DE19907923C2 - Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten Netzknoten - Google Patents

Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten Netzknoten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Zeitgemäße Kommunikationsnetze weisen eine Mehrzahl von Netz­ knoten auf, die über Verbindungswege untereinander vermascht sind. Diese sind aus mehreren Verbindungsleitungen (Trunks) gebildet, die zu Verbindungsleitungsbündeln (Trunk Groups) zusammengefaßt sind.
Bei zeitgemäßen Kommunikationsnetzen werden über die zwischen zwei oder mehreren Netzknoten angeordneten Verbindungswege unterschiedliche Verkehrsgemische geleitet. So können bei­ spielsweise Informationen mittels eines synchronen (STM) oder asynchronen (ATM) Transfermodus übertragen werden. Hierbei können die Informationen unterschiedliche Bandbreiten aufwei­ sen. So werden in der Regel Informationen, die als Schmal­ bandsignale übertragen werden von solchen unterschieden, die als Weitband- oder Breitbandsignale übertragen werden. Damit kommt dem Verbindungsaufbau zwischen zwei benachbarten, d. h. über ein Verbindungsleitungsbündel miteinander verbundenen Netzknoten eine besondere Bedeutung zu.
Generell sind beim Verbindungsaufbau zwei Entscheidungen zu treffen, um einen Verbindungsweg zwischen zwei benachbarten Netzknoten zu ermitteln. Einerseits ist zu entscheiden, auf welchen der Verbindungsleitungen des Verbindungsleitungsbün­ dels, welches die fraglichen Netzknoten verbindet, noch genü­ gend Kapazität frei ist, um eine Verbindung herstellen zu können.
Andererseits ist aus den im Hinblick auf die verfügbare Kapa­ zität denkbaren Verbindungswegen einer so auszuwählen, daß sich eine optimale Verkehrsgüte (Grade of Service) ergibt. Dies ist insofern notwendig, da ein ausgewählter Verbindungs­ weg eine möglichst geringe Blockierwahrscheinlichkeit (Blocking Probability) sowie eine damit verbundene geringe Verbindungsverlustwahrscheinlichkeit (Connection Loss Proba­ bility) für nachfolgende Verbindungen sicherstellen sollte.
Ein Verfahren, mit dem diese beiden Aufgaben (Suche und Aus­ wahl) vorgenommen werden können, wird als Absuchstrategiever­ fahren oder Absuchstrategie (Hunting Strategy) bezeichnet.
Aus der Druckschrift "Probability of Loss of Data Traffics with different Bit Rates Hunting One Common PCM Channel, Proceedings of 8th International Teletraffic Congress (ITC 8), 1976, pp. 525.1-525.8, Lothar Katzschner, and Reinhard Scheller" ist ein derartiges Absuchstrategieverfahren be­ kannt.
Demgemäß wird eine sequentielle Absuche aller in Frage kom­ menden Verbindungsleitungen vorgenommen. Dabei wird versucht, die "kleinste Lücke" die gerade noch die neue Verbindung auf­ nehmen kann, zu ermitteln. Hierbei wird der Suchvorgang mit der ersten Verbindungsleitung im Verbindungsleitungsbündel gestartet und schrittweise fortgesetzt, bis alle Verbindungs­ leitungen überprüft sind. Als Auswahlkriterium wird zum einen die noch frei verfügbare Übertragungskapazität auf der Ver­ bindungsleitung im Verhältnis zur Spitzenbitrate der unter­ zubringenden Verbindung herangezogen. Dabei wird untersucht, ob die frei verfügbare Übertragungskapazität größer gleich der Spitzenbitrate (Peak Bit Rate) dieser Verbindung ist. In der Praxis können mehrere Verbindungsleitungen dieses Krite­ rium erfüllen. Zum anderen wird dann ermittelt, auf welcher dieser Verbindungsleitungen bei Annahme der neuen Verbindung die geringste Restübertragungskapazität verbliebe. Auf dieser Verbindungsleitung wird die neue Verbindung angenommen. Wird keine ausreichende freie Übertragungskapazität gefunden, wird die in Frage kommende Verbindung abgewiesen.
Dieses bekannte Verfahren wurde insbesondere für eine homoge­ ne Verkehrscharakteristik entwickelt, wo jeder Verbindungs­ aufbau mit der gleichen Kapazitätsanforderung von 64 kbit/s pro Verbindung einherging. Diese Homogenität des Verkehrs beim Verbindungsaufbau ist bei zeitgemäßen Kommunikationsnet­ zen aber oft nicht mehr gegeben. Neben den herkömmlichen Schmalbandverbindungen mit 64 kbit/s treten beispielsweise Weitbandverbindungen auf mit n × 64 kbit/s (im Falle von STM- basierten verbindungsorientierten Mehrfachratendiensten) oder gar Breitbandverbindungen mit beliebiger Bitratengranularität im Falle von ATM-Verkehr.
Damit ergeben sich aber vollkommen neue Anforderungen an den Verbindungsaufbau. So muß die Verkehrsleistungsfähigkeit für alle Verkehrstypen gleichermaßen mit möglichst geringer ge­ genseitiger Beeinflußung so hoch und so robust sein wie nur irgend möglich. Im Falle von ATM-Verkehr resultiert daraus die Forderung nach einer möglichst gleichmäßigen Last­ verteilung (Load Distribution) über alle Verbindungsleitungen eines Verbindungsleitungsbündels hinweg. Andernfalls würden Verbindungen auf hoch ausgelasteten Verbindungsleitungen eine größere Verzögerungsdauer in den zugehörigen Warteschlangen erleiden als auf niederausgelasteten Verbindungsleitungen.
Das bekannte Absuchstrategieverfahren bringt den Nachteil mit sich, daß bei hoher Auslastung des Verbindungsleitungsbündels im Falle eines Verbindungswunsches einer hochbitratigen Ver­ bindung diese u. U. nicht mehr angenommen werden kann, da zwar viele Lücken vorhanden sind, aber keine groß genug ist. Au­ ßerdem resultiert insbesondere bei niedriger Auslastung des Verbindungsleitungsbündels eine ungleichmäßige Lastverteilung ("Schieflast").
Aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 447 841 A2 ist ein Verfahren zum Einrichten von virtuellen Verbindungen in nach einem asynchronen Transfermodus arbeitenden Vermittlungsein­ richtungen bekannt. Hierbei wird zur Wegesuche in einem ATM- Koppelfeld die freien Übertragungskapazitäten von ATM- Zwischenleitungen individuell gespeichert. Zum Einrichten neuer virtueller Verbindungen wird jeweils eine erforderliche Übertragungskapazität gemeldet. Nach deren Maßgabe erfolgt die Wegeauswahl über die ATM-Zwischenleitungen mit momentan ausreichend freier Übertragungskapazität. Hierzu wird eine Klassifizierung der anstehenden Verbindungen vorgenommen. Wie allerdings inhomogener Verkehr zu behandeln ist, ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie Verbindungswege in einem Kommunikationsnetz auch bei inhomogenem Verkehr ermittelt werden können.
Die Aufgabe wird ausgehend von den im Oberbegriff von Patent­ anspruch 1 angegebenen Merkmalen durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere das Vorsehen einer neuen Absuchstrategie. Die Suche zum Sicherstellen der größten Lücken für hochbitratige Verbindungen führt zu exzel­ lenten Ergebnissen im Bezug auf Blockierungswahrscheinlich­ keit und Lastverteilung. Damit wird die beim Stand der Tech­ nik verwendete Absuche zum Auffinden der kleinsten passenden Lücke deutlich übertroffen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran­ spruch 2 angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines figürlich darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Konfiguration, auf der das erfindungsgemäße Ver­ fahren zum Ablauf gelangt
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Absuchalgorithmus
In Fig. 1 ist ein Kommunikationsnetz aufgezeigt. Dabei sind der Einfachheit halber lediglich 4 Netzknoten N1. . .N4 aufge­ zeigt. Zwei Netzknoten, beispielsweise die Netzknoten N1, N4 sind über ein Verbindungsleitungsbündel TG miteinander ver­ bunden. Im Verbindungsleitungsbündel TG sind eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen T1. . .Tn angeordnet. Jede der Verbin­ dungsleitungen T1. . .Tn weist als pysikalischen Übertragungs­ parameter eine spezifizierte Übertragungskapazität Cs auf. Die für weitere Verbindungen frei zur Verfügung stehende Restübertragungskapazität Cr(Ti) (i = 1. . .n) ergibt sich aus der physikalischen Übertragungskapazität Cs minus der Summe der Spitzenbitraten Rpj der momentan darüber geleiteten m Verbindungen (j = 1, 2. . ., m).
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß eine Verbindung V vom Netzknoten N1 zum Netzknoten N4 aufgebaut werden soll. Die entsprechenden Verhältnisse sind in Fig. 2 wiedergegeben.
Demgemäß wird zunächst eine Klassifizierung der Verbindungen in höchstbitratige und nicht höchstbitratige Verbindungen HBR, N-HBR vorgenommen. Das Kriterium dafür, welche Verbin­ dungen als höchstbitratig anzusehen sind, ist z. B. durch den entsprechenden Dienst vorgegeben. Im folgenden werden dann die Verbindungsleitungen T1. . .Tn daraufhin untersucht, ob die neue Verbindung V untergebracht werden kann. Dabei kommt je nach Zugehörigkeit der Verbindung V zu den Klassen HBR, N-HBR eine unterschiedliche Absuchstrategie zum Ablauf.
Generell wird die Absuchstrategie mit der ersten Verbindungs­ leitung T1 des Verbindungsleitungsbündels TG gestartet und endet stets mit der letzten Verbindungsleitung Tn für höchst­ bitratige Verbindungen nach einem Suchzyklus, für nicht­ höchstbitratige Verbindungen nach ein oder zwei Suchzyklen.
Eine der Klasse HBR zugehörige höchstbitratige Verbindung V wird auf einer der Verbindungsleitungen T1. . .Tn dann angenom­ men, wenn deren freie Restübertragungskapazität die Spitzen­ bitrate der Verbindung V am meisten übersteigt. Die neue Ver­ bindung V wird somit in die "größte Lücke" einsortiert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind somit zwei Kriterien für die Ein- Sortierung erforderlich. Zum einen muß die frei verfügbare Restübertragungskapazität der gerade untersuchten Verbin­ dungsleitung Ti größer gleich der Spitzenbitrate der neuen Verbindung V sein. Zum anderen muß die freie Restübertra­ gungskapazität die Spitzenbitrate der neuen Verbindung V am meisten übersteigen. Hierzu wird eine Variable Cr_Letzt_Op­ timum eingeführt, in der stets der größte gerade ermittelte Wert eingetragen ist. Für die höchstbitratigen Verbindungen der Klasse HBR endet demnach die Suche immer nach einem Such­ zyklus.
Handelt es sich bei der neuen Verbindung V um eine nicht­ höchstbitratige Verbindung, die der Klasse N-HBR zugewiesen ist, so wird sie auf einer der Verbindungsleitungen T1. . .Tn dann angenommen, wenn deren freie Restübertragungskapazität nach Abzug eines möglichst großen Vielfachen der Spitzenbi­ trate Rp(HBR) von höchstbitratigen Verbindungen ("Sicherstel­ len der größten Lücken für hochbitratige Verbindungen") die Spitzenbitrate der Verbindung V am wenigstens übersteigt. Die neue Verbindung V wird somit in die "kleinste Lücke nach Ab­ zug eines größtmöglichen Reservierungsbudgets für Verbindun­ gen der Klasse HBR" einsortiert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind somit zwei Kriterien für die Einsortierung erforderlich. Zum einen muß der Rest aus Modulo-Division der frei verfügba­ ren Restübertragungskapazität der gerade untersuchten Verbin­ dungsleitung Ti durch die Spitzenbitrate von höchstbitratigen Verbindungen größer gleich der Spitzenbitrate der neuen Ver­ bindung V sein. Zum anderen muß der Rest aus Modulo-Division der freien Restübertragungskapazität durch die Spitzenbitrate von höchstbitratigen Verbindungen die Spitzenbitrate der neu­ en Verbindung V am wenigsten übersteigen. Hierzu wird auch hier eine Variable Cr_Letzt_Optimum eingefürt, in der stets der kleinste gerade ermittelte Wert eingetragen ist. Bei er­ folgreicher Suche gemäß den genannten Kriterien endet für nicht höchstbitratigen Verbindungen der Klasse N-HBR die Su­ che nach einem Suchzyklus.
Kann die neue Verbindung V auf keiner der Verbindungsleitun­ gen einsortiert werden, wird ein zweiter Suchzyklus gestar­ tet. Die Verbindung V wird dann - ohne Berücksichtigung eines Reservierungsbudgets für Verbindungen der Klasse HBR - auf einer der Verbindungsleitungen T1. . .Tn angenommen, wenn deren freie Restübertragungskapazität die Spitzenbitrate der Ver­ bindung am wenigsten übersteigt. Die neue Verbindung V wird somit in die "kleinste Lücke" einsortiert. Wie aus Fig. 2 er­ sichtlich, sind somit zwei Kriterien für die Einsortierung erforderlich. Zum einen muß die frei verfügbare Restübertra­ gungskapazität der gerade untersuchten Verbindungsleitung Ti größer gleich der Spitzenbitrate der neuen Verbindung V sein. Zum anderen muß die freie Restübertragungskapazität die Spit­ zenbitrate der neuen Verbindung V am wenigsten übersteigen. Hierzu wird in der Variablen Cr_Letzt_Optimum stets der kleinste gerade ermittelte Wert eingetragen. Für nicht­ höchstbitratige Verbindungen der Klasse N-HBR endet demnach die Suche spätestens nach diesem zweiten Suchzyklus.
Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel wurde allgemein von Ver­ bindungen gesprochen. Hierbei kann es sich um Verbindungen beliebigen Typs handeln. So können Verbindungen, die Informa­ tionen nach einem synchronen Transferverfahren (STM) übertra­ gen, ebenso nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebaut werden, wie Verbindungen, die Informationen nach einem asyn­ chronen Transferverfahren (ATM) übertragen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz, mit
einer Mehrzahl von Verbindungen, die jeweils über eine weite­ re Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T1. . .Tn) zwischen zwei benachbarten Netzknoten (N1. . .N4) geleitet werden, und die auf diesen Verbindungsleitungen (T1. . .Tn) Übertragungskapazi­ täten (Rpj) reservieren, und mit
wenigstens einer weiteren Verbindung (V), die zusätzlich auf einer der Verbindungsleitungen (T1. . .Tn) untergebracht werden soll, indem von einem Absuchalgorithmus ermittelt wird, auf welcher der Verbindungsleitungen (T1. . .Tn) nach Maßgabe eines Annahmekriteriums diese Verbindung (V) noch untergebracht werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Klassifizierung der wenigstens einen weiteren Ver­ bindung (V) in zwei Klassen (HBR, N-HBR) vorgenommen wird,
daß bei Zugehörigkeit zu einer Klasse (HBR) überprüft wird, ob die frei verfügbare Restübertragungskapazität Cr(Ti) der gerade untersuchten Verbindungsleitung (Ti) größer gleich der Spitzenbitrate der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) ist und in diesem Fall unter den derart ermittelten Verbin­ dungsleitungen diejenige ausgewählt wird, deren freie Rest­ übertragungskapazität die Spitzenbitrate dieser Verbindung (V) am meisten übersteigt, und
daß bei Zugehörigkeit zu der verbleibenden Klasse (N-HBR) überprüft wird, ob der Rest aus Modulo-Division der frei ver­ fügbaren Restübertragungskapazität Cr(Ti) der gerade unter­ suchten Verbindungsleitung (Ti) durch die Spitzenbitrate (Rp(HBR)) von höchstbitratigen Verbindungen größer gleich der Spitzenbitrate der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) ist und in diesem Fall unter den derart ermittelten Verbin­ dungsleitungen diejenige ausgewählt wird, deren Rest aus Mo­ dulo-Division der freien Restübertragungskapazität durch die Spitzenbitrate von höchstbitratigen Verbindungen die Spitzen­ bitrate dieser Verbindung (V) am wenigsten übersteigt, oder andernfalls ein weiterer Suchzyklus gestartet wird, in dem überprüft wird, ob die frei Verfügbare Restübertragungskapa­ zität (Cr(Ti)) der gerade untersuchten Verbindungsleitung (Ti) größer gleich der Spitzenbitrate der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) ist und in diesem Fall unter den der­ art ermittelten Verbindungsleitungen diejenige ausgewählt wird, deren freie Restübertragungskapazität die Spitzenbitra­ te dieser Verbindung (V) am wenigstens übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Suchzyklus der Absuchstrategie mit der ersten Verbin­ dungsleitung (T1) des Verbindungsleitungsbündels (TG) gestar­ tet wird, auf alle Verbindungsleitungen (T1. . .Tn) angewandt wird und mit der letzten Verbindungsleitung (Tn) endet.
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