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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.
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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.
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1 zeigt
ein vereinfachtes Beispiel eines solchen Netzes. Knoten 1, 3, 5 und 7 sind
durch Verbindungsabschnitte 2, 4 und 6 verbunden.
Die Anordnung 1 – 7 bildet
eine Topologie auf der physikalischen Ebene.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß der in 2a gezeigten
Konfiguration kann eine Kommunikation z.B. zwischen Knoten rund
Knoten 7 über
den Pfad (2b – 4b – 6b)
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
(2b – 4b – 6b)
und (6a). Man beachte, daß in dem vorliegenden Beispiel
angenommen wird, daß die
Unter-Verbindungsabschnitte 2a – 6b bidirektional
sind.
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Wie man erkennen kann, bezieht sich
der Ausdruck Pfad auf einen oder mehrere verbundene Unter-Verbindungsabschnitte,
welche an jedem Ende abgeschlossen bzw. terminiert sind.
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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 (2b – 4b)
zwischen den Knoten 1 und 5, Unter-Verbindungsabschnitte 4a und 6a bilden
einen Pfad (4a – 6a)
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 (2b – 4b) oder (4a – 6a)
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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,
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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,
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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.
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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.
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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.
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Die vorliegende Erfindung wird im
Lichte der folgenden, ausführlichen
Beschreibung von seinen Ausführungen
besser verständlich,
zusammengenommen mit den begleitenden Figuren, in welchen:
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1 eine
schematische Darstellung eines vereinfachten Netzwerkes zur Erklärung des
Problems der Konfiguration eines Netzwerkes ist;
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2A eine
schematische Konfiguration des in 1 gezeigten
Netzwerks zeigt;
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2B eine
weitere schematische Konfiguration des in 1 gezeigten Netzwerkes zeigt;
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3 ein
Flußdiagramm
ist, welches die Grundprozedur des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4a ein
schematisches Beispiel eines Knotens mit zwei Verbindungsabschnitten
zeigt, wobei jeder Verbindungsabschnitt drei Unter-Verbindungsabschnitte
hat;
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4b die
Kanten und Scheitelpunkte (Vertexe) zeigt, die die Krtoten und Verbindungsabschnitte
der 4a darstellen, und die Zuordnung
von Gewichten erklärt;
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4c zeigt
nur den Graphen, der die Anordnung der 4a darstellt;
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5a zeigt
ein schematisches Beispiel eines Knotens, welcher vier Verbindungsabschnitte hat,
wobei jeder Verbindungsabschnitt drei Unter-Verbindungsabschnitte hat;
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5b zeigt
die Kanten und Scheitelpunkte, welche den Knoten und die Verbindungsabschnitte der 5b darstellen, und erklärt die Zuordnung
von Gewichten;
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5c zeigt
nur den Graphen, welcher die Anordnung der 5a darstellt;
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6a zeigt
ein Beispiel eines Netzwerkes;
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6b zeigt
den Graphen, welcher die Verbindungsabschnitte des Netzwerkes der 6a modelliert;
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6c zeigt
den Graphen, welcher die Verbindungsabschnitte und Knoten des Netzwerkes
der 6a modelliert;
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7a zeigt
ein Modell eines OADM-Knotens;
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7b zeigt
ein weiteres Modell eines OADM-Knotens;
-
7c zeigt
ein weiteres Modell eines OADM-Knotens; und
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8 zeigt
ein Modell eines OXC-Knotens.
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3 zeigt
ein Flußdiagramm,
welches den grundsätzlichen
Ablauf der vorliegenden Erfindung erklärt.
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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.
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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).
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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.
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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 801 – 804 kommen
von oben, und vier Kanten 805 – 809 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
ist somit hoch flexibel und vielseitig, da es nicht auf spezifische
Kriterien zur Optimierung eines Netzwerkes beschränkt ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 101 – 103 und 111 – 113 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.
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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 211 – 213, 221 – 223, 231 – 233 und 241 – 243 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.
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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.
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Ähnlich
werden den anderen Kanten Gewichte zugeordnet.
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Wenn der Knoten ein EXC-Knoten ist,
dann sind alle Anfangsgewichte gleich (z.B. 25).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.