DE19983404B4

DE19983404B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP Gleitfensters

Info

Publication number: DE19983404B4
Application number: DE19983404T
Authority: DE
Inventors: Jussi Ruutu; Kalevi Kilkki
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: DE19983404T1; WO2000002395A2; GB2354398B; JP2002520921A; US6219713B1; GB2354398A; WO2000002395A3; GB0030512D0; AU5039899A

Abstract

Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters, mit einem Prozessor (412) zum Empfangen eines von einem TCP-Empfänger (310) erhaltenen Bestätigungspakets und zum Weiterleiten des Bestätigungspakets zu einer TCP-Quelle (330), wobei das Bestätigungspaket ein bekanntgemachtes-Fenster-Feld aufweist, das auf eine ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße gesetzt ist, wobei das bekanntgemachte-Fenster-Feld Informationen zum Bestimmen einer Anzahl von Bytes bereitstellt, die von der TCP-Quelle (330) zum TCP-Empfänger (310) gesendet werden können, bevor die TCP-Quelle (330) ein Bestätigungspaket vom TCP-Empfänger (310) empfängt, und wobei der Prozessor dazu ausgelegt ist, eine modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße auf der Grundlage von durch den Prozessor (412) empfangenen Rückkopplungsinformationen zu berechnen; zu ermitteln, ob die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße kleiner ist als die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße; und, falls das Ermittlungsergebnis angibt, dass die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße kleiner ist als die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße, das bekanntgemachte-Fenster-Feld im Bestätigungspaket zu modifizieren, indem die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße durch die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße ersetzt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Netzwerke, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP Gleitfensters bzw. gleitenden TCP-Fensters mit Informationen über Netzwerkbedingungen bzw. Netzwerkzustände.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Heutzutage wurde ein Computernetzwerk zum Umlauf- bzw. Verteilersystem einer Organisation bzw. Firma. Organisationen haben Arbeitsplatz-Arbeitsstationen bzw. Desktop-Workstations, Server, und Hosts zu lokalen Netzwerk (LAN)-Gemeinschaften kombiniert. Diese lokalen Netzwerke wurden an andere lokale Netzwerke und an landesweite Netze bzw. Wide Area Networks (WANs) angeschlossen. Es wurde zu einer Notwendigkeit des tagtäglichen Betriebs, dass Paare von Systemen miteinander kommunizieren können müssen, wenn ein Bedarf besteht, ohne Rücksicht darauf, wo sie in dem Netzwerk angeordnet sein können.
Während der frühen Jahre von Rechnernetzwerken waren anwendereigene Netzwerkprotokolle Standard. Jedoch hat die durch die Internationale Organisation für Standardisierung (ISO) eingeführte Entwicklung des Referenzmodells zur Verbindung offener Systeme bzw. des "Open Systems Interconnection Reference Models" zu einem beeindruckenden Ausmaß an Zusammenarbeit bzw. Netzanpassungen geführt, was es Endbenutzeranwendungen im allgemeinen ermöglicht, sehr gut zwischen Systemen in einem Netzwerk zu arbeiten. Implementierungen beruhen auf schriftlichen Standards, die durch Freiwillige von Dutzenden von Computervertreibern, Hardwarekomponentenvertreibern und unabhängigen Softwarefirmen verfügbar gemacht wurden.
Während der letzten zehn Jahre verbreiteten sich lokale Netzwerke bzw. LANs. Dies erzeugte ein erneut auftretendes Problem, wie eine Überlastung zu minimieren und ein Durchsatz zu optimieren ist, das durch Netzwerkverwalter gelöst werden muss. Eine frühe Lösung bestand darin, lokale Netzwerke lediglich in mehrere kleinere Netzwerke zu unterteilen, welche kleinere Populationen bzw. Nutzerzahlen versorgten. Diese Segmente waren durch Brücken verbunden, um ein einzelnes lokales Netzwerk zu bilden, wobei Verkehr lokal auf jedes Segment begrenzt war.
Die Entwicklung neuer Netzwerktypen und landesweiter Netze bzw. von Wide Area Netzwerken erzeugte ein Bedürfnis nach Routern. Router fügten Filterungs- und Firewall-Merkmale hinzu, um mehr Kontrolle über Rundspruch-Domänen bzw. Rundspruch-Domains bereitzustellen, um Rundspruchverkehr zu begrenzen und um die Sicherheit zu erhöhen. Einem Router ist es aufgrund eingebetteter Intelligenz möglich, den besten Pfad bzw. Weg durch das Netzwerk auszuwählen. Diese hinzugefügte Intelligenz ermöglichte es Routern ebenfalls, redundante Wege zu Zielen aufzubauen, wenn dies möglich war. Ungeachtet dessen erhöhte die hinzugefügte Komplexität der durch die eingebettete Intelligenz ermöglichten Fähigkeit zur Auswahl des besten Weges die Kosten für Anschlüsse des Routers und bedingte einen wesentlichen Latenzzeit-Überhang bzw. Latenzzeit-Overhead bzw. Latenzzeit-Verwaltungsdaten. Netzwerke mit gemeinsam genutzten Medien bzw. "Shared Media" Netzwerke, die verteilten Client/Server-Datenverkehr, erweiterte Benutzerpopulationen und noch komplexere Anwendungen umfassen, ließen neue Bandbreitenengpässe entstehen. Eine solche Überlastung erzeugte unvorhergesehene Netzwerkantwortzeiten, die Unfähigkeit, verzögerungsempfindliche Anwendungen zu unterstützen und führte zu höheren Netzwerkfehlerraten.
Ein Internet ist ein Satz von durch Gateways verbundenen Netzwerken, wobei die Gateways gelegentlich auch als Router bezeichnet werden. Das Internet-Protokoll (IP) ist ein Netzwerkschichtprotokoll, welches Daten durch ein Internet routet bzw. leitet. Das Internet-Protokoll wurde entworfen, um die Verwendung von Hosts und Routern, die von unterschiedlichen Anbietern gebaut sind, zu ermöglichen, um eine wachsende Vielzahl von wachsenden Netzwerktypen zu ermöglichen, um das Wachsen des Netzwerks ohne Unterbrechungsserver möglich zu machen, und um höhere Schichten von sitzungs- und nachrichtenorientierten Diensten zu unterstützen. Die IP Netzwerkschicht erlaubt die Integration von "Inseln" lokaler Netzwerke.
Das Übertragungssteuerungsprotokoll bzw. "Transmission Control Protocol" (TCP) ist ein Teil der TCP/IP Protokollfamilie, die durch den Erfolg des Internets die Stellung als eines der weltweit wichtigsten Datenkommunikationsprotokolle erlangt hat. Kurz gesagt, ermöglicht TCP eine verlässliche Datenverbindung zwischen TCP/IP Protokolle verwendenden Vorrichtungen. TCP wird auf bzw. aufgesetzt auf IP betrieben, welches zum Packen der Daten in als Datagramme bezeichnete Datenpakete und zum Senden über das Netzwerk verwendet wird.
Jedoch enthält IP keinerlei Flusssteuerung oder Mechanismen zum erneuten Senden. Dies ist der Grund dafür, warum TCP typischerweise aufgesetzt auf diesem verwendet wird. Insbesondere verwendet TCP Bestätigungen zum Erfassen verlorener Datenpakete.
Das Dokument "Congestion Avoidance with BUC (Buffer Utilization Control) gateways and RFNC (reverse Feedback Congestion Notification)" (von T. Ziegler, H. D. Clausen, Universität Salzburg, in IEEE International Performance, Computing and Communications Conference, 5.–7. Februar 1997) offenbart einen ausschließlich in einem Gateway ausgeführten Überlastungsverhinderungsalgorithmis sowie einen Signalisierungsmechanismus, der bei Transportprotokollen anwendbar ist, die eine Gleitfenster-Flusssteuerung verwenden. Das Ziel der BUC ist es, die gesamte Zwischenspeichernutzung an einem Ausgangsanschluss in einem gewünschten Bereich zu halten, und während dies geschieht, Fairness bei den gesteuerten Unterhaltungen zwischen Datensender und Datenempfänger walten zu lassen. Um in der Lage zu sein, den Datenfluss von Unterhaltungen zu steuern, aktualisiert der BUC Algorithmus ein Fenster abhängig von dem Zustand der Warteschlange der Unterhaltung während eines als Epoche bezeichneten genau definierten Zeitintervalls. Jede Unterhaltung führt zwei Warteschlangen pro Unterhaltung an dem Gateway, eine erste Warteschlange speichert die von dem Datensender gesendeten Datenpakete und eine andere Warteschlange speichert die seitens des Datensenders zu empfangenden Bestätigungen. Zu Beginn jeder Epoche berechnet der BUC Algorithmus das Fenster der Unterhaltung für die Vorwärts-Warteschlange vom Datensender zum Datenempfänger als Funktion der Warteschlangengröße pro Unterhaltung und der Fenstergröße der vorhergehenden Epoche, und stellt das Nachrichtenkopf- bzw. Header-Feld von Bestätigungen an der entsprechenden Rückwärts-Warteschlange vom Datenempfänger zum Datensender ein.
TCP/IP Netzwerke sind heutzutage wahrscheinlich die wichtigsten aller Netzwerke und arbeiten aufgesetzt auf mehreren (physikalischen) Netzwerken. Diese zugrundeliegenden Netzwerke können gewisse Informationen über den Zustand bzw. die Bedingungen des Netzwerks und Verkehrs anbieten. Diese Art von Informationen wird nachfolgend als Rückkopplungs- bzw. Feedback(FB)-Information bezeichnet. Dieses Wissen kann verwendet werden, um die Übertragung bzw. das Senden der Quelle besser anzupassen bzw. einzustellen.
Beispielsweise kann ein Netzwerk für Einfachen-Integrierten-Medien-Zugriff bzw. ein "Simple Integrated Media Access" Netzwerk (SIMA) die Quelle mit Informationen bezüglich des niedrigsten noch akzeptierbaren Prioritätsniveaus in dem Netzwerk versorgen. Dieses System verwendet eine Rückkopplung des Prioritätsniveaus. Ein Fachmann wird erkennen, dass SIMA auch als Nennbitraten-Dienst (NBR = Nominal Bit Rate) oder unspezifische Bitrate mit Prioritäten (UBR-P = Unspecified Bit Rate with Priorities) bekannt war.
Die Druckschrift EP 0 415 843 A2 offenbart eine verzögerungsbasierte Stauvermeidung, bei der die Fenstergröße oder Paketrate zur Lasteinstellung eingestellt werden kann. Es kann somit eine Ende-zu-Ende-seitige Fensteranpassung bzw. -veränderung stattfinden.
Ein Problem entsteht, wenn FB Informationen mit einer existierenden TCP Quelle verwendet werden. Die geradlinigste Vorgehensweise scheint darin zu bestehen, den existierenden TCP Protokollstapel und die Implementierung in der Quelle zu modifizieren. Jedoch ist das Modifizieren des existierenden TCP Protokollstapels und der Implementierung in der Quelle nicht immer angebracht, da die Anzahl unterschiedlicher TCP Implementierungen sehr groß ist. Weiterhin ist eine solche Lösung an die Eigenschaften eines gewissen Netzwerkes unter TCP/IP gebunden.
Es ist ersichtlich, dass es ein Bedürfnis für ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalten von Informationen von dem Netzwerk unterhalb TCP über den Zustand des Netzwerks und des Verkehrs gibt, welches diese Information zur Steuerung der Übertragung der TCP Quelle verwendet.
Es ist ebenfalls ersichtlich, dass es ein Bedürfnis für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Übertragung der TCP Quelle ohne irgendwelche Modifikationen an den existierenden TCP Quellen gibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, die die vorgenannten Bedürfnisse erfüllen.
Zum Überwinden der Beschränkungen bei dem wie vorstehend beschriebenen Stand der Technik und zum Überwinden anderer Beschränkungen, die beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Beschreibung offensichtlich werden, offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt sind.
Die vorliegende Erfindung löst die vorangehend beschriebenen Probleme durch Bereitstellen einer Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters gemäß Patentanspruch 1.
Die vorliegende Erfindung löst die vorangehend beschriebenen Probleme durch Bereitstellen eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 5.
Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Modifikationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Diese und verschiedene andere Vorteile und neue Merkmale, welche die Erfindung kennzeichnen, sind insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen hervorgehoben, die einen Teil hiervon bilden. Zum besseren Verständnis der Erfindung, ihrer Vorteile und der durch ihre Verwendung erreichten Ziele sollte jedoch ein Bezug auf die Zeichnung, die einen weiteren Teil hiervon ausmacht, und auf die beigefügte Beschreibung erfolgen, in der spezielle Beispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und beschrieben sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der ähnliche Bezugszeichen durchgängig entsprechende Teile bezeichnen, zeigt:
1 einen TCP/IP Protokollstapel;
2 einen Paketstrom und ein TCP Gleitfenster;
3 ein Netzwerksystem, in dem ein Empfänger Bestätigungen an die Quelle bereitstellt als auch Daten von der Quelle empfängt;
4 die Funktion eines Rückkopplungsinformationswandlers (FIC = Feedback Information Converter) gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm einer Implementierung des FIC; und
6 ein Beispiel eines SIMA Netzwerks mit einer TCP Quelle und einem TCP Empfänger, wobei die Übertragung der TCP Quelle ohne jegliche Modifikationen an der existierenden TCP Quelle gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der folgenden Beschreibung eines als Beispiel dienenden Ausführungsbeispiels wird Bezug genommen auf die beigefügte Zeichnung, die einen Teil hiervon bildet, und in der zeichnerisch ein spezielles Ausführungsbeispiel dargestellt ist, bei dem die Erfindung umgesetzt werden kann. Es ist selbstverständlich, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können, da strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalten von Informationen von dem Netzwerk unterhalb von TCP über die Zustände des Netzwerks und Verkehrs an und verwendet diese Informationen zur Steuerung der Übertragung der TCP Quelle ohne jegliche Modifikationen an den existierenden TCP Quellen.
1 stellt einen TCP/IP Protokollstapel 100 dar. Wie vorstehend erwähnt, ist die TCP Schicht 110 ein Teil der TCP/IP Protokollfamilie, welche durch den Erfolg des Internets die Position als eines der weltweit wichtigsten Datenkommunikationsprotokolle erlangt hat. Die TCP Schicht 110 stellt eine verlässliche Datenverbindung zwischen TCP/IP Protokollen benutzenden Vorrichtungen bereit. Die TCP Schicht 110 wird aufgesetzt auf der IP Schicht 120 betrieben, welche zum Packen von Daten in als Datagramme bezeichnete Datenpakete und zur Übertragung durch das zugrunde liegende Netzwerk 130 verwendet wird.
Das IP Protokoll enthält jedoch keinerlei Flusssteuerungsmechanismen oder Mechanismen zur erneuten Übertragung. Das ist der Grund dafür, warum die TCP Schicht 110 typischerweise auf die IP Schicht 120 aufgesetzt verwendet wird. Im Gegensatz dazu stellen TCP Protokolle Bestätigungen zum Erfassen von verlorenen Datenpaketen bereit.
2 stellt einen Paketstrom 200 und ein gleitendes TCP Fenster bzw. TCP Gleitfenster 210 dar. Eines der wesentlichen Merkmale einer TCP Quelle besteht darin, dass sie ein gleitendes Fenster 210 bzw. Gleitfenster verwendet, welches die Bytes und mithin die IP Pakete bestimmt, die gesendet werden können, bevor eine Bestätigung von dem Empfänger empfangen wird. Dies ermöglicht es, die effektive bzw. tatsächliche Übertragungsrate der Quelle einzustellen bzw. zu regeln.
Wenn die TCP Quelle die Größe des Gleitfensters 210 erhöht, erhöht sich auch deren mittlere Übertragungsrate. Das Gleitfenster 210 ist über Oktetten 12 bis 19. Oktette bis 11 wurden gesendet, und das Gleitfenster 210 hat sich über sie hinwegbewegt. Innerhalb des Gleitfensters 210 gibt es zwei Oktettgruppen 220, 222. Die erste Oktettgruppe 220 besteht aus den Oktetten von 12 bis 16, die gesendet wurden 230. Die zweite Gruppe von Oktetten 222 in dem Gleitfenster 210 besteht aus Oktetten 17 bis 19, die bislang noch nicht gesendet wurden. Die zweite Gruppe von Oktetten 222 kann unmittelbar gesendet werden, 240. Schließlich können Oktette 20 und aufwärts, 250, nicht gesendet werden, 260. Oktett 12 muss bestätigt werden und das Gleitfenster muss vorwärts gleiten, bevor Oktett 20 gesendet werden kann. Somit stellt TCP ein erneutes Senden verlorener Datenpakete sowie Flusssteuerung unter Verwendung dieses TCP Gleitfensters 210 bereit. Das Gleitfenster 210 ist tatsächlich das Minimum des Überlastfensters der durch den Empfänger gesendeten Fensterbekanntmachung. Ein Überlastfenster wird durch die Quelle wie vorstehend beschrieben beibehalten.
3 stellt ein Netzwerksystem 300 dar, bei dem ein Empfänger 310 der Quelle 330 Bestätigungen 320 bereitstellt, als auch Daten 340 von der Quelle 330 empfängt. Der Empfänger 310 sendet Bestätigungspakete 320, die ebenfalls Fensterbekanntmachungsdaten 350 enthalten, um die Quelle 330 über die Kapazität des Empfängers 310 zum Bewältigen eingehender Daten 340 zu informieren. Somit kann der Empfänger 310 eine geeignete Fenstergröße 350 für Flusssteuerungszwecke bekannt machen. In der Praxis spezifiziert die Fensterbekanntmachung 350, auf wie viele zusätzliche Datenoktette der Empfänger 310 vorbereitet ist, um diese zu akzeptieren. Von der Quelle 330 wird angenommen, dass sie ihr gleitendes Fenster bzw. Gleitfenster gemäß dieser Bekanntmachung einstellt bzw. regelt, es sei denn, dass das Überlastungsfenster 360, das durch die Quelle 330 verwaltet bzw. beibehalten wird, kleiner ist.
Das zweite Fenster, das Überlastungsfenster 360, wird intern seitens der TCP Quelle 330 zum Absenken der Größe des Gleitfensters verwendet. Dies tritt auf, wenn ein Zeitgeber abläuft, der mitteilt, dass ein Datenpaket gesendet wurde, jedoch innerhalb einer gewissen Zeitdauer keine Bestätigung angekommen ist. Das heißt, dass ein Datenpaket verloren wurde, was am wahrscheinlichsten aufgrund einer Netzwerküberlastung bedingt ist. Um die Überlastung nicht zu verschlimmern, senkt die TCP Quelle 330 ihre Übertragungsrate ab, indem sie die Größe des Gleitfensters verringert. Die Beziehung zwischen diesen Fenstern kann ausgedrückt werden als: Tw = MIN(Fensterbekanntmachung, Überlastungsfenster),wobei T_w sich auf das Übertragungsfenster, das heißt, das Gleitfenster, bezieht.
Im Prinzip können das Überlastungsfenster 360 und Rückkopplungsinformationen, die in dem bekanntgemachten Fenster 350 enthalten sind, die durch das zugrunde liegende Netzwerk bereitgestellt werden, für den gleichen Zweck, nämlich zum Einstellen der Übertragungsrate der TCP Quelle 330 gemäß der Last und Überlastung des Netzwerks verwendet werden. Jedoch besteht ein wichtiger Unterschied zwischen dem Überlastungsfenster 360 und Rückkopplungsinformationen, die in dem bekanntgemachten Fenster 350 enthalten sind, darin, dass das Überlastungsfenster 360 auf einer Ende-zu-Ende-Basis arbeitet und typischerweise aufgrund von relativ langen Zeitüberschreitungen ziemlich langsam ist, um auf Änderungen zu reagieren. Somit kann das Überlastungsfenster 360 nicht auch irgendwelche ausführlichen Informationen bereithalten. Die TCP Quelle 310 weiß einfach, dass ein Paket entfernt wurde, was kein exaktes Bild bezüglich des Netzwerkzustands geben kann. In dem bekanntgemachten Fenster bzw. Bekanntmachungsfenster 350 enthaltene Rückkopplungsinformationen andererseits können genauer sein und können schneller auf die sich ändernden Zustände reagieren.
Ein zugrundeliegendes Netzwerk kann die in Bestätigungspaketen 320 enthaltenen Fensterbekanntmachungen 350 des Empfängers verwenden, um die Übertragungsgeschwindigkeit einer TCP Quelle 310 zu steuern. Dies kann durch Hinzufügen einer Vorrichtungs- oder Netzwerkfunktionalität erzielt werden, die nachfolgend als Rückkopplungsinformationswandler bzw. Feedback Information Converter (FIC) bezeichnet wird.
4 stellt den Betrieb 400 eines Rückkopplungsinformationswandlers (FIC) 410 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Der FIC 410 enthält einen Prozessor 412. Der FIC empfängt FB Informationen 420 über den Zustand des Netzwerks und Verkehrs und verwendet diese Informationen zum Erzeugen oder Modifizieren der in Bestätigungspaketen 440 enthaltenen Bekanntmachungen 430 des TCP Empfängers über den Prozessor 412. Die TCP Quelle empfängt lediglich, aus ihrer Sicht, herkömmliche Bestätigungspakete 440 und stellt ihr Übertragungsfenster gemäß der Bekanntmachung 430 des Empfängers ein. Die ausführliche Weise, auf die der FIC 410 die Informationen verwendet und die "modifizierte" bekanntgemachte Fenstergröße hängt von Einzelheiten des Netzwerks ab.
Gemäß der Darstellung in 4 kommt ein IP Paket 450 an dem FIC 410 an, wobei das Bekanntmachungsfenster auf den Wert W_orig 460 eingestellt ist. Der FIC 410 empfängt ebenfalls gewisse Rückkopplungsinformationen 420 von dem zugrunde liegenden Netzwerk. Die Rückkopplungsinformationen 420 können ebenfalls in (gewissen) IP Paketen enthalten sein. Beruhend auf den Rückkopplungsinformationen 420 wird der FIC 410 das das bekanntgemachte Fenster enthaltende Feld modifizieren und in der Bestätigung statt dessen den Wert W_mod 430 platzieren. Wenn die ursprüngliche Fenstergröße W_orig 460 kleiner als der neue Wert W_mod 430 ist, dann sollte der ursprüngliche Wert W_orig 460 nicht ersetzt werden. Schließlich kann der FIC 410 ebenfalls selbst eine Bestätigung erzeugen, wenn keine "tatsächliche" bzw. "wirkliche" Bestätigung empfangen wird.
5 stellt ein Flussdiagramm 500 gemäß einer Implementierung des FIC dar. Hinsichtlich des Bestätigungsverkehrs 502 wartet der FIC, bis eine Bestätigung ankommt, 510. Dann wird die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße W_mod unter Verwendung der letzten bzw. jüngsten FB Information berechnet, 512. Die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße W_orig wird aus der Bestätigung extrahiert, 514. Als nächstes erfolgt eine Bestimmung, ob W_orig kleiner ist als W_mod, 516. Falls nicht, 518, wird W_mod in die Bestätigung 520 getan. Andernfalls, 522, wird W_orig in der Bestätigung beibehalten, 524. Danach wird die Bestätigung weiter gesendet, 530. Hinsichtlich FB Informationen 504 wartet der FIC, bis FB Informationen ankommen, 540. Dann werden die FB Informationen gespeichert, 542. Diese Schleife wird wiederholt, 544.
Die vorliegende Erfindung erzielt mehrere Vorteile. Zuallererst besteht kein Bedürfnis zum Antasten der existierenden TCP Implementierung. Zweitens ist es möglich, auf Änderungen des Netzwerks lediglich durch Modifizieren, Rückkopplungsinformationswandler, zu reagieren. Die Position des FIC kann entweder in der Quelle, in dem Netzwerk oder in dem Empfänger sein. Beispielsweise kann der FIC ein Teil des Zugriffsknotens sein. Die beste Position für den FIC hängt von der Struktur des Netzwerks unterhalb TCP ab. Zudem muss die Art und Weise, auf die das Netzwerk Rückkopplungsinformationen bereitstellt, berücksichtigt werden.
6 stellt ein Beispiel eines SIMA Netzwerks 600 mit einer TCP Quelle 610 und einem TCP Empfänger 620 dar, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung die Übertragung der TCP Quelle 610 ohne jegliche Modifikationen an der existierenden TCP Quelle 610 gesteuert ist. Fachmänner werden jedoch erkennen, dass dieses Beispiel zur Veranschaulichung dient, und dass das vorliegende Beispiel herangezogen wurde, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
SIMA führt neue Eigenschaften für paketbasierte Datennetzwerke wie beispielsweise TCP/IP oder ATM-Netzwerke ein. SIMA beruht auf der Verwendung von acht Prioritätsniveaus zum Verwerfen von Paketen. Jedes Datenpaket ist mit einem Prioritätsniveau (PL) versehen, das ein ganzzahliger Wert zwischen 0 und 7 sein kann. Die Priorität wird aus dem Verhältnis der momentanen tatsächlichen Bitrate der Quelle zu der Nennbitrate (NBR) bzw. nominalen Bitrate bestimmt, die der Quelle zugewiesen ist.
An Netzwerkknoten 630, 632 wird die Priorität eines Pakets verwendet, um die Pakete zu bestimmen, die akzeptiert werden können. Gemäß dem SIMA-Schema überwachen die Netzwerkknoten 630, 632 das Besetzungsniveau ihrer Zwischenspeicher. Die Besetzungsniveaus bestimmen ein akzeptiertes Prioritätsniveau PL_a. Wenn ein Paket eine Priorität hat, die gleich oder größer als PL_a ist, wird das Paket akzeptiert und in den Ausgangszwischenspeicher genommen. Andernfalls wird das Datenpaket verworfen.
SIMA stellt ebenfalls Prioritätsniveaurückkopplung bzw. Priority Level Feedback bereit. Demgemäss kann ein SIMA-Netzwerk die Quelle 610 über ein typischerweise in dem Netzwerk 600 akzeptiertes Prioritätsniveau informieren. Weiterhin gibt es verschiedene Arten und Weisen, um diese Information in Netzwerkknoten 630, 632 zu bestimmen. Einfach ausgedrückt, bestimmt jeder Netzwerkknoten 630, 632 einen Minimalwert, PL_fb, unter kürzlich berechneten PL-Werten. Die Quelle 610 kann ein spezielles Ressourcenverwaltungspaket bzw. Resource Management (RM) Paket senden, wenn sie ein Bedürfnis hat, den Zustand entlang der Netzwerkverbindung zu kennen. An jedem Netzwerkknoten 630, 632 werden die Knoten 630, 632 den in dem Paket enthaltenen typischen Wert überprüfen. Wenn der in dem Knoten berechnete Wert PL_fb höher ist, was eine höhere Priorität anzeigt, dann wird der in dem RM Paket enthaltene Wert durch diesen höheren Wert ersetzt. Ein RM Paket 640, welches den zu der Quelle 610 zu sendenden minimalen PL enthält, wird dann von dem Empfänger 620 an die Quelle 610 zurückgesendet. In der Praxis heißt dies, dass die Quelle 610 den minimalen Prioritätswert empfangen wird, welchen sie ihren Paketen zuweisen sollte.
Der Rückkopplungsinformationswandler (FIC) 660 wird in diesem Fall eine Funktion enthalten, die die PL_FB Information empfängt. Wenn der FIC 660 die NBR der Quelle 610 kennt, kann der FIC 660 die TCP Übertragungsfenstergröße berechnen, welche die Prioritäten von Paketen gerade größer als oder gleich dem PL_FB Wert beibehalten wird. Dann setzt der FIC 660 einfach diese Fenstergröße in die Bestätigungspakete anstatt der ursprünglichen Bekanntmachung des Empfängers. Wenn die durch den Empfänger 620 bekanntgemachte ursprüngliche Fenstergröße kleiner ist, wird sie nicht ersetzt.
Es ist zu beachten, dass in diesem Fall der FIC 660 ebenfalls in der Einheit sein kann, die das RM Paket 640 an erster Stelle sendet. Somit brauchen normale TCP Schichten keinerlei Wissen über SIMA Netzwerke oder Prioritätsrückkopplungssysteme zu haben. Eine mögliche Position des FIC 660 ist, dass er ein Teil des Zugriffsknotens 670 sein kann. Da der Zugriffsknoten 670 die Informationen über die NBR verwaltet, kann der FIC 660 eine geeignete Größe für das TCP Übertragungsfenster, beruhend auf der NBR und der Prioritätsniveaurückkopplungsinformation, berechnen. Der FIC 660 kann ebenfalls irgendwo anders in dem SIMA Netzwerk 600 positioniert sein, vorausgesetzt, dass der FIC 660 sowohl NBR als auch Rückkopplungsinformationen erhalten kann.
Die vorangehende Beschreibung des als Beispiel herangezogenen Ausführungsbeispiels der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die präzise offenbarte Form zu beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind im Lichte der obigen Lehre möglich. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht durch diese ausführliche Beschreibung, sondern lediglich durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.

Claims

Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters, mit einem Prozessor (412) zum Empfangen eines von einem TCP-Empfänger (310) erhaltenen Bestätigungspakets und zum Weiterleiten des Bestätigungspakets zu einer TCP-Quelle (330), wobei das Bestätigungspaket ein bekanntgemachtes-Fenster-Feld aufweist, das auf eine ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße gesetzt ist, wobei das bekanntgemachte-Fenster-Feld Informationen zum Bestimmen einer Anzahl von Bytes bereitstellt, die von der TCP-Quelle (330) zum TCP-Empfänger (310) gesendet werden können, bevor die TCP-Quelle (330) ein Bestätigungspaket vom TCP-Empfänger (310) empfängt, und wobei der Prozessor dazu ausgelegt ist, eine modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße auf der Grundlage von durch den Prozessor (412) empfangenen Rückkopplungsinformationen zu berechnen; zu ermitteln, ob die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße kleiner ist als die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße; und, falls das Ermittlungsergebnis angibt, dass die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße kleiner ist als die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße, das bekanntgemachte-Fenster-Feld im Bestätigungspaket zu modifizieren, indem die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße durch die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße ersetzt wird.
Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters nach Anspruch 1, bei der das bekanntgemachte-Fenster-Feld eine Vergrößerung der Größe des Gleitfensters spezifiziert.
Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bekanntgemachte-Fenster-Feld eine zusätzliche Anzahl von Datenoktetten spezifiziert, die von der TCP-Quelle (330) zum TCP-Empfänger (310) gesendet werden können, bevor die TCP-Quelle (330) ein Bestätigungspaket vom TCP-Empfänger (310) empfängt.
Vorrichtung zur Verwendung bei der Einstellung eines TCP-Gleitfensters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung an einem Zugangsknoten angeordnet ist, der ein Gateway für die TCP-Quelle (330) zu einem Netzwerk darstellt.
Verfahren, bei dem ein Bestätigungspaket von einem TCP-Empfänger (310) für dessen Weiterleitung zu einer TCP-Quelle (330) empfangen wird, wobei das Paket ein auf eine ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße eingestelltes bekanntgemachtes Fenster-Feld aufweist, und das bekanntgemachte-Fenster-Feld Informationen zur Bestimmung einer Anzahl von Bytes bereitstellt, die von der TCP-Quelle (330) zu dem TCP-Empfänger (310) gesendet werden können, bevor die TCP-Quelle (330) ein Bestätigungspaket von dem TCP-Empfänger (310) empfängt; eine modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße auf der Grundlage einer Rückkopplungsinformation berechnet wird; ermittelt wird, ob die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße kleiner ist als die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße; das bekanntgemachte-Fenster-Feld im Bestätigungspaket durch Ersetzen der ursprünglichen bekanntgemachten Fenstergröße durch die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße modifiziert wird, falls das Ermittlungssergebnis angibt, dass die modifizierte bekanntgemachte Fenstergröße kleiner ist als die ursprüngliche bekanntgemachte Fenstergröße; das Bestätigungspaket zu der TCP-Quelle (330) weitergeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das bekanntgemachte-Fenster-Feld eine Vergrößerung der Größe des Gleitfensters spezifiziert.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bekanntgemachte-Fenster-Feld eine zusätzliche Anzahl von Datenoktetten spezifiziert, die von der TCP-Quelle (330) zum TCP-Empfänger (310) gesendet werden können, bevor die TCP-Quelle (330) ein Bestätigungspaket vom TCP-Empfänger (310) empfängt.