DE19907924C2 - Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten Netzknoten - Google Patents

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 (Bloc­ king Probability) sowie eine damit verbundene geringe Verbin­ dungsverlustwahrscheinlichkeit (Connection Loss Probability) 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 8^th International Teletraffic Congress (ITC 8), 1976, pp. 525.1-525.8, Lothar Katzschner and Reinhard Scheller" sind Absuchstrategieverfahren bekannt.

Demgemäß ist ein erstes Absuchstrategieverfahren beschrieben, mittels dem eine sequentielle Absuche von einer fester Null­ stellung aus vorgenommen wird. Hierbei wird beim Suchvorgang stets mit der ersten Verbindungsleitung im Verbindungslei­ tungsbündel begonnen. Welche der Verbindungsleitungen als er­ ste anzusehen ist, ist frei definierbar. Der Suchvorgang wird abgebrochen, sobald eine Verbindungsleitung gefunden wurde, die die Annahmekriterien erfüllt. Als Annahmekriterium wird hier die noch frei verfügbare Übertragungskapazität auf der Verbindungsleitung im Verhältnis zur Spitzenbitrate der un­ terzubringenden Verbindung herangezogen. Die neue, unterzu­ bringende Verbindung wird somit angenommen, wenn eine Verbin­ dungsleitung gefunden wird, deren frei verfügbare Übertra­ gungskapazität (Transmission Capacity) größer gleich der Spitzenbitrate (Peak Bit Rate) dieser Verbindung ist. Ist dies der Fall, wird der Suchvorgang abgebrochen. Beim näch­ sten Suchvorgang wird erneut bei der ersten Verbindungs­ leitung begonnen. Wird bis zur letzten Verbindungsleitung keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird der Suchvorgang ebenfalls abgebrochen und die in Frage kommende Verbin­ dung abgewiesen.

Nachteilig an einer derartigen Vorgehensweise ist, daß eine ungleichmäßige Lastverteilung auf dem Verbindungsleitungsbün­ del resultiert. Dies hat seinen Grund darin, daß der Suchvor­ gang stets von derselben Position aus gestartet wird und bei Auffinden einer geeigneten Verbindungsleitung abgebrochen wird. Damit sind im Durchschnitt die Verbindungsleitungen, die zuerst abgesucht wurden hoch ausgelastet, während die restlichen Verbindungsleitungen niedrig ausgelastet sind ("Schieflast").

Weiterhin wird gemäß diesem Stand der Technik ein zweites Ab­ suchstrategieverfahren beschrieben, mittels dem eine sequen­ tielle Absuche von einer variablen Nullstellung aus vorgenom­ men wird. Dabei wird beim Suchvorgang mit einer speziell markierten Verbindungsleitung im Verbindungsleitungsbündel begonnen. Die Markierung wurde von dem unmittelbar vorher ab­ gelaufenen Suchvorgang vorgenommen. Damit wird definiert, an welcher Stelle der nächste Suchvorgang aufzunehmen ist. Die neue, anzunehmende Verbindung wird angenommen, wenn eine Ver­ bindungsleitung gefunden wird, deren frei verfügbare Übertra­ gungskapazität (Transmission Capacity) größer gleich der Spitzenbitrate (Peak Bit Rate) dieser Verbindung ist. Ist dies der Fall, wird der Suchvorgang abgebrochen. Zeitgleich hierzu wird die unmittelbar darauffolgende Verbindungsleitung markiert. Beim nächsten Suchvorgang wird somit bei dieser Verbindungsleitung begonnen. Wird bis zur letzten Verbin­ dungsleitung keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird die in Frage kommende Verbindung abgewiesen. Dabei ist als letzte Verbindungsleitung diejenige Verbindungsleitung defi­ niert, die der markierten Verbindungsleitung nach zyklischem Umlauf unmittelbar vorausgehend angeordnet ist.

Hier wird zwar der Nachteil des ersten Absuchstrategiever­ fahrens (ungleichmäßige Lastverteilung) wegen der variablen Position vermieden, womit im Durchschnitt eine mehr oder we­ niger gleichmäßige Verteilung auf der Verbindungsleitung ge­ geben ist. Der Nachteil an einer derartigen Vorgehensweise besteht jedoch darin, daß wegen der gleichmäßigen Lastvertei­ lung hochbitratige Verbindungen wegen des Fehlens niedrig ausgelasteter Verbindungsleitungen mit größerer Wahrschein­ lichkeit nicht mehr unterzubringen sind und ein entsprechen­ der Verbindungsaufbauwunsch dann abgewiesen werden muß.

Diese bekannten Verfahren wurden insbesondere für eine homo­ gene 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.

Aus der US-Patentschrift US 5,070,498 ist ein Verfahren zum Steuern eines Rufes in einem ATM-Knoten bekannt. Demgemäß wird dort ein Absuchalgorithmus offenbart, der von einem fes­ ten Bezugspunkt aus gestartet wird und schrittweise auf eine weitere Anzahl von Verbindungsleitungen angewandt wird. Wie allerdings ein Absuchalgorithmus bei inhomogenem Verkehr aus­ gebildet 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 eines Bitratenschwellenwertes. Nach dessen Maßgabe wird ent­ schieden, welches Absuchstrategieverfahren auf die Verbin­ dungsleitungen angewandt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen 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 Algorithmus

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 . . . T_n angeordnet. Jede der Verbin­ dungsleitungen T₁ . . . T_n weist als pysikalischen Übertragungs­ parameter eine spezifizierte Übertragungskapazität C_s auf. Die für weitere Verbindungen frei zur Verfügung stehende Restübertragungskapazität C_r(T_i) (i = 1 . . . n) ergibt sich aus der physikalischen Übertragungskapazität C_s minus der Summe der Spitzenbitraten R_pj 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. Erfindungsgemäß wird nun beim Vorliegen eines Verbindungsauf­ bauwunsches eine sequentielle Absuche von einer bitratenab­ hängigen Startposition aus gestartet. Die entsprechenden Ver­ hältnisse sind in Fig. 2 aufgezeigt.

Hierzu werden die beiden bekannten Absuchalgorithmen, im fol­ genden Absuchstrategieverfahren genannt, kombiniert. Es wird zunächst ein Kriterium dafür festgelegt, wann welches der be­ kannten Absuchstrategieverfahren zum Ablauf gelangt. Als Kri­ terium wird ein Bitratenschwellenwert vorgesehen, der belie­ big vorgegeben werden kann, üblicherweise jedoch in der Grö­ ßenordnung 1/10 C_s . . . 1/5 C_s liegen dürfte. Zunächst wird in einem ersten Schritt entschieden, ob die Spitzenbitrate R_p der neu anzunehmenden Verbindung größer oder kleiner als die­ ser Bitratenschwellenwert ist.

Ist die Spitzenbitrate R_pV (j = V) der neu anzunehmenden Ver­ bindung V größer als der Bitratenschwellenwert, wird das Ab­ suchstrategieverfahren der sequentiellen Absuche von fester Nullstellung aus verwendet. Damit ist davon auszugehen, daß es sich bei dieser Verbindung um eine hochbitratige Verbin­ dung handelt.

Der Suchvorgang wird somit mit der ersten Verbindungsleitung im Verbindungsleitungsbündel gestartet. Welche der Verbin­ dungsleitungen die erste ist, ist frei definierbar. Die neue unterzubringende Verbindung V wird angenommen, wenn eine Ver­ bindungsleitung T_i gefunden wird, deren frei verfügbare Rest­ übertragungskapazität C_r(T_i) größer gleich der Spitzenbitrate R_pV dieser Verbindung ist. Dabei werden die Verbindungslei­ tungen im Verbindungsleitungsbündel schrittweise nacheinander überprüft. Ist eine passende Verbindungsleitung gefunden, wird diese Verbindungsleitung genommen und der Suchvorgang abgebrochen. Wird bis zur letzten Verbindungsleitung keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird die fragliche Verbindung zurückgewiesen. Steht zu einem späteren Zeitpunkt ei­ ne weitere Verbindung V' zur Annahme an, wird erneut ein Suchvorgang gestartet. Dieser wird lediglich dann erneut bei der ersten Verbindungsleitung begonnen, wenn die Spitzen­ bitrate R_pV' der neu anzunehmenden Verbindung größer als der Bitratenschwellenwert ist.

Ist die Spitzenbitrate R_pV der neu anzunehmenden Verbindung V kleiner gleich dem Bitratenschwellenwert, wird das Absuch­ strategieverfahren der sequentiellen Absuche von variabler Nullstellung aus verwendet. Damit ist davon auszugehen, daß es sich bei dieser Verbindung um eine niederbitratige Verbin­ dung handelt.

Der Suchvorgang wird somit mit einer markierten Verbindungs­ leitung im Verbindungsleitungsbündel gestartet. Die Markie­ rung wurde von dem unmittelbar vorher abgelaufenen Suchvor­ gang vorgenommen. Die neue unterzubringende Verbindung wird angenommen, wenn eine Verbindungsleitung T_i gefunden wird, deren frei verfügbare Restübertragungskapazität C_r(T_i) größer gleich der Spitzenbitrate dieser Verbindung ist. Ist dies der Fall, wird der Suchvorgang abgebrochen. Zeitgleich hierzu wird die unmittelbar darauffolgende Verbindungsleitung mar­ kiert. Beim nächsten Suchvorgang wird bei dieser Verbindungs­ leitung begonnen. Wird bis zur letzten Verbindungsleitung keine freie Übertragungskapazität gefunden, wird die in Frage kommende Verbindung abgewiesen. Dabei ist als letzte Verbin­ dungsleitung diejenige Verbindungsleitung definiert, die der markierten Verbindungsleitung nach zyklischem Umlauf unmit­ telbar vorausgehend angeordnet ist.

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 (5)

1. Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz, mit
einer Mehrzahl von Verbindungen, die jeweils über eine weite­ re Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T₁ . . . T_n) zwischen zwei benachbarten Netzknoten (N₁ . . . N₄) geleitet werden, und die auf diesen Verbindungsleitungen (T₁ . . . T_n) Übertragungskapazi­ täten reservieren, und mit
wenigstens einer weiteren Verbindung (V), die zusätzlich auf einer der Verbindungsleitungen (T₁ . . . T_n) untergebracht werden soll, indem von einem Absuchalgorithmus ermittelt wird, auf welcher der Verbindungsleitungen (T₁ . . . T_n) nach Maßgabe eines Annahmekriteriums diese Verbindung (V) noch untergebracht werden kann,
dadurch, gekennzeichnet,
daß nach Maßgabe eines Bitratenschwellenwertes der Absuchal­ gorithmus von einen festen oder einem variablen Bezugspunkt aus gestartet und schrittweise auf die weitere Mehrzahl von Verbindungsleitungen (T₁ . . . T_n) angewandt wird, bis eine Ver­ bindungsleitung (T₁ . . . T_n) mit genügend freier Übertragungska­ pazität gefunden wird und die Verbindung angenommen wird, oder alle Verbindungsleitungen (T₁ . . . T_n) durchlaufen sind und die Verbindung abgewiesen werden muß.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Bezugspunkt die erste Verbindungsleitung (T₁) im Verbindungsleitungsbündel (TG) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Bezugspunkt die Verbindungsleitung (T_i) im Verbindungsleitungsbündel (TG) ist, die der Verbindungslei­ tung in zyklischem Umlauf unmittelbar nachfolgend angeordnet ist, an der der letztmalig zuvor von einem variablen Bezugs­ punkt gestartete Absuchalgorithmus abgebrochen wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Restübertragungskapazität (C_r(T_i)) einer Ver­ bindungsleitung (T₁ . . . T_n) sich aus der physikalischen Über­ tragungskapazität (C_s) dieser Verbindungsleitung ergibt, und dieser Betrag um die Summe der Spitzenbitraten (R_pj) der mo­ mentan aktiven m Verbindungen (j = 1 . . . m) dieser Verbindungs­ leitung vermindert ist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Annahmekriterium derart ausgebildet ist, indem über­ prüft wird, ob die frei verfügbare Restübertragungskapazität C_r(T_i) größer gleich der Spitzenbitrate (R_pV) dieser Verbin­ dung (V) ist.