DE60008265T2

DE60008265T2 - Methode zur Bandbreitenzuteilung für Netzwerkendgeräte in einem Kommunikationsnetzwerk mit einen Medienzugriffssteuerungsgerät zur Ausführung dieser Methode

Info

Publication number: DE60008265T2
Application number: DE60008265T
Authority: DE
Inventors: Stefaan Jozef De Cnodder; Ludwig Alice Julienne Pauwels
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2020-12-29
Also published as: US7012923B2; US20020118695A1; EP1220494A1; EP1220494B1; ATE259565T1; DE60008265D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Methode zur Bandbreitenzuteilung für eine Vielzahl von Netzwerkendgeräten, die über eine gemeinsame Verbindung mit einer Haupt-Netzwerkstation in einem Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. Sie bezieht sich auch auf ein Netzwerk, das ein Medienzugriffssteuerungsgerät zur Ausführung dieser Methode, wie oben definiert, enthält.
In der europäischen Patenanmeldung 0 544 975 wird ein System zur Zeitschlitzverwaltung für ein Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff beschrieben, das eine Hauptstation und eine Vielzahl von Unterstationen enthält, die über die Reihenschaltung einer gemeinsamen Übertragungsleitung und einer individuellen Teilnehmerverbindung verbunden sind. Informationen bezüglich der jeweiligen Bandbreiten, die für die weitere Übertragung von Upstream-Informationspaketen von den Teilnehmerstationen benötigt werden, werden in Upstream-Richtung zur Hauptstation mittels spezieller Zeitschlitze gesendet. Registrierungs-Mittel, die sich in der Hauptstation befinden, speichern Werte, welche die benötigten Bandbreiten anzeigen, um sie in das entsprechende Auftreten von Kennungen umzuwandeln, wobei die Kennungen von der Hauptstation in Downstream-Richtung zu den Teilnehmerstationen übertragen werden. Jede Teilnehmerstation darf eine vorher festgelegte Menge an Informationspaketen zur Hauptstation senden, wenn sie in der Downstream-Information ihre eigene Unterstations-Kennung erkennt. Ein solches Verwaltungssystem unterscheidet nicht zwischen unterschiedlichen Dienst-Kategorien, die zu verschiedenen Paketen gehören, welche die Netzwerkendgeräte zur Hauptstation übertragen wollen, und die von Netzwerkendgeräten angeforderten Bandbreiten entsprechen Spitzen-Datenraten.
In der europäischen Patenanmeldung 0 957 654 wird ein Verfahren zur Vergabe von Upstream-Zeitschlitzen an ein Netzwerkendgerät in einem Kommunikationsnetzwerk beschrieben, das eine Zentralstation und eine Vielzahl von Netzwerkendgeräten enthält, die über die Reihenschaltung einer gemeinsamen Verbindung und Endgeräte-Verbindungen miteinander verbunden sind. Netzwerkendgeräte senden Upstream-Datenpakete über die gemeinsame Verbindung zur Zentralstation, wozu sie Zeitschlitze verwenden, die ihnen mittels eines Downstream-Bitstroms aus Netzwerkendgeräte-Genehmigungen zugewiesen wurden, die von einem im Netzwerk befindlichen Medienzugriffssteuerungsgerät erzeugt wurden. Die Upstream-Datenpakete sind gemäß zugehöriger Dienstkategorien innerhalb der Netzwerkendgeräte klassifiziert, und sie werden gemäß ihrer jeweiligen Kategorien in Warteschlangen gespeichert. Eine zu einem Netzwerkendgerät gehörende Genehmigung enthält eine Vielzahl von Warteschlangen-Genehmigungen, von denen jede einer bestimmten Warteschlange innerhalb des Endgerätes zugeordnet ist und wobei jede Warteschlangen-Genehmigung das Endgerät in die Lage versetzt, eine vorher festgelegte Menge von Upstream-Datenpaketen aus seiner entsprechenden Warteschlange zu senden. Die Datenrate des Bitstroms der Warteschlangen-Genehmigungen, die aus dem aufeinander folgenden Auftreten der Warteschlangen-Genehmigungen zusammengesetzt ist, wird durch mindestens einen Parameter eines Parametersatzes bestimmt, welcher der entsprechenden Warteschlange zugeordnet ist und durch mindestens einen Parameter eines Parametersatzes, welcher einer anderen Warteschlange in einem beliebigen der Netzwerkendgeräte zugeordnet ist. Dieses Verfahren ist jedoch nicht so vielseitig, wie erforderlich, wenn es auf ein Netzwerk angewendet wird, in dem Änderungen der aktuell benötigten Bandbreite häufig von den Netzwerkendgeräten zur Zentralstation weitergeleitet werden und wenn demnach eine effiziente Nutzung der insgesamt verfügbaren Bandbreite erforderlich ist.
Ein drittes Verfahren zur Zuweisung oder gemeinsamen Nutzung von Bandbreite durch mehrere Netzwerkendgeräte in einem Netzwerk, das eine Hauptstation enthält, indem Bewilligungen oder Genehmigungen gegeben werden, die von der Hauptstation zu den Netzwerkendgeräten weitergeleitet werden, ist es, einen Strom von einfachen Genehmigungen zu erzeugen. Jede Genehmigung entspricht einem Anteil an der Bandbreite. Erkennt ein Netzwerkendgerät seine eigene Kennung in einer Genehmigung, hat das Netzwerkendgerät die Erlaubnis, ein Paket zu senden, das eine vorher festgelegte Menge an Informationen enthält. Jedes Netzwerkendgerät leitet zyklisch Anzeigen bezüglich der benötigten Bandbreite oder seines Lastzustandes zur Hauptstation weiter. Diese Anzeigen werden von der Hauptstation in entsprechende Genehmigungen umgewandelt. Ein grundlegendes Beispiel für einen Algorithmus, der in diesem dritten Verfahren zur Erzeugung von Genehmigungen eingesetzt werden kann, ist zum Beispiel, für jedes Netzwerkendgerät in der Hauptstation einen Zähler zu definieren, wobei jeder Zähler einen zugeordneten Inkrementierungswert und ein zugeordnetes Maximum hat. Die Hauptstation enthält einen Stapelspeicher oder eine Warteschlange zur Speicherung der Genehmigungen. Jedes Mal, wenn eine Genehmigung zum Netzwerk weitergeleitet werden muss, ist die Hauptstation so programmiert, dass sie erstens alle Zähler startet, indem sie die ihnen zugeordneten Inkrement-Werte hinzuaddiert, und wenn ein Zähler das Maximum überschreitet, wird eine Genehmigung im Stapelspeicher abgelegt und der Zähler mit dem Maximum verringert, und zweitens eine Genehmigung aus dem Stapelspeicher entnimmt und sie zu den Netzwerkendgeräten weiterleitet.
Die gemeinsame Nutzung der verfügbaren Bandbreite kann geändert werden, indem die verschiedenen Inkrement-Werte neu berechnet werden, d. h. kleinere Inkremente, wenn keine überschüssige Bandbreite zur Verfügung steht, um die Rate der Genehmigungen zu verringern, und größere Inkremente für Netzwerkendgeräte mit Überlast, wenn überschüssige Bandbreite zur Verfügung steht. Dies ist anwendbar, solange die Neuberechung der Bandbreitenanteile nur ausgeführt werden muss, wenn ein neues Netzwerkendgerät installiert wird. Wenn jedoch eine effiziente Nutzung der insgesamt verfügbaren Bandbreite erforderlich ist und die Netzwerkendgeräte häufig Änderungen der aktuell benötigten Bandbreite weiterleiten, wird die Neuberechnung der Inkremente zu kompliziert. In den folgenden Abschnitten werden die Begriffe verwendet, die bei der Erklärung des oben angegebenen dritten Verfahrens angegeben wurden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren bereitzustellen, mit dem eine gerechte Aufteilung der verfügbaren Bandbreite implementiert werden kann, einschließlich einer für jedes Netzwerkendgerät garantierten Bandbreite.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bandbreitenzuweisung zwischen einer Vielzahl von Netzwerkendgeräten (NT_x) erfüllt, die über eine gemeinsame Verbindungsleitung (L) mit einer Netzwerk-Hauptstation (LT) in einem Kommunikationsnetzwerk, das ein Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) enthält, verbunden sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät einen Garantie-Zähler (G_x) für jedes abhängige Endgerät enthält, ein festgelegtes Garantie-Inkrement (IncG_x) und ein festgelegtes Garantie-Maximum (MaxG_x), die für jeden Garantie-Zähler definiert sind, und einen Garantie-Stapelspeicher (GS) für die Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weitergeleitet werden müssen, wobei jede Genehmigung eine Netzwerkendgeräte-Kennung enthält und einem vorher festgelegten Bandbreiten-Anteil entspricht, wobei das Verfahren zur Definition von Genehmigungen zur Zuweisung einer garantierten Bandbreite zu der Vielzahl von Netzwerkendgeräten folgendes umfasst:
Einen ersten Schritt:

– Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Garantie-Zählers (G_x) durch Addition des entsprechenden Garantie-Inkrements (IncG_x);
– Speichern einer Genehmigung im Garantie-Stapelspeicher (GS) und Verringern des aktuellen Wertes des Garantie-Zählers (G_x) mit dem Garantie-Maximum (MaxG_x), wenn dieser aktuelle Wert das Garantie-Maximum (MaxG_x) überschreitet;

Das Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) enthält auch einen Gerechtigkeits-Zähler (F_x) für jedes abhängige Netzwerkendgerät mit einem bestimmten Gerechtigkeits-Inkrement (IncF_x) und einem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x), die für jeden Gerechtigkeits-Zähler definiert sind, und einen Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weitergeleitet werden müssen, und das Verfahren umfasst außerdem die folgenden beiden Schritte zur Definition und Weiterleitung von Genehmigungen zur Zuweisung überschüssiger Bandbreite an die Vielzahl von Netzwerkendgeräten:
Einen zweiten Schritt:

– Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Gerechtigkeits-Zählers (F_x) durch Addition des entsprechenden Inkrements (IncF_x);
– Speichern einer Genehmigung im Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und Verringern des aktuellen Wertes des Gerechtigkeits-Zählers (F_x) mit dem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x), wenn dieser aktuelle Wert das Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x) überschreitet;

Einen dritten Schritt, um eine Genehmigung weiterzuleiten:

– Weiterleitung einer ungenutzten Genehmigung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) beide leer sind;
– Entnahme einer Genehmigung aus dem Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) nicht leer ist;
– Entnahme einer Genehmigung aus dem Garantie-Stapelspeicher (GS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) nicht leer ist.

Mit einem solchen Verfahren kann die Bandbereite gemaß dem momentanen Lastzustand der Netzwerkendgeräte aufgeteilt werden, wozu Berechnungen verwendet werden, die einfach und effizient sind.
Eine zusätzliche Eigenschaft der Endung erhält man, wenn der zweite Schritt nur ausgeführt wird, wenn der Garantie-Stapelspeicher leer ist, so dass die Gerechtigkeits-Inkremente eine einfache Bedingung beachten müssen, um ihre Aktualisierung auf der Grundlage des momentanen Lastzustandes der Netzwerkendgeräte zu vereinfachen.
Eine weitere zusätzliche Eigenschaft der Erfindung erhält man, wenn der zweite Schritt nur ausgeführt wird, wenn der Garantie-Stapelspeicher und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher leer sind, und durch Wiederholung des zweiten Schrittes, bis der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht leer ist, so dass die Gerechtigkeits-Inkremente keine bestimmte Bedingung beachten müssen, so dass ihre Aktualisierung noch einfacher ist.
Die Erfindung bezieht sich einerseits auch auf ein Kommunikationsnetzwerk, das eine Netzwerk-Hauptstation enthält, die über eine gemeinsame Verbindungsleitung mit einer Vielzahl von Netzwerkendgeräten verbunden ist, und das ein Medienzugriffssteuerungsgerät zur Vergabe von Bandbreite auf der gemeinsamen Verbindungsleitung an die Netzwerkendgeräte enthält, wobei das Medienzugriffssteuerungsgerät Zähler und Stapelspeicher enthält, um Genehmigungen an Netzwerkendgeräte zuzuweisen und weiterzuleiten, wobei jede Genehmigung eine Endgeräte-Kennung enthält und einem vorher festgelegten Anteil an der Bandbreite entspricht und andererseits auf ein solches Medienzugriffssteuerungsgerät.
Gemäß der Erfindung umfasst das Medienzugriffssteuerungsgerät folgendes:

– Einen Garantie-Zähler und einen Gerechtigkeits-Zähler für jedes Netzwerkendgerät mit einem bestimmten Garantie-Inkrement und einem bestimmten Garantie-Maximum für jeden Garantie-Zähler und mit einem Gerechtigkeits-Inkrement und einem Gerechtigkeits-Maximum für jeden Gerechtigkeits-Zähler;
– Einen Garantie-Stapelspeicher und einen Gerechtigkeits-Stapelspeicher zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weiterzuleiten sind;
– Programmierte Mittel zur Definition und Weiterleitung von Genehmigungen gemäß des oben beschriebenen Verfahrens.

Die Aufgaben und Eigenschaften der Erfindung werden deutlicher und die Erfindung selbst wird am besten verstanden, wenn man auf die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzes ist, in dem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ein Blockdiagramm eines Algorithmus zur Implementation der Erfindung ist;
3 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführung des Algorithmus ist;
4 ein Blockdiagramm einer anderen bevorzugten Ausführung des Algorithmus ist.
1 zeigt ein Kommunikationsnetzwerk, das eine Haupt-Netzwerkstation LT enthält, zum Beispiel einen Leitungsabschluss, der über mindestens teilweise gemeinsame Übertragungsmittel an drei Netzwerkendgeräte NT₁, NT_x, NT₃ angeschlossen ist, zum Beispiel an drei Netzwerkabschlüsse. Zum Beispiel ist in 1 die Haupt-Netzwerkstation mit den Netzwerkendgeräten über ein baumähnliches Netzwerk verbunden, das eine gemeinsame Verbindungsleitung L, die an die Haupt-Netzwerkstation angeschlossen ist, sowie jeweilige individuelle Verbindungsleitungen L₁, L_x, L₃ zwischen Netzwerkendgeräten und der gemeinsamen Verbindungsleitung umfasst. In einem solchen Netzwerk werden Genehmigungen regelmäßig von der Haupt-Netzwerkstation LT an die Netzwerkendgeräte mit einer Rate weitergeleitet, die zum Beispiel eine Genehmigung alle drei Mikrosekunden beträgt. Jede Genehmigung umfasst eine Netzwerkendgeräte-Kennung und erlaubt es dem zugehörigen Netzwerkendgerät, eine vorher festgelegte Menge von Daten zu übertragen. Somit entspricht der Teil der Bandbreite, die einem Netzwerkendgerät erlaubt wird, der Anzahl von Genehmigungen, die während einer vorher festgelegten Zeit für dieses Netzwerkendgerät weitergeleitet werden, dividiert durch die Gesamtzahl der in dieser Zeit weitergeleiteten Genehmigungen. Gemäß der Erfindung wird die gesamte verfügbare Bandbreite BW in eine Garantie-Bandbreite aufgeteilt, die von den Netzwerkendgeräten gemäß fester Gewichte, die jeweils den Endgeräten zugeordnet sind, gemeinsam genutzt wird und in eine überschüssige Bandbreite, die gerecht aufgeteilt wird, zum Beispiel gemäß der momentanen Lastzustände der Netzwerkendgeräte. Wie noch erklärt wird, entspricht das feste Gewicht eines Netzwerkendgerätes dem ihm zugeordneten Garantie-Inkrement. In den untenstehenden Erklärungen bezieht sich "x" auf ein Netzwerkendgerät eines Netzwerks, das "n" Netzwerkendgeräte umfasst und in 1 auf das zweite Netzwerkendgerät von drei Netzwerkendgeräten.
Ein Medienzugriffssteuerungsgerät MC ist im Netzwerk enthalten, zum Beispiel in der Haupt-Netzwerkstation. Es umfasst einen ersten Satz von Zählern und zugehörigen Werten, wobei der Satz einen Garantie-Zähler G_x für jedes Netzwerkendgerät NT_x enthält, der ein zugehöriges Garantie-Inkrement IncG_x und ein Garantie-Maximum MaxG_x hat, wobei der letzte Wert möglicherweise für alle Garantie-Zähler gleich ist. Dieser erste Satz von Garantie-Zählern wird für die Speicherung von Genehmigungen in einem Stapelspeicher verwendet, der Garantie-Stapelspeicher GS genannt wird, um die Garantie-Bandbreite gemeinsam zu nutzen. Das Medienzugriffssteuerungsgerätumfasst auch einen zweiten Satz von Zählern und zugehörigen Werten, wobei der zweite Satz einen Gerechtigkeits-Zähler F_x für jedes Netzwerkendgerät enthält, der ein zugehöriges Gerechtigkeits-Inkrement IncF_x und ein Gerechtigkeits-Maximum MaxF_x hat, wobei der letzte Wert möglicherweise für alle Gerechtigkeits-Zähler gleich ist. Dieser zweite Satz von Zählern wird für die Speicherung von Genehmigungen in einem Stapelspeicher verwendet, der Gerechtigkeits-Stapelspeicher FS genannt wird, um die überschüssige Bandbreite zu vergeben.
In der untenstehenden Beschreibung bedeutet das Starten eines Zählers, dass zum Zählerstand der dem Zähler zugeordnete Inkrement-Wert hinzuaddiert wird, und wenn der aktuelle Wert des Zählers über seinem entsprechenden Maximum liegt, wird eine Genehmigung im zugehörigen Genehmigungs-Stapelspeicher GS oder FS abgelegt und der Zähler um sein entsprechendes Maximum verringert. Wenn eine Genehmigung im Stapelspeicher abgelegt wird, wird der entsprechende Zähler nicht zurückgesetzt, aber um sein entsprechendes Maximum verringert.
Wie in 2 gezeigt, erfordert die Weiterleitung von Genehmigungen drei Schritte, die ersten beiden Schritte dienen der Speicherung der Genehmigungen in entsprechenden Stapelspeichern und der dritte Schritt dient der Entnahme einer Genehmigung aus einem der Stapelspeicher und der Weiterleitung an das Netzwerk. Das Medienzugriffssteuerungsgerät führt den ersten Schritt aus, indem alle Garantie-Zähler G_x gestartet und möglicherweise die entsprechenden Genehmigungen im Garantie-Stapelspeicher GS gespeichert werden. Dann wird ein zweiter Schritt begonnen und startet alle Gerechtigkeits-Zähler F_x, die möglichen entsprechenden Genehmigungen werden im Gerechtigkeits-Stapelspeicher FS gespeichert. In einem dritten Schritt analysiert das Programm den Status der Stapelspeicher, um eine Genehmigung im Netzwerk weiterzuleiten. Wenn der Garantie-Stapelspeicher und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher leer sind, wird eine ungenutzte Genehmigung zum Netzwerk weitergeleitet, wenn der Garantie-Stapelspeicher leer ist und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht leer ist, wird eine Genehmigung aus dem Gerechtigkeits-Stapelspeicher entnommen und zum Netzwerk weitergeleitet, und wenn der Garantie-Stapelspeicher nicht leer ist, wird eine Genehmigung aus ihm entnommen und zum Netzwerk weitergeleitet. Gemäß dieses Verfahrens werden der erste und der zweite Schritt ausgeführt, um die Genehmigungs-Stapelspeicher zu versorgen, und der dritte Schritt wählt eine Genehmigung aus, indem er dem Garantie-Stapelspeicher bei seiner Auswahl die höchste Priorität gibt.
In einem solchen Verfahren kann, wenn die erste Schleife einmal ausgeführt wird, die Anzahl von Genehmigungen, die im entsprechenden Stapelspeicher GS abgelegt sind, Null, eins oder mehr als eins sein, abhängig von den aktuellen Werten der Zähler, dem entsprechenden Maximum und von den zugehörigen Inkrementen. Zum Beispiel ist der Satz von Werten:
IncG₁ = 3, IncG_x = 2, IncG₃ = 1 und MaxG_x = 10
Wenn die erste Schleife zehn Mal ausgeführt wird und sechs Genehmigungen im Garantie-Stapelspeicher GS abgelegt werden, bedeutet dies statistisch, dass die globale garantierte Bandbreite 60% der gesamten Bandbreite BW beträgt und dass die Gewichte der Netzwerkendgeräte NT₁, NT_x, NT₃ in der Garantie-Bandbreite ihre jeweiligen Garantie-Inkremente IncG₁, IncGx und IncG₃ sind. Gemäß diesem Beispiel sind die Verhältnisse der physikalischen Bandbreite, die für jedes Netzwerkendgerät garantiert werden: NT₁: 30%, NT_x: 20%, NT₃: 10% und 40% für die überschüssige Bandbreite. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass gemäß der Erfindung die Bedingung
eingehalten werden muss, damit ein Überlauf des Garantie-Stapelspeichers verhindert wird und die Zuweisung der Garantie-Bandbreite der Netzwerkendgeräte gemäß ihrer entsprechenden Garantie-Inkremente durchgeführt wird.
Die zweite Schleife arbeitet auf dieselbe Weise, die überschüssige Bandbreite wird von den Netzwerkendgeräten gemäß ihrer Gerechtigkeits-Inkremente IncF₁, IncF_x und IncF₃ gemeinsam genutzt. Darüber hinaus sind die Garantie-Inkremente fest und in einer Konfigurationsoperation definiert, um es jedem Netzwerkendgerät zu erlauben, eine feste garantierte Bandbreite zu nutzen. Die Gerechtigkeits-Inkremente können auf der Grundlage des Lastzustandes der Netzwerkendgeräte regelmäßig aktualisiert werden, um eine gerechte Aufteilung der überschüssigen Bandbreite zu verwalten. Zum Beispiel wird die Bandbreite eines belasteten Endgerätes erhöht, indem sein Gerechtigkeits-Inkrement erhöht wird, und die Bandbreite eines nicht belasteten Netzwerkendgerätes wird verringert, indem sein Gerechtigkeits-Inkrement verringert wird. Wenn nur ein Netzwerkendgerät NT_x belastet ist, erhält es mit einem solchen Verfahren einen bedeutenden Teil der gesamten erlaubten Bandbreite BW, wobei dieser Teil aus seinem eigenen Teil der garantierten Bandbreite zuzüglich der gesamten überschüssigen Bandbreite zusammengesetzt ist.
Um den Stand im Gerechtigkeits-Stapelspeicher FS zu regeln, ist es möglich, dass zum Beispiel die Gerechtigkeits-Inkremente immer die folgende Bedingung überprüfen:
Hierdurch wird sichergestellt, dass die mittlere Rate weitergeleiteter Genehmigungen eine Genehmigung bei jeder Ausführung des Algorithmus ist.
Ein anderer Weg zur Regelung des Standes im Gerechtigkeits-Stapelspeicher ist es, den zweiten Schritt nur durchzuführen, wenn der Garantie-Stapelspeicher leer ist, wie im Blockdiagramm in 3 gezeigt. In diesem Fall müssen die Gerechtigkeits-Inkremente die folgende Bedingung einhalten:
Dies ist eine einfachere Bedingung, die sicherstellt, dass statistisch bei jeder Ausführung des zweiten Schrittes eine Genehmigung im Gerechtigkeits-Stapelspeicher FS abgelegt wird, und die auch sicherstellt, dass der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht überläuft.
Eine dritte Lösung, um sicherzustellen, dass am Ende des zweiten Schrittes der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht leer bleibt, ist in 4 gezeigt. Diese Lösung ist, den zweiten Schritt nur auszuführen, wenn der Garantie-Stapelspeicher und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher beide leer sind, und möglicherweise den zweiten Schritt zu wiederholen, bis der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht mehr leer ist. Bei dieser dritten Lösung müssen die Gerechtigkeits-Inkremente keine bestimmte Bedingung einhalten, um die Aktualisierung der Gerechtigkeits-Inkremente auf der Grundlage des Lastzustandes zu vereinfachen. Bei dieser dritten Lösung ist jedes Mal, wenn der dritte Schritt gestartet wird, der Stapelspeicher-Zustand, dass mindestens einer der Stapelspeicher nicht leer ist, und es wird keine ungenutzte Genehmigung an das Netzwerk weitergeleitet.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass in der oben angegebenen Beschreibung die Gerechtigkeits-Inkremente IncF_x entsprechend dem Lastzustand ihrer zugehörigen Endgeräte dynamisch aktualisiert werden, der selbe Effekt kann jedoch auch erzielt werden, indem die Gerechtigkeits-Maxima MaxF_x aktualisiert werden und die Gerechtigkeits-Inkremente IncF_x fest gehalten werden. In diesem Fall wird das Gerechtigkeits-Maximum eines belasteten Endgerätes verringert, um die entsprechende Genehmigungs-Rate zu erhöhen, und wird erhöht, um die entsprechende Genehmigungs-Rate zu verringern. Die Messung des Lastzustandes eines Endgerätes kann auf der Warteschlangen-Länge einer Warteschlange dieses Endgerätes basieren, wobei die Warteschlangen-Länge dem Lastzustand entspricht. In einem solchen Fall wird die Warteschlangen-Länge berücksichtigt, als ob sie über einem vorher festgelegten Schwellwert liegt.
Gemäß der Erfindung kombiniert das Medienzugriffssteuerungsgerät Hardware- und Software-Mittel und spezieller Zähler-Mittel, einschließlich der Sätze von Garantie- und Gerechtigkeits-Zählern, Speicher-Mittel zur Speicherung der damit verbundenen Garantie- und Gerechtigkeits-Inkremente und der Maximalwerte, sowie Stapelspeicher, wie zum Beispiel First-In-First-Out-Stapelspeicher zur Speicherung der Genehmigungen.

Claims

Methode zur Bandbreitenzuteilung für eine Vielzahl von Netzwerkendgeräten (NT_x), die über eine gemeinsame Verbindungsleitung (L) mit einer Haupt-Netzwerkstation (LT) in einem Kommunikationsnetzwerk verbunden sind, das ein Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) enthält, wobei die Methode dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät einen Garantie-Zähler (G_x) für jedes abhängige Endgerät, ein bestimmtes Garantie-Inkrement (IncG_x) und ein bestimmtes Garantie-Maximum (MaxG_x), die für jeden Garantie-Zähler definiert werden, sowie einen Garantie-Stapelspeicher (GS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weiterzuleiten sind, enthält, wobei jede Genehmigung eine Netzwerkendgeräte-Kennung enthält und einem vorher festgelegten Anteil an der Bandbreite entspricht, und wobei die Methode zur Definition der Genehmigungen zur Zuteilung einer Garantie-Bandbreite zur Vielzahl der Netzwerkendgeräte folgendes umfasst: Einen ersten Schritt: – Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Garantie-Zählers (G_x) durch Addition des entsprechenden Garantie-Inkrements (IncG_x); – Speichern einer Genehmigung im Garantie-Stapelspeicher (GS) und Verringern des aktuellen Wertes des Garantie-Zählers (G_x) mit dem Garantie-Maximum (MaxG_x), wenn dieser aktuelle Wert das Garantie-Maximum (MaxG_x) überschreitet; Das Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) enthält auch einen Gerechtigkeits-Zähler (F_x) für jedes abhängige Netzwerkendgerät mit einem bestimmten Gerechtigkeits-Inkrement (IncF_x) und einem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x), die für jeden Gerechtigkeits-Zähler definiert sind, und einen Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weitergeleitet werden müssen, und die Methode umfasst außerdem die folgenden beiden Schritte zur Definition und Weiterleitung von Genehmigungen zur Zuweisung überschüssiger Bandbreite an die Vielzahl von Netzwerkendgeräten: Einen zweiten Schritt: – Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Gerechtigkeits-Zählers (F_x) durch Addition des entsprechenden Inkrements (IncF_x); – Speichern einer Genehmigung im Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und Verringern des aktuellen Wertes des Gerechtigkeits-Zählers (F_x) mit dem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x), wenn dieser aktuelle Wert das Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x) überschreitet; Einen dritten Schritt, um eine Genehmigung weiterzuleiten: – Weiterleitung einer ungenutzten Genehmigung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) beide leer sind; – Entnahme einer Genehmigung aus dem Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) nicht leer ist; – Entnahme einer Genehmigung aus dem Garantie-Stapelspeicher (GS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) nicht leer ist.
Die Methode gemäß Anspruch 1, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Schritt nur ausgeführt wird, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist.
Die Methode gemäß Anspruch 1, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Schritt nur ausgeführt wird, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) leer sind, und dadurch, dass der zweite Schritt wiederholt wird, bis der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht leer ist.
Die Methode gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gerechtigkeits-Inkremente (IncF_x) und/oder die Gerechtigkeits-Maxima (MaxF_x) gemäß einer Lastmessung ihres entsprechenden Netzwerkendgerätes dynamisch aktualisiert werden.
Die Methode gemäß Anspruch 4, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lastmessung auf einer Warteschlangen-Länge basiert.
Die Methode gemäß Anspruch 5, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lastmessung relevant ist, wenn die Warteschlangen-Länge über einem vorher festgelegten Schwellwert liegt.
Ein Kommunikationsnetzwerk, das eine Haupt-Netzwerkstation (LT) enthält, die an eine Vielzahl von Netzwerkendgeräten (NT_x) über eine gemeinsame Verbindungsleitung (L) gekoppelt ist, und das ein Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) zur Bandbreitenzuteilung auf Netzwerkendgeräte an der gemeinsamen Verbindungsleitung enthält, wobei das Netzwerk dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät Zähler und Stapelspeicher zur Zuteilung und Speicherung von Genehmigungen für Netzwerkendgeräte enthält, wobei jede Genehmigung eine Endgeräte-Kennung enthält und einem vorher festgelegten Anteil an der Bandbreite entspricht, und wobei das Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) folgendes umfasst: – Einen Garantie-Zähler (G_x) für jedes Netzwerkendgerät, der ein bestimmtes Garantie-Inkrement (IncG_x) und ein bestimmtes Garantie-Maximum (MaxG_x) für jeden Garantie-Zähler aufweist, einen Garantie-Stapelspeicher (GS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weiterzuleiten sind – Programmierte Mittel zur Definition von Genehmigungen zur Zuteilung von Garantie-Bandbreite zur Vielzahl der Netzwerkendgeräte gemäß des folgenden ersten Schritts: Der erste Schritt umfasst: – Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Garantie-Zählers (G_x) durch Addition des entsprechenden Garantie-Inkrements (IncG_x); – Speichern einer Genehmigung im Garantie-Stapelspeicher (GS) und Verringern des aktuellen Wertes des Garantie-Zählers (G_x) mit dem Garantie-Maximum (MaxG_x), wenn dieser aktuelle Wert das Garantie-Maximum (MaxG_x) überschreitet; Das Medienzugriffssteuerungsgerät umfasst auch: – Einen Gerechtigkeits-Zähler (F_x) für jedes abhängige Netzwerkendgerät mit einem bestimmten Gerechtigkeits-Inkrement (IncF_x) und einem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x) für jeden Gerechtigkeits-Zähler und einen Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weitergeleitet werden müssen, – Programmierte Mittel zur Definition und Weiterleitung von Genehmigungen zur Zuteilung von überschüssiger Bandbreite zur Vielzahl der Netzwerkendgeräte, indem auch die folgenden beiden Schritte enthalten sind: Ein zweiter Schritt: – Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Gerechtigkeits-Zählers (F_x) durch Addition des entsprechenden Inkrements (IncF_x); – Speichern einer Genehmigung im Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und Verringern des aktuellen Wertes des Gerechtigkeits-Zählers (F_x) mit dem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x), wenn dieser aktuelle Wert das Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x) überschreitet; Ein dritter Schritt, um eine Genehmigung weiterzuleiten: – Weiterleitung einer ungenutzten Genehmigung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) beide leer sind; – Entnahme einer Genehmigung aus dem Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) nicht leer ist; – Entnahme einer Genehmigung aus dem Garantie-Stapelspeicher (GS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) nicht leer ist.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 7, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um den zweiten Schritt nur auszuführen, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 7, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um den zweiten Schritt nur auszuführen, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) leer sind und um den zweiten Schritt zu wiederholen, bis der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht leer ist.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 7, 8 oder 9, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um die Gerechtigkeits-Inkremente (IncF_x) und/oder die Gerechtigkeits-Maxima (MaxF_x) gemäß einer Lastmessung ihres entsprechenden Netzwerkendgerätes dynamisch zu aktualisieren.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 10, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um die Lastmessung auf der Grundlage einer Warteschlangen-Länge durchzuführen.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 11, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um die Lastmessung durch Vergleich der Warteschlangen-Länge mit einem vorher festgelegten Schwellwert durchzuführen.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät in der Haupt-Netzwerkstation enthalten ist.
Ein Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) für ein Kommunikationsnetzwerk, das eine Haupt-Netzwerkstation (LT) enthält, die mit einer Vielzahl von Netzwerkendgeräten (NT_x) über eine gemeinsame Verbindungsleitung (L) verbunden ist, zur Bandbreitenzuteilung auf Netzwerkendgeräte an der gemeinsamen Verbindungsleitung, wobei das Medienzugriffssteuerungsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dass es Zähler und Stapelspeicher zur Zuteilung und Weiterleitung von Genehmigungen für Netzwerkendgeräte enthält, wobei jede Genehmigung eine Endgeräte-Kennung enthält und einem vorher festgelegten Anteil an der Bandbreite entspricht, und wobei das Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) folgendes umfasst: – Einen Garantie-Zähler (G_x) für jedes Netzwerkendgerät, der ein bestimmtes Garantie-Inkrement (IncG_x) und ein bestimmtes Garantie-Maximum (MaxG_x) für jeden Garantie-Zähler aufweist, einen Garantie-Stapelspeicher (GS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weiterzuleiten sind – Programmierte Mittel zur Definition von Genehmigungen zur Zuteilung von Garantie-Bandbreite zur Vielzahl der Netzwerkendgeräte gemäß des folgenden ersten Schritts: Der erste Schritt umfasst: – Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Garantie-Zählers (G_x) durch Addition des entsprechenden Garantie-Inkrements (IncG_x); – Speichern einer Genehmigung im Garantie-Stapelspeicher (GS) und Verringern des aktuellen Wertes des Garantie-Zählers (G_x) mit dem Garantie-Maximum (MaxG_x), wenn dieser aktuelle Wert das Garantie-Maximum (MaxG_x) überschreitet; Das Medienzugriffssteuerungsgerät (MC) umfasst auch: – Einen Gerechtigkeits-Zähler (F_x) für jedes Netzwerkendgerät mit einem Gerechtigkeits-Inkrement (IncF_x) und einem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x) für jeden Gerechtigkeits-Zähler und einen Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) zur Speicherung von Genehmigungen, die an die Netzwerkendgeräte weitergeleitet werden müssen, – Programmierte Mittel zur Definition und Weiterleitung von Genehmigungen zur Zuteilung von überschüssiger Bandbreite an die Vielzahl der Netzwerkendgeräte, indem auch die folgenden beiden Schritte enthalten sind: Ein zweiter Schritt: – Aktualisierung des derzeitigen Wertes jedes Gerechtigkeits-Zählers (F_x) durch Addition des entsprechenden Inkrements (IncF_x); – Speichern einer Genehmigung im Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und Verringern des aktuellen Wertes des Gerechtigkeits-Zählers (F_x) mit dem Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x), wenn dieser aktuelle Wert das Gerechtigkeits-Maximum (MaxF_x) überschreitet; Ein dritter Schritt, um eine Genehmigung weiterzuleiten: – Weiterleitung einer ungenutzten Genehmigung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) beide leer sind; – Entnahme einer Genehmigung aus dem Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) nicht leer ist; – Entnahme einer Genehmigung aus dem Garantie-Stapelspeicher (GS) und deren Weiterleitung, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) nicht leer ist.
Das Medienzugriffssteuerungsgerät gemäß Anspruch 14, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass es programmierte Mittel enthält, um den zweiten Schritt nur durchzuführen, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) leer ist.
Das Medienzugriffssteuerungsgerät gemäß Anspruch 14, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass es programmierte Mittel enthält, um den zweiten Schritt nur durchzuführen, wenn der Garantie-Stapelspeicher (GS) und der Gerechtigkeits-Stapelspeicher (FS) leer sind, und um den zweiten Schritt zu wiederholen, bis der Gerechtigkeits-Stapelspeicher nicht leer ist.
Das Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 14, 15 oder 16, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um die Gerechtigkeits-Inkremente (IncF_x) und/oder die Gerechtigkeits-Maxima (MaxF_x) gemäß einer Lastmessung ihres entsprechenden Netzwerkendgerätes dynamisch zu aktualisieren.
Die Methode gemäß Anspruch 17, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um die Lastmessung auf der Grundlage einer Warteschlangen-Länge durchzuführen.
Die Methode gemäß Anspruch 18, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Medienzugriffssteuerungsgerät programmierte Mittel umfasst, um die Lastmessung durch Vergleich der Warteschlangen-Länge mit einem vorher festgelegten Schwellwert durchzuführen.