DE19854656A1 - Verfahren zum Abstimmen von Paketverlustprioritätsinformationen für eine Überlaststeuerung einer Datenpakete vermittelnden Kommunikationseinrichtung - Google Patents

Abstract

An eine Kommunikationseinrichtung (ATM-KE) werden verbindungsindividuell Datenpakete (DPx) und jeweils zugeordnete Paketverlustprioritätsinformationen (CLPx) übermittelt und zwischengespeichert. Anschließend wird die Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) aus den zwischengespeicherten Datenpaketen (DPx) gelesen und die Paketverlustprioritätsinformationen (CLP) in Abhängigkeit von dem Verbindungstyp oder anwendungsspezifischen Datenverkehrstyp modifiziert. Nach dem Vermitteln des Datenpaketes (DPx) in der Kommunikationseinrichtung (ATM-KE) wird in das jeweilige Datenpaket (DPx) die ursprüngliche, mitübermittelte Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) wiedereingeführt.

Description

In bestehenden und zukünftigen paketorientierten Kommunikati­ onsnetzen sind zur Überwachung von variablen und festgelegten Übertragungsraten von Datenpaketen unterschiedliche Überwa­ chungsstrategien zur Überwachung des Datenverkehrs vorgese­ hen. Insbesondere bei zellenorientiert betriebenen Kommunika­ tionsnetzen, beispielsweise nach dem Asynchronen Transfer Mo­ dus wirkenden ATM-Kommunikationsnetzen, werden zu übertragen­ den ATM-Zellen Verlustprioritäten zugeordnet und anhand der Verlustprioritäten wird unter anderem über die Weitervermitt­ lung des jeweiligen Datenpaketes in einer Kommunikationsein­ richtung entschieden. Dabei wird mit Hilfe einer Überwa­ chungsprozedur aufgrund der zugeordneten Verlustprioritäten insbesondere über die Weitervermittlung oder die Verwerfung einer ATM-Zelle in der jeweiligen Kommunikationseinrichtung entschieden. Somit wird durch die paketindividuelle Zuordnung von Verlustprioritäten festgelegt, welche Datenpakete im Fal­ le einer Überlastsituation innerhalb des ATM-Kom­ munikationsnetzes ohne den Verlust echtzeitrelevanter, verbindungsindividueller Informationen verworfen werden kön­ nen.

Weiterhin werden in dem Vorschlag "Traffic Management 4.0" des ATM Forums 1996 unterschiedliche Verkehrsklassen bzw. Verbindungstypen definiert. Dazu gehören Constant-Bit-Rate (CBR)-Verbindungen, Variable-Bit-Rate (VBR)-Verbindungen, Available-Bit-Rate (ABR)-Verbindungen und die Unspecified- Bit-Rate (UBR)-Verbindungen.

Der Constant-Bit-Rate-Verbindungstyp wird für virtuelle Ver­ bindungen benutzt, für die im Zeitraum des Bestehens der vir­ tuellen Verbindung eine festgelegte Übertragungsbandbreite ständig bereitgestellt werden muß. Deshalb wird insbesondere für echtzeitrelevante, virtuelle Anwendungen wie beispiels­ weise Sprachübertragung der Constant-Bit-Rate-Verbindungstyp eingesetzt.

Der Variable-Bit-Rate-Verbindungstyp ist für virtuelle Ver­ bindungen mit variablen bzw. veränderlichen Übertragungsra­ tenanforderungen im Vorschlag "Traffic Management 4.0" des ATM Forums 1996 definiert. Hierzu sind Kenntnisse über die Verkehrscharakteristiken der durch die jeweilige virtuelle Verbindung repräsentierten Anwendung vorteilhaft. Hierbei wird insbesondere zwischen echtzeitrelevanten und nicht echt­ zeitrelevanten Variable-Bit-Rate-Verbindungen unterschieden, wobei beispielsweise unter einer echtzeitrelevanten Variable- Bit-Rate-Verbindung eine Übertragung von echtzeitrelevanten Videodaten mit variabler Bandbreite zu verstehen ist. Der Available-Bit-Rate-Verbindungstyp ermöglicht Anwendungen, denen keine spezielle Übertragungsbandbreite zugeordnet ist. Die Anwendungen können die im ATM-Kommunikationsnetz zur Zeit mögliche Übertragungsbandbreite nutzen, wobei der jeweiligen Available-Bit-Rate-Verbindung jeweils eine Maximum- und eine Minimumübertragungsrate zugewiesen wird und diese Grenzwerte nicht über- bzw. unterschritten werden dürfen. Basierend auf dem Auslastungsgrad der jeweiligen ATM-Kommunikations­ einrichtung wird die aktuell mögliche Übertragungsrate mit Hilfe von periodisch in den ATM-Zellenstrom eingefügten Steu­ erzellen der Sendeeinrichtung mitgeteilt. Mit deren Hilfe wird nach Ankunft der Steuerzellen in der Sendeeinrichtung die Übertragungsrate der ATM-Zellen der jeweiligen virtuellen Verbindung an die aktuell mögliche Übertragungsrate angepaßt. Beim Unspecified-Bit-Rate-Verbindungstyp werden keine festge­ legten Zellenverlustsinformationen bzw. Zellenverzögerungs­ zeiten der jeweiligen virtuellen Verbindung zugeordnet. Viel­ mehr stellt der Unspecified-Bit-Rate-Verbindungstyp eine "Best-Effort" Serviceklasse dar, die in der Praxis beispiels­ weise für Internet-Anwendungen vorgesehen ist.

Im Rahmen der Vermittlung der einzelnen virtuellen Verbindun­ gen innerhalb einer ATM-Kommunikationseinrichtung werden die den jeweiligen ATM-Zellen einer virtuellen Verbindung zuge­ ordneten Verlustprioritäten, d. h. die in einem externen Da­ tenpaketkopf mit dem Datenpaket übermittelten Zellenver­ lustprioritätsinformationen verbindungstypabhängig bewertet. Somit wird zunächst der Verbindungstyp der jeweiligen ATM- Zelle bestimmt und nach Abstimmung der Verbindungstyp- mit der Verlustpriorität der jeweiligen ATM-Zelle mit Hilfe der Überwachungsprozedur über die Weiterleitung bzw. die Verwer­ fung der ATM-Zelle entschieden. Anschließend werden die Da­ tenpakete mit Hilfe der Koppelelemente unter anderem basie­ rend auf den in dem externen Datenpaketkopf eingetragenen Zellenverlustprioritätsinformationen weiterbehandelt bzw. in der ATM-Kommunikationseinrichtung vermittelt.

Bei bekannten und praxisrelevanten Verfahren zur Abstimmung der Zellenverlustprioritätsinformationen werden bisher über­ wiegend zwei Verbindungstypen - der Constant-Bit-Rate- Verbindungstyp und Verbindungen mit niedriger Verlustpriori­ tät - berücksichtigt. Nach Definition oben erwähnter Verbin­ dungsklassen durch den Vorschlag "Traffic Management Specifi­ cation 4.0" des ATM Forums sind die neu hinzugekommen Verbin­ dungsklassen in den bestehenden, Datenpakete vermittelnden Kommunikationseinrichtungen zu berücksichtigten und somit sind die verbindungstypabhängig unterschiedlichen Ver­ lustprioritäten auf die bereits bestehenden Kommunikations­ einrichtungen, d. h. insbesondere deren Koppelfelder abzustim­ men. Bei den bekannten Verfahren insbesondere im Rahmen von Constant-Bit-Rate-Verbindungen wird durch die Kommunikations­ einrichtung bzw. deren Koppelelemente eine Überprüfung der Zellenverlustprioritätsinformation durchgeführt, wobei Con­ stant-Bit-Rate-Verbindungen standardgemäß eine niedrige Ver­ lustpriorität zugeordnet wird und diese somit keinesfalls im Falle einer Überlastsituation verworfen werden. Im Gegensatz dazu werden im Falle einer virtuellen Verbindungen mit hoher Verlustpriorität - beispielsweise Variable-Bit-Rate Verbin­ dungen - beim Auftreten einer Überlastsituation innerhalb der Kommunikationseinrichtung die zugehörigen ATM-Zellen ver­ worfen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Abstimmung der Paketverlustprioritätsinformationen für die Überlaststeuerung einer Datenpakete übermittelnden Kommunika­ tionseinrichtung zu verbessern. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Paketverlustprioritätsinformation aus den ankommenden Datenpaketen gelesen wird. Anschließend wird die Paketverlustprioritätsinformation des zwischengespeicher­ ten Datenpaketes in Abhängigkeit von dem Verbindungstyp oder anwendungsspezifischen Datenverkehrstyp modifiziert und nach dem Vermitteln eines Datenpaketes in der Kommunikationsein­ richtung im jeweiligen Datenpaket die ursprüngliche, gespei­ cherte Paketverlustprioritätsinformation wiederhergestellt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhaft beim Aufbau einer virtuellen Verbindung innerhalb der Kommu­ nikationseinrichtung der Verbindungstyp oder anwendungsspezi­ fische Datenverkehrstyp festgestellt und falls erforderlich, d. h. vom dem Verbindungstyp oder anwendungsspezifischen Da­ tenverkehrstyp abhängig, die Paketverlustprioritätsinformati­ on modifiziert. Durch dieses vom Verbindungs- oder anwen­ dungsspezifische Datenverkehrstyp abhängige Modifizieren der Verlustprioritäten vor der Vermittlung der Datenpakete können die vorhandenen Koppelelemente unverändert weiterbenutzt wer­ den.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird die aus dem zwischengespeicherten Datenpaket ge­ lesene Paketverlustprioritätsinformation in einem zusätzli­ chen, kommunikationseinrichtungsspezifischen Datenpaketkopf eingetragen. Anschließend wird der zusätzliche Datenpaketkopf an das zwischengespeicherte Datenpaket angefügt und das zwi­ schengespeicherte Datenpaket einschließlich des angefügten, zusätzlichen Datenpaketkopfes in der Kommunikationseinrich­ tung vermittelt. Damit ist sichergestellt, daß mit Hilfe des für die Vermittlung innerhalb der Kommunikationseinrichtung vorgesehenen zusätzlichen Datenpaketkopfes - in der Fachwelt auch als "interner" Header bekannt - besonders vorteilhaft der Ausgangseinheit der Kommunikationseinrichtung die ur­ sprüngliche Paketverlustprioritätsinformation übermittelt wird. Dadurch wird eine ineffektive Zwischenspeicherung der ursprünglichen Paketverlustprioritätsinformation in einem weiteren Speicherbereich und deren separate Übermittlung - beispielsweise mit Hilfe der Steuereinheit - an die Ausgangs­ einheit, in der diese wieder in das Datenpaket eingefügt wird, vermieden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsmäßen Verfahrens werden durch die Paketverlustpriori­ tätsinformation dem jeweiligen Datenpaket unterschiedliche Verlustprioritäten zugeordnet. Die Zuordnung von unterschied­ lichen Verlustprioritäten mit Hilfe der Paketverlustpriori­ tätsinformation ist auf den Vorschlag "Traffic Management Specification 4.0" des ATM Forums 1996 abgestimmt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist darin zu sehen, daß die jeweiligen Datenpakete einer Gruppe von Datenpaketen mit einer von dem Verbindungs­ typ oder anwendungsspezifischen Datenverkehrstyp abhängigen Paketverlustprioritätsinformation modifiziert werden. Somit können beispielsweise bei einer Variable-Bit-Rate-Verbindung mehrere Datenpakete der virtuellen Verbindung zu Gruppen zu­ sammengefaßt werden, wobei die Paketverlustprioritätsinforma­ tionen der Datenpakete der jeweiligen Gruppe unabhängig von einer weiteren Gruppe der virtuellen Verbindung unterschied­ lich modifiziert werden kann. Damit wird eine Flexibilisie­ rung hinsichtlich der innerhalb der Kommunikationseinrichtung zur Verfügung stehenden Priorisierungsmöglichkeiten für eine virtuelle Verbindung ermöglicht, d. h. um die Paketver­ lustprioritätsinformationen einer Gruppe zu bestimmen genügt es die Paketverlustprioritätsinformationen eines Datenpaketes der Gruppe zu bestimmen. Folglich können die weiteren Daten­ pakete der Gruppe ohne eine Überprüfung der Paketverlustprio­ ritätsinformation analog wie das überprüfte Datenpaket wei­ terbehandelt werden. Hierdurch wird die Bestimmung der Paket­ verlustprioritätsinformation der weiteren Datenpakete einer Gruppe vermieden und führt zu einer dynamischen Entlastung der vorhandenen Rechnerressourcen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Vermitteln eines Datenpaketes in der Kommunikationsein­ richtung der an das Datenpaket angefügte, zusätzliche kommu­ nikationseinrichtungsspezifische Datenpaketkopf wieder ent­ fernt. Somit wird nach der Vermittlung jedes Datenpaketes vorteilhaft durch die Kommunikationseinrichtung das Datenpa­ ket einschließlich der ursprünglichen Paketverlustprioritäts­ information an das Kommunikationsnetz weitergeleitet.

Vorteilhaft ist bei zellenvermittelnden Kommunikationsein­ richtungen die Paketverlustprioritätsinformation durch eine Zellenverlustprioritätsinformation bestimmt. Die Zuordnung von Zellenverlustprioritätsinformation bei zellenvermitteln­ den insbesondere bei nach dem Asynchronen Transfer Modus wir­ kenden Kommunikationseinrichtungen ist auf den Vorschlag "Traffic Management Specification 4.0" des ATM Forums 1996 abgestimmt. Danach ist eine ein Bit umfassende Information - das "Cell Loss Priority"-Bit - für die Zuordnung von Zellen­ verlustprioritätsinformationen in jeder ATM-Zelle vorgesehen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Blockschaltbildes näher erläutert.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist eine nach dem Asyn­ chronen Transfer Modus wirkende ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE schematisch dargestellt, an welcher eine Mehrzahl von Zubringerleitungen E1 bis En sowie eine Mehrzahl von Abneh­ merleitungen A1 bis An mit Hilfe von Anschlußeinheiten AE an­ geschlossen sind. Von diesen sind in Fig. 1 beispielhaft die Zubringerleitungen E1 bis En und die Abnehmerleitungen A1 bis An sowie eine von mehreren möglichen Anschlußeinheiten AE dargestellt. Über die Zubringerleitungen E1 bis En und die Abnehmerleitungen A1 bis An werden ATM-Zellen über virtuelle Verbindungen nach dem Asynchronen Transfer Modus übertragen, wobei variable oder festgelegte Übertragungsraten für die Übertragung der ATM-Zellen von virtuellen Verbindungen vorge­ sehen sind. Im Blockschaltbild ist eine virtuelle Verbindung Vx beispielhaft durch eine gestrichelte Linie und deren Zu­ bringerleitung Ex bzw. deren Abnehmerleitung Ax dargestellt. Wie Fig. 1 zeigt, weist die Anschlußeinheit AE mehrere Be­ handlungseinrichtungen BHE auf, wobei jeder der Zubringerlei­ tungen E1 bis En sowie den Abnehmerleitungen A1 bis An je­ weils eine Behandlungseinrichtungen BHE zugeordnet ist. Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Blockschaltbild beispielhaft die der virtuellen Verbindung Vx zugeordnete Zubringer- und Abnehmer-Behandlungseinrichtung BHEE/BHEA dargestellt, wobei die Zubringer-Behandlungs­ einrichtung BHEE mit der Zubringerleitung Ex und die Abneh­ mer-Behandlungseinrichtung BHEA mit der Abnehmerleitung Ax verbunden ist. Der Zubringer-Behandlungseinrichtung BHEE der Anschlußeinheit AE werden die in der virtuellen Verbindung Vx übermittelten ATM-Zellen DPx zugeführt. Anschließend werden die ATM-Zellen DPx der virtuellen Verbindung Vx an eine Kop­ pelanordnung KA der ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE wei­ tergeleitet, wobei für die Koppelanordnung KA in der Fig. 1 beispielhaft ein mehrstufiger Aufbau mit einer Mehrzahl von untereinander verbundenen Koppelvielfachen KV dargestellt ist. Es können jedoch auch beliebige ein- oder mehrstufige Koppelanordnungen vorgesehen sein. Im Anschluß daran werden die ATM-Zellen DPx der virtuellen Verbindung Vx von der Kop­ pelanordnung KA durch die Abnehmer-Behandlungseinrichtung BHEA an die Abnehmerleitung Ax weitergeleitet.

Die Behandlungseinrichtungen BHE/BHEE/BHEA sind mit einer Speichereinheit PS und einem Mikrokontroller MC ausgestattet, wobei in der Fig. 1 beispielhaft die Speichereinheit PS und der Mikrokontroller MC der Zubringer- bzw. Abnehmer-Behand­ lungseinrichtung BHEE/BHEA dargestellt sind. Bei der Ankunft einer ATM-Zelle DPx der virtuellen Verbindung Vx in der ATM- Kommunikationseinrichtung ATM-KE wird die ATM-Zelle DPx an die Zubringer-Behandlungseinrichtung BHEE der Anschlußeinheit AE weitergeleitet und dort in der Speichereinheit PS zwi­ schengespeichert. Aus der ATM-Zelle DPx wird die in der zwi­ schengespeicherten ATM-Zelle DPx übermittelte Paketver­ lustprioritätsinformation CLPx mit Hilfe des Mikrokontrollers MC gelesen und in einen zusätzlichen, kommunikationseinrich­ tungsspezifischen Datenpaketkopf DKx eingetragen. Die modifi­ zierten Paketverlustprioritätsinformationen CLPmx werden für den jeweiligen Verbindungstyp für die ATM-Kommunikations­ einrichtung ATM-KE definiert und in einer Tabelle gespei­ chert - beispielsweise ist für eine Constant-Bit-Rate-Verbindung immer eine niedrige Verlustpriorität vorgesehen. Im Anschluß daran wird in Abhängigkeit von dem Verbindungstyp der virtu­ ellen Verbindung Vx die für den jeweiligen Verbindungstyp vorgesehene modifizierte Paketverlustprioritätsinformation CLPmx anstelle der Paketverlustprioritätsinformation CLPx in die ATM-Zelle DPx eingetragen bzw. in der Speichereinheit PS gespeichert. Zusätzlich wird durch den Mikrokontroller MC der unter anderem die ursprüngliche Paketverlustprioritätsinfor­ mation CLPx beinhaltende zusätzliche Datenpaketkopf DKx an die ATM-Zelle DPx angefügt. Anschließend wird die ATM-Zelle DPx einschließlich des angefügten zusätzlichen Datenpaketkop­ fes DKx an die Koppelanordnung KA übermittelt und dort mit Hilfe der Koppelvielfache KV vermittelt.

Durch die in dem zusätzlichen Datenpaketkopf DKx angegebenen Vermittlungsinformationen wird die jeweilige ATM-Zelle DPx einschließlich des angefügten, zusätzlichen Datenpaketkopfes DKx zur der mit der Abnehmerleitung Ax verbundenen Abnehmer- Behandlungseinrichtung BHEA vermittelt und dort in der Spei­ chereinheit PS zwischengespeichert. Aus dem zwischengespei­ cherten, an die ATM-Zelle DPx angefügten, zusätzlichen Daten­ paketkopf DKx wird im Rahmen eines Lesezykluses durch den Mi­ krokontroller MC die ursprüngliche Paketverlustprioritätsin­ formation CLPx gelesen und in die zugehörige ATM-Zelle DPx anstelle der modifizierten Paketverlustprioritätsinformation CLPmx wieder eingetragen. Im Anschluß daran wird der an die ATM-Zelle DPx angefügte, zusätzlichen Datenpaketkopf DKx ent­ fernt und die ATM-Zelle DPx durch die Abnehmer-Behandlungs­ einrichtung BHEA an die Abnehmerleitung Ax weitergeleitet.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht auf ATM-Kommunikationseinrichtungen ATM-KE beschränkt, sondern kann in allen Datenpakete DPx vermittelnden Kommunikations­ einrichtungen eingesetzt werden, bei denen Datenpaketen DPx zugeordneten Paketverlustprioritätsinformationen CLPx mit den Datenpaketen DPx übermittelt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Abstimmen von Paketverlustprioritätsinforma­ tionen (CLPx) für eine Überlaststeuerung einer Datenpakete (DPx) vermittelnden Kommunikationseinrichtung (ATM-KE), an die verbindungsindividuell Datenpakete (DPx) und jeweils zu­ geordnete Paketverlustprioritätsinformationen (CLPx) übermit­ telt und in einem Speicherbereich (PS) zwischengespeichert werden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) aus den zwischengespeicherten Datenpaketen (DPx) gelesen wird,
• - daß die Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) des zwi­ schengespeicherten Datenpaketes (DPx) in Abhängigkeit von dem Verbindungstyp oder anwendungsspezifischen Datenver­ kehrstyp modifiziert wird,
• - und daß nach dem Vermitteln eines Datenpaketes (DPx) in der Kommunikationseinrichtung (ATM-KE) im jeweiligen Datenpaket (DPx) die ursprüngliche Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) wiederhergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die aus dem zwischengespeicherten Datenpaket (DPx) gele­ sene Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) in einem zu­ sätzlichen, kommunikationseinrichtungsspezifischen Datenpa­ ketkopf (DKx) eingetragen wird,
daß der zusätzliche Datenpaketkopf (Dkx) an das zwischenge­ speicherte Datenpaket (DPx) angefügt wird,
und daß das zwischengespeicherte Datenpaket (DPx) einschließ­ lich des angefügten, zusätzlichen Datenpaketkopfes (DKx) in der Kommunikationseinrichtung (ATM-KE) vermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) dem jeweiligen Datenpaket (DPx) unterschiedliche Verlustprioritä­ ten zugeordnet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Datenpakete (DPx) einer Gruppe von Daten­ paketen (DPx) mit einer vom Verbindungstyp oder anwendungs­ spezifischen Datenverkehrstyp abhängigen Paketverlustpriori­ tätsinformation (CLPmx) modifiziert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Vermitteln eines Datenpaketes (DPx) in der Kom­ munikationseinrichtung (ATM-KE) der an das Datenpaket (DPx) angefügte, zusätzliche kommunikationseinrichtungsspezifische Datenpaketkopf (DKx) wieder entfernt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei zellenvermittelnden Kommunikationseinrichtungen (ATM-KE) die Paketverlustprioritätsinformation (CLPx) durch eine Zellenverlustprioritätsinformation (CLPx) bestimmt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zellenverlustprioritätsinformation (CLPx) durch eine ein Bit umfassende Information gebildet wird.