkte auf der rechten Seite miteinander verbinden, sowie jene auf der linken Seite.
  • 8 zeigt ein weiteres Beispiel eines Modells eines Knotens. Das Modell stellt einen OXC-Knoten (optical Cross connect = optische Kreuzverbindung) in einem WDM-Netzwerk dar. Vier Kanten 801804 kommen von oben, und vier Kanten 805809 kommen von unten. Jede Kante stellte eine Wellenlänge dar. Der Knoten ist so, daß er die Wellenlänge auf die gleiche Wellenlänge auf einem anderen Verbindungsabschnitt übertragen kann (wie im Fall des OADM-Knotens in 7a), die Wellenlänge auf eine andere Wellenlänge auf einem anderen Verbindungsabschnitt übersetzen kann (wie im Fall des in 7b gezeigten OADM-Knotens), oder die Wellenlänge auf eine andere Wellenlänge auf dem gleichen Verbindungsabschnitt zurückschleifen kann (wie im Fall des in 7b gezeigten OADM-Knotens). Man beachte jedoch, daß dieser Beispielknoten keinen Abschluß vorsieht, und daher dieses Modell keine entsprechenden Linien hat. Die vorliegende Erfindung ist natürlich auch in diesem Fall anwendbar.
  • Dann, im Schritt S2, werden jeder Kante und jedem Knoten Gewichte zugeordnet, zumindest eines für den Abschluß und eines für die Übertragung. Wenn die Kante, welcher Gewichte zugeordnet werden, an mehr als eine weitere Kante übertragen werden kann (d.h. der entsprechende Knoten ist so, daß ein Unter-Verbindungsabschnitt an mehr als einen weiteren Unter-Verbindungsabschnitt übertragen werden kann, z.B. ein OXC-Knoten in einem WDM-Netzwerk), dann wird jeder möglichen Übertragung ein Gewicht zugeordnet. Dies wird in Zusammenhang mit den 4 und 5 erklärt.
  • 4a zeigt einen Knoten 12, in welchen zwei Verbindungsabschnitte 10 und 11 führen. Die Verbindungsabschnitte werden durch drei Linien dargestellt, was anzeigen soll, daß jeder Verbindungsabschnitt drei Unter-Verbindungsabschnitte umfaßt. Als Beispiel könnten der Knoten und die Verbindungsabschnitte in 4a ein OADM-Knoten in einem WDM-Netzwerk sein, in welchem Fall die drei Unter-Verbindungsabschnitte drei unterschiedliche Wellenlängen wären. Es wird angenommen, daß der Knoten 12 so ist, daß jeder Unter-Verbindungsabschnitt eines Verbindungsabschnittes abgeschlossen oder an einen Unter-Verbindungsabschnitt des anderen Verbindungsabschnittes übertragen werden kann. Ferner wird angenommen, daß die Verbindungsabschnitte bidirektional sind.
  • 4c zeigt den Graph, welcher den in 4a gezeigten Knoten und Verbindungsabschnitten entspricht, wobei 101, 102 und 103 die Kanten bezeichnen, welche den Unter-Verbindungsabschnitten im Verbindungsabschnitt 10 entsprechen, 111, 112 und 113 sich auf die Kanten beziehen, welche den Unter-Verbindungsabschnitten im Verbindungsabschnitt 11 entsprechen. Bezugsziffern 101a bis 103a und 111a bis 113a stellen die Scheitelpunkte dar, welche jeweils mit den Kanten 101 bis 103 und 111 bis 113 zusammenhängen.
  • 4b zeigt den Graphen der 4c und erklärt die Zuordnung von Gewichten für den Graphen. Der als 130 bezeichnete Kasten ist nicht ein Teil des Graphen, ist aber in der 4b eingefügt, um die Zuordnung von Gewichten besser zu erklären. Ferner zeigt das als 120 bezeichnete Rechteck den Knoten 12 an, welcher durch die darin befindlichen Kanten und Scheitelpunkte dargestellt wird. Die gestrichelten Linien zwischen der Kante 101 und dem Kasten 130, und zwischen der Kante 111 und dem Kasten 130 stellen den Abschluß (Terminierung) der. entsprechenden Unter-Verbindungsabschnitte dar, wohingegen die Strich-Punkt-Linie zwischen den Kanten 101 und 111 die Übertragung zwischen den entsprechenden Unter-Verbindungsabschnitten darstellt. Dementsprechend wird der Kante 111 ein Gewicht Term(101) für den Abschluß und ein Gewicht Trans(1) für die Übertragung zugeordnet. Der Kante 111 wird ein Gewicht Term(111) für den Abschluß und das gleiche Gewicht mit der Kante 101 für die Übertragung, d.h. Trans(1) zugeordnet, da das Einstellen der Kanten 101 und 111 auf Übertragung gegenseitig ist.
  • Ein ähnliches Zuordnen von Gewichten für Kanten 102, 103 und 112, 113 wird durchgeführt, welches der Klarheit halber nicht in 4b gezeigt ist. In anderen Worten wird der Kante 102 ein Gewicht Term(102) für den Abschluß und ein Gewicht Trans (2) für die Übertragung zugeordnet, wobei Trans (2) auch das Gewicht für die Übertragung der Kante 112 ist. Ähnlich wird der Kante 103 ein Gewicht Term(103) für den Abschluß und ein Gewicht Trans(3) für die Übertragung zugeordnet, wobei Trans(3) ebenso das Gewicht für Übertragung der Kante 113 ist. Schließlich werden jeweils den Kanten 112 und 113 die Gewichte Term(112) und Term(113) für den Abschluß zugeordnet.
  • 5a zeigt einen Knoten 20, in welchen vier Verbindungsabschnitte 21, 22, 23 und 24 eintreten. Jeder Verbindungsabschnitt wird durch drei Linien dargestellt, um dadurch anzuzeigen, daß jeder Verbindungsabschnitt drei Unter-Verbindungsabschnitte umfaßt. Als ein Beispiel könnte der Knoten 20 ein OXC-Knoten in einem WDM-Netzwerk sein. In diesem Fall wären die drei Unter-Verbindungsabschnitte drei unterschiedliche Wellenlängen. Es wird angenommen, daß jeder Unter-Verbindungsabschnitt abgeschlossen werden kann, oder an einen der elf verbleibenden Unter-Verbindungsabschnitte übertragen werden kann. Die Verbindungsabschnitte in 5a werden als bidirektional angenommen.
  • 5c zeigt den Graphen, welcher der Anordnung der 5a entspricht. Die Kanten 211, 212 und 213 stellen den Verbindungsabschnitt 21, die Kanten 221, 222 und 223 stellen den Verbindungsabschnitt 22 dar, die Kanten 231, 232 und 233 stellen den Verbindungsabschnitt 23 und die Kanten 241, 242, und 243 stellen den Verbindungsabschnitt 24 dar. Die Bezugsziffern 211a bis 213a, 221a bis 231a, 231a bis 233a und 241a bis 243 stellen die Scheitelpunkte dar, die jeweils mit den Kanten 211 bis 213, 221 bis 223, 231 bis 233 und 241 bis 243 in Zusammenhang stehen.
  • 5b zeigt den Graphen der 5c und erklärt die Zuordnung von Gewichten in dem Graphen. Ähnlich wie mit dem Kasten 130 in 4b sind die Kästen 250 in 5b nicht Teil des Graphen, dienen aber dem Zweck der besseren Erklärung des Abschlusses. Ferner zeigt das als 200 bezeichnete Rechteck den Knoten 20 an, welcher durch die darin befindlichen Kanten und Scheitelpunkte dargestellt wird. Die gestrichelte Linie zwischen der Kante 231 und dem Kasten 250 stellt den Abschluß dar und ihr wird dementsprechend ein Gewicht Term(231) für den Abschluß zugeordnet. Erneut werden zum Zwecke der Klarheit in der Figur nicht alle Gewichte für den Abschluß gezeigt, es ist jedoch verständlich, daß jeder Kante ein Gewicht für den Abschluß Term(Kante) zugeordnet wird. Als Beispiele zeigt die 5b ferner die Gewichte für den Abschluß Term(211), Term(223) und Term(243), welche jeweils die Kanten 211, 223 und 243 abschließen.
  • Die 5b zeigt auch Strich-Punkt-Linien zwischen der Kante 231 und den Kanten 211 bis 213 und 221 bis 223. Diese Strich-Punkt-Linien stellen die Übertragung zwischen den jeweiligen Kanten dar, d.h. den entsprechenden Unter-Verbindungsabschnitten. In Übereinstimmung mit den in Verbindung mit 5a erwähnten Annahmen sollte verstanden werden, daß eine Verbindung auch zwischen der Kante 231 und den Kanten 232, 233, 241, 242 und 243 eingestellt werden kann, dies aber in der 5b nicht gezeigt ist, um die Figur verständlicher zu machen. Auch zeigt die 5b nur ein Gewicht für die Übertragung Trans(231/221) zwischen den Kanten 231 und 221, es sollte aber verstanden werden, daß jeder Übertragung zwischen zwei Kanten X und Y ein Gewicht für die Übertragung Trans (X/Y) zugeordnet wird. Zusammengefaßt wird jeder Kante X ein Gewicht für den Abschluß Term(X) und elf Gewichte für die Übertragung Trans(X/Y) zugeordnet, wobei Y jeweils die verbleibenden elf Kanten darstellt. Ähnlich wie im Fall der 4b ist die Übertragung gegenseitig, so daß das Gewicht für Übertragung Trans(X/Y) beiden Kanten X und Y zugeordnet wird.
  • Hinsichtlich der Größe der Gewichte, welche jeder Kante zugeordnet werden, ist die vorliegende Erfindung erneut durch ihre Flexibilität gekennzeichnet,, da jedes geeignete Kriterium zur Auswahl dieser Größen angewendet werden kann. In anderen Worten, dieses Kriterium kann vor der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bestimmt werden, abängig von den Erfordernissen, Beschränkungen und Eigenschaften des zu konfigurierenden Netzwerkes, und abhängig davon, wie das Netzwerk optimiert werden soll. Dies wird weiter unten ausführlicher beschrieben.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 3 folgt dem Schritt der Zuordnung von Anfangsgewichten (S2) der Schritt S3, in welchem ein erstes Paar von Knoten ausgewählt wird. Das Kriterium zur Auswahl des Paars kann erneut flexibel gewählt werden, in Übereinstimmung mit den Erfordernissen und Beschränkungen der individuellen Anwendung. Auch dies wird weiter unten ausführlicher beschrieben. Als Beispiel kann das erste Knotenpaar auf der Grundlage der Verkehrsnachfrage bestimmt werden als das Paar, zwischen welchem die mittlere Verkehrsnachfrage am höchsten ist.
  • Dann, im Schritt S4 wird ein "optimaler" Pfad zwischen den zwei Knoten bestimmt, auf der Grundlage der Gewichte, welche entlang des Pfades vorkommen. Ein Pfad ist eine Sequenz von Unter-Verbindungsabschnitten (Kanten) zwischen den zwei Knoten. Die Gewichte, welche entlang des Pfades liegen, sind die Gewichte zum Abschluß oder zur Übertragung, welche den Pfad bilden, und die möglichen Gewichte für die Kanten (Unter-Verbindungsabschnitte). Unter-Verbindungsabschnitte können z.B. alle Gewichte von 0 haben, können aber auch genausogut Gewichte zugeordnet haben, welche größer als 0 sind. Dies wird besser verständlich unter erneuter Bezugnahme auf die in den 4b und 5b gezeigten Beispiele. Ein Beispielspfad durch den Knoten 120 in 4b wird durch die Kante 111, die Übertragung auf Kante 101 und dann die Kante 101 gebildet. Die Gewichte, denen begegnet wird, sind dann einfach Trans(1). Andererseits, entlang des Pfades, welcher durch die Kante 111, den Abschluß (symbolisiert durch die gestrichelte Linie zum Kasten 130), der Rückkehr in das Netzwerk bei der Kante 101 (symbolisiert durch die gestrichelte Linie zwischen dem Kasten 130 und der Kante 101) und der Kante 101 gebildet wird, sind die Gewichte Term(111) und Term(101). Ein weiterer möglicher Pfad durch den Knoten 120 wäre von der Kante 111 durch Abschluß und Rückkehr über 130 zu Kante 102 oder 103. In diesen Fällen wären die Gewichte, denen begegnet wird, Term(111) und Term(102) (nicht gezeigt in 4b) oder Term(103) (nicht gezeigt in 4b). Es ist klar, daß jeder Weg, welcher von einer Kante in den Knoten 120 zu einer weiteren Kante in den Knoten 120 führt, einen Teil eines durch den Knoten 120 führenden Pfades bildet.
  • Als Beispiel, wenn das Netzwerk der 1 konfiguriert werden sollte, und die zwei oben erwähnten Knoten die Knoten 1 und 7 wären, dann würden Pfade von 1 nach 7 durch die Knoten 3 und 5 führen, d.h. die Knoten 3 und 5 würden einen Beitrag zu den Gewichten liefern, welchen begegnet wird, auf die in Zusammenhang mit 4b beschriebene Weise.
  • Es ist leicht verständlich, daß die Gewichte, welchen entlang des Weges begegnet wird, auf eine ähnliche Weise in dem in 5b gezeigten Beispiel bestimmt werden. Beispielsweise, bei dem Pfad, welcher als Teil die Kante 231, die Übertragung auf die Kante 221 und die Kante 221 hat, wäre das Gewicht, welchem begegnet wird, Trans(231/221), wohingegen bei dem Pfad, welcher die Kante 231, den Abschluß (symbolisiert durch die gestrichelte Linie von 231 zum Kasten 250), die Rückkehr bei der Kante 211 (symbolisiert durch die gestrichelte Linie vom Kasten 250 zur Kante 211) und die Kante 211 als ein Teil hat, die Gewichte, denen begegnet wird, Term(231) und Term(211) wären.
  • Das Kriterium, welches darüber bestimmt, was als ein optimaler Pfad zu gelten hat, kann flexibel gewählt werden, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Als Beispiel kann das Kriterium sein, daß der Pfad mit dem geringsten summierten Gewicht der optimale Pfad ist, wobei das summierte Gewicht. die Summe aller Gewichte ist, welchen entlang des Pfades begegnet wird.
  • Nun wird wieder zu dem in 3 beschriebenen grundsätzlichen Ablauf zurückgekehrt, wobei nach der Bestimmung des optimalen Pfades in S4, die den Kanten, welche den bestimmten Pfad bilden, zugeordneten Gewichte im Schritt S5 aktualisiert werden, so daß für jeden Knoten auf dem Pfad
    • – das Gewicht für Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für Übertragung verringert wird,
    • – das Gewicht für Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für Übertragung erhöht wird,
    • – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für den Abschluß erhöht wird, und
    • – das Gewicht für den Abschluß, das einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für den Abschluß verringert wird.
  • Ein Beispiel hierfür wird erneut unter Bezugnahme auf 4b gegeben. Wenn der bestimmte Pfad einen Teil hat, der durch den Knoten 120 führt, wobei der Teil die Kante 111, die Übertragung auf die Kante 101 und die Kante 101 umfaßt, dann wird ein neues Gewicht für die Übertragung Trans(1) zugeordnet, welches kleiner ist als das Anfangsgewicht, und die neuen Gewichte für den Abschluß Term(111) und Term(101) sind größer als das Anfangsgewicht. Als weiteres Beispiel, wenn der bestimmte Pfad einen Teil hat, welcher die Kante 111, den Abschluß der Kante 111, den Wiedereintritt zur Kante 101 und die Kante 101 hat, dann wird das Gewicht für die Übertragung Trans(1) auf einen höheren Wert aktualisiert, und die Gewichte für den Abschluß Term(101) und Term (111) werden auf niedrigere Werte aktualisiert. Schließlich als ein weiteres Beispiel, wenn die Kante 101 am Knoten 120 abgeschlossen wird und es keinen entsprechenden Wiedereintritt bei Kante 111 gibt, da der Knoten 120 ein Endpunkt ist (d.h. einer aus dem Knotenpaar, zwischen welchem ein Pfad bestimmt wird), dann wird Trans(1) auf einen höheren Wert aktualisiert und Term(101) auf einen niedrigeren Wert. Term(111) kann in diesem Fall unverändert bleiben, es ist aber vorzuziehen, dafl Term(111) ebenfalls auf einen niedrigeren Wert aktualisiert wird.
  • Was die genauen Werte der aktualisierten Gewichte angeht, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie bei den entsprechenden Bemerkungen über die genauen Werte der Anfangsgewichte, darin flexibel, daß jegliche Werte gewählt werden können, welche für die spezifischen Erfordernisse der spezifischen Konfigurationsaufgabe geeignet sind. Vorzugsweise wird in einem übertragenen Pfad das Gewicht für die Übertragung auf 0 aktualisiert und das Gewicht für den Abschluß wird auf einen viel höheren Wert als das Anfangsgewicht für den Abschluß aktualisiert, z.B. auf einen Wert, welcher 1000 mal größer ist, oder auf das numerisch durchführbare Äquivalent von Unendlich. Ebenso, in einem Knoten, in welchem die Übertragung auf mehr als einer Kante stattfinden kann, wird das Gewicht für die Übertragung auf die Kante, auf welche in dem Pfad die Übertragung eingestellt ist, auf 0 aktualisiert, wohingegen die Gewichte für Übertragung auf die anderen Kanten, auf welche der Pfad nicht überträgt, auf einen viel größeren Wert als das Anfangsgewicht gestellt werden, ähnlich wie mit dem Gewicht für den Abschluß. Andererseits, in einem abgeschlossenen, bzw. terminierten Pfad wird das Gewicht (oder die Gewichte) für die Übertragung vorzugsweise auf einen sehr großen Wert eingestellt, z.B. 1000 mal größer als der Anfangswert, oder auf das numerisch durchführbare Äquivalent von Unendlich, und das Gewicht für Abschluß wird vorzugsweise auf einen Wert zwischen 0 und dem Anfangswert aktualisiert. Wie bereits erwähnt, sind diese Werte nur Beispiele, und die Erfindung ist keineswegs hierauf beschränkt.
  • Indem nun zu 3 zurückgekehrt wird, folgt der Aktualisierung in Schritt S5 die Wahl eines weiteren Paares von Knoten (erneut Schritt S3) und es folgt die Wiederholung des Zyklus der Pfadbestimmung, Aktualisierung und Auswahl eines neuen Paares von Knoten, bis ein Kriterium zum Anhalten erfüllt ist (Schritt S6). Wie bei den anderen oben erwähnten Kriterien, ist die Erfindung auch hinsichtlich dieses Kriteriums flexibel, da jedes geeignete Kriterium verwendet werden kann. Als Beispiel kann der Zyklus fortgesetzt werden, bis jedes mögliche Paar von Knoten berücksichtigt wurde, d.h. jeder aufeinanderfolgende Zyklus wählt ein neues Paar aus, für welches ein optimaler Pfad noch nicht bestimmt wurde, bis alle möglichen Paare berücksichtigt worden sind. In dem Fall von bidirektionalen Verbindungsabschnitten ist ein Paar A-B gleich einem Paar B-A, wobei A und B für die das Paar bildenden Knoten stehen, und in dem Fall von unidirektionalen Verbindungsabschnitten sind A-B und B-A zwei unterschiedliche Paare, welche getrennt berücksichtigt werden müssen. Als weiteres Beispiel ist es auch möglich, daß der Zykluslauf aufhört, nachdem die aus einer beschränkten Zahl von Knoten abgeleiteten Paare berücksichtigt worden sind, z.B. in dem Fall einer Rekonfiguration nur eines Teils eines Netzes, wobei der Teil aus der begrenzten Zahl von Knoten besteht.
  • Wenn die Prozedur fertig ist, ist die Konfiguration durch die den Kanten zugeordneten Gewichte gegeben. In anderen Worten, wenn eine Kante an einem gegebenen Knoten ein Gewicht für den Abschluß hat, welches niedriger ist als das Anfangsgewicht für den Abschluß, dann ist der Knoten für den Abschluß des entsprechenden Unterverbindungsabschnitts eingestellt und wenn das Gewicht für die Übertragung niedriger ist als das Anfangsgewicht, dann ist der entsprechende Unter-Verbindungsabschnitt auf Übertragung gestellt.
  • Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise auf optische Netze angewendet, wie WDM-Netze und SDM-Netze. In einem WDM-Netz werden die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte, die von einem Verbindungsabschnitt umfaßt werden, durch verschiedene Wellenlängen gebildet, d.h. die Eigenschaft zur Unterscheidung der Unter-Verbindungsabschnitte ist die optische Wellenlänge. In einem SDM-Netz werden die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte durch individuelle Fasern mit definierten Positionen gebildet, d.h. die Eigenschaft zur Unterscheidung der Unter-Verbindungsabschnitte ist der Ort bzw. die Position. Es sollte jedoch verständlich sein, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf WDM- oder SDM-Netze beschränkt ist, oder allgemein auf optische Netze, da sie auf jedes System angewendet werden kann, welches mehrere unabhängige Unter-Verbindungsabschnitte in zumindest einigen der Verbindungsabschnitte zwischen Knoten hat, wobei das Netzwerk in dem Sinn konfiguriert werden muß, daß die Knoten in einen Zustand des Abschlusses (termination) oder der Übertragung (transmission) bezüglich der mit dem Knoten verbundenen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte gesetzt werden müssen. Natürlich kann das Netzwerk so sein, daß unterschiedliche Verbindungsabschnitte eine unterschiedliche Zahl von Unter-Verbindungsabschnitten haben.
  • Die Begriffe Abschluß (termination) und Übertragung (transmission) werden auf die gleiche Weise verwendet wie in der Einleitung, welche hiermit durch Bezugnahme in die Offenbarung der Erfindung eingeschlossen wird. In anderen Worten, der Begriff Abschluß bedeutet, daß ein Signal aus dem Netz entfernt werden kann, wohingegen Übertragung bedeutet, daß ein in einen Knoten auf einem Unter-Verbindungsabschnitt einlaufendes Signal jenen Knoten auf einem anderen Unter-Verbindungsabschnitt verlassen muß, d.h. das Signal wird nicht abgeschlossen bzw. terminiert.
  • Es sollte auch verstanden werden, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf jegliche Topologie eines Netzwerkes angewendet werden kann, z.B. Stern, Ring, Variationen eines Sterns oder Rings, oder jegliche beliebige Anordnung von durch Verbindungsabschnitte verbundene Knoten.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist somit hoch flexibel und vielseitig, da es nicht auf spezifische Kriterien zur Optimierung eines Netzwerkes beschränkt ist.
  • Vielmehr hat es das Merkmal bzw. den Vorteil, daß jeder geeignete oder gewünschte Satz von Kriterien verwendet werden kann, abhängig von dem gegebenen Netzwerk und den Erfordernissen und Beschränkungen.
  • Das erste Kriterium, welches sich auf die Zuordnung von Gewichten bezieht (S2 in 3) hängt im allgemeinen von der spezifischen Art der Knoten ab, welche durch die Scheitelpunkte (Vertexe) und Kanten dargestellt werden und von der Strategie zur Optimierung des zu konfigurierenden oder zu rekonfigurierenden Netzwerkes ab. Zum Beispiel, in einem WDM-Netzwerk, welches OADM-Knoten verwendet, die keine Wellenlängenveränderungs-Möglichkeiten haben, wenn es gewünscht wird, den Verkehr vorzugsweise auf der optischen Ebene zu halten, werden die Anfangsgewichte für den Abschluß höher sein als jene für die Übertragung, da die Übertragung dann dem Abschluß vorgezogen wird. Andererseits, wenn elektrische Querverbindungs-Knoten (EXC = electrical Cross connect) in dem optischen Netzwerk verwendet werden, dann werden alle Anfangsgewichte für Kanten und Scheitelpunkte, die solche EXC-Knoten darstellen, gleich sein, da alle einlaufenden Signale in elektrische Signale umgewandelt werden, nur daß die Signale für die Übertragung dann in optische Signale rückverwandelt werden und wieder in das optische Netz eingegeben werden.
  • In Zusammenhang mit dem obigen Beispiel von EXC-Knoten in einem WDM-Netz, sei erneut auf die allgemeine Natur der Unterscheidung zwischen Abschluß und Übertragung hingewiesen, welche nicht von der spezifischen Natur des Netzwerkes oder der zu konfigurierenden Knoten abhängt. Wie gerade erwähnt, werden die optischen Signale, welche in einen EXC-Knoten einlaufen, alle in elektrische Signale umgewandelt, unabhängig von der Tatsache, ob der Unter-Verbindungsabschnitt (in diesem Fall eine Wellenlänge) abgeschlossen oder übertragen wird. Ein Signal, welches sich auf einer abgeschlossenen bzw. terminierten Wellenlänge befindet, kann in ein optisches Signal umgewandelt werden und wieder in das Netzwerk eingeführt werden, wenn die momentane Verkehrssteuerung es erfordert. Dieser Prozeß ist physikalisch identisch mit dem, was einem Signal auf einem für die Übertragung eingestellten Unter-Verbindungsabschnitt geschieht, daß dieses Signal auch erst in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und später in ein optisches Signal zurückgewandelt wird und wieder in das optische Netzwerk eingeführt wird. Der grundlegende Unterschied ist jedoch, daß in Übereinstimmung mit der Einstellung bestimmter Unter-Verbindungsabschrtitte für die Übertragung oder den Abschluß in einem Knoten, das Signal auf dem abgeschlossenen Unter-Verbindungsabschnitt wieder eingeführt werden kann, aber auch permanent aus dem Netzwerk entfernt werden kann, wohingegen das Signal auf der übertragenen Leitung wieder eingeführt werden muß, d.h. nicht abgeschlossen werden kann.
  • Als zweites Kriterium, d.h. beim Wählen eines Paares von zu berücksichtigenden Knoten (S3 in 3) kann eine Sortierung von Knoten nach der Verkehrsnachfrage (traffic demand) zwischen den Knoten verwendet werden, d.h. das erste gewählte Paar ist das Paar mit der höchsten dazwischenliegenden Verkehrsnachfrage, das zweite Paar ist das Paar mit der zweithöchsten Nachfrage usw. In dem Fall eines optischen Netzwerkes führt dies zu einer verringerten elektrischen Verarbeitung in dem konfigurierten Netzwerk, d.h. die Verkehrslast wird hauptsächlich von der optischen Ebene und weniger von der elektrischen Ebene (elektrische Schalter bzw. Vermittlungen) getragen, da die Wiedereinführung von Signalen aus abgeschlossenen Unter-Verbindungsabschnitten in das optische Netzwerk eine Verarbeitung auf der elektrischen Ebene nach sich zieht, welche vermieden werden kann, wenn das Signal übertragen wird. Andererseits bedeutet dies, daß mehr Ressourcen auf der optischen Ebene verwendet werden. Dies ist eine gute Strategie, wenn die Verengungsstelle (bottle neck) in dem spezifischen Netzwerk, welches konfiguriert oder rekonfiguriert wird, die Kapazität der elektrischen Bearbeitungsgeräte ist. Das zweite Kriterium kann jedoch jedes andere geeignete Kriterium sein. Beispielsweise kann der Schritt des Wählens von Knotenpaaren auch nach einer Sortierung gemäß des Abstandes durchgeführt werden. Der "Abstand" ist die Zahl von Verbindungsabschnitten, welche entlang eines Pfades gekreuzt werden. Dies wird auch als die Zahl von "Sprüngen" (hops) bezeichnet, welche die Zahl von Knoten angibt, über welche ein Signal entlang des Pfades springt. Dieses Kriterium kann verbessert werden, indem auch die physische Länge von Verbindungsabschnitten (und damit von unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitten, die der Verbindungsabschnitt umfaßt) berücksichtigt wird, z.B. beim Sortieren von Paaren, welche eine gleiche Zahl von Sprüngen haben. Die Auswahl von Paaren in Übereinstimmung mit dem Abstand minimiert die Ressourcen auf der optischen Ebene des konfigurierten (oder rekonfigurierten) optischen Netzwerkes, erhöht aber die Menge der elektrischen Verarbeitung. Es ist auch möglich, die obigen Kriterien der Sortierung in Übereinstimmung mit dem Abstand oder der Verkehrsnachfrage zu kombinieren, z.B. mittels einer Funktion, welche eine Linearkombination der beiden mit geeigneten Gewichten ist. Es ist jedoch ebenso möglich, keine spezifische Strategie für das zweite Kriterium zu verwenden, sondern den Schritt der Auswahl von Paaren einfach dadurch zu erledigen, daß Knotenpaare zufällig gewählt werden.
  • Wie bei dem ersten und zweiten Kriterium kann das dritte Kriterium, welches sich auf die Bestimmung eines Pfades zwischen zwei gewählten Knoten bezieht (S4 in 3) in Übereinstimmung mit den gegebenen Erfordernissen und Beschränkungen des zu konfigurierenden Netzwerkes gewählt werden. Das einfachste Kriterium wird sein, den Pfad zu wählen, welcher das kleinste summierte Gewicht hat, d.h. den Pfad unter all den möglichen Pfaden zwischen zwei Knoten, bei welchem die Summe der Gewichte entlang des Pfades am kleinsten ist. Ein weiteres mögliches Kriterium wäre die Modifikation des summierten Gewichtes durch einen Parameter, welcher mit dem Abstand zwischen den zwei Knoten zusammenhängt und den optimalen Pfad gemäß der modifizierten Größe auszuwählen. In einem allgemeinen Sinne kann das dritte Kriterium eine Funktion der Gewichte entlang eines Pfades sein, welche einen "Kostenwert" (cost) des Pfades ergibt. Der Begriff "Kostenwert" bezieht sich auf eine allgemeine Eigenschaft, welche gleich den Geldkosten, den Energiekosten, den Kosten an notwendigen technischen Abläufen (z.B. Schalten) oder anderen Definitionen entspricht. Natürlich kann dieser "Kostenwert" auch eine Kombination einiger oder aller erwähnter Definitionen des Begriffs sein. In dem erwähnten allgemeinen Sinn wird das dritte Kriterium darin bestehen, den Pfad zu bestimmen, welcher den niedrigsten "Kostenwert" hat.
  • Wenn der einfache Ansatz zur Bestimmung des Pfades verwendet wird, indem der Pfad mit dem niedrigsten summierten Gewicht gefunden wird, kann dieser Pfad auch als der "kürzeste" Pfad bezeichnet werden (d.h. in diesem spezifischen Zusammenhang wird. das summierte Gewicht des Pfades als seine "Länge" angesehen, was nicht mit dem oben erwähnten Abstand verwechselt werden darf) und der gewünschte Pfad kann mit Hilfe eines Algorithmus für den kürzesten Pfad bestimmt werden, wie mit dem Dejkstra-Algorithmus. Eine Beschreibung dieses Algorithmus ist nicht notwendig, da er im Stand der Technik bekannt ist, und die vorliegende Erfindung aufgrund ihres Merkmales der inhärenten Flexibilität nicht mit dem spezifischen Algorithmus beschäftigt ist, welcher für die Pfadbestimmung verwendet wird.
  • Während des Aktualisierungsvorganges (S5 in 3) werden die Gewichte in Übereinstimmung mit dem Gewicht und der Eigenschaft, auf welche sich das Gewicht bezieht, d.h. Abschluß oder Übertragung, geändert. Bezüglich der genauen numerischen Werte dieser aktualisierten Gewichte, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung erneut hochflexibel, da diese in Übereinstimmung mit den spezifischen Erfordernissen und Wünschen gewählt werden können, welche mit dem zu konfigurierenden Netzwerk einhergehen, und mit den spezifischen numerischen Erfordernissen und Beschränkungen des Systems, welches für die Berechnung verwendet wird. Bezüglich der Lehre der vorliegenden Erfindung ist klar, daß die genauen numerischen Werte der Anfangsgewichte oder aktualisierten Gewichte beliebig sein können, da das erfinderische Verfahren mit der relativen Änderung dieser Gewichte beschäftigt ist.
  • Im folgenden werden zunächst Beispiele von Fällen gegeben, in welchen es nur eine Möglichkeit der Übertragung gibt, d.h. die Übertragung von einem Unter-Verbindungsabschnitt einer Eigenschaft auf einen anderen Unter-Verbindungsabschnitt der gleichen Eigenschaft. Folglich ist für die Übertragung nur ein Gewicht zugeordnet. Dies ist der in 4 dargestellte Fall, wie bereits oben beschrieben. Der Fall einer möglichen Übertragung auf mehr als einen Unter-Verbindungsabschnitt wird später beschrieben.
  • Als ein Beispiel wird das Gewicht für die Übertragung, welches einer Kante zugeordnet wird, die in einem Pfad auf Übertragung gestellt ist, vorzugsweise auf eine viel kleinere Zahl aktualisiert als das Anfangsgewicht, vorzugsweise auf 0. Andererseits wird das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet wird, die in einem Pfad auf Übertragung eingestellt ist, vorzugsweise auf eine viel größere Zahl aktualisiert als das Anfangsgewicht, vorzugsweise auf das numerisch machbare Äquivalent von unendlich. Im Zusammenhang des erfinderischen Verfahrens bedeutet ein solch großes Gewicht, daß ein abschließender Pfad für jene Kante nicht mehr möglich sein wird. Wenn eine Kante entlang eines Pfades abgeschlossen wird, dann wird das Gewicht (oder die Gewichte) für die Übertragung jener Kante auf einen sehr großen Wert aktualisiert, vorzugsweise auf das numerisch machbare Äquivalent von Unendlich, und das Gewicht für den Abschluß wird bezüglich des Anfangswertes reduziert, vorzugsweise jedoch nicht auf 0, sondern auf einen Wert zwischen dem Anfangswert und 0. Die oben erwähnten Werte sind ein bevorzugtes Beispiel, aber es sollte klar sein, daß andere Werte gewählt werden können, abhängig von den Erfordernissen und Beschränkungen, wie bereits erwähnt.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch auf Netzwerke angewendet werden, welche Knoten verwenden, die nicht nur in der Lage sind, für die Übertragung auf einen Unter-Verbindungsabschnitt eingestellt zu werden, sondern auch in der Lage sind, für die Übertragung auf eine Vielzahl von Unter-Verbindungsabschnitten eingestellt zu werden, z.B. für die Verbindung von einem unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt einer Eigenschaft mit einem einer Vielzahl von anderen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitten der gleichen Eigenschaft und/oder mit einem einer Vielzahl von anderen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitten einer anderen Eigenschaft. Ein Beispiel für solche Knoten sind OXC-Knoten (OXC = optical Cross connect, d.h. optische Querverbindung) in WDM-Netzwerken, welche eine einlaufende Wellenlänge abschließen bzw. terminieren können, einen einlaufenden Unter-Verbindungsabschnitt einer Wellenlänge mit einem auslaufenden Unter-Verbindungsabschnitt der gleichen Wellenlänge verbinden können, oder einen einlaufenden Unter-Verbindungsabschnitt einer Wellenlänge mit einem auslaufenden Unter-Verbindungsabschnitt einer anderen Wellenlänge verbinden können. Diese letzte Möglichkeit wird als Wellenlängenübersetzung (wave length translation) bezeichnet. wenn Knoten in der Lage sind, eine Übertragung in dem oben definierten Sinn durchzuführen, dann muß der Schritt der Zuordnung von Gewichten für Kanten durch eine Zuordnung von weiteren Gewichten für die Übertragung für eine Kante in einem Knoten ergänzt werden, nämlich ein jeweiliges Gewicht muß für jede Möglichkeit der Übertragung auf eine andere Kante zugeordnet werden. Der Schritt der Aktualisierung der Gewichte muß durch die Aktualisierung dieser zusätzlichen Gewichte ergänzt werden. Außer dieser ergänzenden Schritte und der Tatsache, daß die Zahl der möglichen Pfade zwischen zwei Knoten zunimmt, ist das Verfahren der Erfindung unverändert, da der grundlegende Zyklus der Bestimmung von Knotenpaaren, der Bestimmung eines Pfades zwischen den Knoten, welcher in Übereinstimmung mit einem gegebenen Kriterium optimal ist und dann der Aktualisierung der Gewichte für die Kanten der gleiche ist. Dies zeigt erneut, wie vielseitig und allgemein anwendbar die vorliegende Erfindung ist.
  • Bezüglich des vierten Kriteriums der Beendung des Zyklus der Bestimmung von Knotenpaaren, der Bestimmung eines Pfades zwischen den Knoten, welcher in Übereinstimmung mit einem gegebenen Kriterium optimal ist, und dann der Aktualisierung der Gewichte für die Kanten, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung erneut hoch flexibel und vielseitig, da es nicht auf irgendein spezifisches Kriterium beschränkt ist. Wenn die gewünschte Konfiguration sich auf das gesamte Netzwerk bezieht, d.h. jeder Knoten eingestellt werden muß, dann kann die Prozedur wiederholt werden, bis Pfade zwischen allen Knoten hergestellt sind. Wenn nur ein Teil des Netzwerkes konfiguriert werden soll, z.B. in einer lokalen Rekonfiguration, dann kann die Prozedur wiederholt werden, bis neue Pfade für die betroffen Knoten hergestellt sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, in Systemen, in welchen die Verkehrsnachfrage, welche zwischen bestimmten Knoten geleitet werden soll, die Übertragungskapazität von bestimmten Unter-Verbindungsabschnitten überschreiten kann, enthält das Verfahren eine zusätzliche Maßnahme zur Berücksichtigung der Übertragungskapazität der Unter-Verbindungsabschnitte. In dieser Ausführung wird angenommen, daß die Übertragungskapazität jedes Unter-Verbindungsabschnittes und die Verkehrsnachfrage zwischen jedem Paar von Knoten bekannt ist. Gemäß des Verfahrens der Ausführung ist der Schritt der Bestimmung des optimalen Pfades zwischen zwei Knoten (oben als S4 bezeichnet) durch das Ausschließen jener Pfade aus der Betrachtung ergänzt, welche Unter-Verbindungsabschnitte enthalten, die nicht genug Übertragungskapazität haben, um den Verkehr zwischen den zwei betrachteten Knoten zu bewältigen.
  • Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß zunächst ein optimaler Pfad, wie oben beschrieben, bestimmt wird (z.B. auf der Grundlage des summierten Gewichtes) und dann überprüft wird, ob jeder Unter-Verbindungsabschnitt auf jenem Pfad in der Lage ist, die Verkehrsnachfrage zu bewältigen, welche dem betrachteten Knotenpaar zugeordnet ist. Wenn jeder Unter-Verbindungsabschnitt den Verkehr bewältigen kann, dann wird der gegebene Pfad als optimal ausgewählt, und der Vorgang wird durch die Aktualisierung der Gewichte fortgesetzt, wohingegen, wenn die Übertragungskapazität von einem oder mehreren Unter-Verbindungsabschnitten durch die Verkehrsnachfrage überschritten wird, dann wird dieser Pfad verworfen, und der nächstbeste Pfad wird gewählt (wenn das summierte Gewicht als Kriterium verwendet wird, der Pfad, welcher das nächstniedrigste summierte Gewicht hat), und dann wird erneut geprüft, ob jeder Unter-Verbindungsabschnitt entlang des Pfades die Verkehrsnachfrage bewältigen kann. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein Pfad bestimmt ist, welcher die Verkehrsnachfrage bewältigen kann, d.h. Unter-Verbindungsabschnitte enthält, welche genug Übetragungskapazität haben, um die Verkehrsnachfrage zwischen den betrachteten Knoten zu bewältigen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zunächst alle möglichen Unter-Verbindungsabschnitte, welche zwischen den zwei betrachteten Knoten liegen, zu überprüfen, und dann den optimalen Pfad nur aus jenen Pfaden zu bestimmen, welche Unter-Verbindungsabschnitte enthalten, die in der Lage sind, die gegebene Verkehrsnachfrage zu bewältigen.
  • Im folgenden wird eine Ausführung der Erfindung beschrieben, welche der Erfinder gegenwärtig als besten Modus der praktischen Umsetzung der Erfindung ansieht. In Übereinstimmung mit dieser Ausführung wird das oben beschriebene und in 3 erklärte Verfahren auf die Aufgabe der Konfiguration eines bidirektionalen Wellenlängenaufteilungs-Multiplex-Netzwerkes (WDM-Netzwerk) angewendet. In einem solchen WDM-Netzwerk werden die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte durch verschiedene Wellenlängen gebildet.
  • Die Definition eines Graphen geschieht wie oben beschrieben, d.h. jede Wellenlänge in einem Verbindungsabschnitt entspricht einer Kante in dem Graphen, parallele Kanten stellen Verbindungsabschnitte dar und die Knoten werden durch Kanten und Scheitelpunkte (Vertexe) dargestellt.
  • Dann werden Gewichte zugeordnet. Wenn der Knoten ein OADM-Knoten (optical add and drop) ist, dann entspricht die Zuordnung dem, was in Zusammenhang mit 4 beschrieben wurde. In anderen Worten, wenn der Knoten ein OADM-Knoten ist, dann stellen die Kanten 101103 und 111113 individuelle Wellenlängen in jeweiligen Verbindungsabschnitten dar. In dem Beispiel wäre 111 eine Wellenlänge im Verbindungsabschnitt 11, und 101 wäre die gleiche Wellenlänge im Verbindungsabschnitt 10. In anderen Worten kann der OADM-Knoten nur auf die gleiche Wellenlänge übertragen, d.h. eine Wellenlängenveränderung ist nicht möglich. Daher wird jeder Kante ein Gewicht für Abschluß und ein Gewicht für Übertragung zugeordnet. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführung ist das Anfangsgewicht für Abschluß (z.B. 50) höher als jenes für die Übertragung (z.B. 25), da, wenn gewünscht wird, daß der Verkehr auf der optischen Ebene bleibt, die Übertragung dem Abschluß vorgezogen wird.
  • Wenn der Knoten ein OXC- (optical cross connect) oder EXC(electrical cross connect)-Knoten ist, dann entspricht die Zuordnung von Gewichten dem, was in Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde. In beiden Fällen (OXC und EXC) stellen die Kanten 211213, 221223, 231233 und 241243 Wellenlängen in den Verbindungsabschnitten 21, 22, 23 und 24 dar. Es wird angenommen, daß die Wellenlängen, welche den Kanten 211, 221, 231 und 241 entsprechen, die gleichen sind, daß die Wellenlängen, welche den Kanten 212, 221, 232 und 242 entsprechen, die gleichen sind, und daß die Wellenlängen, welche den Kanten 213, 223, 233, 243 entsprechen, die gleichen sind.
  • In dem Fall des Beispiels der 5b, wird jeder Kante ein Gewicht für den Abschluß und 11 Gewichte für die Übertragung zugeordnet. Wenn der Knoten ein OXC-Knoten ist, dann wird wie im Fall von OADM das Anfangsgewicht für den Abschluß (z.B. 50) höher eingestellt als für die Übertragung auf eine andere Kante mit der gleichen Wellenlänge (z.B. 25), aber das Anfangsgewicht für die Übertragung auf eine andere Kante einer verschiedenen Wellenlänge wird höher zugeordnet als für die Übertragung auf die gleiche Wellenlänge (z.B. auch 50), da das Ändern auf eine verschiedene Wellenlänge eine kompliziertere Verarbeitung erfordert. Daher wären die Gewichte für die Kante 231 z.B.:
    Term(231) = 50;
    Trans(231/211) = Trans (231/221) = Trans(231/241) = 25; und Trans (231/212) = Trans (231/213) = Trans (231/222) = Trans(231/223) = Trans(231/232) = Trans (231/233) = Trans(231/242) = Trans (231/243) = 50.
  • Ähnlich werden den anderen Kanten Gewichte zugeordnet.
  • Wenn der Knoten ein EXC-Knoten ist, dann sind alle Anfangsgewichte gleich (z.B. 25).
  • Dann, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführung, wird das erste Paar in Übereinstimmung mit der mittleren Verkehrsnachfrage (average traffic demand) gewählt, d.h. das erste Paar ist das Paar mit der höchsten dazwischenliegenden Verkehrsnachfrage. Dann wird ein optimaler Pfad gemäß des summierten Gewichtes entlang des Pfades bestimmt. In Übereinstimmung mit dieser Ausführung wird das summierte Gewichte eines möglichen Pfades wie eine Länge behandelt, und der Pfad mit der kürzesten Länge, d.h. dem kürzesten summierten Gewicht, wird dann mit dem Dijkstra-Algorithmus bestimmt. Sollte es mehrere Pfade mit dem gleichen summierten Gewicht geben, dann kann ein zusätzliches Kriterium angewendet werden, wie die Berücksichtigung des physischen Abstandes der Verbindungsabschnitte oder der notwendigen Zahl von Sprüngen auf der physischen Topologie, um von einem Knoten den anderen zu erreichen, oder einer der Pfade kann einfach zufällig gewählt werden.
  • Nachdem der optimale Pfad bestimmt ist, werden die Gewichte entlang des Pfades aktualisiert, wie bereits beschrieben. In der vorliegenden Ausführung wird das Gewicht für die Übertragung auf eine spezifische Kante auf 0 aktualisiert für eine Kante in dem Pfad, welche auf die spezifische Kante überträgt, wohingegen die Gewichte für den Abschluß auf eine sehr große Zahl (z.B. 106) in dem Kanten, welche übertragen, aktualisiert werden, und auch die Gewichte für Übertragung auf andere Kanten als jener spezifischen Kante werden auf eine sehr große Zahl aktualisiert. Die Gewichte für Abschluß werden auf einen Wert zwischen 0 und dem Anfangswert für den Abschluß (z.B. 25) für Kanten in dem Pfad, welche abschließen, aktualisiert, wohingegen die Gewichte für die Übertragung auf eine sehr große Zahl (z.B. 106) aktualisiert werden, in dem Kanten, welche abschließen, unabhängig davon, ob der Knoten ein OADM-, OXC- oder EXC-Knoten ist.
  • Dann wird ein neues Knotenpaar gewählt, nämlich das Paar, welches die zweithöchste mittlere Verkehrsnachfrage hat, und der Zyklus wird wiederholt, wobei jedes neue Paar in der Reihenfolge gewählt wird, die durch die abnehmende mittlere Verkehrsnachfrage bestimmt wird, bis ein optimaler Pfad zwischen jedem möglichen Paar bestimmt wurde, wobei beachtet werden sollte, daß unter der obigen Annahme von bidirektionalen Verbindungsabschnitten Paare A-B und B-A als ein Paar behandelt werden. Wenn unidirektionale Verbindungsabschnitte gewählt werden, dann werden A-B und B-A als zwei unterschiedliche Paare behandelt.
  • Die sich ergebende Konfiguration wird dann durch die den Kanten zugeordneten Gewichte gegeben, d.h. wenn das Gewicht für den Abschluß einer Kante auf den niedrigen Wert eingestellt ist, dann wird der entsprechende Unter-Verbindungsabschnitt für den Abschluß konfiguriert, und wenn das Gewicht für die Übertragung einer Kante auf eine spezifische Kante auf den niedrigen Wert gesetzt ist, dann wird der entsprechende Unter-Verbindungsabschnitt für die Übertragung auf den Unter-Verbindungsabschnitt konfiguriert, welcher der anderen Kante entspricht.
  • Aufgrund der obigen Wahl des Knotenpaar-Auswahlkriteriums, der Anfangsgewichte und aktualisierten Gewichte, bevorzugt die sich ergebende Konfiguration das Halten des Verkehrs auf der optischen Ebene.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt, sie wird vielmehr durch die angehängten Ansprüche definiert. Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen dem besseren Verständnis und beschränken nicht den Schutzumfang.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Konfiguration oder Rekonfiguration eines Netzwerkes, welches aus Knoten und Verbindungsabschnitten besteht, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, und die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte durch eine vorbestimmte Eigenschaftsunterscheidbar sind und in der Lage sind, ein Signal unabhängig von anderen Unter-Verbindungsabschnitten in dem Verbindungsabschnitt zu tragen, wobei die Knoten, welche mit den Verbindungsabschnitten verbunden sind, die mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, in der Lage sind, zumindest so gestellt zu werden, daß jeder unabhängige Unter-Verbindungsabschnitt an dem Knoten abgeschlossen wird oder auf einen anderen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt übertragen wird, und das Verfahren umfaßt: Definieren (S1) eines Graphen, in welchem – Unter-Verbindungsabschnitte durch Kanten dargestellt werden, – Verbindungsabschnitte, welche die Unter-Verbindungsabschnitte umfassen, durch parallele Kanten dargestellt werden, und – Knoten durch Scheitelpunkte und Kanten dargestellt werden, Zuordnen (S2) von Anfangsgewichten für jede Kante an jedem Knoten, jeweils für die Übertragung und den Abschluß, gemäß eines ersten vorbestimmten Kriteriums, Wählen (S3) eines ersten Paares von Knoten gemäß eines zweiten vorbestimmten Kriteriums, Bestimmen (S4) einer Serie der unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte, welche einen spezifischen Pfad zwischen dem ersten Paar von Knoten bilden, wobei der spezifische Pfad ein drittes vorbestimmtes Kriterium bezüglich der anderen möglichen Pfade zwischen dem ersten Paar von Knoten erfüllt, und das dritte Kriterium zur Bestimmung eines Pfades mit den Gewichten der Kanten entlang eines Pfades in Zusammenhang steht, Aktualisieren (S5) der Gewichte, welche den Kanten zugeordnet sind, die den spezifischen Pfad bilden, für jede Kante des Pfades in jedem Knoten entlang des Pfades, wobei – das Gewicht für die Übertragung auf eine spezifische Kante, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten auf die spezifische Kante übertragen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für die Übertragung verringert wird, – das Gewicht für die Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für die Übertragung erhöht wird, – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, bezüglich dem Anfangsgewicht für den Abschluß erhöht wird, und – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für den Abschluß verringert wird, und Wählen eines weiteren Knotenpaares, welches von dem ersten Paar verschieden ist, in Übereinstimmung mit dem ersten Kriterium, und Wiederholen des Prozesses der Bestimmung eines Pfades, Aktualisieren der Gewichte und Wählen eines weiteren Knotenpaares, bis ein viertes vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist (S6).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk ein optisches Netzwerk ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk ein Raumaufteilungs-Multiplexnetzwerk ist und die vorbestimmte Eigenschaft der räumliche Ort ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk ein Wellenlängenaufteilungs-Multiplexnetzwerk ist und die vorbestimmte Eigenschaft die Wellenlänge ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß des ersten Kriteriums das Anfangsgewicht für die Übertragung auf eine Kante, welche einem Unter-Verbindungsabschnitt der gleichen Eigenschaft entspricht, kleiner ist als das Anfangsgewicht für den Abschluß, und das Anfangsgewicht für die Übertragung auf eine Kante, welche einem Unter-Verbindungsabschnitt der gleichen Qualität entspricht, auch kleiner ist als das Anfangsgewicht für die Übertragung auf eine Kante, welche einem Unter-Verbindungsabschnitt einer verschiedenen Eigenschaft entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangsgewicht für den Abschluß und das Anfangsgewicht für die Übertragung auf eine Kante, welche einem Unter-Verbindungsabschnitt einer verschiedenen Eigenschaft entspricht, identisch sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in Übereinstimmung mit dem zweiten Kriterium das wählen von Knotenpaaren in Abhängigkeit von der mittleren Verkehrsnachfrage zwischen Knoten durchgeführt wird, so daß das Knotenpaar mit der größten Verkehrsnachfrage erst gewählt wird, und dann weitere Paare in der Reihenfolge der abnehmenden Verkehrsnachfrage gewählt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem zweiten Kriterium das Wählen von Knotenpaaren zufällig geschieht.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem zweiten Kriterium das Wählen von Knotenpaaren in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Knoten durchgeführt wird, so daß das Paar von Knoten, welches den kürzesten Abstand hat, erst gewählt wird, und dann weitere Paare in der Reihenfolge abnehmenden Abstand gewählt werden, wobei der Abstand der physische Abstand oder die Zahl von Sprüngen zwischen dem Knoten ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem zweiten Kriterium das Auswählen von Knotenpaaren abhängig von einer Funktion der Verkehrsnachfrage und des Abstandes zwischen Knoten durchgeführt wird, wobei der Abstand entweder der physische Abstand oder die Zahl von Sprüngen zwischen den Knoten ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem dritten Kriterium der spezifische Pfad aus allen möglichen Pfaden zwischen den Knoten als der Pfad ausgewählt wird, welcher das kleinste summierte Gewicht hat.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schrittes der Aktualisierung der Gewichte – das Gewicht für eine Übertragung auf eine spezifische Kante, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten auf die spezifische Kante übertragen wird, auf 0 verringert wird, – das Gewicht für eine Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen ist, auf das numerisch machbare Äquivalent von Unendlich erhöht wird, – das Gewicht für einen Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, auf das numerisch machbare Äquivalent von Unendlich erhöht wird, und – das Gewicht für einen Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, auf einen Wert zwischen dem Anfangsgewicht für Abschluß und 0 verringert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem vierten Kriterium der Prozeß wiederholt wird, bis jedes mögliche Paar von Knoten berücksichtigt wurde.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem vierten Kriterium der Prozeß wiederholt wird, bis ein vorbestimmter Satz von Knotenpaaren berücksichtigt wurde.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Bestimmung einer Serie von unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitten, welche einen spezifischen Pfad zwischen gegebenen Knoten bilden, den Schritt umfaßt, daß eine solche Serie nur bestimmt wird, in welcher jeder Unter-Verbindungsabschnitt eine Übertragungskapazität hat, die groß genug ist, um die Verkehrsnachfrage zwischen den gegebenen Knoten zu bewältigen.
  16. Vorrichtung zur Konfiguration oder Rekonfiguration eines Netzwerkes, welches aus Knoten und Verbindungsabschnitten besteht, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, und die unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte durch eine vorbestimmte Eigenschaft unterscheidbar sind und in der Lage sind, ein Signal unabhängig von den anderen Unter– Verbindungsabschnitten in dem Verbindungsabschnitt zu tragen, wobei die Knoten, welche mit den Verbindungsabschnitten verbunden sind, die mehr als einen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt umfassen, in der Lage sind, zumindest so eingestellt zu werden, daß jeder unabhängige Unter-Verbindungsabschnitt an dem Knoten abgeschlossen wird oder auf einen anderen unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitt übertragen wird, und die Vorrichtung umfaßt: eine Einrichtung zum Definieren eines Graphen, in welchem – Unter-Verbindungsabschnitte durch Kanten dargestellt werden, – Verbindungsabschnitte, welche die Unter-Verbindungsabschnitte umfassen, durch parallele Kanten dargestellt werden, und – Knoten durch Scheitelpunkte und Kanten dargestellt werden, eine Einrichtung zur Zuordnung von Anfangsgewichten zu jeder Kante an jedem Knoten, jeweils für die Übertragung und c Abschluß, gemäß eines ersten vorbestimmten Kriteriums, eine Einrichtung zum Wählen eines ersten Paares von Knoten gemäß eines zweiten vorbestimmten Kriteriums, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Serie der unabhängigen Unter-Verbindungsabschnitte; welche einen spezifischen Pfad zwischen dem ersten Paar von Knoten bilden, wobei der spezifische Pfad ein dritte s vorbestimmtes Kriterium bezüglich der anderen möglichen Pfade zwischen dem ersten Paar von Knoten erfüllt, und das dritte Kriterium zur Bestimmung eines Pfades mit den Gewichten der Kanten entlang eines Pfades zusammenhängt, eine Einrichtung zur Aktualisierung der Gewichte, welche den Kanten zugeordnet sind, die den spezifischen Pfad bilden, für jede Kante des Pfades in jedem Knoten entlang des Pfades, wobei – das Gewicht für Übertragung auf eine spezifische Kante, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten auf die spezifische Kante übertragen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für diem Übertragung verringert wird, – das Gewicht für die Übertragung, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für die Übertragung erhöht wird, – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad durch den Knoten übertragen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für den Abschluß erhöht wird, und – das Gewicht für den Abschluß, welches einer Kante zugeordnet ist, die in dem Pfad an dem Knoten abgeschlossen wird, bezüglich des Anfangsgewichtes für den Abschluß verringert wird, und eine Einrichtung zum Wählen eines weiteren Paares von Knoten, welches verschieden ist von dem ersten Paar, in Übereinstimmung mit dem ersten Kriterium, und Wiederholen des Prozesses der Bestimmung eines Pfades, Aktualisierung der Gewichte und Wählen eines weiteren. Paares von Knoten, bis ein viertes vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist.
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