DE19937244B4

DE19937244B4 - Verfahren zum Bestimmen von Zellenverlustprioritätsinformationen

Info

Publication number: DE19937244B4
Application number: DE19937244A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. Heiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2019-08-07
Also published as: DE19937244A1

Abstract

Innerhalb eines ATM-Kommunikationssystems bzw. -endgerätes wird die Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) in betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- sowie Ressource-Management-Zellen (OAM), die zwischen Zellen (DP1, DP2) einer virtuellen Verbindung (GFR-Vx) mit garantierter Rahmenübertragungsrate (Guaranteed Frame Rate) eingefügt werden, dadurch bestimmt, daß die Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) der unmittelbar zu übermittelnden Zelle (DP1) der jeweiligen virtuellen Verbindung (GFR-Vx) ermittelt wird und in die betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- sowie Ressource-Management-Zellen (OAM) eingefügt wird.

Description

In bestehenden und zukünftigen paketorientierten Kommunikationsnetzen, beispielsweise nach dem Asynchronen Transfer Modus (ATM) wirkenden ATM-Kommunikationsnetzen, sind zur Überwachung von variablen und festgelegten sowie garantierten Übertragungsraten von ATM-Zellen bzw. zu einem Rahmen bzw. Übertragungsrahmen gehörigen ATM-Zellen unterschiedliche Überwachungsstrategien zur Überwachung des Datenverkehrs vorgesehen. Insbesondere bei ATM-Kommunikationsnetzen, werden zu übertragenden ATM-Zellen Verlustprioritäten zugeordnet und anhand der Verlustprioritäten wird unter anderem über die Weitervermittlung der jeweiligen ATM-Zelle in einer Kommunikationseinrichtung entschieden. Dabei wird mit Hilfe einer Überwachungsprozedur aufgrund der zugeordneten Verlustprioritäten insbesondere über die Weitervermittlung oder die Verwerfung einer ATM-Zelle in der jeweiligen Kommunikationseinrichtung entschieden. Somit wird durch die zellenindividuelle Zuordnung von Verlustprioritäten festgelegt, welche ATM-Zellen bei Auftreten einer Überlastsituation innerhalb des ATM-Kommunikationsnetzes ohne den Verlust echtzeitrelevanter, verbindungsindividueller Informationen verworfen werden können.

Aus dem Dokument D1 ( EP 0756435 A2 ) ist ein Kontrollsystem mit einem "Paket-Flow-Monitor" bekannt, welcher zur Überwachung der Peak-Cell-Rate (PCR) bzw. Allowed-Cell-Rate (ACR) sowie der Minimum-Cell-Rate (MCR) mit Hilfe einer konventionellen Usage-Parameter-Control (UPC) realisiert ist. Die UPC überwacht die aktuelle Übertragungsrate der ATM-Zellen einer virtuellen Verbindung und mit Hilfe des "Leaky Bucket Algorithms" werden die die aktuelle Übertragungsrate bzw. Allowed-Cell-Rate (ACR) überschreitenden ATM-Zellen verworfen bzw. "discarded". Mit Hilfe der in rückwärtiger Übertragungs richtung ("backward direction") übertragenen RM-Zellen (Resource-Management-Zellen) werden die Parameter der Usage-Parameter-Control UPC an die aktuellen Überlastsituation des ATM-Kommunikationsnetzes angepaßt.

Weiterhin werden in dem Vorschlag "Traffic Management 4.1" des ATM Forums 1999 unterschiedliche Verkehrsklassen bzw. Verbindungstypen definiert. Dazu gehören Constant-Bit-Rate (CBR)-Verbindungen, Variable-Bit-Rate (VBR)-Verbindungen, Available-Bit-Rate (ABR)-Verbindungen, Unspecified-Bit-Rate (UBR)-Verbindungen und die Guaranteed-Frame-Rate (GFR)-Verbindungen.

Der Constant-Bit-Rate-Verbindungstyp wird für virtuelle Verbindungen benutzt, für die im Zeitraum des Bestehens der vir tuellen Verbindung eine festgelegte Übertragungsbandbreite ständig bereitgestellt werden muß.

Der Variable-Bit-Rate-Verbindungstyp ist für virtuelle Verbindungen mit variablen bzw. veränderlichen Übertragungsratenanforderungen im Vorschlag "Traffic Management 4.1" des ATM Forums 1999 definiert.

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.

Beim Unspecified-Bit-Rate-Verbindungstyp werden keine festgelegten Zellenverlustsinformationen bzw. Zellenverzögerungszeiten der jeweiligen virtuellen Verbindung zugeordnet. Vielmehr stellt der Unspecified-Bit-Rate-Verbindungstyp eine "Best-Effort" Serviceklasse dar, die in der Praxis beispielsweise für Internet-Anwendungen vorgesehen ist.

Der Guaranteed-Frame-Rate-Verbindungstyp ist zur Unterstützung von verzögerungstoleranten Anwendungen vorgesehen, denen eine geringe Übertragungsbandbreite garantiert ist und denen zusätzliche, während des Datenverkehrsaufkommens freiwerdende Übertragungskapazität zugeteilt werden kann. Bei einer Guaranteed-Frame-Rate-Verbindung werden die Informationen eines Rahmens in ATM-Zellen verpackt und allen ATM-Zellen eines Rahmens wird dieselbe Verlustpriorität bzw. Zellenverlustprioritätsinformationen mit Hilfe des Cell-Loss-Priority-Bits (CLP-Bit) zugewiesen, d.h. im Zellkopf bzw. Header der ATM-Zelle nimmt das zur Überlaststeuerung in ATM-Kommunikationssystemen vorgesehene CLP-Bit für die ATM-Zellen eines Rahmens einer virtuellen Guaranteed-Frame-Rate-Verbindung jeweils denselben Wert an.

Tritt beispielsweise in einem Netzknoten bzw. einer ATM-Kommunikationseinrichtung eine Überlast auf, so können durch die Überlaststeuerung des Netzknotens bzw. der ATM-Kommunikationseinrichtung alle zu einem Rahmen gehörenden ATM-Zellen verworfen werden. Hierzu sind in der Fachwelt unterschiedliche Überlastabwehrstrategien wie z.B. "Frame Discard" bekannt – siehe hierzu den Vorschlag "Traffic Management 4.1" des ATM Forums 1999. Dadurch kann vermieden werden, daß nach Verlust oder Empfang einer gestörten ATM-Zelle des aktuell zu übertragenden Rahmens die weiteren ATM-Zellen des Rahmens über die vorgesehene Übertragungsstrecke übertragen werden, obwohl die Information des Rahmens am Ende der Übertragungsstrecke nicht mehr fehlerfrei ankommen würde. Das ATM-Kommunikationssystem würde somit unnötigerweise belastet. Deshalb kommt es insbesondere bei einer Überlastung der Übertragungsstrecke darauf an, die weiteren ATM-Zellen eines Rahmens möglichst schnell und effektiv zu entfernen. Weisen die ATM-Zellen eines Rahmens unterschiedliche Verlustprioritäten auf, so wird für diesen Rahmen standardgemäß keine "Quality of Service" unterstützt, d.h. beim Auftreten einer Überlastsituation können im Netzknoten bzw, in der ATM-Kommunikationseinrichtung einige oder alle ATM-Zellen des Rahmens verworfen werden.

Desweiteren ist aus den ITU-T-Standards I.610 und I.371 bekannt, zum Betrieb bzw. zur Wartung bzw. zur Verwaltung und auch zum Ressourcen Management des bzw. innerhalb des ATM-Kammunikationssystems ausschließlich zu diesem Zwecke bestimmte ATM-Zellen bzw. Steuerzellen vorzusehen. Derartige ATM-Zellen werden als "Operation-Administration-Maintenance" (OAM)-Zellen und "Resource-Management" (RM)-Zellen bezeichnet. Sie können sowohl von den ATM-Kommunikationsendgeräten als auch von ATM-Kommunikationseinrichtungen in den fortlaufenden ATM-Zellenstrom eingefügt werden. Insbesondere ist beim Einfügen von OAM-Zellen oder RM-Zellen in den Zellenstrom einer Guaranteed-Frame-Rate-Verbindung darauf zu ach ten, daß die "Quality of Service" für den zu übertragenden Rahmen sichergestellt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, beim Einfügen von betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- sowie Resource-Management-Zellen die "Quality of Service" zu gewährleisten. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß zum Bestimmen der Zellenverlustprioritätsinformation in betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- und/oder Resource-Management-Zellen , die zwischen Zellen einer virtuellen Verbindung mit garantierter Rahmenübertragungsrate (Guaranteed Frame Rate) innerhalb eines ATM-Kommunikationssystem und/oder eines ATM-Kommunikationsendgerätes eingefügt werden, die Zellenverlustprioritätsinformation der unmittelbar zu übermittelnden Zelle der jeweiligen virtuellen Verbindung ermittelt wird und in die betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnische- und/oder Resource-Management-Zelle als aktuelle Zellenverlustprioritätsinformation eingefügt wird. Somit weisen alle ATM-Zellen inklusive der eingefügten betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- und/oder Resource-Management-Zellen dieselbe Zellenverlustprioritätsinformation auf und die "Quality of Service" für den jeweiligen Rahmen ist auf vorteilhafte Weise sichergestellt bzw. das durch das Einfügen einer betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- und/oder Resource-Management-Zelle mit unterschiedlicher Zellenverlustprioritätsinformation hervorgerufene Verwerfen eines kompletten Rahmens bzw. einzelner ATM-Zellen eines Rahmens wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die vorhandenen Überwachungsalgorithmen vorteilhaft unverändert weiterbenutzt werden, da durch die Überlaststeuerung eines Netzknotens bzw. einer ATM-Kommunikationseinrichtung die ATM-Zellen bzw. die in den Zellenstrom eingefügten betriebs-, wartungs-, verwal tungs-technischen- und/oder Resource-Management-Zellen im Regelfall nicht unterschiedlich behandelt werden müssen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die Zellenverlustprioritätsinformation der jeweiligen Zelle unterschiedliche Verlustprioritäten zugeordnet – Anspruch 2 – und die Zellenverlustprioritätsinformation wird durch eine ein Bit umfassende Information gebildet – Anspruch 3. Die Zuordnung von unterschiedlichen Verlustprioritäten mit Hilfe der Zellenverlustprioritätsinformation und die Bildung durch eine ein Bit umfassende Information ist auf den Vorschlag "Traffic Management Specification 4.1" des ATM Forums 1999 abgestimmt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsmäßen Verfahrens sind die betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- sowie Resource-Management-Zellen als Operation-Administration-Maintenance (OAM)-Zellen sowie Resource-Management (RM)-Zellen nach Standard ITU-T I.610 sowie ITU-T I.371 ausgestaltet – Anspruch 4.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß beim Nicht-Vorliegen einer unmittelbar zu übermittelnden Zelle der virtuellen Verbindung eine vorgegebene Standard-Zellenverlustprioritäts-information in die betriebs-wartungs-verwaltungs-technische- und/oder Resource-Management-Zelle als aktuelle Zellenverlustprioritätsinformation eingefügt wird – Anspruch 5. Hierzu wird vorteilhaft durch die das CLP-Bit repräsentierte Standard-Zellenverlustprioritätsinformation der logische Wert "0" angenommen, d.h. standardgemäß kann aufgrund des den logischen Wert "0" aufweisenden CLP-Bits der ATM-Zelle diese ATM-Zelle beim Auftreten einer Überlastsituation beispielsweise innerhalb einer ATM-Kommunikationseinrichtung nur mit geringer Wahrscheinlichkeit verworfen werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsmäßen Verfahrens wird beim Einfügen einer betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- und/oder Resource-Management-Zelle nach der Übermittlung der letzten Zelle eines Rahmens der virtuellen Verbindung die Zellenverlustprioritätsinformation der unmittelbar zu übermittelnden Zelle des folgenden Rahmens der virtuellen Verbindung ermittelt und in die betriebs-wartungs-verwaltungs-technische- und/oder Resource-Management-Zelle als aktuelle Zellenverlustprioritätsinformation eingefügt – Anspruch 6. Vorteilhaft wird dadurch die nach der Übermittlung der letzten Zelle eines Rahmens eingefügte betriebs-wartungs-verwaltungs-technische- und/oder Resource-Management-Zelle mit den Zellen des folgenden Rahmens mitübermittelt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Blockschaltbildes näher erläutert.
In dem Blockschaltbild nach 1 ist eine nach dem Asynchronen Transfer Modus wirkende ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE schematisch dargestellt, an welcher eine Mehrzahl von Zubringerleitungen E1 bis En sowie eine Mehrzahl von Abnehmerleitungen A1 bis An mit Hilfe von Anschlußeinheiten AE angeschlossen sind. Von diesen sind in 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 DPx über virtuelle Verbindungen nach dem Asynchronen Transfer Modus übertragen, wobei variable, festgelegte oder garantierte Übertragungsraten für die Übertragung der ATM-Zellen DPx von virtuellen Verbindungen vorgesehen sind. Im Blockschaltbild ist eine virtuelle GFR-Verbindung GFR-Vx beispielhaft durch eine gestrichelte Linie und deren Zubringerleitung Ex bzw. deren Abnehmerleitung Ax dargestellt. Bei einer Guaranteed-Frame-Rate (GFR)-Verbindung werden die Informationen eines Rahmens in ATM-Zellen DPx verpackt und allen ATM-Zellen DPx eines Rahmens wird dieselbe Verlustpriorität bzw. Zellenverlustprioritätsinformationen CLP mit Hilfe des Cell-Loss-Priority-Bits (CLP-Bit) zugewiesen.
Die Anschlußeinheit AE weist mehrere Behandlungseinrichtungen BHE auf, wobei jeder der Zubringerleitungen E1 bis En sowie den Abnehmerleitungen A1 bis An jeweils eine Behandlungseinrichtungen BHE zugeordnet ist.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Blockschaltbild nach 1 beispielhaft die der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx zugeordnete Zubringer-Behandlungseinrichtung BHEE dargestellt, die mit der Zubringerleitung Ex verbunden ist. Der Zubringer-Behandlungs-einrichtung BHEE der Anschlußeinheit AE werden die in der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx übermittelten ATM-Zellen DPx zugeführt. Anschließend werden die ATM-Zellen DPx der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx an eine Koppelanordnung KA der ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE weitergeleitet, wobei für die Koppelanordnung KA in der 1 beispielhaft ein mehrstufiger Aufbau mit einer Mehrzahl von untereinander verbundenen Koppelvielfachen KV dargestellt ist. Es können jedoch auch andere ein- oder mehrstufige Koppelanordnungen vorgesehen sein. Im Anschluß daran werden die ATM-Zellen DPx der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx von der Koppelanordnung KA durch eine an die Abnehmerleitungen A1 bis An angeschlossenen Behandlungeinrichtung BHE an die Abnehmerleitung Ax weitergeleitet.
Die Behandlungseinrichtungen BHE/BHEE sind mit einer Speichereinheit PS und einem Mikrokontroller MC ausgestattet, wobei in 1 beispielhaft die Speichereinheit PS und der Mikrokontroller MC der Zubringer-Behandlungseinrichtung BHEE der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx dargestellt sind. Bei der Ankunft einer ATM-Zelle DPx eines Rahmens der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx in der ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE wird die ATM-Zelle DPx an die Zubringer-Behandlungseinrichtung BHEE der Anschlußeinheit AE weiterge leitet und dort in der Speichereinheit PS zwischengespeichert. In 1 sind beispielhaft eine erste und zweite ATM-Zelle DP1, DP2 der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx in der Speichereinheit PS zwischengespeichert, wobei die erste ATM-Zelle DP1 vor der zweiten ATM-Zelle DP2 in der Speichereinheit PS zwischen gespeichert wurde und somit zur unmittelbaren Übertragung an die Koppelanordnung KA vorgesehen ist. Ist durch die ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE das Einfügen einer OAM- oder RM-Zelle OAM in den Zellenstrom der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx vorgesehen, so wird angenommen, daß eine in der ATM-Kommunikationseinrichtung ATM-KE bzw. in der Zubringer-Behandlungseinrichtung BHEE der Anschlußeinheit AE OAM- und/oder RM-Zelle OAM vorliegt. Desweiteren wird aus der unmittelbar zu übermittelnden ATM-Zelle DPx der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx, d.h. der ersten ATM-Zelle DP1, die in der zwischengespeicherten ersten ATM-Zelle DP1 übermittelte Zellenverlustprioritätsinformation CLP mit Hilfe des Mikrokontrollers MC im Rahmen eines Lesezykluses gelesen bzw. kopiert und in die erzeugte OAM- und/oder RM-Zelle OAM eingetragen und in der Speichereinheit PS zwischengespeichert. In 1 ist beispielsweise eine OAM-Zelle OAM dargestellt, in die mit Hilfe des Mikrokontrollers MC die Zellenverlustprioritätsinformation CLP der zwischengespeicherten, ersten ATM-Zelle DP1 eingetragen bzw. kopiert wird. Die derart modifizierte OAM- und/oder RM-Zelle OAM wird in den Zellenstrom der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx eingefügt, beispielsweise – wie in 1 dargestellt – zwischen die erste und zweite, zwischengespeicherte ATM-Zelle DP1, DP2. Ist keine ATM-Zelle DP1, DP2 der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx in der Speichereinheit zwischengespeichert bzw. wurde die letzte ATM-Zelle DP1, DP2 eines Rahmens der virtuellen GFR-Verbindung GFR-Vx bereits übertragen, so wird in die einzufügende OAM- und/oder RM-Zelle OAM eine den logischen Wert "0" annehmende Standard-Zellenverlustprioritätsinformation eingetragen bzw. kopiert. Nach Übertragung der ersten ATM-Zelle DP1 wird die eingefügte OAM-Zelle OAM an die Koppelanordnung KA übermittelt und dort vermittelt.
Die jeweilige ATM-Zelle DPx bzw. die eingefügte OAM- und/oder RM-Zelle OAM wird zu der mit der Abnehmerleitung Ax verbundenen Behandlungseinrichtung BHE vermittelt und durch die Behandlungseinrichtung BHE an die Abnehmerleitung Ax weitergeleitet.

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Zellenverlustprioritätsinformationen (CLP) in betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- sowie Resource-Management-Zellen (OAM), die zwischen Zellen (DP1, DP2) einer virtuellen Verbindung (GFR-Vx) mit garantierter Rahmenübertragungsrate (Guaranteed Frame Rate) innerhalb eines ATM-Kommunikationssystems und/oder eines ATM-Kommunikationsendgerätes eingefügt werden, bei dem die Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) der unmittelbar zu übermittelnden Zelle (DP1) der jeweiligen virtuellen Verbindung (GFR-Vx) ermittelt wird und in die betriebs-wartungs-verwaltungs-technische- und/oder Resource-Management-Zelle (OAM) als aktuelle Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) eingefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) der jeweiligen Zelle (DPx) unterschiedliche Verlustprioritäten zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) durch eine ein Bit umfassende Information gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die betriebs-wartungs-verwaltungstechnischen sowie Resource-Management-Zellen (OAM) als Operation-Administration-Maintenance-Zellen sowie Resource-Management-Zellen nach Standard ITU-T I.610 sowie ITU-T I.371 ausgestaltet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß beim Nicht-Vorliegen einer unmittelbar zu übermittelnden Zelle (DP1) der virtuellen Verbindung (GFR-Vx) eine vorgegebene Standard-Zellenverlustprioritätsinformation in die betriebs-wartungs-verwaltungs-technische- und/oder Resource-Management-Zelle (OAM) als aktuelle Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) eingefügt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß beim Einfügen einer betriebs-, wartungs-, verwaltungstechnischen- und/oder Resource-Management-Zelle (OAM) nach der Übermittlung der letzten Zelle (DPx) eines Rahmens der virtuellen Verbindung (GFR-Vx) die Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) der unmittelbar zu übermittelnden Zelle des folgenden Rahmens der virtuellen Verbindung (GFR-Vx) ermittelt wird und in die betriebs-wartungs-verwaltungs-technische- und/oder Resource-Management-Zelle (OAM) als aktuelle Zellenverlustprioritätsinformation (CLP) eingefügt wird.