DE19948414C2 - Verfahren zum Aufbau eines Kommunikationsnetzes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines hierarchisch strukturier­ ten Kommunikationsnetzes für Telefonvekehr und Internet-Einwahlverkehr, mit Knoten, die sich in ihrer Hierarchiestufe und ihrer technischen Ausstattung un­ terscheiden und von denen zumindest einer als Internet-Schnittstelle ausgestal­ tet ist und die miteinander durch Leitungen verbunden sind, die unterschiedli­ che Bandbreiten haben und/oder auf unterschiedlichen Übertragungsmedien basieren.

Der Zugang zum Internet erfolgt für die große Mehrzahl der Benutzer über ein öffentliches oder privates Telefonnetz. Da der Telefonmarkt in den meisten Län­ dern liberalisiert worden ist, können die Nutzer zwischen unterschiedlichen Be­ treibern von Telefon-Leitungsnetzen und/oder Mobilfunknetzen wählen. Die Lei­ tungen, die den Anschluß des Teilnehmers mit einem Vermittlungsknoten ver­ binden, sind jedoch in der Regel in der Hand eines einzelnen Netzbetreibers, der im folgenden als Primärnetzbetreiber bezeichnet werden soll. Wenn der Teilneh­ mer das Netz eines anderen Netzbetreibers benutzen möchte, so erfolgt der Übergang in das Netz dieses anderen Netzbetreibers, im folgenden als Sekundär­ netzbetreiber bezeichnet, an speziellen Verbindungspunkten, die als PoIs (Points of Interconnection) bezeichnet werden. Es ergibt sich somit eine hierarchische Netzstruktur, bei der die unterste Ebene durch die einzelnen Teilnehmeran­ schlüsse und die nächsthöhere Ebene durch die PoIs gebildet wird.

Auch das Netz des Sekundärnetzbetreibers ist im allgemeinen hierarchisch auf­ baut. Die oberste Ebene wird durch eine Anzahl vollvernetzter Knoten gebildet, die durch leistungsfähige Leitungen wie Breitband-Kupferkabel, Glasfaserkabel, Funkleitungen und dergleichen miteinander verbunden sind. Diese Knoten und die zugehörigen Verbindungen bilden gewissermaßen das Rückgrat des Netzes und werden als "Backbone" bezeichnet. Häufig gibt es zwischen dem Backbone und den PoIs noch mindestens eine weitere Hierarchieebene. In der Praxis ha­ ben die Knoten der höheren Ebenen zumeist auch die Funktion eines PoIs. Beim Aufbau eines Kommunikationsnetzes ist deshalb für jeden einzelnen Knoten zu spezifizieren, welcher Hierarchieebene er angehören soll, welche Knoten der niedrigeren Hierarchieebenen direkt mit diesem Knoten verbunden werden sol­ len und, sofern es sich nicht um einen Backbone-Knoten handelt, mit welchem Knoten der nächsthöheren Hierarchieebene der betreffende Knoten verbunden sein soll. Diese Spezifikationen werden im folgenden als Konfiguration des Net­ zes bezeichnet. Weiterhin muß beim Aufbau des Netzes festgelegt werden, wel­ che technische Ausstattung die verschiedenen Knoten erhalten sollen und wie die Leitungen, durch die diese Knoten miteinander verbunden sind, technisch realisiert werden sollen. Diese Festlegungen werden im folgenden als "Dimensio­ nierung" bezeichnet. Die technische Aufgabe besteht nun darin, eine Konfigura­ tion und Dimensionierung des Netzes zu finden, die bei geringstmöglichem In­ stallations- und Betriebsaufwand eine bedarfgerechte Bedienung sämtlicher Teilnehmer ermöglicht. Grundlage hierfür ist eine Ermittlung des Bedarfs an­ hand statistischer Daten über die aktuelle oder für die Zukunft zu erwartende räumliche und zeitliche Verteilung der Dichte des Datenverkehrs.

Aus DE 197 19 170 A1 ist ein Verfahren zum Aufbau eines Telekommunikati­ onsnetzes bekannt, das die folgenden Schritte aufweist:

• - Vorgabe möglicher Standorte für die Knoten,
• - Erstellen von Verkehrsstatistiken für Bestimmung der erforderlichen Kom­ munikationskapazitäten,
• - Erstellen einer Konfiguration für das Netz, einschließlich Dimensionierung der Netzelemente, d. h., der Knoten und Leitungen, anhand der Spitzenbela­ stung, die sich für das jeweilige Netzelement aus den Verkehrsstatistiken ergibt, unter Berücksichtigung einer Bewertungsfunktion, die den Installations- und Betriebsaufwand für die Konfiguration repräsentiert,
• - Optimieren der Konfiguration und
• - Einrichten der Knoten und Leitungen gemäß der optimierten Konfiguration.

Wenn der Sekundärnetzbetreiber auch einen Zugang zum Internet anbietet und in seinem Netz entsprechende Internet-Einwahlknoten bereitstellt, so besteht der Datenverkehr nicht nur aus Telefonverbindungen von Teilnehmer zu Teil­ nehmer, sondern auch aus Internet-Einwahlverkehr zwischen den Teilnehmern und den im Sekundärnetz bereitgestellten Einwahlknoten. Da für den Internet- Einwahlverkehr ein anderes Übertragungsprotokoll als für den Telefonverkehr benutzt wird, muß in diesem Fall bei der Konfiguration des Netzes auch spezifiziert werden, welche Knoten als Schnittstelle zwischen dem telefonspezifischen Übertragungsprotokoll und dem internetspezifischen Übertragungsprotokoll ausgestaltet werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufbau eines Kommunikations­ netzes für Telefonverkehr und Internet-Einwahlverkehr anzugeben, das bei ge­ ringstmöglichem Installations- und Betriebsaufwand eine bedarfsgerechte Bedie­ nung beider Verkehrsarten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die folgenden Schritte:

• a) Vorgabe möglicher Standorte für die Knoten,
• b) Erstellen gesonderter Verkehrsstatistiken für den Telefonverkehr und den Internet-Einwahlverkehr,
• c) Vorgabe einer Anfangskonfiguration für das Netz
• d) Dimensionieren der Netzelemente, d. h., der Knoten und Leitungen, anhand der Spitzenbelastung, die sich für das jeweilige Netzelement aus den beiden in Schritt (b) erstellten Verkehrsstatistiken ergibt,
• e) Berechnen einer Bewertungsfunktion, die den Installations- und Be­ triebsaufwand für die aktuelle Konfiguration repräsentiert,
• f) Verändern der Konfiguration nach dem Zufallsprinzip und Wiederholen der Schritte (d) und (e) für die neue Konfiguration,
• g) Vergleichen der Bewertungsfunktionen für die neue und die alte Konfigura­ tion und Entscheiden, welche Konfiguration als aktuelle Konfiguration über­ nommen wird, nach einem Simulated-Annealing-Algorithmus,
• h) Wiederholen der Schritte (f) und (g), bis die Bewertungsfunktion konvergiert,
• i) Einrichten der Knoten und Leitungen gemäß der in Schritt (h) erhaltenen Konfiguration.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich bei der Konfiguration und Dimensionierung des Netzes beträchtliche Synergieerffekte erzielen lassen, wenn die Ermittlung des Bedarfs auf der Grundlage der Verkehrsstatistiken für beide Verkehrsarten und unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Besonderheiten er­ folgt. Diese Synergieeffekte ergeben sich daraus, daß für den Telefonverkehr und den Internet-Einwahlverkehr auf den unteren Ebenen dieselben Leitungen be­ nutzt werden, dann jedoch auf einer der höheren Ebenen eine Differenzierung stattfindet, und daß sich die räumlichen und zeitlichen Verkehrsdichteprofile für den Telefonverkehr einerseits und den Internet-Einwahlverkehr andererseits erheblich voneinander unterscheiden. Beispielsweise ist es häufig so, daß der Telefonverkehr die höchste Dichte am Tage, während der normalen Bürozeiten aufweist, während der Internet-Einwahlverkehr die größte Dichte in den Abend- und Nachtstunden erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt dieser Effekt automatisch dazu, daß die Knoten und Leitungen auf den unteren Ebe­ nen, die vom Telefon- und Internetverkehr gemeinsam benutzt werden, kleiner dimensioniert werden, so daß entsprechende Kosteneinsparungen erzielt wer­ den. Ähnliche Einsparungseffekte können sich aus der unterschiedlichen räum­ lichen Verteilung der Verkehrsdichten ergeben. Wenn beispielsweise in einer bestimmten Region der Internetverkehr einen besonders hohen Anteil am gesam­ ten Verkehrsaufkommen aufweist, so lassen sich die Leitungen in dieser Region dadurch entlasten und kostengünstiger gestalten, daß in dieser Region die Dich­ te der Schnittstellen zum Internet erhöht wird und damit die Leitungen für den Internetverkehr effizienter ausgenutzt werden. Einsparungseffekte dieser Art werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch erreicht, ohne daß der Anwender des Verfahrens hierzu besondere Überlegungen anstellen oder die Situation im einzelnen analysieren muß.

Das Verfahren ist außerdem besonders geeignet für eine Optimierung in den Fällen, in denen auch ein Teil des Telefonverkehrs über das Internet abgewickelt wird. Die Entscheidung, ob die gesamte Übertragungskapazität oder zumindest ein Teil der Übertragungskapazität für den Telefonverkehr zwischen zwei Knoten durch Direktleitungen oder über das Internet bereitgestellt wird, stellt dann ei­ nen weiteren Parameter der Konfiguration und Optimierung des Netzes dar.

Ausgangspunkt des Verfahrens ist eine vom Anwender vorgegebene Anfangskon­ figuration, die dann nach einem in der Literatur als "Simulated Annealing" (Si­ muliertes Tempern) bekannten Verfahren optimiert wird. Dabei werden an der Anfangskonfiguration nach dem Zufallsprinzip kleine Änderungen vorgenom­ men, beispielsweise dadurch, daß die Hierarchiestufe eines Knotens angehoben oder gesenkt wird, daß man einen PoI ganz entfallen läßt oder einen speziellen Knoten als zusätzliche Internet-Schnittstelle ausgestaltet. Jeder einzelne Knoten und und jede einzelne Leitung in der geänderten Konfiguration wird dann an­ hand der Verkehrsstatistiken so dimensioniert, daß sowohl für den Telefonver­ kehr als auch für den Internet-Einwahlverkehr eine ausreichende Kapazität zur Verfügung steht. Für jeden Knoten und jede Leitung entsteht abhängig von der Dimensionierung ein bestimmter Installationsaufwand, der in eine Bewertungs­ funktion für die gegebene Konfiguration eingeht. Darüber hinaus entsteht für je­ den Knoten und jede Leitung ein gewisser Aufwand für den Betrieb und die Un­ terhaltung. Auch dieser Aufwand geht nach einem bestimmten Kostenmodell in die Bewertungsfunktion ein. Ebenso fließen in die Bewertungsfunktion auch die Kosten für Fremdleistungen ein, insbesondere die Kosten für die Bereitstellung von Netzkomponenten durch den Primärnetzbetreiber. Die so berechnete Bewer­ tungsfunktion stellt somit ein Maß für die Gesamtkosten für die Installation und den Betrieb des Netzes dar. Nach jeder zufälligen Änderung der Netzkonfigurati­ on und entsprechender Dimensionierung wird die Bewertungsfunktion erneut berechnet. Änderungen der Konfiguration, die zu einer höheren Bewertungs­ funktion geführt haben, werden gemäß dem Simulated-Annealing-Algorithmus entweder übernommen oder verworfen. Dieser Algorithmus ist den Prozessen nachempfunden, die beim Erhitzen und Abkühlen eines Festkörpers dazu füh­ ren, daß der Festkörper die energieärmste Kristallstruktur annimmt. In der "Er­ wärmungsphase" werden auch zufällige Änderungen der Konfiguration zugelas­ sen, die zu einer höheren Energie bzw. Bewertungsfunktion führen. Erst in einer anschließenden "Abkühlungsphase" erfolgt dann eine Minimierung der Bewer­ tungsfunktion. Durch das ein- oder mehrmalige "Erwärmen" wird verhindert, daß die Konfiguration in einem weit vom absoluten Minimum entfernten lokalen Minimum hängenbleibt. Es läßt sich zeigen, daß ein solches Verfahren nach und nach zu einer Konfiguration konvergiert, bei der die Bewertungsfunktion in der Nähe eines zumindest relativen Optimums liegt.

In der einfachsten Version werden bei dem Verfahren lediglich zwei unterschied­ liche Verkehrsströme berücksichtigt, nämlich einerseits der Telefonverkehr und andererseits der Internet-Einwahlverkehr. Das Verfahren läßt sich jedoch analog dahingehend erweitern, daß zusätzliche oder andere Verkehrsströme gesondert berücksichtigt werden, beispielsweise Auslandstelefongespräche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Kommunikationsnetzes;

Fig. 2 ein Beispiel einer Verbindungsmatrix, die die räumliche Ver­ kehrsstatistik des Telefonverkehrs repräsentiert;

Fig. 3a u. 3b Beispiele für zeitliche Verkehrsstatistiken des Telefon- und des Internet-Einwahlverkehrs; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

In Fig. 1 ist ein hierarchisch strukturiertes Kommunikationsnetz dargestellt, das vier Hierarchieebenen aufweist, die als Ebene 0, Ebene 1, Ebene 2 und Ebene 3 bezeichnet sind. Die unterste Ebene 0 besteht aus Knoten 10, bei denen es sich um Teilnehmeranschlüsse handelt, die durch Leitungen 12 eines Primärnetzbe­ treibers mit Knoten 14 der Ebene 1 verbunden sind. Bei den Knoten 14 der Ebe­ ne 1 handelt es sich um sogenannte PoIs, d. h., um Schnittstellen zwischen dem Netz des Primärnetzbetreibers und dem aus den Ebenen 1, 2 und 3 bestehenden Netz eines Sekundärnetzbetreibers, das mit Hilfe des hier beschriebenen Verfah­ rens optimiert werden soll. Jeder Knoten 14 ist durch die Leitungen 12 des Pri­ märnetzes mit einer Vielzahl von Teilnehmern (Knoten 10) verbunden. In einem praktischen Beispiel bedient ein Knoten 14 die Teilnehmer mehrerer Ortsnetze des öffentlichen Telefonnetzes.

Die Knoten 14 sind nicht direkt untereinander verbunden, sondern sind jeweils über eine Leitung 16 mit einem Knoten 18 der Ebene 2 verbunden.

Jeder Knoten 18 bedient mehrere Knoten 14 und ist über eine Leitung 20 mit ei­ nem Knoten 22 der Ebene 3, des sogenannten Backbones, verbunden. Die Kno­ ten 22 des Backbones, von denen in Fig. 1 nur zwei dargestellt sind, sind durch sehr leistungsfähige Leitungen 24 vollständig miteinander vernetzt.

Die Knoten 18 und 22 der Ebenen 2 und 3 können über Leitungen 12 des Pri­ märnetzes auch direkt mit Knoten 10 der Ebene 0 verbunden sein und somit ebenso wie die Knoten 14 die Funktion von PoIs erfüllen. Bei den Örtlichkeiten, in denen die Knoten 14 und ggfs. auch die Knoten 18 und 22 untergebracht sind, wird es sich häufig um angemietete Räume oder Einrichtungen in Vermitt­ lungsstellen des Primärnetzbetreibers handeln. Die Leitungen 16, 20 und 24 zwischen den Knoten der Ebenen 1 bis 3 gehören dagegen zum Netz des Sekun­ därnetzbetreibers und können sich hinsichtlich ihrer Übertragungskapazität und hinsichtlich der benutzten Übertragungsmedien unterscheiden. Auch die Kapazität und technische Ausstattung der Knoten 14, 18 und 22 kann je nach Bedarf unterschiedlich sein. Beispielsweise können diese Knoten mit Multiple­ xern ausgestattet sein oder TDM-Vermittlungssystem für die Übertragung von Sprachinformationen nach dem TDM-Verfahren (Time Division Multiplexing) aufweisen. Weiterhin können diese Knoten mit sogenannten Remote Access Ser­ vern (RAS) ausgestattet sein, die als Internet-Schnittstellen fungieren und die Anpassung der Internet-Einwahldaten an das im Internet gebräuchliche IP-Pro­ tokoll vornehmen. Schließlich können einzelne Knoten, vornehmlich Knoten 22 des Backbones, ein Internet-Gateway (IG) aufweisen, das die eigentliche Verbin­ dung zwischen dem Netz des Sekundärnetzbetreibers und dem Internet dar­ stellt.

Wenn ein Teilnehmer das Sekundärnetz für ein Ferngespräch benutzen will, so wird er über die Leitungen 12 des Primärnetzes mit dem nächstgelegenen PoI (z. B. einem der Knoten 14) verbunden, und von dort wird das Gespräch über das Sekundärnetz zu dem PoI weitergeleitet, der dem angerufenen Teilnehmer (Knoten 10) am nächsten liegt. Die Weiterleitung des Gesprächs von diesem PoI zum Teilnehmer erfolgt dann wieder über das Primärnetz. Ein Beispiel eines sol­ chen Übertragungsweges 26 für den Telefonverkehr ist in Fig. 1 gestrichelt dar­ gestellt. In diesem Fall erfolgt die Übertragung über zwei Knoten 18 der Ebene 2, die mit demselben Knoten 22 der Ebene 3 verbunden sind. Im allgemeinen Fall wird das Gespräch jedoch über die Leitung 24 zu einem anderen Knoten 22 des Backbones und dann zu einem diesem Knoten mittelbar oder unmittelbar zuge­ ordneten PoI übertragen werden.

Ein Beispiel eines Übertragungsweges 28 für den Internet-Einwahlverkehr ist in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt. In den unteren Ebenen erfolgt die Datenüber­ tragung auf denselben Kanälen wie beim Telefonverkehr, d. h., zunächst über das Primärnetz und dann über die PoIs des Sekundärnetzbetreibers. Sobald die Daten jedoch auf irgendeiner der Ebenen 1, 2 oder 3 zu einem Knoten gelangen, der mit einer Internet-Schnittstelle (RAS) ausgestattet ist, werden die Daten über das Backbone zum nächsten Internet-Gateway (IG) weitergeleitet.

Die Knoten 14, 18, 22 und Leitungen 16, 20, 24 des Sekundärnetzbetreibers müssen so dimensioniert sein, daß jederzeit und in jedem Teil des Netzes eine ausreichende Übertragungskapazität zur Verfügung steht. Andererseits ist je­ doch eine Überdimensionierung zu vermeiden, damit keine unnötigen Kosten entstehen.

Zur Ermittlung des Bedarfs wird für den Telefonverkehr und für den Internet- Einwahlverkehr je eine Verkehrsmatrix erstellt, die die räumliche Verteilung der Verkehrsdichte angibt. Fig. 2 zeigt als Beispiel eine Verkehrsmatrix für den Tele­ fonverkehr. Der räumliche Ausdehnungsbereich des Netzes wird in Regionen A, B, C, . . . aufgeteilt. Die Matrix gibt dann für jedes Paar von Regionen, beispiels­ weise A und B, die Häufigkeit von Telefongesprächen von A nach B bzw. von B nach A an. Im gezeigten Beispiel wird zwischen den beiden Richtungen der Tele­ fonverbindung (von A nach B oder von B nach A) unterschieden. Wenn auf diese Unterscheidung verzichtet wird, halbiert sich der Datenumfang der Verkehrsma­ trix.

Eine entsprechende Verkehrsmatrix wird auch für den Internet-Einwahlverkehr erstellt.

Für die Erstellung beider Verkehrsmatrizen kann beispielsweise ein Software- Werkzeug benutzt werden, das von der Nortel Dasa Network Systems GmbH & Co. KG, Friedrichshafen, unter der Bezeichnung "TraffMate" angeboten wird.

Neben der räumlichen Verteilung der Verkehrsdichte wird auch die zeitliche Dichteverteilung der Verkehrsströme ermittelt, und zwar wiederum gesondert für den Telefonverkehr und für den Internet-Einwahlverkehr. Die Fig. 3a und 3b zeigen Tagesprofile für die zeitliche Verteilung der Verkehrsdichte in Form von Balkendiagrammen, wobei jeder Balken einem Zeitintervall von einer Stunde entspricht. Man erkennt, daß sich die Tagesprofile der Verkehrsströme deutlich voneinander unterscheiden. Während beim Telefonverkehr die Verkehrsdichte nachts äußerst gering ist und erst bei Arbeitsbeginn gegen 8 Uhr morgens ab­ rupt ansteigt und dann im Laufe des Nachmittags wieder abfällt, zeichnet sich der Internetverkehr durch eine hohe Verkehrsdichte in den Abend- und Nacht­ stunden aus, während ein Minimum in den frühen Morgenstunden erreicht wird.

Die Tagesprofile gemäß Fig. 3a und 3b können für das Netz als Ganzes erstellt werden, unter der realistischen Annahme, daß die Gewohnheiten der Netzbenut­ zer keine allzu großen räumlichen Unterschiede aufweisen. Wahlweise ist es je­ doch möglich, die Tagesprofile räumlich aufzulösen, indem beispielsweise für je­ des Matrixelement der Verkehrsmatrix nach Fig. 2 ein gesondertes Tagesprofil erstellt wird.

Die Verkehrsstatistiken gemäß Fig. 2 und 3 werden elektronisch aufbereitet und gespeichert und bilden die Grundlage für den Aufbau des Kommunikationsnet­ zes nach einem Verfahren, das nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert wird.

Das Verfahren beginnt damit, daß in Schritt S1 eine bestimmte Anfangskonfigu­ ration und -dimensionierung des Netzes vorgegeben wird. Dabei werden die Orte und die Hierarchiestruktur sämtlicher Knoten 14, 18 und 22 des Sekundärnet­ zes spezifiziert und in ein Datenverarbeitungssystem eingegeben, in dem das be­ schriebene Verfahren implementiert ist. Sofern bei der Anfangskonfiguration ei­ nige mögliche PoIs nicht benutzt werden, gibt man zusätzlich auch die Orte die­ ser PoIs ein. Weiterhin kann für jeden PoI spezifiziert werden, welche techni­ schen Ausstattungen dort installierbar sind. Die Dimensionierung der einzelnen Netzwerkelemente (Knoten und Leitungen) erfolgt mit Hilfe eines Softwaremo­ duls, das auf die Statistikdaten gemäß Fig. 2 und 3 zurückgreift und sicher­ stellt, daß für alle zu erwartenden Verbindungshäufigkeiten eine ausreichende Kapazität zur Verfügung steht. In der Praxis werden für eine gegebene Leitung, d. h., für eine Verbindung von Knoten zu Knoten, unterschiedliche Übertra­ gungskanäle zur Verfügung stehen. Das Softwaremodul berechnet dann die preisgünstigste Kombination von Übertragungskanälen, mit der die geforderte Übertragungskapazität erreicht wird.

In Schritt S2 wird für die so erhaltene Konfiguration und Dimensionierung eine Bewertungsfunktion f(alt) berechnet. Diese Bewertungsfunktion dient dazu, nach einem geeigneten Kostenmodell alle Installations- und Betriebskosten für das Netz abzuschätzen. Diese Kosten umfassen insbesondere die Gebühren für die Benutzung der Leitungen 12 des Primärnetzes, die von der Verkehrsdichte an den betreffenden PoI und - bei sehr großem Einzugsbereich des PoIs - von der durchschnittlichen Entfernung zwischen Teilnehmer und PoI abhängig ist. Weiterhin gehen in die Bewertungsfunktion die Betriebskosten und Kapitalko­ sten für die technische Ausrüstung jedes einzelnen Knotens ein, ebenso die Be­ triebs- und Kapitalkosten für die netzeigenen Leitungen 16, 20 und 24. Je nach Art des benutzten Übertragungsmediums können diese Kosten für einzelne Lei­ tungen auch entfernungsabhängig sein.

In Schritt S3 werden an der aktuellen Konfiguration eine oder mehrere Ände­ rungen nach dem Zufallsprinzip vorgenommen. Die Änderungen können bei­ spielsweise darin bestehen, daß der Einzugsbereich eines PoIs vergrößert oder verkleinert wird, daß ein PoI ganz aufgehoben oder ein neuer hinzugefügt wird, daß ein Knoten 14 der Ebene 1 einem anderen Knoten 18 der Ebene 2 zugeord­ net wird, daß ein Knoten der Ebene 1 in einen Knoten einer höheren Ebene ver­ wandelt wird oder umgekehrt und die Zuordnung zwischen den Knoten der verschiedenen Ebenen entsprechend angepaßt wird.

In Schritt S4 wird für die geänderte Konfiguration eine Neudimensionierung vor­ genommen. Dazu kann dasselbe Softwaremodul wie in Schritt S1 benutzt wer­ den.

In Schritt S5 wird für das neu konfigurierte und neu dimensionierte Netz die Be­ wertungsfunktion f(neu) auf der Grundlage desselben Kostenmodells wie in Schritt S2 berechnet. In Schritt S6 werden die Kostenfunktionen für die neue und die alte Konfiguration verglichen, und es wird entschieden, welche der bei­ den Konfigurationen die Grundlage für das weitere Verfahren bilden soll. Je höher die angenommene "Temperatur" ist, desto eher wird auch eine Zunahme der Be­ wertungsfunktion toleriert. Wird die neue Konfiguration verworfen, so erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S3. Andernfalls wird in Schritt S7 die geänderte Konfigu­ ration zur aktuellen Konfiguration erklärt. In Schritt S8 wird dann überprüft, ob sich die Konfiguration in der Nähe eines Minimums für die Bewertungsfunktion stabilisiert hat. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S2. Die Berechnung der Bewertungsfunktion in Schritt S2 ist dann allerdings trivial, da diese Bewertungsfunktion gleich der zuvor in Schritt S5 berechneten Bewertungsfunktion f(neu) ist.

Die Schleife aus den Schritten S2 bis S8 wird so oft wiederholt, bis sich in Schritt S8 zeigt, daß die Bewertungsfunktion auch nach mehreren Änderungs­ versuchen nicht mehr signifikant abgenommen hat. Dies bedeutet, daß sich die Konfiguration dem Optimum genähert hat. In diesem Fall wird die aktuelle Kon­ figuration als Ergebnis des Optimierungsprozesses ausgegeben, und das Netz wird in dieser Konfiguration und Dimensionierung eingerichtet.

Selbstverständlich eignet sich die oben beschriebene Prozedur ebenso zur Opti­ mierung eines bereits bestehenden Netzes, wenn sich die Bedingungen, bei­ spielsweise die Kostenstruktur und/oder die Verkehrsstatistik geändert haben.

In Versuchen wurden Netzwerkkonfigurationen nach dem oben beschriebenen Verfahren unter Berücksichtigung sowohl der Verkehrsstatistiken für Telefon­ verkehr als auch der Verkehrsstatistiken für Internetverkehr berechnet, und die Ergebnisse wurden mit Netzkonfigurationen verglichen, die allein unter Berück­ sichtigung der Verkehrsstatistiken für den Telefonverkehr oder allein unter Be­ rücksichtigung der Verkehrsstatistiken für den Internet-Einwahlverkehr optimiert worden waren. Bei dem erfindunsgemäßen Verfahren ergab sich im Durchschnitt eine um etwa 20% geringere Bewertungsfunktion. Dies beweist, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beträchtliche Synergieeffekte er­ reichbar und entsprechende Kostenersparnisse erzielbar sind.

Claims (3)

1. Verfahren zum Aufbau eines hierarchisch strukturierten Kommunikations­ netzes für Telefonverkehr und Internet-Einwahlverkehr, mit Knoten (14, 18, 22), die sich in ihrer Hierarchiestufe und ihrer technischen Ausstattung unter­ scheiden und von denen zumindest einer als Internet-Schnittstelle (RAS) ausge­ staltet ist und die miteinander durch Leitungen (16, 20, 24) verbunden sind, die unterschiedliche Bandbreiten haben und/oder auf unterschiedlichen Übertra­ gungsmedien basieren, mit den folgenden Schritten:

• a) Vorgabe möglicher Standorte für die Knoten (14, 18, 22),
• b) Erstellen gesonderter Verkehrsstatistiken für den Telefonverkehr und den Internet-Einwahlverkehr,
• c) Vorgabe einer Anfangskonfiguration für das Netz,
• d) Dimensionieren der Netzelemente, d. h., der Knoten und Leitungen, anhand der Spitzenbelastung, die sich für das jeweilige Netzelement aus den beiden in Schritt (b) erstellten Verkehrsstatistiken ergibt,
• e) Berechnen einer Bewertungsfunktion, die den Installations- und Be­ triebsaufwand für die aktuelle Konfiguration repräsentiert,
• f) Verändern der Konfiguration nach dem Zufallsprinzip und Wiederholen der Schritte (d) und (e) für die neue Konfiguration,
• g) Vergleichen der Bewertungsfunktionen für die neue und die alte Konfigura­ tion und Entscheiden, welche Konfiguration als aktuelle Konfiguration über­ nommen wird, nach einem Simulated-Annealing-Algorithmus;
• h) Wiederholen der Schritte (f) und (g), bis die Bewertungsfunktion konvergiert,
• i) Einrichten der Knoten und Leitungen gemäß der in Schritt (h) erhaltenen Konfiguration.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrs­ statistiken sowohl die räumliche Verteilung als auch die zeitliche Verteilung für den Telefonverkehr einerseits und den Internet-Einwahlverkehr andererseits an­ geben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mög­ lichen Konfigurationen auch solche Konfigurationen einschließen, bei denen ein Teil des Telefonverkehrs über das Internet erfolgt.