DE60037270T2 - OPTIMIZING THROUGHPUT CURING THROUGH JOINT CONNECTION CAPACITY - Google Patents

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Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Kommunikationsnetzwerken und insbesondere auf ein gemeinsames Nutzen einer Verbindungskapazität und eine Zuweisung einer Verbindungsbandbreite in solchen Netzwerken.The The present invention relates generally to the field of Communication networks and in particular to a common benefit a connection capacity and an assignment of a connection bandwidth in such networks.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Viele Kommunikationsnetzwerke von heute unterstützen einen sogenannten elastischen Verkehr, wie die „Beste-Bemühung" (englisch: best effort)-Dienste, die in Internetprotokoll-(IP) basierten Netzwerken oder dem Verfügbare-Bit-Rate (englisch: Available Bit Rate; ABR)-Verkehr in ATM-Netzwerken vorgesehen sind. Ein elastischer Verkehr ist typischerweise für die Übertragung eines digitalen Objekts, wie einer Datendatei, einer Webseite oder eines Videoclips, für ein lokales Abspielen eingerichtet, das mit jeder Rate bis zu der Grenze, die durch die Verbindungskapazität auferlegt wird, gesendet werden kann. Ein Web-Durchblättern im Internet ist insbesondere ein gutes und repräsentatives Beispiel eines elastischen Verkehrs. Die „Elastizität" des Verkehrs ist hier als von einem Benutzer wahrgenommener Durchsatz (der normalerweise in gesendeten Bits oder Bytes pro Zeiteinheit angegeben wird) offensichtlich, wenn ein Herunterladen beispielsweise einer Webseite abhängig von der Gesamtsystemlast hinsichtlich der Zeit schwankt.Lots Today's communication networks support a so-called elastic Traffic, like the "best effort" (English: best effort) services available in Internet Protocol (IP) based networks or the available bit rate Available bit rate (ABR) traffic provided in ATM networks are. An elastic traffic is typically for transmission a digital object, such as a data file, a web page, or a video clip, for a local play set up, which at each rate up to the Limit imposed by the connection capacity sent can be. A web browsing In particular, the Internet is a good and representative example of an elastic Traffic. The "elasticity" of traffic is here as user-perceived throughput (which is normally in transmitted bits or bytes per unit of time is given) obviously, if downloading a website, for example, depends on the overall system load varies with time.

Die Dienste, die durch IP-basierte Netzwerke und das Internet befördert werden, werden „beste Bemühung" genannt, da die Netzwerke allgemein keine Garantie der Qualität des Dienstes (englisch: quality of service; QoS), der durch die Anwendungen empfangen wird, liefern. Das IP-Netzwerk unternimmt nur eine beste Bemühung, um den angeforderten Dienst zu liefern. Wenn eine Anwendung bei dem Netzwerk anfragt, ein IP-Paket von einem Endpunkt zu einem anderen zu befördern, kann zum Beispiel das Netzwerk normalerweise nicht sagen, was die Verzögerung durch das Netzwerk für dieses Paket sein wird. Das Netzwerk garantiert wirklich noch nicht einmal, dass das Paket überhaupt befördert wird.The Services that are transported through IP-based networks and the Internet, will be "best Called effort ", since the Networks generally no guarantee of quality of service of service; QoS) received by the applications deliver. The IP network is only making a best effort to get the requested one To deliver service. When an application requests to the network IP packet from one endpoint to another, can For example, the network usually does not say what the delay is through the network for this package will be. The network really does not guarantee it yet once that the package at all promoted becomes.

Endgeräte, die mit einem IP-Netzwerk verbunden sind, müssen daher Paketverluste und Situationen einer übermäßigen Paketverzögerung handhaben. Diese Überbelegungssituationen haben eine Nicht-null-Wahrscheinlichkeit bei IP-basierten Netzwerken, da IP-Netzwerke keine Rufzulassungssteuerung beziehungsweise Verbindungszulassungssteuerung (englisch: call admission control; CAC) ausüben. Mit anderen Worten beschränken IP-Netzwerke die Anzahl von gleichzeitig verbundenen Benutzern nicht, und wenn es zu viele Benutzer, die die Netzwerkressourcen nutzen, gibt, wird es folglich eine Überbelegung und Paketverluste geben.Terminals that are connected to an IP network, therefore, packet losses and Handling situations of excessive packet delay. These overcrowding situations have a non-zero probability with IP-based networks, since IP networks no call admission control or connection admission control (English: call admission control; CAC) exercise. In other words, restrict IP networks the number of concurrently connected users is not, and if so too many users who use the network resources it therefore an overcrowding and package losses.

Mit dem Aufkommen eines Echtzeitverkehrs und von QoS-Anforderungen bei IP-Netzwerken besteht jedoch eine Notwendigkeit zum Ausüben einer Verbindungszulassungssteuerung (CAC), um die Anzahl von Verbindungen, die in dem Netzwerk gleichzeitig anwesend sind, zu beschränken.With however, there is the advent of real-time traffic and QoS requirements in IP networks a need to exercise a connection admission control (CAC) to the number of connections, who are present in the network at the same time.

Ein wichtiger Aspekt einer Ruf- oder Verbindungszulassungssteuerung besteht darin, dass für neue Verbindungen, die in dem Netzwerk ankommen, ein Dienst abgewiesen werden kann, um laufende Verbindungen zu schützen. CAC-Algorithmen wie jene, die gewöhnlich in einer Verwendung für einen starren Verkehr bei herkömmlichen ATM-Netzwerken sind, liefern ein Grundmittel, um die Anzahl von Benutzern in dem Netzwerk zu steuern, wodurch gewährleistet wird, dass zugelassene Benutzer die Bandbreite, die notwendig ist, um die vertraglich vereinbarte QoS zu liefern, bekommen. Ein CAC-Algorithmus stellt folglich ein Kompromiss zwischen der Blockierungswahrscheinlichkeit für neue Verbindungen und dem gelieferten Durchsatz für laufende Verbindungen dar. Mit anderen Worten, je mehr Benutzer der CAC-Algorithmus in das Netzwerk zulässt (was die Blockierungswahrscheinlichkeit verringert), desto weniger wird der gelieferte Durchsatz pro Benutzer, da eine größere Anzahl von Benutzern die gesamte Bandbreite gemeinsam nutzen wird und umgekehrt.One important aspect of call or call admission control is that for new connections arriving on the network rejected a service can be used to protect ongoing connections. CAC algorithms like those usually in a use for a rigid traffic in conventional ATM networks are deliver a basic means to the number of To control users on the network, thereby ensuring This will allow authorized users the bandwidth that is necessary get the contracted QoS. A CAC algorithm Consequently, there is a trade-off between the blocking probability for new ones Connections and the delivered throughput for ongoing connections. In other words, the more users of the CAC algorithm in the Network allows (what reduces the blocking probability), the less it gets the delivered throughput per user, as a larger number Users will share the full bandwidth and vice versa.

Eine kürzliche Forschung gab an, dass es sinnvoll ist, eine Verbindungszulassungssteuerung selbst für einen elastischen Verkehr auszuüben, da CAC-Algorithmen ein Mittel liefern, um übermäßige Durchsatzverschlechterungen bei TCP-Sitzungen zu verhindern.A recent Research stated that it makes sense to have a connection admission control even for to exercise elastic traffic Because CAC algorithms provide a means to reduce excessive throughput to prevent TCP sessions.

Auf die Frage eines Anwendens einer CAC für elastische Verbindungen und eines Vorsehens dadurch eines Mindestdurchsatzes für Sendungssteuerungsprotokoll-(englisch: Transmission Control Protocol; TCP) Verbindungen in dem Internet wurde durch Massoulie und Roberts in den Bezugnahmen [1–3] eingegangen. Eine Bandbreite wird hier gemäß einigen Gerechtigkeitskriterien unterschiedlichen Benutzern zugewiesen.On the question of applying a CAC for elastic joints and providing thereby a minimum throughput for transmission control protocol (English: Transmission Control Protocol; TCP) connections on the Internet was through Massoulie and Roberts in References [1-3]. A bandwidth will agree here according to Justice criteria assigned to different users.

Es wurde durch Gibbens und Kelly in den Bezugnahmen [4–5] erkannt, dass es eine enge Beziehung zwischen einer Durchsatzwahrscheinlichkeit und einer Blockierungswahrscheinlichkeit für einen elastischen Verkehr gibt und dass dieser Kompromiss mit der Frage eines Abrechnens verbunden ist.It was recognized by Gibbens and Kelly in References [4-5] that there is a close relationship between a throughput probability and a blocking probability for elastic traffic and that compromise is connected with the question of billing is.

Es wurde ferner durch Feng et al. in Bezugnahme [6] gezeigt, dass ein Vorsehen einer Mindestratengarantie für elastische Dienste nützlich ist, da bei diesem Fall die Leistung des TCP-Protokolls optimiert werden kann.It was further described by Feng et al. in reference [6] shown that a Providing a minimum guaranteed rate for elastic services is useful, because in this case the performance of the TCP protocol is optimized can.

Da sich das Internet von einem Paketnetzwerk, das eine einzelne Beste-Bemühung-Dienstklasse unterstützt, zu einer integrierten Infrastruktur hin für mehrere Dienstklassen entfaltet, besteht ferner ein wachsendes Interesse an einem Ausdenken von Verfahrensweisen eines gemeinsamen Nutzens einer Bandbreite, die den verschiedenen Bedarf an garantierten Spitzenratendiensten und elastischen Diensten erfüllt.There The Internet is made up of a packet network that is a single best-effort class of service support developed into an integrated infrastructure for several service classes, There is also a growing interest in thinking up procedures a common benefit of one bandwidth, the different ones Need for guaranteed top rate services and elastic services Fulfills.

Es ist ähnlich notwendig, dass moderne ATM-Netzwerke unterschiedliche Dienstklassen, wie Klassen einer konstanten Bitrate (englisch: Constant Bit Rate; CBR) und einer verfügbaren Bitrate (englisch: Available Bit Rate; ABR), unterstützten, und es ist immer noch eine offene Frage, wie die Verbindungskapazität durch die unterschiedlichen Dienstklassen optimal gemeinsam zu nutzen ist.It is similar necessary that modern ATM networks have different classes of service, like classes of a constant bit rate (English: Constant bit rate; CBR) and one available Bitrate (Available Bit Rate, ABR), supported, and it is still an open question how the connection capacity through the is to use optimally together different service classes.

Es ist im Allgemeinen aus dem klassischen schaltungsvermittelten Mehrratenrahmen bekannt, dass die Frage eines gemeinsamen Nutzens einer Bandbreite in dem Kontext von dynamisch ankommenden und abgehenden Verkehrsströmen und insbesondere, wenn Benutzer unterschiedliche Durchsatz- und Blockierungsanforderungen haben, ein äußerst komplexes Problem ist.It is generally from the classic circuit-switched multi-rate frame known to be the question of a common benefit of a bandwidth in the context of dynamically incoming and outgoing traffic flows and especially if users have different throughput and blocking requirements have, an extremely complex Problem is.

Das US-Patent 5,274,644 bezieht sich auf ein Zulassungsschema, das ein gemeinsames Nutzen einer gemeinsamen Ressource zwischen N Verkehrsklassen, derart, dass jeder Klasse eine vertraglich vereinbarte minimale Verwendung der Ressource garantiert ist und diese, wann auch immer das möglich ist, über den Vertrag hinaus gehen kann.The U.S. Patent 5,274,644 refers to an admission scheme that allows sharing of a common resource between N traffic classes, such that each class is guaranteed a contractually agreed minimum use of the resource, and this, whenever possible, can go beyond the contract.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung überwindet diese und andere Nachteile der Anordnungen des Stands der Technik.The overcomes the present invention these and other disadvantages of the prior art arrangements.

Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verfahrensweise eines gemeinsamen Nutzens einer Verbindungskapazität/Bandbreite, die den verschiedenen Bedarf von starren und elastischen Diensten in einer Umgebung eines gemischten starr-elastischen Verkehrs erfüllt.A The first object of the invention is a procedure a common benefit of link capacity / bandwidth, the different needs of rigid and elastic services in an environment of mixed rigid-elastic traffic.

Es ist insbesondere wünschenswert, die Fragen eines gemeinsamen Nutzens einer Bandbreite und von Blockierungswahrscheinlichkeiten für einen elastischen Verkehr in einem gemeinsamen Rahmen zu behandeln. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung diesbezüglich besteht darin, eine Einrichtung zum gemeinsamen Nutzen einer Verbindungskapazität, die den Durchsatz-Blockierungs-Kompromiss für einen elastischen Verkehr betrachtet, zu schaffen. Es würde insbesondere günstig sein, einen Algorithmus eines gemeinsamen Nutzens einer Verbindungskapazität, der den Durchsatz-Blockierungs-Kompromiss optimiert, zu entwickeln und zu nutzen.It is particularly desirable the issues of sharing a bandwidth and blocking probabilities for one to handle elastic traffic in a common framework. A second object of the present invention in this regard therein, means for sharing a connection capacity comprising the Throughput-blocking compromise for an elastic Traffic, to create. It would be particularly beneficial an algorithm of a shared benefit of a link capacity that the Throughput-blocking compromise optimized, developed and used.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein geeignetes Verbindungsniveaumodell einer Sendungsverbindung, die einen elastischen Verkehr trägt, zu schaffen und das Verbindungsniveaumodell zum Bemessen des gemeinsamen Nutzens einer Verbindungsbandbreite für eine Durchsatz-/Blockierungsoptimalität anzuwenden.A Another object of the present invention is to provide a suitable Link level model of a transmission link that has an elastic Carries traffic, and the link level model to measure the common To use a connection bandwidth for throughput / blocking optimality.

Diese und andere Aufgaben werden durch die Erfindung, wie durch die beigefügten Patentansprüche definiert, erfüllt.These and other objects are achieved by the invention as defined by the appended claims, Fulfills.

Die Erfindung betrifft eine effiziente Verfahrensweise zum gemeinsamen Nutzen einer Verbindungsbandbreite in einer Umgebung eines gemischten starr-elastischen Verkehrs sowie eine Verfahrensweise zum gemeinsamen Nutzen einer Bandbreite zwischen elastischen Verkehrsströmen.The The invention relates to an efficient procedure for common Using a connection bandwidth in a mixed environment rigid-elastic traffic as well as a common mode of operation Use of a bandwidth between elastic traffic streams.

Die Idee gemäß der Erfindung besteht kurzum darin, eine Verbindungskapazität in einem Netzwerk durch Aufteilen der Verbindungskapazität in einen ersten gemeinsamen Teil für einen elastischen sowie einen starren (nicht elastischen) Verkehr und einen zweiten Teil, der für einen elastischen Verkehr dediziert ist, basierend auf empfangenen Netzwerkverkehrseingaben gemeinsam zu nutzen. Ein oder mehr Zulassungssteuerparameter für den elastischen Verkehr werden folgend basierend auf der Aufteilung einer Verbindungskapazität sowie empfangenen Netzwerkverkehrseingaben bestimmt.The idea according to the invention is in short, a connection capacity in a network by dividing the connection capacity into a first common part for elastic and a rigid (non-elastic) traffic and a second part dedicated for elastic traffic, ba based on received network traffic inputs. One or more admission control parameters for the elastic traffic are subsequently determined based on the allocation of a connection capacity as well as received network traffic inputs.

Die Aufteilung einer Verbindungskapazität dient allgemein dazu, die Verbindungskapazität zwischen einem starren und einem elastischen Verkehr gemeinsam zu verwenden und insbesondere einen Teil der Verbindungskapazität für einen elastischen Verkehr zu reservieren. Eine erforderliche Mindestkapazität des gemeinsamen Teils in Bezug auf einen starren Verkehr wird vorzugsweise in Anbetracht einer maximalen zulässigen Blockierungswahrscheinlichkeit für den starren Verkehr bestimmt. Auf diese Weise wird ein gewisser Grad eines Dienstes (englisch: grade of service; GoS) im Verbindungsniveau für den starren Verkehr auf der Verbindung gewährleistet.The Distribution of a connection capacity is generally used to link capacity between a rigid and an elastic traffic together use and in particular a part of the connection capacity for one to reserve elastic traffic. A required minimum capacity of the common Partly in relation to a rigid traffic is preferably considered a maximum allowable Blocking probability for determines the rigid traffic. In this way, a certain degree a service (English: grade of service; GoS) in the connection level for the ensures rigid traffic on the connection.

Der oder die Zulassungssteuerparameter, die für einen elastischen Verkehr bestimmt sind, dienen dazu, die Anzahl von elastischen Verkehrsströmen, die auf der Verbindung gleichzeitig anwesend sind, zu beschränken. Durch Formulieren eines Verbindungsniveaumodells für einen elastischen Verkehr und Bestimmen einer maximalen Anzahl von zulässigen Strömen eines elastischen Verkehrs basierend auf Verbindungsniveauauflagen für den elastischen Verkehr im Zusammenhang mit einem Durchsatz und/oder Blockieren ist insbesondere der Durchsatz-Blockierungs-Kompromiss völlig betrachtet. Die Erfindung ist diesbezüglich fähig, eine Verbindungsbreite zwischen elastischen Verbindungen in dem Sinne, dass Blockierungswahrscheinlichkeiten unter Durchsatzauflagen minimiert werden, oder andersherum in dem Sinne, dass der Durchsatz unter Blockierungsauflagen maximiert wird, optimal zuzuweisen. Auf diese Weise liefert die Erfindung entweder hinsichtlich eines Mindestblockierens unter Durchsatzauflagen oder eines maximalen Durchsatzes unter Blockierungsauflagen eine maximale Nutzung der Verbindungsbandbreite.Of the or the registration control parameters required for elastic traffic are intended to serve the number of elastic traffic streams that are present on the compound at the same time. By Formulate a link level model for elastic traffic and determining a maximum number of allowable flows of elastic traffic based on joint level constraints for elastic traffic in the In connection with a throughput and / or blocking is in particular fully considered the throughput blocking compromise. The invention is in this regard capable of one Connection width between elastic connections in the sense that that minimizes blocking probabilities under throughput conditions or vice versa in the sense that the throughput is under blocking constraints is maximized, allocate optimally. In this way delivers the Invention either in terms of minimum blocking under throughput conditions or a maximum throughput under blocking conditions maximum utilization of the connection bandwidth.

Eine effiziente Verfahrensweise zum gemeinsamen Nutzen einer Bandbreite in einer Umgebung eines gemischten starr-elastischen Verkehrs ist demgemäß vorgesehen. Der Algorithmus eines gemeinsamen Nutzens einer Bandbreite gewährleistet insbesondere ein maximales Blockieren für einen starren Verkehr sowie einen Mindestdurchsatz und/oder ein maximales Blockieren für einen elastischen Verkehr.A efficient way to share bandwidth in an environment of mixed rigid-elastic traffic is accordingly provided. The algorithm ensures a shared benefit of a bandwidth in particular a maximum blocking for a rigid traffic as well as a Minimum throughput and / or maximum blocking for one elastic traffic.

Ein wichtiger technischer Vorteil der Erfindung besteht in ihrer Fähigkeit, den verschiedenen Bedarf eines starren Verkehrs und eines elastischen Verkehrs zu erfüllen.One important technical advantage of the invention is its ability to the different needs of a rigid traffic and an elastic To fulfill traffic.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht in der Fähigkeit, eine vorhersagbare Qualität eines Dienstes für sowohl den Benutzer als auch den Netzwerkanbieter zu liefern, während zur gleichen Zeit ein hoher Erlös eines Netzwerkanbieters gewährleistet wird.One Another advantage of the invention is the ability to produce a predictable quality a service for to deliver both the user and the network provider while for same time a high proceeds of one Network provider guaranteed becomes.

Durch Betrachten lediglich des elastischen Verkehrs des Gesamtverkehrs in einer Umgebung eines gemischten starr-elastischen Verkehrs oder alternativ durch Verringern des gemeinsamen Bandbreitenteils auf null, so dass die gesamte Verbindung für einen elastischen Verkehr reserviert ist, wird die Einrichtung zum gemeinsamen Nutzen der Gesamtverbindungskapazität auf die Bestimmung eines oder mehrerer Zulassungssteuerparameter für einen elastischen Verkehr verringert. Eine Zulassungssteuerung für angeforderte neue elastische Verbindungen kann dann basierend auf einem solchen Zulassungssteuerparameter(n) ausgeübt werden. Durch Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeiten in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen unter gegebenen Durchsatzauflagen für den elastischen Verkehr werden insbesondere übermäßige Blockierungswahrscheinlichkeiten vermieden, während ein gegebener Benutzerdurchsatz gewährleistet wird.By Consider only the elastic traffic of the total traffic in an environment of mixed rigid-elastic traffic or alternatively by reducing the common bandwidth part to zero so that the entire connection for is reserved elastic traffic, the device is the common use of the total interconnection capacity to determine a or several admission control parameters for elastic traffic reduced. An admission control for requested new elastic Connections can then be based on such an admission control parameter (s) be exercised. By minimizing the blocking probabilities with respect to the number of allowed elastic compounds under given throughput for the elastic In particular, traffic becomes excessive blocking probabilities avoided while a given user throughput is ensured.

Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Anwendung eines Verbindungsniveaumodells einer Verbindung, die einen elastischen Verkehr unterstützt, zum Bemessen des gemeinsamen Nutzens der Verbindungsbandbreite für eine Durchsatz-/Blockierungsoptimalität in einem Zulassungssteueraktivierten IP-Netzwerk. Ein elastischer Verkehrsstrom ist insbesondere als eine Bandbreite, die zwischen einer Mindestbandbreite und einer Spitzenbandbreite während der Haltezeit des Verkehrsstroms schwankt, modelliert. Der elastische Verkehr ist ferner mit mindestens einer minimalen akzeptierten Durchsatzwahrscheinlichkeit oder einer maximalen akzeptierten Blockierungswahrscheinlichkeit verbunden.One Another aspect of the invention relates to the use of a link level model a compound that supports elastic traffic, for To measure the common benefit of link bandwidth for throughput / blocking optimality in one Admission-tax-enabled IP network. An elastic traffic flow is especially considered as a bandwidth that is between a minimum bandwidth and a peak bandwidth during the holding time of the traffic flow varies, modeled. The elastic Traffic is also at least a minimum accepted throughput probability or a maximum accepted blocking probability connected.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein rechnerisches Verfahren zum Bestimmen einer stationären Markov-Kettenleistungsverteilung, die besonders vorteilhaft für große Zustandsräume ist. Die Markov-Kette beschreibt die Dynamiken einer Verbindung, die eine Anzahl von Verkehrsklassen, die einen nicht adaptiven elastischen Verkehr umfassen, tragen, und das rechnerische Verfahren liefert eine gute anfängliche Annäherung der stationären Leistungsverteilung basierend auf Markov-Kettenprodukt formberechnungen.One Another aspect of the invention relates to a computational method for determining a stationary Markov chain Power Distribution, the most advantageous for size state spaces is. The Markov chain describes the dynamics of a connection, the a number of traffic classes, which is a non-adaptive elastic Include traffic, carry, and the computational process supplies a good initial approach the stationary one Power distribution based on Markov chain product shape calculations.

Andere Aspekte oder Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung bewusst.Other Aspects or advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description of the embodiments of the invention deliberately.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen derselben wird durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen am besten zu verstehen sein, in denen:The Invention together with further objects and advantages thereof will be described with reference to the following description the attached Drawings are best understood in which:

1 ein schematisches Diagramm eines Kommunikationsnetzwerks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; 1 Fig. 10 is a schematic diagram of a communication network according to a preferred embodiment of the invention;

2 ein schematisches Flussdiagramm des Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Gesamtverbindungskapazität, der in einer Umgebung eines gemischten starr-elastischen IP-Verkehrs angewandt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; 2 Figure 3 is a schematic flow diagram of the algorithm of sharing the total interconnect capacity applied in an environment of mixed rigid-elastic IP traffic according to a preferred embodiment of the invention;

3 ein schematisches Blockdiagramm einschlägiger Teile einer IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; 3 Figure 3 is a schematic block diagram of pertinent portions of an IP message router in accordance with a preferred embodiment of the invention;

4 ein Markov-Kettenzustandsraumdiagramm für ein erläuterndes Sendungsverbindungssystem ist; 4 is a Markov chain state space diagram for an illustrative mailing system;

5 eine grafische Darstellung ist, die den Mittelwert und die Varianz des Durchsatzes adaptiver elastischer Ströme als eine Funktion ihrer Dienstzeit für ein erläuterndes Beispiel eines Sendungsverbindungssystems darstellt; 5 Figure 4 is a graph illustrating the mean and variance of the throughput of adaptive elastic currents as a function of their service time for an illustrative example of a mailing system;

6 ein schematisches Diagramm ist, das die elastischen Trennungsparameter, die gegebene QoS-Anforderungen einhalten, für ein erläuterndes Beispiel eines Verbindungssystems darstellt; und 6 Figure 12 is a schematic diagram illustrating the elastic separation parameters that satisfy given QoS requirements for an illustrative example of a connection system; and

7 ein schematisches Flussdiagramm des Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Gesamtverbindungskapazität für eine gemischte Umgebung eines CBR-ABR-Verkehrs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. 7 FIG. 12 is a schematic flow diagram of the algorithm of sharing the total interconnect capacity for a blended environment of CBR ABR traffic in accordance with a preferred embodiment of the invention. FIG.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF EXAMPLES THE INVENTION

Überall in den Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen für entsprechende oder ähnliche Elemente verwendet.Everywhere in In the drawings, the same reference numerals for corresponding or similar Elements used.

Überall in der Offenbarung werden die Termini Verbindung und Strom mehr oder weniger austauschbar dafür, was traditionell als eine Verbindung bezeichnet wird, verwendet.Everywhere in the revelation will be the terms connection and power more or less less interchangeable, what is traditionally referred to as a compound used.

Systemübersicht eines erläuternden KommunikationsnetzwerksSystem overview of an explanatory Communication network

Für ein besseres Verständnis wird eine allgemeine Übersicht eines erläuternden Kommunikationsnetzwerks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung nun unter Bezugnahme auf 1 angegeben.For a better understanding, a general overview of an illustrative communication network according to a preferred embodiment of the invention will now be made with reference to FIG 1 specified.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationsnetzwerks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kommunikationsnetzwerk ist hier als ein IP-basiertes Netzwerk dargestellt, kann jedoch in der Form eines ATM-Netzwerks oder eines anderen Typs eines Netzwerks oder einer Kombination von Netzwerken, die fähig sind, einen elastischen Verkehr zu unterstützen, sein. Das Kommunikationsnetzwerk 10 beruht auf einer Anzahl von miteinander verbundenen IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtungen 20 (ATM-Schaltern bei dem Fall eines ATM-Netzwerks), die das Kernnetzwerk bilden. Auf das Kernnetzwerk wird durch unterschiedliche Benutzer 30 (Computer, Server etc.) durch Zugriffspunkte zugegriffen, wobei eine sogenannte Benutzer-Netzwerk-Schnittstelle (englisch: user-network interface; UNI) für die Wechselwirkung zwischen den IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtungen und der Benutzerausrüstung definiert ist. Eine Mehrzahl von Benutzern ist typischerweise mit einer Form eines Anhäufungspunkts, wie einer Zugriffsnachrichtenweiterleiteinrichtung (englisch: access router; AR) 40, die als ein Vermittler zwischen den Endbenutzern und dem Kernnetz handelt, verbunden. 1 Fig. 10 is a schematic diagram of a communication network according to a preferred embodiment of the invention. The communication network is shown here as an IP-based network, but may be in the form of an ATM network or other type of network or combination of networks capable of supporting elastic traffic. The communication network 10 is based on a number of interconnected IP message routers 20 (ATM switches in the case of an ATM network) that make up the core network. On the core network is through different users 30 (Computer, server, etc.) are accessed through access points, a so-called user-network interface (UNI) being defined for the interaction between the IP message routers and the user equipment. A plurality of users are typically in the form of a clustering point, such as access router (AR). 40 , which acts as an intermediary between the end users and the core network.

Ein gemeinsames Nutzen einer Verbindungskapazität, auf das in dem Netzwerkkontext ferner als Bandbreitensteuerung Bezug genommen wird, und eine Paketzeitplanung liegen normalerweise auf der Netzwerkseite der UNI innerhalb der IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtungen 20. Die Bandbreitensteuerung und die Paketzeitplanung sind insbesondere vorzugsweise auf der Ausgangstorseite der Nachrichtenweiterleiteinrichtungen 20 implementiert. Die Gesamtbandbreitensteuerung hat zwei Hauptfunktionen. Die Bandbreitensteuerung dient zuerst dazu, die Bandbreite zwischen unterschiedlichen Verkehrsklassen gemeinsam zu nutzen. Die Bandbreitensteuerung dient zweitens dazu, die Anzahl von gleichzeitig aktiven Verbindungen innerhalb der Verkehrsklassen zu beschränken. Auf die letztere Funktion wird im Folgenden als Verbindungszulassungssteuerung (englisch: call admission control; CAC) Bezug genommen, und diese wird normalerweise auf der Eingangstorseite der IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtungen 20, bei denen Verbindungen gemäß einem CAC-Algorithmus akzeptiert oder abgewiesen werden, ausgeübt. Der Algorithmus der Gesamtbandbreitensteuerung, der den CAC-Algorithmus umfasst, kann beispielsweise als eine Hardware, eine Software, eine Firmware oder eine passende Kombination derselben implementiert sein.Sharing of link capacity, further referred to as bandwidth control in the network context, and packet scheduling are normally on the network side of the UNI within the IP message routers 20 , The bandwidth control and packet scheduling are particularly preferably on the output gate side of the message routers 20 implemented. The total bandwidth control has two main functions. The bandwidth control first serves to share the bandwidth between different traffic classes. Secondly, the bandwidth control serves to limit the number of concurrently active connections within the traffic classes. The latter function will hereinafter be referred to as call admission control (CAC) and will normally be on the input gate side of the IP message routers 20 in which connections are accepted or rejected according to a CAC algorithm. For example, the overall bandwidth control algorithm that includes the CAC algorithm may be implemented as hardware, software, firmware, or a suitable combination thereof.

Der Benutzer-Netzwerk-Vertrag (englisch: user-network contract; UNC) ist typischerweise bei der UNI definiert. Der UNC gibt üblicherweise die QoS, zu der der Benutzer berechtigt ist, und ferner die Spezifikation des Verkehrs an, die der Benutzer zusammen mit Ergänzungsdaten in das Netzwerk einbringen kann. Die Ergänzungsdaten können beispielsweise die Tageszeit, während der der Benutzer Zugriff auf einen besonderen Dienst hat, etc. umfassen. Der UNC kann zum Beispiel spezifizieren, dass nicht mehr als 1% der Benutzer eingebrachten IP-Pakete (oder ATM-Zellen) durch das Netzwerk verloren werden kann und dass der Benutzer während irgendeiner Sekunde durch die UNI 10 Mbits einschicken kann.Of the User-network contract (UNC) is typically defined at UNI. The UNC usually gives the QoS to which the user is entitled, and also the specification of the Traffic to the user along with supplemental data in the network can contribute. The supplementary data can for example, the time of day, during which the user has access to a particular service, etc. For example, the UNC may specify that not more than 1% the user introduced IP packets (or ATM cells) through the Network can be lost and that the user during any Second through the UNI 10 Mbits can send.

Der CAC-Teil des Bandbreitensteueralgorithmus kann die UNC-Informationen von mehreren Benutzern verwenden, um ein Grundmittel vorzusehen, um die Anzahl von gleichzeitig anwesenden Benutzern in dem Netzwerk zu steuern, wodurch gewährleistet wird, dass die zugelassenen Benutzer die Bandbreite, die erforderlich ist, um die vertraglich vereinbarte QoS zu liefern, empfangen. Der CAC-Algorithmus stellt einen Kompromiss zwischen Blockierungswahrscheinlichkeiten und dem gelieferten Durchsatz dar; je mehr Benutzer der CAC-Algorithmus in das Netzwerk zulässt (was die Blockierungswahrscheinlichkeit reduziert), desto kleiner wird der gelieferte Durchsatz pro Benutzer, da eine größere Anzahl von Benutzern die Netzwerkbandbreite gemeinsam nutzen wird.Of the CAC portion of the bandwidth control algorithm can extract the UNC information from several users to provide a basic means to the number of concurrent users in the network to control, thereby ensuring Will allow the allowed users the bandwidth that is required is received to deliver the contracted QoS. Of the CAC algorithm makes a trade-off between blocking probabilities and the delivered throughput; the more users the CAC algorithm into the network (which reduces the blocking probability), the smaller is the delivered throughput per user, as a larger number users to share network bandwidth.

Ein CAC kann mittels des klassischen Signalisierungsaustauschs, der beispielsweise von herkömmlichen schaltungsvermittelten Kommunikationsnetzwerken bekannt ist, realisiert werden. Wenn die Mehrheit der elastischen Ströme in dem Netzwerk kurz sind, wie bei vielen TCP-Strömen im Internet heutzutage, kann sich jedoch aus der Einführung des klassischen Signalisierungsaustauschs, um eine Zulassungssteuerung auszuführen, ein großer Mehraufwand ergeben. Eine Während-des-Laufs-Entscheidung, das erste Paket eines Stroms zu akzeptieren oder zu verwerfen, wie in der Bezugnahme [3] empfohlen ist, würde daher günstiger sein. Aus diesem Grund ist eine Einrichtung, die beispielsweise auf dem existierenden Ressourcenreservierungsprotokoll (englisch: Resource Reservation Protocol; RSVP) beruht, zum Behalten einer Übersicht der Identitäten von aktuell aktiven Strömen und zum Klassifizieren von Paketen gemäß diesen Identitäten, als diese und wann diese ankommen, vorgesehen. Um zu bestimmen, ob ein Strom neu ist oder nicht, ist es ausreichend, seine Identifizierung mit der der Ströme auf einer speziellen Liste aktiver Ströme zu vergleichen. Wenn kein Paket für einen bestimmten Strom innerhalb eines gegebenen Auszeitzeitraums empfangen wurde, würde der Strom von der Liste aktiver Ströme entfernt werden. Eine Zulassungssteuerung wird vorzugsweise durch Bestimmen einer maximalen Anzahl zulässiger Ströme basierend auf der vorherrschenden Verkehrssituation in dem System und demgemäßes Festlegen der Größe der Liste aktiver Ströme realisiert. Wenn die Liste vollständig ist, wird ein neuer Strom abgewiesen. Der Strom wird andernfalls akzeptiert und in die Liste eingegeben.One CAC can by means of classical signaling exchange, the for example, from conventional circuit-switched communication networks is known implemented become. If the majority of the elastic currents in the network are short, as with many TCP streams on the internet nowadays, however, may result from the introduction of the classic signaling exchange to an admission control perform, a large Additional expenditure. An in-run decision, to accept or reject the first packet of a stream, like is recommended in reference [3] would therefore be more favorable. For this reason is a facility based, for example, on the existing resource reservation protocol Resource Reservation Protocol (RSVP) is based to retain an overview of identities of currently active streams and for classifying packets according to these identities, as these and when they arrive, provided. To determine if a Electricity is new or not, it is sufficient to its identification with the streams on a specific list of active currents. If not Package for a particular stream within a given timeout period was received, would the Power from the list of active currents be removed. An admission control is preferably determined by determining a maximum number of allowed streams based on the prevailing traffic situation in the system and setting accordingly the size of the list active currents realized. When the list is complete, a new stream is created rejected. The stream is otherwise accepted and added to the list entered.

Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität – das IP-NetzwerkbeispielAlgorithm of the common use of the Connection capacity - the IP network example

Ein Algorithmus eines gemeinsamen Nutzens einer Verbindungskapazität gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die besondere Anwendung eines IP-basierten Netzwerks, das einen starren sowie einen elastischen Verkehr trägt, beschrieben.One Algorithm of sharing a connection capacity according to a preferred embodiment is described below with reference to the particular application of a IP-based network that has a rigid as well as an elastic Carries traffic, described.

Es ist zuerst notwendig, dass ein ordnungsgemäßes Verbindungsniveauverkehrsmodell formuliert wird. Die Anwendung der klassischen Mehrraten-Verbindungsniveaumodelle für eine Verwaltung eines elastischen Verkehrs, wie eines Beste-Bemühung-Verkehrs bei IP-Netzwerken oder eines ABR-Verkehrs bei ATM-Netzwerken, ist ungünstigerweise alles andere als simpel. Es ist beispielsweise nicht möglich, einen elastischen Verkehr mit einer konstanten Bandbreite zu verbinden. Die Bandbreite, die durch elastische Verkehrsströme belegt ist, schwankt stattdessen hinsichtlich der Zeit abhängig von der aktuellen Last auf der Verbindung und des Zeitplanungsalgorithmus und des Ratensteueralgorithmus, die bei den Netzwerkknoten angewandt werden. Der Begriff Blockieren, wenn auf elastische Verkehrsströme angewandt, ist nicht so simpel wie für einen starren Verkehr, da ein ankommender elastischer Strom in Dienst kommen könnte, selbst wenn es zu dem Ankunftsaugenblick keine verfügbare Bandbreite gibt. Für viele Dienste hängt außerdem die wirkliche Residenzzeit eines elastischen Stroms von dem Durchsatz ab, der durch den elastischen Strom wirklich empfangen wird.It is first necessary that a proper link level traffic model be formulated. The application of classic multi-rate link level models for resilient traffic management, such as best effort traffic on IP networks or ABR traffic on ATM networks, is unfavorably unfavorable. For example, it is not possible to connect elastic traffic with a constant bandwidth. The bandwidth caused by elastic traffic instead, time varies depending on the current load on the link and the scheduling algorithm and rate control algorithm applied to the network nodes. The term blocking when applied to elastic traffic flows is not as simple as for rigid traffic because an incoming elastic stream could come into service even if there is no available bandwidth at the time of arrival. For many services, moreover, the actual residence time of an elastic current depends on the throughput actually received by the elastic current.

Mehrklassenmodell einer Sendungsverbindung für einen gemischten starr-elastischen VerkehrMulti-class model of a transmission connection for one mixed rigid-elastic traffic

Ein Beispiel eines durchführbaren Markovschen Modells einer Sendungsverbindung, die sowohl Spitzenbandbreiten-gesicherten (starren oder nicht elastischen) als auch elastischen Verkehrsklassen dient, ist im Folgenden formuliert. Für eine Einfachheit und eine Klarheit sind lediglich eine einzelne starre Verkehrsklasse und zwei elastische Verkehrsklassen betrachtet. Es sei bemerkt, dass das Modell sowie der beigefügte Algorithmus des gemeinsamen Nutzens einer Verbindung auf allgemeinere Fälle und selbstverständlich selbst einfachere Fälle erweitert werden können.One Example of a feasible Markov's model of a broadcast connection, which is both top-bandwidth-secured (rigid or not elastic) as well as elastic traffic classes serves, is formulated below. For a simplicity and a Clarity are just a single rigid traffic class and considered two elastic traffic classes. It should be noted that the model as well as the attached Algorithm of sharing a connection to more general Cases and Of course even simpler cases can be extended.

Das System unter Betrachtung weist eine Sendungsverbindung einer Kapazität C auf, die als ein Beispiel als eine ganze Zahl in einer passenden Bandbreiteneinheit, sagen wir Mbps, in Betracht gezogen werden kann. Bei diesem Beispiel gehören Rufe, die bei der Verbindung ankommen, allgemein zu einer der folgenden drei Verkehrsklassen:

  • Klasse 1 – Ströme einer starren Verkehrsklasse, die durch ihre Spitzenbandbreitenanforderung b1, ihre Stromankunftsrate λ1 und ihre Abgangsrate μ1 gekennzeichnet sind.
  • Klasse 2 – Ströme einer adaptiven elastischen Klasse, die durch ihre Spitzenbandbreitenanforderung b2, ihre Mindestbandbreitenanforderung b2 min, ihre Stromankunftsrate λ2 und ihre Abgangsrate μ2 gekennzeichnet sind. Obwohl die Bandbreite, die durch adaptive elastische Ströme belegt ist, als eine Funktion der Verbindungslast schwanken kann, wird ihre wirkliche Haltezeit während ihrer ganzen Residenz in dem System durch den empfangenen Durchsatz nicht beeinflusst. Dies ist der Fall zum Beispiel mit einem adaptiven Video-Codec, der bei einem Fall einer Durchsatzverschlechterung die Qualität der Videobilder reduziert und dadurch weniger Bandbreite belegt.
  • Klasse 3 – Ströme einer nicht adaptiven elastischen Klasse, die durch ihre Spitzenbandbreitenanforderung b3, ihre Mindestbandbreitenanforderung b3 min, ihre Stromankunftsrate λ3 und ihre ideale Abgangsrate μ3 gekennzeichnet sind. Die ideale Abgangsrate wird erlebt, wenn die Spitzenbandbreite verfügbar ist. Die reale augenblickliche Abgangsrate ist proportional zu der Bandbreite der Ströme.
The system under consideration has a transmission link of capacity C, which may be considered as an example as an integer in an appropriate bandwidth unit, say Mbps. In this example, calls that arrive at the call generally belong to one of the following three traffic classes:
  • Class 1 - flows of a rigid traffic class characterized by their peak bandwidth requirement b 1 , their power arrival rate λ 1 and their leaving rate μ 1 .
  • Class 2 - Adaptive elastic class streams characterized by their peak bandwidth requirement b 2 , their minimum bandwidth requirement b 2 min , their current arrival rate λ 2 and their rate of departure μ 2 . Although the bandwidth occupied by adaptive elastic currents may vary as a function of the connection load, its actual hold time throughout its residence in the system is unaffected by the received throughput. This is the case, for example, with an adaptive video codec which, in a case of throughput degradation, reduces the quality of the video images and thereby occupies less bandwidth.
  • Class 3 - flows of a non-adaptive elastic class characterized by their peak bandwidth requirement b 3 , their minimum bandwidth requirement b 3 min , their power arrival rate λ 3 and their ideal rate of departure μ 3 . The ideal exit rate is experienced when the peak bandwidth is available. The real instantaneous rate of departure is proportional to the bandwidth of the streams.

Wir bezeichnen die wirkliche Bandbreite, die einem Strom einer Klasse-2 und einer Klasse-3 bei einem gegebenen Systemzustand zugewiesen (reserviert) ist, mit b2 r und b3 r, die beide hinsichtlich der Zeit variieren, sowie Ströme ankommen und abgehen. Wir werden ferner die Größe rmin = bi min/bi (für i = 2 oder i = 3), die mit elastischen Strömen mit Mindestbandbreitenanforderungen verbunden ist, verwenden.We denote the real bandwidth allocated (reserved) to a stream of class-2 and class-3 in a given system state, with b 2 r and b 3 r , both of which vary in time as streams arrive and depart. We will also use the quantity r min = b i min / b i (for i = 2 or i = 3) associated with elastic streams with minimum bandwidth requirements.

Man kann von einem Strom einer nicht adaptiven elastischen Klasse als einem Strom denken, der bei der Ankunft eine zugehörige Menge an zu sendenden Daten (W) hat, die aus einer exponentiell verteilten Dienstanforderung mit einer Verteilung

Figure 00150001
abgetastet wird, was bei dem Fall, wenn die Spitzenbandbreite b3 während der gesamten Dauer des Stroms verfügbar ist, eine exponentiell verteilte Dienstzeit mit einem Mittelwert 1/μ3 verursacht. Da die freie Kapazität der Verbindung gemäß der augenblicklichen Anzahl von Strömen im Dienst hinsichtlich der Zeit schwankt, kann die Bandbreite, die nicht adaptiven elastischen Strömen gegeben ist, unter die Spitzenbandbreitenanforderung fallen, wobei sich bei diesem Fall die wirkliche Haltezeit des Stroms steigert.One can think of a stream of non-adaptive elastic class as a stream having on arrival an associated amount of data (W) to be transmitted, which consists of an exponentially distributed service request with a distribution
Figure 00150001
is scanned, which in the case when the peak bandwidth b3 is available throughout the duration of the current, causes an exponentially distributed service with a mean 1 / μ. 3 Since the free capacity of the connection varies according to the instantaneous number of streams in service with respect to time, the bandwidth given to non-adaptive elastic streams may fall below the peak bandwidth requirement, in which case the actual hold time of the stream increases.

Alle drei Typen von Strömen kommen gemäß unabhängigen Poisson-Prozessen an, und die Haltezeit für die starren und adaptiven Ströme ist exponentiell verteilt. Wie wir sehen werden, können die Momente der Haltezeit der nicht adaptiven Ströme unter Verwendung der Theorie von Markov-Belohnungsprozessen bestimmt werden. Zwei Typen eines elastischen Verkehrs werden kurzum betrachtet. Ein elastischer Verkehr ist mit sowohl einer Spitzen- als auch einer Mindestbandbreitenanforderung verbunden und ist im Dienst lediglich solange zulässig, wie die Mindestbandbreitenanforderung eingehalten ist. Die zwei elastischen Verkehrsklassen unterscheiden sich vor allem hinsichtlich dessen, wie ihre Residenzzeit von dem erworbenen Durchsatz abhängt.All three types of currents come in accordance with independent Poisson processes on, and the holding time for the rigid and adaptive streams is distributed exponentially. As we will see, the Moments of hold time of non-adaptive currents using theory Markov reward processes be determined. Two types of elastic traffic become short considered. An elastic traffic is with both a top- and a minimum bandwidth requirement and is in the Service only allowed as long as how the minimum bandwidth requirement is met. The two elastic traffic classes differ mainly in terms of how their residence time depends on the acquired throughput.

Um eine gegebene QoS der unterschiedlichen elastischen Klassen (die sich im Allgemeinen in ihrer Spitzen- und Mindestbandbreite unterscheiden, das heißt, b2 ≠ b3, b2 min ≠ b3 min), zu gewährleisten, müssen wir eine Strategie, die das gemeinsame Nutzen der Bandbreite zwischen den unterschiedlichen elastischen Klassen allgemein regelt, einrichten. Aus diesem Grund definieren wir die folgenden allgemeinen Regeln des gemeinsamen Nutzens der Bandbreite zwischen den elastischen Klassen. Die folgende Darstellung betrifft lediglich zwei elastischen Klassen, diese erstreckt sich jedoch natürlich auf mehr als zwei elastische Klassen.In order to ensure a given QoS of the different elastic classes (which generally differ in their peak and minimum bandwidth, that is, b 2 ≠ b 3 , b 2 min ≠ b 3 min ), we must have a common strategy Benefits of bandwidth between the different elastic classes generally regulates, set up. For this reason, we define the following general rules of sharing the bandwidth between the elastic classes. The following illustration concerns only two elastic classes, but of course this extends to more than two elastic classes.

Wenn es genug Bandbreite für alle Ströme gibt, um ihre jeweiligen Spitzenbandbreitenerfordernisse zu erhalten, dann belegen Klasse-2- und Klasse-3-Ströme jeweils b2- und b3-Bandbreiteneinheiten.If there is enough bandwidth for all streams to get their respective peak bandwidth requirements, then class 2 and class 3 streams each occupy b 2 and b 3 band width units.

Wenn eine Notwendigkeit einer Bandbreitenkomprimierung besteht, das heißt n1·b1 + n2·b2 + n3·b3 > C, dann ist die Bandbreitenkomprimierung der elastischen Ströme derart, dass r2 = r3, wobei r2 = b2 r/b2 und r3 = b3 r/b3, solange die Mindestratenauflage für beide elastische Klassen erfüllt ist (das heißt, b2 min/b2 ≤ r2 ≤ 1 und b3 min/b3 ≤ r3 ≤ 1).If there is a need for bandwidth compression, that is n 1 * b 1 + n 2 * b 2 + n 3 * b 3 > C, then the bandwidth compression of the elastic streams is such that r 2 = r 3 , where r 2 = b 2 r / b 2 and r 3 = b 3 r / b 3 , as long as the minimum rate requirement for both elastic classes is met (that is, b 2 min / b 2 ≤ r 2 ≤ 1 and b 3 min / b 3 ≤ r 3 ≤ 1).

Wenn immer noch eine Notwendigkeit einer weiteren Bandbreitenkomprimierung besteht, keine der zwei elastischen Klassen jedoch zu der Zeit der Ankunft eines neuen Stroms eine weitere Bandbreitenreduzierung toleriert (das heißt, ri ist bereits bi min/bi für entweder i = 2 oder i = 3), dann reduziert die Dienstklasse, die eine weitere Komprimierung toleriert, gleich die Bandbreite, die durch ihre Ströme belegt ist, solange die Mindestbandbreitenauflage für diese Verkehrsklasse gehalten wird.If there is still a need for further bandwidth compression, however, none of the two elastic classes tolerate further bandwidth reduction at the time of arrival of a new stream (that is, r i is already b i min / b i for either i = 2 or i = 3), then the class of service tolerating further compression will immediately reduce the bandwidth occupied by its streams as long as the minimum bandwidth requirement is maintained for that class of traffic.

Drei zugrunde liegende Annahmen des vorhergehenden exemplarischen Modells sind bemerkenswert. Es wird zuallererst angenommen, dass beide Typen elastischer Ströme gierig in dem Sinne sind, dass diese immer die maximal mögliche Bandbreite auf der Verbindung, die die kleinere ihrer Spitzenbandbreitenanforderung (b2 beziehungsweise b3) und der gleiche Teil (in dem vorhergehenden Sinne) der Bandbreite, die durch die starren Ströme für elastische Ströme übrig gelassen wird (die von der verwendeten Verbindungszuweisungsstrategie abhängen wird), ist, belegen. Es wird zweitens angenommen, dass alle laufenden elastischen Ströme die verfügbare Bandbreite unter denselben anteilsmäßig gleich (das heißt, die ri's sind gleich) gemeinsam nutzen, das heißt, der neu angekommene elastische Strom und die laufenden elastischen Ströme werden auf den gleichen ri-Wert gequetscht. Diese Annahme, wie wir sehen werden, sieht ein ziemlich „faires" gemeinsames Nutzen von Ressourcen zwischen den elastischen Strömen vor. Um unterschiedliche elastische Verkehrsklassen mit einer wesentlich unterschiedlichen QoS zu haben, ist es notwendig, dass diese Annahme modifiziert wird.Three underlying assumptions of the previous exemplary model are remarkable. It is first of all assumed that both types of elastic currents are greedy in the sense that they always have the maximum possible bandwidth on the connection, the smaller of their peak bandwidth requirement (b 2 or b 3 ) and the same part (in the preceding sense) of the Bandwidth left over by the rigid currents for elastic currents (which will depend on the connection assignment strategy used) is proven. Second, it is assumed that all current elastic currents share equally the available bandwidth among them (that is, the r i 's are equal), that is, the newly arrived elastic current and the current elastic currents are equal to the same r i value squeezed. This assumption, as we shall see, provides a fairly "fair" sharing of resources between the elastic streams, so to have different elastic traffic classes with a significantly different QoS, it is necessary that this assumption be modified.

Wenn ein neu ankommender Strom die Elastischer-Strom-Bandbreite unter b2 min und b3 min reduziert hat (das heißt, beide elastische Klassen sind auf ihr jeweiliges Minimum komprimiert), wird dieser Strom nicht in das System zugelassen, sondern dieser wird blockiert und geht verloren. Es ist zulässig, dass ankommende starre sowie elastische Ströme die elastischen Ströme im Dienst „komprimieren", solange die Mindestbandbreitenauflagen gehalten werden. Als ein dritter Punkt nimmt das Modell an, dass die Ratensteuerung der laufenden elastischen Ströme ideal in dem Sinne, dass eine infinitesimale Menge einer Zeit nach einer Systemzustandsänderung (das heißt Stromankunft und -abgang) die elastischen Verkehrsquellen ihre aktuelle Bandbreite auf der Verbindung neu einstellen. Während dies klar eine idealisierende Annahme ist, könnten die Puffer bei der IP-Paketschicht groß genug gemacht werden, um die IP-Pakete zu absorbieren, bis das TCP die Sender drosselt. Die Tatsache, dass das Modell immer, wenn es möglich ist, eine sofortige Quellenratensteigerung annimmt, macht die bevorstehenden Durchsatz- und Blockierungsberechnungen konservativ und nicht optimistisch.If a new incoming stream has reduced the elastic current bandwidth below b 2 min and b 3 min (that is, both elastic classes are compressed to their respective minimum), that stream will not be allowed into the system, but will be blocked and gets lost. It is permissible that incoming rigid as well as elastic currents "compress" the elastic currents in the service as long as the minimum bandwidth requirements are kept In a third point the model assumes that the rate control of the current elastic currents is ideal in the sense that an infinitesimal amount At some time after a system state change (i.e., power arrival and departure), the elastic traffic sources reset their current bandwidth on the link While this is clearly an idealizing assumption, the buffers in the IP packet layer could be made large enough to Absorbing Packets Until TCP Stops the Stations The fact that the model always adopts an immediate increase in source rate when possible makes the upcoming throughput and blocking calculations conservative and not optimistic.

Es ist intuitiv klar, dass die Residenzzeit der nicht adaptiven elastischen Ströme in diesem System nicht nur von der Menge an Daten, die diese senden wollen, sondern auch von der Bandbreite, die diese während ihrer Haltezeiten empfangen, abhängt, und umgekehrt hängt die Menge an Daten, die durch einen adaptiven elastischen Strom gesendet werden, von der empfangenen Bandbreite ab. Um diese Beziehung zu spezifizieren, definieren wird die folgenden Größen:
θ2(t) und θ3(t) definieren den augenblicklichen Durchsatz jeweils adaptiver und nicht adaptiver Ströme zu einer Zeit t. Wenn es in dem System zu einer Zeit t n1, n2 und n3 jeweils starre, adaptive und nicht adaptive Ströme gibt, sind beispielsweise die augenblicklichen Durchsätze für adaptive und nicht adaptive Ströme jeweils min(b2, (C – n1b1 – n3r3b3)/n2) und min (bar (C – n1b1 – n2r2b2)/n3). Es sei bemerkt, dass θ2(t) und θ3(t) diskrete Zufallsvariablen für alle t ≥ 0 sind.

Figure 00190001
definiert den Durchsatz eines adaptivenStroms mit einer Haltezeit, die gleich t ist.
Figure 00190002
(Zufallsvariable) definiert den Durchsatz eines adaptiven Stroms, wobei F(t) die exponentiell verteilte Haltezeit ist.
Figure 00190003
(Zufallsvariable) gibt die Zeit, die das System braucht, um eine Menge x and Daten durch einen elastischen nicht adaptiven Strom zu senden.It is intuitively clear that the residence time of the non-adaptive elastic currents in this system depends not only on the amount of data they want to send, but also on the bandwidth that they receive during their hold times, and vice versa, the amount depends Data sent by an adaptive elastic stream depends on the received bandwidth. To specify this relationship, define the following quantities:
θ 2 (t) and θ 3 (t) define the instantaneous throughput of each adaptive and non-adaptive streams at a time t. For example, if there are rigid, adaptive, and non-adaptive streams in the system at time tn 1 , n 2, and n 3, respectively, the instantaneous throughputs for adaptive and non-adaptive streams are min (b 2 , (C-n 1 b 1 - n 3 r 3 b 3 ) / n 2 ) and min (bar (C - n 1 b 1 - n 2 r 2 b 2 ) / n 3 ). It should be noted that θ 2 (t) and θ 3 (t) are discrete random variables for all t ≥ 0.
Figure 00190001
defines the throughput of an adaptive stream with a hold time equal to t.
Figure 00190002
(Random variable) defines the throughput of an adaptive stream, where F (t) is the exponentially distributed hold time.
Figure 00190003
(Random Variable) gives the time the system takes to send a set of x and data through an elastic non-adaptive stream.

θ ^ = x/Tx definiert den Durchsatz eines nicht adaptiven Stroms während der Sendung von x Dateneinheiten. Es sei bemerkt, dass θx eine kontinuierliche Zufallsvariable ist.

Figure 00190004
(Zufallsvariable) definiertden Durchsatz eines nicht adaptiven Stroms, wobei die Menge an gesendeten Daten mit einem Parameter μ3/b3 exponentiell verteilt ist.θ ^ = x / T x defines the throughput of a non-adaptive stream during the transmission of x data units. It should be noted that θ x is a continuous random variable.
Figure 00190004
(Random variable) defines the throughput of a non-adaptive stream, where the amount of data sent is exponentially distributed with a parameter μ 3 / b 3 .

Obwohl eine Anzahl allgemeiner Regeln des gemeinsamen Nutzens der Bandbreite im Vorhergehenden definiert wurden, ist es immer noch notwendig, dass eine spezifischere Strategie zur gemeinsamen Nutzung einer Verbindungskapazität, insbesondere eine, die die verschiedenen Anforderungen eines starren und eines elastischen Verkehrs betrachtet, dargestellt wird.Even though a number of general rules of bandwidth sharing defined above, it is still necessary that a more specific strategy for sharing a Link capacity especially one that the different requirements of a rigid and an elastic traffic, is shown.

Algorithmus eines gemeinsamen Nutzens einer VerbindungskapazitätAlgorithm of a common benefit a connection capacity

Gemäß der Erfindung ist die Verbindungszuweisungsstrategie der teilweisen Überlappung (englisch: Partial Overlap; POL), die aus der Bezugnahme [7], die die POL-Strategie für eine simulierende Analyse in dem klassischen schaltungsvermittelten Mehrratenrahmenwerk beschreibt, bekannt ist, übernommen und für eine Verkehrsumgebung, die einen elastischen Verkehr umfasst, modifiziert. Gemäß der neuen sogenannten Elastisch-POL-Strategie ist die Verbindungskapazität C in zwei Teile, einen gemeinsamen Teil CCOM für einen starren sowie einen elastischen Verkehr und einen dedizierten Teil CELA, der lediglich für die elastischen Ströme reserviert ist, aufgeteilt, derart, dass C = CCOM + CELA.According to the invention, the partial allocation overlap policy (POL), which is known from reference [7], which describes the POL strategy for simulative analysis in the classical circuit-switched multi-rate framework, is adopted and for a traffic environment that modifies elastic traffic. According to the new so-called elastic POL strategy, the connection capacity C is divided into two parts, a common part C COM for a rigid and elastic traffic, and a dedicated part C ELA reserved only for the elastic currents such that C = C COM + C ELA .

Zulassungssteuerparameter, einer für jede elastische Verkehrsklasse, die in dem System anwesend ist, sind ferner in die neue Elastisch-POL-Strategie eingeführt. Bei diesem besonderen Beispiel bezeichnet NEL2 den Zulassungssteuerparameter für adaptive elastische Ströme, und NEL3 bezeichnet den Zulassungssteuerparameter für nicht adaptive elastische Ströme. Jeder Zulassungssteuerparameter steht für die maximale Anzahl zulässiger Ströme der entsprechenden elastischen Verkehrsklasse. Auf die Zulassungssteuerparameter wird ferner als Trennungsparameter Bezug genommen, da, solange die maximale Anzahl gleichzeitiger elastischer Ströme einer bestimmten Klasse auf der Verbindung anwesend sind, neue elastische Ströme abgewiesen werden; eine Form von Trennung.Registration control parameters, one for each elastic traffic class present in the system, are further introduced into the new Elastic POL strategy. In this particular example, N EL2 designates the admittance control parameter for adaptive elastic currents, and N EL3 designates the admittance control parameter for non-adaptive elastic currents. Each admission control parameter represents the maximum number of permissible flows of the corresponding elastic traffic class. The admission control parameters are further referred to as separation parameters, as long as the maximum number of simultaneous elastic flows of a particular class are present on the connection, new elastic flows are rejected; a form of separation.

Unter der betrachteten Elastisch-POL-Strategie ist die Anzahl (n1, n2, n3) laufender Ströme auf der Verbindung folgenden Auflagen unterworfen: n1·b1 ≤ CCOM (1) NEL2·b2 min + NEL3·b3 min ≤ CELA (2) n2 ≤ NEL2 (3) n3 ≤ NEL3 (4) Under the considered elastic POL strategy, the number of (n 1 , n 2 , n 3 ) running currents on the link is subject to the following constraints: n 1 · b 1 ≤ C COM (1) N EL2 · b 2 min + N EL3 · b 3 min ≤ C ELA (2) n 2 ≤N EL2 (3) n 3 ≤N EL3 (4)

In (1) werden die elastischen Ströme von starren Strömen geschützt. In (2–4) wird die maximale Anzahl elastischer Ströme durch drei Auflagen begrenzt. Der Ausdruck (2) schützt starre Ströme vor elastischen Strömen, während (3–4) die laufenden elastischen Ströme vor ankommenden elastischen Strömen schützen. Die neue Elastisch-POL-Strategie wird durch die Aufteilung der Verbindungskapazität, die durch CCOM spezifiziert ist, und die Zulassungssteuerparameter NEL2, NEL3 völlig bestimmt. Auf diese Parameter wird als die Ausgangsparameter des Systems Bezug genommen. Die Leistung der Elastisch-POL-Strategie kann durch die Ausgangsparameter abgestimmt werden, und es wurde insbesondere realisiert, dass das Festlegen der Ausgangsparameter CCOM, NEL2 und NEL3 ein Abstimmen des Durchsatz-Blockierungs-Kompromisses für die elastischen Verkehrsklassen zulässt.In (1) the elastic currents are protected by rigid currents. In (2-4), the maximum number of elastic currents is limited by three constraints. The expression (2) protects rigid flows from elastic currents, while (3-4) protects the running elastic flows from incoming elastic currents. The new elastic POL strategy is completely determined by the sharing of the link capacity specified by C COM and the admission control parameters N EL2 , N EL3 . On these parameters is called the off reference to the system parameters. The performance of the elastic POL strategy may be tuned by the output parameters and, in particular, it has been realized that setting the output parameters C COM , N EL2 and N EL3 allows tuning of the throughput blocking tradeoff for the elastic traffic classes.

In Bezug auf den Durchsatz-Blockierungs-Kompromiss für einen elastischen Verkehr ist die Erfindung allgemein zu dem Vorsehen einer hohen Nutzung der Verbindungsbandbreite hin unter einer oder mehreren Verbindungsniveauauflagen, die mit mindestens entweder einer elastischen Durchgangswahrscheinlichkeit oder einer Elastisch-Blockierungswahrscheinlichkeit zusammenhängen, gerichtet.In Terms of throughput blocking compromise for one elastic traffic, the invention is general to the provision a high use of the connection bandwidth out under one or multiple link level constraints that comply with at least either an elastic probability of passage or an elastic blocking probability related, directed.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zielt der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität auf ein Festlegen der Ausgangsparameter der Elastisch-POL-Strategie auf eine solche Weise ab, um Verbindungsblockierungswahrscheinlichkeiten B2 und B3 für elastische Ströme, während man fähig ist, eine Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage (GoS) für die starren Ströme sowie Mindestdurchsatzauflagen für die elastischen Ströme zu berücksichtigen, zu minimieren. Die Durchsatzauflagen für die elastischen Ströme sind eingeführt, da erkannt wurde, dass es einen minimalen akzeptablen Durchsatz, unter dem die Benutzer keinen wirklichen positiven Nutzen ziehen, gibt.According to a preferred embodiment of the invention, the algorithm of sharing the connection capacity aims at setting the output parameters of the elastic POL strategy in such a way as to allow connection jamming probabilities B 2 and B 3 for elastic flows while being able to provide a jam probability constraint (FIG. GoS) for the rigid flows as well as minimum throughput requirements for the elastic currents to minimize. Flow rates for the elastic flows have been introduced because it has been recognized that there is a minimum acceptable throughput below which users will not really benefit.

Die starre Verkehrsklasse ist daher mit einer maximalen akzeptierten Verbindungsblockierungswahrscheinlichkeit B1 max verbunden, und die elastische adaptive und die elastische nicht adaptive Verkehrsklasse sind mit jeweiligen minimalen akzeptierten Durchsätzen θ ~min und θ ^min verbunden. Die Durchsatzauflagen sind vorzugsweise als Auflagen hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit, dass der von einem Benutzer wahrgenommene Durchsatz während einer Übertragung einer bestimmten Menge an Daten unter einen gegebenen Schwellenwert fällt, gebildet. Ein solches Leistungsmaß ist für den Benutzer leichter zu verifizieren, als die traditionellen Fairnesskriterien, die in Bezugnahmen [1–3] erörtert sind.The rigid traffic class is therefore associated with a maximum accepted link blocking probability B 1 max , and the elastic adaptive and elastic non-adaptive traffic classes are associated with respective minimum accepted throughputs θ ~ min and θ ^ min . The throughput pads are preferably provided as constraints on the likelihood that the throughput perceived by a user will fall below a given threshold during transmission of a particular amount of data. Such a measure of performance is easier for the user to verify than the traditional fairness criteria discussed in References [1-3].

Obwohl die Blockierungswahrscheinlichkeiten für einen elastischen Verkehr minimiert werden, ist es nichtsdestoweniger normalerweise ratsam, obwohl nicht notwendig, eine Schlimmster-Fall-Garantie des Verbindungsblockierens für einen elastischen Verkehr zu haben und ferner die zwei elastischen Verkehrsklassen mit maximalen zulässigen Blockierungswahrscheinlichkeiten B2 max und B3 max zu verbinden.Nevertheless, although the likelihood of likelihood of elastic traffic being minimized, it is normally advisable, though not necessary, to have a worst case guarantee of connection blocking for elastic traffic and further the two elastic traffic classes with maximum allowable blocking probabilities B 2 max and B 3 max connect.

Bei diesem Fall sind die Verkehrseingangsparameter des Systems der Satz von Ankunftsraten (λ1, λ2, λ3) und Abgangsraten (μ1, μ2, μ3), die aus dem Netzwerk erhalten werden, die Bandbreiten (b1, b2, b3), die Erfordernisse einer minimalen elastischen Bandbreite (b2 min, b3 min), die Blockierungswahrscheinlichkeitsauflagen (B1 max oder der ganze Satz von B1 max, B2 max und B3 max) und die elastischen Durchsatzauflagen (θ ~min und θ ^min). Die Abgangsrate für eine nicht adaptive Klasse kann unter der Annahme, dass die Bandbreite der nicht adaptiven Ströme b3 gleicht, geschätzt werden.In this case, the traffic input parameters of the system are the set of arrival rates (λ 1 , λ 2 , λ 3 ) and outbound rates (μ 1 , μ 2 , μ 3 ) obtained from the network, the bandwidths (b 1 , b 2 , b 3 ), the requirements of a minimum elastic band width (b 2 min , b 3 min ), the blocking probability constraints (B 1 max or the whole set of B 1 max , B 2 max and B 3 max ) and the elastic flow rate constraints (θ ~ min and θ ^ min ). The rate of departure for a non-adaptive class may be estimated assuming that the bandwidth of the non-adaptive streams is equal to b 3 .

Die Parameter und die Leistungsmaße, die mit der starren Verkehrsklasse und den zwei elastischen Verkehrsklassen verbunden sind, sind in folgender Tabelle I zusammengefasst.The Parameters and performance measures, those with the rigid traffic class and the two elastic traffic classes are summarized in Table I below.

Tabelle I

Figure 00230001
Table I
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Das Problem eines Bestimmens der Ausgangsparameter der Elastisch-POL-Strategie unter Blockierungs- und Durchsatzauflagen ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 2, das ein schematisches Flussdiagramm des Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Gesamtverbindungskapazität gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, umrissen. Bei dem ersten Schritt 101 werden die erforderlichen Eingangsparameter, wie aktuelle Ankunfts- und Abgangsraten, Bandbreitenanforderungen sowie die Auflagen, die dem elastischen Verkehr auferlegt sind, bereitgestellt.The problem of determining the output parameters of the elastic POL strategy under blocking and flow conditions is discussed below with reference to FIG 2 Outlining a schematic flow diagram of the overall interconnect capacity sharing algorithm according to a preferred embodiment of the invention. At the first step 101 provide the required input parameters, such as actual arrival and departure rates, bandwidth requirements and constraints imposed on resilient traffic.

Bei Schritt 102 wird die GoS-(Verbindungsblockierungs-)Anforderung für einen starren Verkehr durch das ordnungsgemäße Festlegen von CCOM garantiert. Wir bestimmen insbesondere die erforderliche Mindestkapazität von CCOM für starre Ströme, die die erforderliche Blockierungswahrscheinlichkeit B1 max garantiert: min{CCOM:B1 ≤ B1 max} (5)wobei B1 die Blockierungswahrscheinlichkeit starrer Ströme ist. Die allgemein bekannte Erlang-B-Formel kann beispielsweise verwendet werden, um einen solchen Wert von CCOM basierend auf Ankunfts- und Abgangsraten und einer Spitzenbandbreitenanforderung für den starren Verkehr als Eingaben zu schätzen. Eine maximale Anzahl NCOM zulässiger starrer Ströme kann zusätzlich basierend auf der Erlang-B-Analyse bestimmt werden und für eine Zulassungssteuerung des starren Verkehrs verwendet werden.At step 102 the GoS (connection blocking) request for rigid traffic is guaranteed by the proper setting of C COM . Specifically, we determine the minimum required capacity of C COM for rigid streams that guarantees the required blocking probability B 1 max : min {C COM : B 1 ≤ B 1 Max } (5) where B 1 is the blocking probability of rigid streams. For example, the well-known Erlang B formula may be used to estimate such a value of C COM based on arrival and departure rates and a peak bandwidth requirement for the rigid traffic as inputs. A maximum number of permissible N COM rigid streams may additionally be determined based on the Erlang-B-analysis and used for admission control of the rigid traffic.

Wir müssen als Nächstes eine maximale Anzahl elastischer Ströme (NEL2, NEL3), die zur gleichen Zeit, wie die erforderlichen Durchsatz- und Blockierungsanforderungen eingehalten werden, in dem System gleichzeitig anwesend sein können, bestimmen. Es ist intuitiv klar, dass, wenn die maximale Anzahl NEL2 adaptiver elastischer Ströme gesteigert wird, sich die Blockierungswahrscheinlichkeit B2 adaptiver elastischer Ströme reduziert und sich der Durchsatz ebenso reduziert. Ein Ändern von NEL2 wirkt ungünstigerweise auf sowohl die Blockierungswahrscheinlichkeit B3 als auch einen Durchsatz von nicht adaptiven elastischen Strömen ein und umgekehrt.We must next determine a maximum number of elastic flows (N EL2 , N EL3 ) that can be present in the system at the same time as the required throughput and blocking requirements are met. It is intuitively clear that as the maximum number N EL2 of adaptive elastic currents is increased, the blocking probability B 2 of adaptive elastic currents is reduced and the throughput is also reduced. Changing N EL2 adversely affects both the blocking probability B 3 and a throughput of non-adaptive elastic currents, and vice versa.

Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel zielt der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität auf ein Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeiten der elastischen Verkehrsklassen unter Durchsatz-Schwellenwertauflagen ab. Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung eine iterative Prozedur, die durch Schritte 103107 allgemein definiert ist, zum Abstimmen der Trennungsparameter vor, so dass die Durchsatz-Schwellenwertauflagen genau eingehalten sind, nicht mehr und nicht weniger. Bei Schritt 103 werden zuerst Anfangswerte der Trennungsparameter geschätzt. Die Leistung des Systems wird als Nächstes in Bezug auf elastische Durchsätze analysiert (Schritt 104). Die Durchsätze θ ~ und θ ^, die in dem System angeboten werden, das durch die Anfangswerte der Trennungsparameter gesteuert wird, werden insbesondere analysiert (Schritt 104) und in Zusammenhang mit den Durchsatz-Schwellenwertauflagen θ ~min und min gebracht (Schritt 105). Wenn die angebotenen Durchsätze zu niedrig sind, dann werden die Trennungsparameter verringert (Schritt 106), wobei die Blockierungswahrscheinlichkeiten gesteigert werden und ferner die Durchsätze gesteigert werden. Wenn die angebotenen Durchsätze größer als die Durchsatz-Schwellenwerte sind, dann können andererseits die Trennungsparameter gesteigert werden (Schritt 107), so dass die Blockierungswahrscheinlichkeiten (sowie die Durchsätze) verringert werden. Auf diese Weise können durch iteratives Wiederholen der Schritte 104, 105 und 106/107 die Blockierungswahrscheinlichkeiten auf ein Minimum verringert werden, während die Durchsatzauflagen immer noch befolgt werden. Sind die Auflagen einmal zu einem befriedigenden Grad eingehalten, gibt (Schritt 108) der Algorithmus die Parameter CCOM, (CELA), (NCOM), NEL2, NEL3 für eine Verwendung bei einem Steuern des wirklichen gemeinsamen Nutzens der Bandbreite der betrachteten Sendungsverbindung aus.In this particular embodiment, the interconnection capacity sharing algorithm aims at minimizing the congestion probabilities of the elastic traffic classes below throughput thresholds. To achieve this, the invention proposes an iterative procedure that steps through 103 - 107 is generally defined, to tune the separation parameters so that the throughput thresholds are met, no more and no less. At step 103 First, initial values of the separation parameters are estimated. The performance of the system is next analyzed for elastic throughputs (step 104 ). The flow rates θ ~ and θ ^ offered in the system controlled by the initial values of the separation parameters are specifically analyzed (step 104 ) and related to the flow rate thresholds θ ~ min and min brought (step 105 ). If the offered throughputs are too low then the separation parameters are reduced (step 106 ), whereby the blocking probabilities are increased and also the throughputs are increased. On the other hand, if the offered throughputs are greater than the throughput thresholds then the separation parameters can be increased (step 107 ), so that the blocking probabilities (as well as the throughputs) are reduced. This way you can repeat iteratively by repeating the steps 104 . 105 and 106 / 107 the blocking probabilities are minimized while the throughput requirements are still adhered to. Once the requirements have been met to a satisfactory degree, there are (step 108 ), the algorithm evaluates the parameters C COM , (C ELA ), (N COM ), N EL2 , N EL3 for use in controlling the true common benefit of the bandwidth of the considered transmission link .

Die Schritte 101 bis 108 werden natürlich ansprechend auf sich ändernde Verkehrsbedingungen wiederholt, um das gemeinsame Nutzen der Bandbreite an die vorherrschende Verkehrssituation flexibel anzupassen.The steps 101 to 108 are, of course, repeated in response to changing traffic conditions in order to flexibly adapt the shared benefit of bandwidth to the prevailing traffic situation.

Die Trennungsparameter müssen im Allgemeinen verringert werden, um die Durchsatzauflagen einzuhalten. Da das Ziel darin besteht, die Elastisch-Blockierungswahrscheinlichkeiten zu minimieren, und da es ratsam ist, eine Schlimmster-Fall- Garantie der Blockierungswahrscheinlichkeiten für einen elastischen Verkehr zu haben, müssen andererseits die Trennungsparameter zur gleichen Zeit so groß wie möglich und mindestens groß genug sein, um die Schlimmster-Fall-Blockierungsauflagen einzuhalten. Abhängig von den Modellparametern und den gegebenen Schranken kann es der Fall sein, dass alle Auflagen nicht zur gleichen Zeit befriedigt werden können, was bedeutet, dass die Verbindung in Bezug auf die GoS-Anforderungen überlastet ist.The Separation parameters must generally be reduced to meet the throughput requirements. Since the goal is to use the elastic blocking probabilities and, as it is advisable, a worst-case guarantee of blocking probabilities for one to have elastic traffic on the other hand, the separation parameters at the same time as large as possible and at least big enough be the worst case blocking constraints observed. Dependent from model parameters and given barriers it can be Be the case that all requirements are not satisfied at the same time can be which means that the connection is overloaded in terms of GoS requirements.

3 ist ein schematisches Blockdiagramm einschlägiger Teile einer IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtung (oder eines ATM-Schalters), bei der ein Algorithmus eines gemeinsamen Nutzens einer Verbindungskapazität gemäß der Erfindung implementiert wird. Die IP-Nachrichtenweiterleiteinrichtung (englisch: router) 20 ist mit einer Eingangsverbindung und einer Ausgangsverbindung verbunden. Die Nachrichtenweiterleiteinrichtung 20 hat eine Steuereinheit 21, eine CAC-Einheit 22, einen Ausgangstorpuffer 23 für einen starren Verkehr, einen Ausgangstorpuffer 24 für einen elastischen Verkehr und einen Ausgangstorzeitplaner 25. 3 Figure 12 is a schematic block diagram of pertinent portions of an IP message router (or ATM switch) implementing an algorithm of sharing a link capacity in accordance with the invention. The IP message router (English: router) 20 is connected to an input connection and an output connection. The message router 20 has a control unit 21 , a CAC unit 22 , an output buffer 23 for a rigid traffic, an exit gate 24 for an elastic traffic and an exit scheduler 25 ,

Die Steuereinheit ist vorzugsweise, obwohl nicht notwendigerweise, als eine Software, die in einem Computersystem läuft, realisiert. Die Software kann in beinahe jedem Typ einer Computersprache, wie C, C++, Java oder selbst spezialisierten proprietären Sprachen geschrieben sein. Der Verbindungskapazitätsalgorithmus ist tatsächlich in einem Softwareprogramm abgebildet, das, wenn in dem Computersystem ausgeführt, ansprechend auf geeignete Verkehrseingangsparameter, die von dem Netzwerk und den UNCs durch herkömmliche Mittel empfangen werden, einen Satz von Ausgangssteuerparametern C_ELA, C_COM, N_ELA, N_COM erzeugt.The Control unit is preferably, although not necessarily, as a software that runs in a computer system realized. The software can work in almost any type of computer language, such as C, C ++, Java or even specialized proprietary languages. The connection capacity algorithm is actually mapped in a software program that, when in the computer system executed, appealing to appropriate traffic input parameters from the network and the UNCs by conventional Means are received, a set of output control parameters C_ELA, C_COM, N_ELA, N_COM generated.

Die Parameter N_ELA, N_COM stellen die Trennungsparameter für jeweils einen starren Verkehr und einen elastischen Verkehr dar. Bei dem Beispiel von 3 ist lediglich eine einzelne elastische Verkehrsklasse betrachtet, und lediglich ein einzelner Trennungsparameter N_ELA für einen elastischen Verkehr wird daher durch die Steuereinheit 21 erzeugt. Die Trennungsparameter werden zu der CAC-Einheit 22, die neue Ströme basierend auf den weitergeleiteten Trennungsparametern akzeptiert oder abweist, weitergeleitet. Für jeden angeforderten neuen Strom wird die Verkehrsklasse des Stroms bestimmt, so dass eine Zulassungssteuerung basierend auf dem relevanten Trennungsparameter ausgeübt werden kann. IP-Pakete, die zu akzeptierten starren Strömen (die durch N_COM beschränkt werden) gehören, werden für eine folgende Zeitplanung durch den Ausgangstorzeitplaner 25 zu dem Ausgangstorpuffer 23 weitergeleitet. Auf die gleiche Weise werden IP-Pakete, die zu akzeptierten elastischen Strömen (die durch N_ELA beschränkt werden) gehören, zu dem Ausgangstorpuffer 24 weitergeleitet.The parameters N_ELA, N_COM represent the separation parameters for each one rigid traffic and one elastic traffic. In the example of 3 is considered only a single elastic traffic class, and only a single elastic parameter separation parameter N_ELA is therefore determined by the control unit 21 generated. The separation parameters become the CAC unit 22 which will accept or reject new streams based on the forwarded separation parameters. For each requested new stream, the traffic class of the stream is determined so that admission control based on the relevant separation parameter can be exercised. IP packets pertaining to accepted rigid streams (which are limited by N_COM) are used by the outbound scheduler for subsequent scheduling 25 to the output bumper 23 forwarded. In the same way, IP packets belonging to accepted elastic streams (bounded by N_ELA) are added to the output buffer 24 forwarded.

Die Parameter C_ELA, C_COM werden von der Steuereinheit 21 zu dem Ausgangstorzeitplaner 25 weitergeleitet. Der Ausgangstorzeitplaner 25 stellt die Bandbreite der Ausgangsverbindung dar, und die tatsächliche Bandbreitendarstellung, die bei der Verkehrszeitplanung verwendet wird, wird durch die C_ELA-, C_COM-Parameter bestimmt. Bei dem Ausgangstorzeitplaner 25 wird die Bandbreite der Ausgangsverbindung in einen gemeinsamen Teil C_COM und einen dedizierten Teil C_ELA, der lediglich für einen elastischen Verkehr reserviert ist, aufgeteilt. Bei einer Zeitplanung von IP-Paketen kann der Ausgangstorzeitplaner 25 lediglich den gemeinsamen Bandbreitenteil C_COM für IP-Pakete von dem Ausgangstorpuffer 23 für starre Ströme verwenden. Für IP-Pakete von dem Ausgangstorpuffer 24 für elastische Ströme kann andererseits der Zeitplaner 25 sowohl den dedizierten Bandbreitenteil C_ELA als auch den gemeinsamen Bandbreitenteil C_COM verwenden. Auf diese Weise entscheidet der Ausgangstorausgangstorzeitplaner 25, wie viele IP-Pakete auf der Ausgangsverbindung pro Zeiteinheit und Verkehrsklasse geschickt werden können.The parameters C_ELA, C_COM are provided by the control unit 21 to the starting time scheduler 25 forwarded. The initial goal scheduler 25 represents the bandwidth of the originating link, and the actual bandwidth representation used in traffic scheduling is determined by the C_ELA, C_COM parameters. At the exit time scheduler 25 For example, the bandwidth of the output link is divided into a common part C_COM and a dedicated part C_ELA which is reserved for elastic traffic only. When scheduling IP packets, the Outbound Scheduler can 25 only the common bandwidth part C_COM for IP packets from the output buffer 23 for rigid currents use. For IP packets from the output throttle 24 for elastic currents, on the other hand, the scheduler 25 both the dedicated bandwidth part C_ELA and the common bandwidth part C_COM use. In this way, the exit gate exit scheduler will decide 25 How many IP packets can be sent on the outgoing link per unit time and traffic class.

Analyse von Durchsatz- und Blockierungswahrscheinlichkeitsmaßen elastischer StrömeAnalysis of throughput and blocking probability measures more elastic streams

Die Durchsatzauflagen, die bei dem Bewertungsschritt 105 (2) verwendet werden, können beispielsweise Auflagen hinsichtlich des Durchschnittsdurchsatzes sein, wobei die Trennungsparameter die Durchsatzauflagen einhalten, wenn: E(θ ~) ≥ θ ~min, E(θ ^) ≥ θ ^min (6)wobei E für den erwarteten Wert steht. Um eine plausible Interpretation dieses Typs von Auflagen vorzunehmen, nehmen wir an, dass die Verteilung von θ ziemlich symmetrisch um E(θ) ist. Mit anderen Worten ist der Zentralwert von θ nahe zu E(θ). Bei diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein elastischer Strom weniger Bandbreite als θmin erhält, etwa 0,5.The throughput requirements, in the evaluation step 105 ( 2 ) can be, for example, average throughput requirements, the separation parameters meeting throughput requirements if: E (θ ~) ≥ θ ~ min , E (θ ^) ≥ θ ^ min (6) where E is the expected value. To make a plausible interpretation of this type of constraint, suppose that the distribution of θ is fairly symmetric about E (θ). In other words, the central value of θ is close to E (θ). In this case, the probability that an elastic current receives less bandwidth than θ min is about 0.5.

Benutzer ziehen jedoch häufig informativere Durchsatzauflagen vor, und eine alternative Auflage kann erfordern, dass der Durchsatz adaptiver und nicht adaptiver Ströme unabhängig von den zugehörigen Dienstanforderungen (x) oder Haltezeiten (t) jeweils mit vorbestimmten Wahrscheinlichkeiten (1 – ε2) und (1 – ε3) größer als θ ~min und θ ^min ist: Pr(θ ~t ≥ θ ~min) ≥ (1 – ε2), Pr(θ ^x ≥ θ ^min) ≥ (1 – ε3) (7) However, users often prefer more informative throughput constraints, and an alternate constraint may require that the throughput of adaptive and non-adaptive streams be determined independently of the associated service requirements (x) or hold times (t), respectively, with predetermined probabilities (1-ε 2 ) and (1). ε 3 ) is greater than θ ~ min and θ ^ min is: Pr (θ ~ t ≥ θ ~ min ) ≥ (1 - ε 2 ), Pr (θ ^ x ≥ θ ^ min ) ≥ (1 - ε 3 ) (7)

Die Schlimmster-Fall-Auflagen der Elastisch-Blockierungswahrscheinlichkeiten können einfach als B2 ≤ B2 max, B3 ≤ B3 max (8)ausgedrückt werden.The worst case constraints of the Elasticity Blocking probabilities may simply be considered B 2 ≤ B 2 Max , B 3 ≤ B 3 Max (8th) be expressed.

Um die Elastisch-Durchsatzmaße (Schritt 104) und möglicherweise ferner die Elastisch-Blockierungsmaße für gegebene Werte der Trennungsparameter zu erhalten, um eine Bewertung (Schritt 105) im Hinblick auf die gegebenen Auflagen zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die stationäre Leistungsverteilung einer Markov-Kette, die die Dynamiken des gemischten starr-elastischen Verkehrs beschreibt, bestimmt wird. Wie in Verbindung mit der Formulierung des vorhergehenden Mehrklassenmodells einbegriffen ist, kann das einer Prüfung unterzogene System als eine Kontinuierliche-Zeit-Markov-Kette (englisch: Continuous Time Markov Chain; CTMC), deren Zustand durch die Anzahl von Strömen der unterschiedlichen Verkehrsklassen (n1, n2, n3) eindeutig gekennzeichnet ist, dargestellt werden. Es ist klar, dass, um die Leistungsmaße des Systems zu erhalten, wir die Erzeugermatrix Q der CTMC und ihre stationäre Leistungsverteilung P = {Pi} bestimmen müssen, wobei P T·Q = 0 und ΣiPi = 1. Die Begriffe einer Erzeugermatrix und einer stationären Leistungsverteilung einer Markov-Kette werden als für den Fachmann allgemein bekannt betrachtet. Für eine allgemeine Einführung in Verlustnetzwerke, Markov-Theorie und das allgemeine stochastische Rucksackproblem wird auf [8] und insbesondere Seiten 1–69 derselben Bezug genommen. Für gegebene Werte der Parameter CCOM, NEL2, NEL3 bildet der Satz von Tripeln (n1, n2, n3), der die Auflagen der Elastisch-POL-Strategie, die durch (1–4) gegeben wird, befriedigt, den Satz durchführbarer Zustände des Systems, der mit S bezeichnet ist. Die Mächtigkeit des Zustandsraums kann als

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bestimmt werden.To set the elastic throughput dimensions (step 104 ) and possibly further to obtain the elastic blocking measures for given values of the separation parameters to obtain a score (step 105 ) in view of the given conditions, it is necessary that the steady-state power distribution of a Markov chain describing the dynamics of the mixed rigid-elastic traffic is determined. As implied in connection with the formulation of the preceding multi-class model, the system under test may be referred to as a Continuous Time Markov Chain (CTMC) whose state is determined by the number of streams of different traffic classes (n 1 , n 2 , n 3 ) is uniquely identified. It is clear that in order to obtain the performance measures of the system we have to determine the generator matrix Q of the CTMC and its steady state power distribution P = {P i }, where P T * Q = 0 and Σ i Pi = 1 Generator matrix and a steady state power distribution of a Markov chain are considered to be well known to those skilled in the art. For a general introduction to loss networks, Markov theory, and the general stochastic backpack problem, reference is made to [8], and more particularly, pages 1-69 thereof. For given values of the parameters C COM , N EL2 , N EL3 , the set of triples (n 1 , n 2 , n 3 ) satisfying the constraints of the elastic POL strategy given by (1-4) satisfies , the set of feasible states of the system, denoted by S. The power of the state space can be considered
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be determined.

Es ist leicht, zu realisieren, dass die Erzeugermatrix Q eine schöne Struktur hat, da lediglich Übergänge zwischen „Nachbarzuständen" in dem folgenden Sinn zulässig sind. qij soll die Übergangsrate von einem Zustand i zu einem Zustand j bezeichnen. Unter Berücksichtigung der Auflagen (1–4) hinsichtlich der Anzahl von Strömen in dem System, die durch die Elastisch-POL-Strategie definiert werden, sind dann die Nicht-null-Übergangsraten zwischen den Zuständen qi,ik+ = λk k = 1, 2, 3 (10) qi,ik– = nk·μk k = 1, 2 (11) qi,i3– = n3·r3·μ3 (12)wobei i1+ = (n1 + 1, n2, n3), wenn i = (n1, n2, n3); ik+ und ik– (k = 1, 2, 3) sind ähnlich definiert. Der Ausdruck (10) stellt die Zustandsübergänge aufgrund einer Verbindungsankunft dar, während (11) und (12) Übergänge aufgrund Verbindungsabgänge darstellten. Die Menge, die in (12) definiert wird, bezeichnet die Gesamtbandbreite der nicht adaptiven Ströme, wenn das System in dem Zustand i ist. Die Erzeugermatrix Q der CTMC ist basierend auf den in (10–12) definierten Übergangsraten aufgebaut.It is easy to realize that the generator matrix Q has a nice structure since only transitions between "neighboring states" are allowed in the following sense: q ij shall designate the transition rate from a state i to a state j. 1-4) in terms of the number of streams in the system defined by the elastic POL strategy are then the non-zero transition rates between the states q i, ik + = λ k k = 1, 2, 3 (10) q i, IK = n k · μ k k = 1, 2 (11) q i, i3 = n 3 · r 3 · μ 3 (12) where i 1+ = (n 1 + 1, n 2 , n 3 ) when i = (n 1 , n 2 , n 3 ); i k + and i k- (k = 1, 2, 3) are similarly defined. The expression (10) represents the state transitions due to a connection arrival, while (11) and (12) represented transitions due to connection drops. The set defined in (12) denotes the total bandwidth of the non-adaptive streams when the system is in state i. The generator matrix Q of the CTMC is constructed based on the transition rates defined in (10-12).

Für erläuternde Zwecke betrachten wir ein kleines System mit einer starren Klasse, einer adaptiven elastischen Klasse und einer nicht adaptiven elastischen Klasse, bei dem die Verbindungskapazität C = 7 ist. Für eine Einfachheit sei eine Aufteilung der Verbindungskapazität angenommen, derart, dass n1 = 1 fest gehalten wird, das heißt, die verfügbare Bandbreite für elastische Ströme ist 6 Bandbreiteneinheiten. Ferner sind b1 = 1, b2 = 3 und b3 = 2. Die elastischen Ströme sind durch ihre minimalen akzeptierten Bandbreiten, die hier auf b2 min = 1,8 und b3 min = 0,8 festgelegt sind, gekennzeichnet. Ein Festlegen der Trennungsparameter auf NEL2 = 2 und NEL3 = 3 verursacht 12 durchführbare Zustände, wie in dem Markov-Kettenzustandsraumdiagramm von 4 dargestellt ist. Es gibt 5 (graue) Zustände, bei denen mindestens einer der elastischen Ströme unter die Spitzenbandbreite, die durch b2 und b3 spezifiziert ist, komprimiert ist. Die Zustände sind durch die Anzahl aktiver Verbindungen (n1, n2, n3) identifiziert. Die Werte unter den Zustandsidentifizierungen geben die Bandbreitenkomprimierung des adaptiven und nicht adaptiven elastischen Verkehrs (r2, r3) an. Der Zustand (1, 2, 3) ist der einzige, bei dem sich die Bandbreitenkomprimierung der adaptiven Klasse und der nicht adaptiven Klasse aufgrund unterschiedlicher Mindestbandbreitenanforderungen (r2 min = 0,6, r3 min = 0,4) unterscheidet.For illustrative purposes, consider a small system with a rigid class, an adaptive elastic class, and a non-adaptive elastic class in which the connection capacitance is C = 7. For simplicity, assume a division of the link capacity such that n 1 = 1 is held fixed, that is, the available bandwidth for elastic streams is 6 bandwidth units. Furthermore, b 1 = 1, b 2 = 3 and b 3 = 2. The elastic currents are characterized by their minimum accepted bandwidths, which are set here to b 2 min = 1.8 and b 3 min = 0.8. Setting the separation parameters to N EL2 = 2 and N EL3 = 3 causes 12 operable states, as in the Markov chain state space diagram of FIG 4 is shown. There are 5 (gray) states where at least one of the elastic currents is compressed below the peak bandwidth specified by b 2 and b 3 . The states are identified by the number of active connections (n 1 , n 2 , n 3 ). The values below the state identifiers indicate the bandwidth compression of the adaptive and non-adaptive elastic traffic (r 2 , r 3 ). The state (1, 2, 3) is the only one in which the bandwidth compression of the adaptive class and the non-adaptive class differs due to different minimum bandwidth requirements (r 2 min = 0.6, r 3 min = 0.4).

Unterschiedliche numerische Lösungen können verwendet sein, um die stationäre Leistungsverteilung einer sogenannten multidimensionalen Markov-Kette zu erhalten. Direkte Verfahren, wie das Gaußsche Eliminationsverfahren, rechnen die Lösung in einer festen Anzahl von Operationen aus. Wenn die Größe des Zustandsraums für praktisch interessante Fälle, das heißt große Zustandsräume in der Größenordnung von 104 oder größer, betrachtet werden, ist jedoch die rechnerische Komplexität der direkten Verfahren üblicherweise inakzeptabel. Ein iteratives Verfahren, wie das hier angewandte Bikonjugierten-Gradienten-Verfahren, ist daher viel durchführbarer für die stationärer-Zustand-Analyse. Das Bikonjugierten-Gradienten-Verfahren ist ferner in der Bezugnahme [9] detailliert dargestellt.Different numerical solutions can be used to obtain the steady-state power distribution of a so-called multidimensional Markov chain. Direct methods, such as the Gaussian elimination method, calculate the solution in a fixed number of operations. However, considering the size of the state space for practically interesting cases, that is, large state spaces on the order of 10 4 or larger, the computational complexity of the direct methods is usually unacceptable. An iterative procedure, such as the Biconjugated Gradient method used here, is therefore much more feasible for steady state analysis. The Biconjugated Gradient Method is further detailed in Reference [9].

Die Rechenzeit eines iterativen Verfahrens hängt von Faktoren wie der Geschwindigkeit einer Konvergenz und der Komplexität jedes Iterationsschritts ab. Die Rechenzeit hängt ferner äußerst von der anfänglichen Schätzung ab. Eine gute anfängliche Schätzung wird die Gesamtrechenzeit wesentlich verringern. Aus diesem Grund wird gemäß der Erfindung ein heuristisches direktes Verfahren zum Berechnen einer ziemlich nahen anfänglichen Schätzung, die bei dem iterativen Verfahren anzuwenden ist, angewandt. Manche spezielle multidimensionale Markov-Ketten zeigen eine sogenannte Produktformlösung, was bedeutet, dass die stationärer- Zustand-Wahrscheinlichkeit eines Zustands (i, j) in einer Produktform als f(i)·g(j) statt h(i, j) effizient bestimmt werden kann. Aufgrund der gelegentlichen Verringerung der Bandbreite (und einer entsprechenden Abgangsrate) der nicht adaptiven elastischen Ströme zeigt ungünstigerweise die CTMC des untersuchten Systems die schönen Eigenschaften einer Umkehrbarkeit und einer Produktformlösung nicht, die vorgeschlagene anfängliche Schätzung, die für die folgende iterative numerische Prozedur verwendet wird, wird jedoch berechnet, als ob die Markov-Kette eine Produktform zeigte. Mit anderen Worten wird die anfängliche Form der stationären Leistungsverteilung einer Markov-Kette, die ein Verkehrssystem, das einen nicht adaptiven elastischen Verkehr umfasst, beschreibt, basierend auf Markov-Kettenproduktformberechnungen bestimmt und bei einem iterativen stationärer-Zustand-Analyse-Verfahren angewandt.The Calculation time of an iterative procedure depends on factors such as speed a convergence and the complexity of each iteration step from. The computing time hangs furthermore extremely of the initial one estimate from. A good initial estimate will significantly reduce overall computing time. For this reason is according to the invention a heuristic direct method of calculating a fairly close one initial Estimate, used in the iterative procedure. Some special multidimensional Markov chains show a so-called Product form solution which means that the steady-state probability of a state (i, j) in a product form as f (i) · g (j) h (i, j) can be efficiently determined. Due to the occasional Reduction in bandwidth (and a corresponding drop-off rate) of the non-adaptive elastic currents shows unfavorably the CTMC of the studied system have the nice properties of reversibility and a product form solution not, the proposed initial Estimate, the for the following iterative numeric procedure is used however, calculated as if the Markov chain showed a product form. In other words, the initial one Form of stationary Power distribution of a Markov chain, which is a transport system, which comprises non-adaptive elastic traffic, describes based on Markov chain product shape calculations determined and in an iterative stationary state analysis method applied.

Die Tatsache, dass lediglich nicht adaptive elastische Ströme die Umkehrbarkeit stören, wird genutzt, und die Markov-Kette, die die Anzahl starrer und adaptiver elastischer Ströme in dem System beschreibt, ist umkehrbar, und p(n1, n2) =

Figure 00320001
p(n1, n2, i), ∀(n1, n2)∈ S wird aus p*(0, 0) = 1 (13)
Figure 00320002
erhalten, wobei die p*(n1, n2) nicht normierten Stationärer-Zustand-Wahrscheinlichkeiten Hilfsvariablen des iterativen Verfahrens sind. Aus der stationären Leistungsverteilung der starren und adaptiven Ströme (p(n1, n2)) wird das Gesamtstationärer-Zustand-Verhalten (p(n1, n2, n3)) durch Festsetzen der Anzahl starrer Ströme (n1 = i) und Annehmen, dass die erhaltene Markov-Kette umkehrbar ist, selbst wenn dies nicht der Fall ist, erhalten. Diese Annahme lässt zu, dass wir eine anfängliche Schätzung für das iterative Verfahren wie folgt bewerten. Für alle möglichen festen Werte von n1 (n1 = i): p*(i, 0, 0) = 1 (16)
Figure 00330001
The fact that only non-adaptive elastic currents interfere with reversibility is utilized, and the Markov chain describing the number of rigid and adaptive elastic currents in the system is reversible, and p (n 1 , n 2 ) =
Figure 00320001
p (n 1 , n 2 , i), ∀ (n 1 , n 2 ) ∈ S turns off p * (0, 0) = 1 (13)
Figure 00320002
where the p * (n 1 , n 2 ) non-normalized steady-state probabilities are auxiliary variables of the iterative method. From the steady state power distribution of the rigid and adaptive currents (p (n 1 , n 2 )), the total steady-state behavior (p (n 1 , n 2 , n 3 )) is determined by setting the number of fixed currents (n 1 = i ) and assuming that the obtained Markov chain is reversible, even if this is not the case. This assumption allows us to evaluate an initial estimate for the iterative procedure as follows. For all possible fixed values of n 1 (n 1 = i): p * (i, 0, 0) = 1 (16)
Figure 00330001

sMit anderen Worten gruppieren wir Zustände mit gemeinsamen Parametern ni, n2, wobei ihre Wahrscheinlichkeiten summiert werden, um eine neue 2-dimensionale Markov-Kette zu erhalten. Die erhaltene 2-dimensionale Markov-Kette zeigt eine Produktform, und ihre stationäre Leistungsverteilung wird unter Verwendung von Gleichungen (13–15) berechnet. Wir „nutzen gemeinsam" als Nächstes die Wahrscheinlichkeit der Zustandsgruppen zwischen den individuellen Zuständen, die eine Zustandsgruppe definieren, unter Verwendung von Gleichungen (16–18).In other words, we group states with common parameters n i , n 2 , summing their probabilities to obtain a new 2-dimensional Markov chain. The obtained 2-Dimensional Markov chain shows a product form, and its steady-state power distribution is calculated using Equations (13-15). We next "share" the probability of the state groups between the individual states that define a state group using equations (16-18).

Die stationäre Leistungsverteilung von anderen Verkehrsklassen als der nicht adaptiven Verkehrsklasse wird berechnet, als gäbe es keinen nicht adaptiven Verkehr in dem System, und Zustandswahrscheinlichkeiten werden dann unter der Annahme eines Gleichgewichts zwischen einem eingehenden und einem ausgehenden Verkehr einer der anderen Verkehrsklassen und der nicht adaptiven elastischen Verkehrsklasse berechnet. Bei dem vorliegenden Beispiel wird die stationäre Leistungsverteilung der starren Verkehrsklasse und der adaptiven elastischen Verkehrsklasse berechnet, als gäbe es keinen nicht adaptiven elastischen Verkehr in dem System, und Zustandswahrscheinlichkeiten werden unter der Annahme, dass der eingehende und der ausgehende adaptive und nicht adaptive elastische Verkehr im Gleichgewicht sind, bestimmt. Es sollte jedoch verständlich sein, dass Gleichungen (13–18) an eine Vielfalt von Anwendungen, beispielsweise Verkehrssysteme mit mehreren starren Verkehrsklassen, jedoch lediglich einer einzelnen elastischen Verkehrsklasse, angepasst werden können.The stationary Power distribution of traffic classes other than non-adaptive Traffic class is calculated as if there were no non-adaptive Traffic in the system, and state probabilities then become assuming a balance between an incoming and one outgoing traffic of one of the other traffic classes and the non-adaptive elastic traffic class. at In the present example, the steady state power distribution of rigid traffic class and the adaptive elastic traffic class calculated as if there is no non-adaptive elastic traffic in the system, and State probabilities are assumed under the assumption that the incoming and outgoing adaptive and non-adaptive elastic Traffic is in balance, determined. It should, however, be understandable that equations (13-18) to a variety of applications, such as transport systems with several rigid traffic classes, but only a single one elastic traffic class, can be adjusted.

Es sollte ferner verständlich sein, dass die vorhergehende Prozedur zum Berechnen einer anfänglichen Annäherung einer stationären Leistungsverteilung allgemein auf eine beliebige multidimensionale Markov-Kette anwendbar ist und an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann.It should also be understood be that the previous procedure to calculate an initial approach a stationary one Power distribution generally on any multidimensional Markov chain is applicable and adapted to different applications can be.

Die erhaltene anfängliche Annäherung der stationären Leistungsverteilung wird als eine gute anfängliche Schätzung für ein iteratives Verfahren, wie das Bikonjugierten-Gradienten-basierte Verfahren, verwendet, was die anfängliche Schätzung schrittweise zu einer geeigneten Genauigkeit verbessert.The obtained initial approach the stationary one Power distribution is considered a good initial estimate for an iterative process, like the biconjugated gradient-based Procedure, which gradually used the initial estimate to one improved accuracy.

Basierend auf der stationären Leistungsverteilung der CTMC können die Verbindungsblockierungswahrscheinlichkeiten als

Figure 00340001
berechnet werden.Based on the steady state power distribution of the CTMC, the connection blocking probabilities may be considered
Figure 00340001
be calculated.

Die Berechnung des Durchschnittsdurchsatzes der adaptiven und nicht adaptiven elastischen Ströme ist ebenfalls ziemlich simpel, wenn die stationäre Leistungsverteilung der CTMC einmal bestimmt ist:

Figure 00340002
Figure 00350001
The calculation of the average throughput of the adaptive and non-adaptive elastic currents is also quite simple once the steady state power distribution of the CTMC is determined:
Figure 00340002
Figure 00350001

Die Blockierungswahrscheinlichkeitsauflagen in (5) und (8) sowie die Durchschnittsdurchsatzauflagen in (6) können daher bewertet werden.The Blocking probability requirements in (5) and (8) as well as the Average throughput requirements in (6) can therefore be assessed.

Es ist ungünstigerweise viel schwerer, die Durchsatz-Schwellenwertauflagen in (7) zu überprüfen, da weder die Verteilung noch die größeren Momente von θ ~t und θ ^x basierend auf der stationären Leistungsverteilung der im Vorhergehenden untersuchten Markov-Kette analysiert werden können. Ein neuer Analyseansatz wird daher angewandt. Die Durchsatz-Schwellenwertauflage hinsichtlich adaptiver elastischer Ströme kann basierend auf der Verteilung von θ ~t überprüft werden, und die Durchsatz-Schwellenwertauflage hinsichtlich nicht adaptiver elastischer Ströme kann basierend auf der Verteilung von Tx überprüft werden, da Pr(θ ^x ≥ θ ^min) = Pr(x/Tx ≥ θ ^min) = Pr(Tx ≤ x/θ ^min) (22) Unfortunately, it is much more difficult to verify the throughput thresholds in (7) because neither the distribution nor the larger moments of θ ~ t and θ ^ x can be analyzed based on the steady state power distribution of the previously studied Markov chain. A new analytical approach is therefore used. The adaptive elastic flow throughput threshold can be checked based on the distribution of θ ~ t , and the non-adaptive elastic flow throughput threshold can be checked based on the distribution of T x Pr (θ ^ x ≥ θ ^ min ) = Pr (x / T x ≥ θ ^ min ) = Pr (T. x ≤ x / θ ^ min ) (22)

Da es rechnerisch zu schwer ist, die Verteilung von Tx und θ ~t für realistische Modelle zu bewerten, es jedoch wirksame numerische Verfahren, um ihre Momente zu erhalten, gibt, überprüfen wir die Durchsatz-Schwellenwertauflage durch Anwenden eines Moment-basierten Verteilungsschätzungsverfahrens, wie in der Bezugnahme [10] offenbart ist und in folgender Tabelle II zusammengefasst ist. In der Tabelle II bezeichnet μn das n-te Moment der Zufallsvariable X, und die Formeln stellen eine obere und eine untere Schranke hinsichtlich der Verteilung von X dar. Die Tabelle II ist für jede nicht negative Zufallsvariable gültig, das heißt, wir nutzen die Tatsache nicht, dass Tx und θ ~t in unserem System nach oben eingeschränkt sind. Tabelle II

Figure 00360001
Since it is computationally too difficult to evaluate the distribution of T x and θ ~ t for realistic models, but there are effective numerical methods to obtain their moments, we check the throughput threshold constraint by applying a moment-based distribution estimation method, as disclosed in reference [10] and summarized in the following Table II. In Table II, μ n denotes the n-th moment of the random variable X, and the formulas represent an upper and lower bound on the distribution of X. Table II is valid for every non-negative random variable, that is, we use the It is not a fact that T x and θ ~ t in our system are limited upwards. Table II
Figure 00360001

Das Verfahren, um die Momente von Tx und θ ~t zu bewerten, beruht auf einem Markieren eines elastischen Stroms, der bei dem System ankommt, und einem gründlichen Studieren der möglichen Übergänge ab dem Augenblick, in dem dieser markierte Strom in das System eintritt, bis dieser das System verlässt. Das Systemverhalten während des Diensts des markierten Stroms kann durch eine etwas modifizierte Markov-Kette beschrieben werden. Um θ ~t zu analysieren, wird ein markierter adaptiver elastischer Strom betrachtet, während, um Tx zu analysieren, ein markierter nicht adaptiver elastischer Strom betrachtet wird. Das modifizierte System, das verwendet wird, um θ ~t (oder Tx) zu bewerten, hat die folgenden Eigenschaften:
Da angenommen wird, dass mindestens der markierte elastische Strom in dem System anwesend ist, schließen wir Zustände, bei denen n2 = 0 (oder n3 = 0) ist, aus.
The method to evaluate the moments of T x and θ ~ t is based on marking an elastic current arriving at the system and thoroughly studying the possible transitions from the moment this marked current enters the system until he leaves the system. The system behavior during the service of the marked stream can be described by a slightly modified Markov chain. In order to analyze θ ~ t , a marked adaptive elastic current is considered while, to analyze T x , a marked non-adaptive elastic current is considered. The modified system used to evaluate θ ~ t (or T x ) has the following properties:
Since it is assumed that at least the marked elastic current is present in the system, we exclude states where n 2 = 0 (or n 3 = 0).

Mit jedem Zustand des Zustandsraums gibt es eine zugehörige Eintrittswahrscheinlichkeit, die die Wahrscheinlichkeit des Ereignisses, dass die modifizierte CTMC ab diesem Zustand beginnt, ist. Wenn der markierte elastische Strom das System in einem Zustand (n1, n2, n3) findet, wird dieser das System in einen Zustand (n1, n2 + 1, n3) (oder einen Zustand (n1, n2, n3 – 1)) bringen, außer es kommt vor, dass der Zustand (n1, n2, n3) ein Blockierungszustand des markierten Stroms ist.With each state of the state space, there is an associated probability of occurrence that is the probability of the event that the modified CTMC begins from that state. When the marked elastic current finds the system in a state (n 1 , n 2 , n 3 ), the system becomes a state (n 1 , n 2 + 1, n 3 ) (or a state (n 1 , n 3 ) 2 , n 3 - 1)), except that it happens that the state (n 1 , n 2 , n 3 ) is a blocking state of the marked current.

{Z(t), t ≥ 0} sei die modifizierte CTMC unter der Annahme, dass der markierte elastische Strom das System über den endlichen Zustandsraum F mit einem Erzeuger B hinaus nie verlässt. F kann als 0 ≤ n1·b1 ≤ CCOM (23) 1 (oder 0) ≤ n2 ≤ NEL2 (24) 0 (oder 1) ≤ n3 ≤ NEL3 (25)definiert sein.Let {Z (t), t ≥ 0} be the modified CTMC on the assumption that the marked elastic current never leaves the system beyond the finite state space F with a generator B. F can as 0 ≤ n 1 · b 1 ≤ C COM (23) 1 (or 0) ≤ n 2 ≤N EL2 (24) 0 (or 1) ≤ n 3 ≤N EL3 (25) be defined.

In der Tat ist F = S\S0, wobei S0 die Zustände in S sind, wobei n2 = 0 (oder n3 = 0) ist. Die Zustandsübergangsraten in B hängen mit den geeigneten Raten in Q eng zusammen: bi,ik+ = λk k = 1, 2, 3 (26) bi,i1– = n1·μ1 (27) bi,i2– = (n2 – 1)·μ2 (oder n2·μ2) (28) bi,i3– = n3·r3·μ3 (oder (n3 – 1)·r3·μ3) (29) In fact, F = S \ S 0 , where S 0 are the states in S, where n 2 = 0 (or n 3 = 0). The state transition rates in B are closely related to the appropriate rates in Q: b i, ik + = λ k k = 1, 2, 3 (26) b i, i1 = n 1 · μ 1 (27) b i, i2- = (n 2 - 1) · μ 2 (or n 2 · μ 2 ) (28) b i, i3 = n 3 · r 3 · μ 3 (or (n 3 - 1) · r 3 · μ 3 ) (29)

Die anfängliche Wahrscheinlichkeit der modifizierten Markov-Kette p+(n1, n2, n3) wird durch Betrachten des Systemzustands sofort erhalten, nachdem sich der markierte Strom dem System in einem stationären Zustand anschließt. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das System nach der Ankunft des markierten Stroms in dem Zustand (n1, n2, n3) ist, proportional zu der Stationärer-Zustand-Wahrscheinlichkeit des Zustands (n1, n2 – 1, n3) (oder (n1, n2, n3 – 1)) ist. Folglich ist:

Figure 00380001
The initial probability of the modified Markov-chain p + (n 1, n 2, n 3) is obtained immediately by viewing the system state after the labeled flow connecting the system in a stationary state. This means that the probability that the system will be in the state (n 1 , n 2 , n 3 ) after the arrival of the marked current is proportional to the steady-state probability of the state (n 1 , n 2 -1, n 3 ) (or (n 1 , n 2 , n 3 - 1)). Consequently:
Figure 00380001

Um die Momente von θ ~t zu erhalten, wird ein Markov-Belohnungsmodell gemäß der Bezugnahme [11] über {Z(t), t ≥ 0} definiert. θ ~t ist eine Zufallsvariable, die von der Zufallsankunft und dem Zufallsabgang der starren, adaptiven und nicht adaptiven elastischen Ströme, wie durch B beschrieben ist, abhängt. Die Belohnungsrate, die mit den Zuständen der modifizierten Markov-Kette verbunden ist, stellt die Bandbreite der markierten adaptiven elastischen Ströme in jenem Zustand dar. ti sei die Belohnungsrate (die Bandbreite des markierten adaptiven elastischen Stroms) in dem Zustand i und T die diagonale Matrix, die aus ti Einträgen zusammengesetzt ist. ti = r2(i)·b2, wobei r2(i) die Bandbreitenkomprimierung in dem Zustand i ist. Auf diese Weise sind die Dynamiken der Anzahl von Strömen in dem System während des Diensts des markierten Stroms durch die modifizierte Markov-Kette beschrieben, und die augenblickliche Bandbreite des markierten Stroms ist durch die augenblickliche Belohnungsrate beschrieben. Wenn es mehr Ströme in dem System gibt, reduziert sich die Bandbreite des markierten Stroms zu b2 min hin, und wenn es weniger Ströme gibt, steigert sich diese zu b2 hin. Die Erzeugermatrix B und die Belohnungsmatrix T definieren das Markov-Belohnungsmodell, das t·θ ~t Mengen einer Belohnung in dem Intervall (0, t) ansammelt. Dies bedeutet, dass die Belohnung, die in dem Intervall (0, t) angesammelt wird, die Menge an Daten, die durch den markierten Strom in diesem Intervall gesendet werden, darstellt und θ ~t die Menge an gesendeten Daten/t ist.To obtain the moments of θ ~ t , a Markov reward model according to reference [11] is defined about {Z (t), t ≥ 0}. θ ~ t is a random variable that depends on the random arrival and random departure of the rigid, adaptive and non-adaptive elastic streams as described by B. The reward rate associated with the states of the modified Markov chain represents the bandwidth of the labeled adaptive elastic currents in that state. Let t i be the reward rate (the bandwidth of the labeled adaptive elastic current) in state i and T the diagonal Matrix composed of t i entries. t i = r 2 (i) * b 2 , where r 2 (i) is the bandwidth compression in state i. In this way, the dynamics of the number of streams in the system during the service of the marked stream are described by the modified Markov chain, and the instantaneous bandwidth of the marked stream is described by the instantaneous reward rate. If there are more currents in the system, the bandwidth of the marked current decreases to b 2 min , and if there are fewer currents it increases to b 2 . The generator matrix B and the reward matrix T define the Markov reward model that accumulates t · θ · t sets of reward in the interval (0, t). This means that the reward accumulated in the interval (0, t) represents the amount of data sent by the marked stream in this interval and θ ~ t is the amount of data sent / t.

Tx ist die Zufallsmenge einer Zeit, die gebraucht wird, um x Einheiten von Daten durch den markierten Strom zu senden. Durch Definieren eines Markov-Belohnungsmodells wie im Vorhergehenden stellt die Belohnung, die in dem Intervall (0, t) angesammelt wird, die Zufallsmenge an Daten, die durch den markierten Strom gesendet werden, dar, und Tx ist daher die Zeit, die gebraucht wird, um x Mengen einer Belohnung anzusammeln. Auf diese Maßnahme wird gewöhnlich als Beendigungszeit Bezug genommen.T x is the random amount of time needed to send x units of data through the marked stream. By defining a Markov reward model as above, the reward accumulated in the interval (0, t) represents the random amount of data sent by the marked stream, and T x is therefore the time spent is to accumulate x amounts of a reward. This measure is commonly referred to as completion time.

Anhand der anfänglichen Wahrscheinlichkeitsverteilung p2+(n1, n2, n3) und p3+(n1, n2, n3), der Erzeugermatrix B und der Belohnungsmatrix T wird das numerische Analyseverfahren, das in der Bezugnahme [11] vorgeschlagen ist, angewandt, um die Momente von θ ~t und Tx zu bewerten. Dieses numerische Verfahren ist für Markov-Belohnungsmodelle mit großen Zustandsräumen (–106 Zuständen) anwendbar.From the initial probability distribution p 2+ (n 1 , n 2 , n 3 ) and p 3+ (n 1 , n 2 , n 3 ), the generator matrix B and the reward matrix T, the numerical analysis method described in reference [11 ], applied to evaluate the moments of θ ~ t and T x . This numerical method is applicable to Markov reward models with large state spaces (-10 6 states).

Numerische Beispiele der Anwendung des Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der VerbindungskapazitätNumerical examples of the application of the Algorithm of sharing the connection capacity

Als ein Beispiel betrachten wir eine Sendungsverbindung einer Kapazität C = 100 Mbps, die drei unterschiedliche Dienstklassen unterstützt: eine starre, eine adaptiv elastische und eine nicht adaptiv elastische Dienstklasse. Die Parameter, die als Netzwerkverkehrseingaben gegeben sind und durch den Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindung bestimmt sind, dieses Systems sind wie folgt:
CCOM = 20 Mbps, CELA = 80 Mbps;
b1 = 1 Mbps, b2 = 5 Mbps, b3 = 3 Mbps;
λ1 = λ3 = 12 1/min;
μ1 = μ2 = μ3 = 1 1/min;
r2 min = 0,05, r3 min = 0,001;
NCOM = 20, NEL2 = 20, NEL3 = 20.
As an example, consider a broadcast connection of capacity C = 100 Mbps that supports three different service classes: a rigid, an adaptive elastic, and a non-adaptive elastic service class. The parameters given as network traffic inputs and determined by the shared benefit algorithm of this system are as follows:
C COM = 20 Mbps, C ELA = 80 Mbps;
b 1 = 1 Mbps, b 2 = 5 Mbps, b 3 = 3 Mbps;
λ 1 = λ 3 = 12 1 / min;
μ 1 = μ 2 = μ 3 = 1 1 / min;
r 2 min = 0.05, r 3 min = 0.001;
N COM = 20, N EL2 = 20, N EL3 = 20.

Die Wirkung der Ankunftsrate λ2 der adaptiven elastischen Ströme auf die entsprechende Blockierungswahrscheinlichkeit für eine Anzahl von Werten eines minimalen akzeptierten Durchsatzes ist in folgender Tabelle III veranschaulicht.The effect of the arrival rate λ 2 of the adaptive elastic currents on the corresponding blocking probability for a number of values of minimum accepted throughput is illustrated in the following Table III.

Tabelle III

Figure 00400001
Table III
Figure 00400001

Während dem minimalen akzeptierten Durchsatz θ ~min für den adaptiven elastischen Verkehr größere und größere Werte zugeordnet werden, reduziert sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein adaptiver elastischer Strom diesen Durchsatz erhält. Aus der Steigerung der Ankunftsrate der adaptiven elastischen Ströme ergeben sich mehr adaptive elastische Ströme in dem System, und der Durchsatz reduziert sich daher zusammen mit der Wahrscheinlichkeit, dass die adaptiven elastischen Ströme die erforderliche Bandbreite erhalten.As the minimum accepted throughput θ ~ min for the adaptive elastic traffic is assigned larger and larger values, the likelihood that an adaptive elastic current will receive this throughput is reduced. Increasing the arrival rate of the adaptive elastic currents results in more adaptive elastic currents in the system, and therefore the throughput is reduced along with the likelihood that the adaptive elastic currents will receive the required bandwidth.

Die Wirkung der Ankunftsrate λ3 der nicht adaptiven elastischen Ströme auf die entsprechende Blockierungswahrscheinlichkeit für eine Anzahl von Werten eines minimalen akzeptierten Durchsatzes ist in folgender Tabelle IV veranschaulicht. Bei diesem Fall sind die Systemparameter:
C = 250 Mbps;
CCOM = 50 Mbps, CELA = 200 Mbps;
b1 = 1 Mbps, b2 = 3 Mbps, b3 = 5 Mbps;
λ1 = 40 1/min, λ2 = 25 1/min;
μ1 = μ2 = μ3 = 1 1/min;
r2 min = 0,4, r3 min = 0,05;
NCOM = 50, NEL2 = 120, NEL3 = 180.
The effect of the arrival rate λ 3 of the non-adaptive elastic currents on the corresponding blocking probability for a number of values of minimum accepted throughput is illustrated in the following Table IV. In this case, the system parameters are:
C = 250 Mbps;
C COM = 50 Mbps, C ELA = 200 Mbps;
b 1 = 1 Mbps, b 2 = 3 Mbps, b 3 = 5 Mbps;
λ 1 = 40 1 / min, λ 2 = 25 1 / min;
μ 1 = μ 2 = μ 3 = 1 1 / min;
r 2 min = 0.4, r 3 min = 0.05;
N COM = 50, N EL2 = 120, N EL3 = 180.

Es sei bemerkt, dass bei diesem Fall die modifizierte Markov-Kette, die das Systemverhalten während des Diensts eines markierten nicht adaptiven elastischen Stroms beschreibt, 1.116.951 Zustände und 6.627.100 Übergänge hat.It It should be noted that in this case the modified Markov chain, the system behavior during the Service of a marked non-adaptive elastic current, 1,116,951 states and has 6,627,100 transitions.

Tabelle IV

Figure 00410001
Table IV
Figure 00410001

Ähnlich zu den in der Tabelle III veranschaulichten Wirkungen reduziert sich, während dem minimalen akzeptierten Durchsatz für den nicht adaptiven elastischen Verkehr größere und größere Werte zugeordnet werden, die Wahrscheinlichkeit, dass ein nicht adaptiver elastischer Strom diesen Durchsatz erhält. Aus der Steigerung der Ankunftsrate ergibt sich ferner eine sich reduzierende Wahrscheinlichkeit, dass die nicht adaptiven elastischen Ströme die erforderliche Bandbreite erhalten.Similar to the effects illustrated in Table III are reduced, while the minimum accepted throughput for the non-adaptive elastic Traffic bigger and larger values be assigned the probability that a non-adaptive elastic current receives this throughput. From the increase of Arrival rate, there is also a decreasing probability that the non-adaptive elastic currents have the required bandwidth receive.

Um einen Eindruck von der Beziehung von Durchschnittsdurchsatz- und Durchsatz-Schwellenwertauflagen zu bekommen, wird auf 5, die den Mittelwert und die Varianz des Durchsatzes adaptiver elastischer Ströme als eine Funktion ihrer Dienstzeit darstellt, Bezug genommen. Die grafische Darstellung von 5 hängt mit dem für die Tabelle III betrachteten System zusammen, wobei λ2 = 14 ist. Der Mittelwertdurchsatz ist durch eine Volllinie gezeigt, wohingegen die Varianz durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist. Es ist daher zu sehen, dass für „kurze" (in Bezug auf eine Dienstzeit) Verbindungen die Varianz des Durchsatzes ziemlich bedeutsam ist, und die Durchschnittsdurchsatz- und Durchsatz-Schwellenwertauflagen haben folglich wesentlich unterschiedliche Bedeutungen. Für „lange" Verbindungen verschwindet die Varianz des Durchsatzes beinahe, und der Mittelwertdurchsatz liefert eine aussagekräftige Beschreibung der Bandbreite, die für adaptive elastische Ströme verfügbar ist. Es sei bemerkt, dass θ ~t dazu tendiert, sich einem deterministischen Wert, dem Stationärer-Zustand-Durchsatz, zu nähern, während t gegen unendlich geht.To get an idea of the relationship between average throughput and throughput thresholds, see 5 representing the mean and variance of the throughput of adaptive elastic currents as a function of their service time. The graphic representation of 5 is related to the system considered for Table III, where λ 2 = 14. The mean throughput is shown by a solid line, whereas the variance is shown by a dashed line. Thus, it can be seen that for "short" (in terms of service) connections, the variance in throughput is quite significant, and the average throughput and throughput thresholds therefore have significantly different meanings. For "long" connections, the variance of the Throughput is almost, and the mean throughput provides a meaningful description of the bandwidth available for adaptive elastic currents. It should be noted that θ ~ t tends to approach a deterministic value, steady-state throughput, as t approaches infinity.

Wir untersuchen schließlich ein Beispiel, wie NEL2 und NEL3 auszuwählen sind, um die erforderlichen QoS-Parameter zu liefern. Es sei angenommen, dass nach der Aufteilung der Verbindungskapazität und dem Bemessen der starren Klasse die Systemparameter die folgenden Werte haben:
C = 100 Mbps;
CCOM = 20 Mbps, CELA = 80 Mbps;
b1 = 1 Mbps, b2 = 5 Mbps, b3 = 3 Mbps;
λ1 = 12 1/min, λ2 = 12 1/min, λ3 = 12 1/min;
μ1 = μ2 = μ3 = 1 s (hier als Mittelwerthaltezeit ausgedrückt);
b3 min = 0,1 Mbps;
Finally, we examine an example of how to select N EL2 and N EL3 to provide the required QoS parameters. Assume that after splitting the link capacity and dimensioning the rigid class, the system parameters have the following values:
C = 100 Mbps;
C COM = 20 Mbps, C ELA = 80 Mbps;
b 1 = 1 Mbps, b 2 = 5 Mbps, b 3 = 3 Mbps;
λ 1 = 12 1 / min, λ 2 = 12 1 / min, λ 3 = 12 1 / min;
μ 1 = μ 2 = μ 3 = 1 s (expressed here as average holding time);
b 3 min = 0.1 Mbps;

Die Parameter NEL2 und NEL3 müssen derart sein, dass die Elastisch-Blockierungswahrscheinlichkeiten kleiner als 1% sind (B2 < 0,01, B3 < 0,01) und die Durchschnittsdurchsatzparameter E(θ ~) ≥ 4,05 und E(θ ^) ≥ 2,35 einhalten.The parameters N EL2 and N EL3 must be such that the elastic lockup probabilities are less than 1% (B 2 <0.01, B 3 <0.01) and the average flow rate parameters E (θ ~) ≥ 4.05 and E (θ ^) ≥ 2.35.

Der Satz von Parametern NEL2 und NEL3, die die QoS-Anforderungen einhalten, ist in dem grauen Bereich von 6 dargestellt. Die Blockierungswahrscheinlichkeitsgrenze der adaptiven elastischen Klasse ist eine vertikale Linie aufgrund der Unabhängigkeit von der Last der nicht adaptiven elastischen Klasse. Die Blockierungswahrscheinlichkeitsgrenze der nicht adaptiven elastischen Klasse ist eine horizontale Linie. Mit dem betrachteten niedrigen Niveau einer Gesamtlast sind die elastischen Durchschnittsdurchsätze nach einer gegebenen Grenze kaum empfindlich gegen die Parameter NEL2 und NEL3. Bei diesem Beispiel ist die knappere der zwei Bandbreitengrenzen, die die akzeptablen Werte NEL2 und NEL3 bestimmt, die Schranke E(θ ~) ≥ 4,05.The set of parameters N EL2 and N EL3 that meet the QoS requirements is in the gray area of 6 shown. The blocking likelihood limit of the adaptive elastic class is a vertical line due to independence from the load of the non-adaptive elastic class. The blocking likelihood limit of the non-adaptive elastic class is a horizontal line. With the considered low level of total load, the average elastic flow rates after a given limit are hardly sensitive to the parameters N EL2 and N EL3 . In this example, the tighter of the two bandwidth limits, which determines the acceptable values N EL2 and N EL3 , is the bound E (θ ~) ≥ 4.05.

Inversion der OptimierungsaufgabeInversion of the optimization task

Die neue Elastisch-POL-Strategie lässt eine natürliche Inversion der Optimierungsaufgabe zu, so dass statt eines Minimierens von Blockierungswahrscheinlichkeiten für einen elastischen Verkehr unter Durchsatzauflagen die elastischen Durchsätze unter Blockierungswahrscheinlichkeitsauflagen maximiert werden. Ähnlich zu dem in dem Flussdiagramm von 2 dargestellten Verfahren des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität werden Verkehrseingangsparameter empfangen (ähnlich zu Schritt 101), der gemeinsame Verbindungskapazitätsteil CCOM wird bestimmt (ähnlich zu Schritt 102), und Anfangswerte der Trennungsparameter werden ausgewählt (ähnlich zu Schritt 103). Die Leistung des Systems wird als Nächstes analysiert (ähnlich zu Schritt 104), nun jedoch vor allem in Bezug auf Elastisch- Blockierungswahrscheinlichkeiten. Die Elastisch-Blockierungswahrscheinlichkeiten in dem System werden insbesondere analysiert und in Zusammenhang mit den Blockierungswahrscheinlichkeitsauflagen gebracht (ähnlich zu Schritt 105). Wenn die Blockierungswahrscheinlichkeiten zu groß sind, dann werden die Trennungsparameter gesteigert, wobei die Blockierungswahrscheinlichkeiten verringert werden und die Durchsätze ebenfalls verringert werden. Wenn die Blockierungswahrscheinlichkeiten niedriger als die Blockierungsauflagen sind, dann können andererseits die Trennungsparameter verringert werden, so dass die Blockierungswahrscheinlichkeiten sowie die Durchsätze gesteigert werden. Auf diese Weise können mittels einer Iteration die Durchsätze auf ein Maximum gesteigert werden, während die Blockierungsauflagen für elastische Ströme immer noch befolgt werden. Da das Ziel nun darin besteht, die elastischen Durchsätze zu maximieren, und da es ratsam sein könnte, eine Schlimmster-Fall-Garantie für die Durchsätze eines elastischen Verkehrs zu haben, müssen die Trennungsparameter so niedrig wie möglich und mindestens niedrig genug, um die Schlimmster-Fall-Durchsatzauflagen einzuhalten, sein, während die Blockierungswahrscheinlichkeitsauflagen, die dem elastischen Verkehr auferlegt sind, immer noch eingehalten werden.The new elastic POL strategy allows for a natural inversion of the optimization task, so that rather than minimizing elastic traffic blockage probabilities under throughput constraints, the elastic throughputs are maximized under blocking probability constraints. Similar to that in the flow chart of 2 illustrated methods of sharing the connection capacity will receive traffic input parameters (similar to step 101 ), the common connection capacity part C COM is determined (similar to step 102 ), and initial values of the separation para meters are selected (similar to step 103 ). The performance of the system will be analyzed next (similar to step 104 ), but now mainly with respect to elastic blocking probabilities. In particular, the elastic locking probabilities in the system are analyzed and related to the blocking likelihood constraints (similar to step 105 ). If the blocking probabilities are too large, then the separation parameters are increased, reducing the blocking probabilities and also reducing the throughputs. On the other hand, if the blocking probabilities are lower than the blocking constraints, then the separation parameters can be reduced, thus increasing the blocking probabilities as well as the throughputs. In this way, iteration can maximize throughput while still adhering to elastic flow blocking constraints. Since the goal now is to maximize elastic throughputs, and since it may be advisable to have a worst-case guarantee on the flow rates of elastic traffic, the separation parameters must be as low as possible and at least low enough to be the worst Compliance with flow throughput conditions while the blocking likelihood constraints imposed on elastic traffic are still met.

Der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität ist natürlich ungeachtet dessen, ob dieser zum Minimieren eines elastischen Blockierens oder zum Maximieren eines elastischen Durchsatzes angepasst ist, ferner auf lediglich einen elastischen Verkehr anwendbar. In der Abwesenheit eines starren Verkehrs ist beispielsweise CCOM auf null verringert, und der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Gesamtverbindungskapazität ist auf die mathematischen Formeln zum Bestimmen der Trennungsparameter unter Durchsatz-/Blockierungsauflagen verringert. Bei dem Fall einer einzelnen elastischen Verkehrsklasse ist es ferner notwendig, dass lediglich ein einzelner Trennungsparameter gemäß dem vorhergehenden iterativen Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindung bestimmt wird.Of course, regardless of whether it is adapted to minimize elastic blocking or to maximize elastic throughput, the algorithm of sharing the connection capacity is also applicable to only elastic traffic. For example, in the absence of rigid traffic, C COM is reduced to zero and the algorithm of sharing the total link capacity is reduced to the mathematical formulas for determining the separation parameters under throughput / stall constraints. In the case of a single elastic traffic class, it is further necessary that only a single separation parameter be determined in accordance with the previous iterative algorithm of sharing the connection.

Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität – das ATM-Netzwerk-BeispielAlgorithm of the common use of the Connection Capacity - the ATM network example

Obwohl der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf ein IP-Netzwerk, das eine einzelne starre Verkehrsklasse und zwei unterschiedliche elastische Verkehrsklassen trägt, beschrieben wurde, sollte verständlich sein, dass die Erfindung nicht darauf begrenzt ist und dass der Algorithmus auf andere Typen von Netzwerken und andere Verkehrsklassen anwendbar ist. Ein Beispiel des Elastisch-POL-Algorithmus, der bei einem ATM-Netzwerk, das einen Schmalband-CBR-(Constant Bit Rate = konstante Bitrate) Verkehr und einen Breitband-CBR-Verkehr sowie einen ABR-(Available Bit Rate = verfügbare Bitrate) Verkehr trägt, angewandt wird, wird tatsächlich im Folgenden umrissen.Even though the algorithm of the common use of the connection capacity above Reference to an IP network that is a single rigid traffic class and two different elastic traffic classes described was, should be understood be that the invention is not limited thereto and that the Algorithm on other types of networks and other traffic classes is applicable. An example of the elastic POL algorithm used in an ATM network having a narrowband CBR (constant bit rate) Traffic and broadband CBR traffic and an ABR (Available Bit Rate = available Bitrate) carries traffic, is actually applied outlined below.

Bei diesem Beispiel gehören Verbindungen, die bei einer Sendungsverbindung ankommen, allgemein zu einer der folgenden drei Verkehrsklassen:

  • Klasse 1 – Schmalband-CBR-Verbindungen, die durch ihre Spitzenbandbreitenanforderung b1, ihre Verbindungsankunftsrate λ1 und ihre Abgangsrate μ1 gekennzeichnet sind.
  • Klasse 2 – Breitband-CBR-Verbindungen, die durch ihre Spitzenbandbreitenanforderung b2, ihre Verbindungsankunftsrate λ2 und ihre Abgangsrate μ2 gekennzeichnet sind.
  • Klasse 3 – ABR-Verbindungen, die durch ihre Spitzenbandbreitenanforderung b3, ihre Mindestbandbreitenanforderung b3 min, ihre Verbindungsankunftsrate λ3 und ihre ideale Abgangsrate μ3 gekennzeichnet sind. Die ideale Abgangsrate wird erlebt, wenn die Spitzenbandbreite während der gesamten Dauer der Verbindung verfügbar ist.
In this example, connections arriving at a broadcast connection generally belong to one of the following three traffic classes:
  • Class 1 - narrowband CBR links characterized by their peak bandwidth requirement b 1 , their connection arrival rate λ 1 and their leaving rate μ 1 .
  • Class 2 - broadband CBR connections characterized by their peak bandwidth requirement b 2 , their connection arrival rate λ 2 and their leaving rate μ 2 .
  • Class 3 - ABR connections characterized by their peak bandwidth requirement b 3 , their minimum bandwidth requirement b 3 min , their connection arrival rate λ 3 and their ideal leaving rate μ 3 . The ideal exit rate is experienced when the peak bandwidth is available throughout the duration of the connection.

Es sei bemerkt, dass den CBR-Klassen die starre Verkehrsklasse des vorhergehenden IP-Netzwerk-Beispiels ähneln kann und dass der ABR-Klasse die nicht adaptive elastische Verkehrsklasse, die im Vorhergehenden in Verbindung mit dem IP-Netzwerk-Beispiel beschrieben wird, ähneln kann. Die Annahmen in dem Modell, das bei dem IP-Netzwerk-Beispiel formuliert ist, sind diesbezüglich bei dem vorliegenden Beispiel gleich anwendbar.It be noted that the CBR classes the rigid traffic class of the previous IP network example and that the ABR class the non-adaptive elastic traffic class, the previous one in connection with the IP network example. The assumptions in the model formulated in the IP Network example are in this regard equally applicable in the present example.

Die im Vorhergehenden beschriebene Elastisch-POL-Strategie wird auf die Umgebung eines gemischten CBR-ABR-Verkehrs in dem betrachteten ATM-Netzwerk angewandt. Dies bedeutet, dass die Verbindungskapazität C in zwei Teile, einen gemeinsamen Teil CCOM für CBR-Verbindungen sowie ABR-Verbindungen und einen dedizierten Teil CABR, der für die ABR-Verbindungen reserviert ist, aufgeteilt ist, derart, dass C = CCOM + CABR. Ein Zulassungssteuerparameter NARR, auf den ferner als ein Trennungsparameter Bezug genommen wird, ist für die ABR-Verbindungen eingeführt. Unter der Elastisch-POL-Strategie ist die Anzahl n1, n2 und n3 laufender Schmalband-CBR-Verbindungen, Breitband-CBR-Verbindungen und ABR-Verbindungen auf der Verbindung den folgenden Auflagen unterworfen: n1·b1 + n2·b2 ≤ CCOM (32) NABR·b3 min ≤ CABR (33) n3 ≤ NABR (34) The elastic POL strategy described above is applied to the environment of mixed CBR ABR traffic in the considered ATM network. This means that the connection capacity C is divided into two parts, a common part C COM for CBR connections and ABR connections and a dedicated part C ABR reserved for the ABR connections, such that C = C COM + C ABR . An admission control parameter NARR , which is further referred to as a separation parameter, is introduced for the ABR links. Under the elastic POL strategy, the number n 1 , n 2, and n 3 of narrowband CBR running connections, broadband CBR connections, and ABR connections are on the Subject to the following conditions: n 1 · b 1 + n 2 · b 2 ≤ C COM (32) N ABR · b 3 min ≤ C ABR (33) n 3 ≤N ABR (34)

In (1) werden die ABR-Verbindungen vor CBR-Verbindungen geschützt. In (2–3) wird die maximale Anzahl von ABR-Verbindungen durch zwei Auflagen begrenzt. Der Ausdruck (2) schützt CBR-Verbindungen vor ABR-Verbindungen, während (3) die laufenden ABR-Verbindungen vor neuen ABR-Verbindungen schützt. Bei diesem Fall wird die Elastisch-POL-Strategie durch die Aufteilung der Verbindungskapazität, die durch CCOM spezifiziert ist, und den Zulassungssteuerparameter NARR völlig bestimmt. Die Leistung der Elastisch-POL-Strategie wird durch diese Parameter abgestimmt.In (1), the ABR compounds are protected from CBR compounds. In (2-3), the maximum number of ABR connections is limited by two constraints. The expression (2) protects CBR compounds from ABR compounds, while (3) protects the current ABR compounds from new ABR compounds. In this case, the elastic POL strategy is completely determined by the division of the connection capacity specified by C COM and the admission control parameter NARR. The performance of the Elastic POL strategy is tuned by these parameters.

Gemäß einem bevorzugten Ausfürungsbeispiel der Erfindung zielt der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität auf ein Festlegen der Ausgangsparameter CCOM und NABR der Elastisch-POL-Strategie auf eine solche Weise ab, um die Verbindungsblockierungswahrscheinlichkeit für die ABR-Verbindungen, während man fähig ist, Blockierungswahrscheinlichkeitsauflagen (GoS) für die unterschiedlichen Typen von CBR-Verbindungen und eine Mindestdurchsatzauflage für die ABR-Verbindungen zu berücksichtigen, zu minimieren. Jede CBR-Klasse ist daher mit einer maximalen akzeptierten Verbindungsblockierungswahrscheinlichkeit B1 max und B2 max verbunden, und die ABR-Klasse ist mit einem minimalen akzeptierten Durchsatz θmin, der ähnlich zu dem minimalen akzeptierten Durchsatz θ ^min für den nicht adaptiven elastischen Verkehr des IP-Netzwerk-Beispiels behandelt werden kann, verbunden.According to a preferred embodiment of the invention, the algorithm of sharing the connection capacity aims at setting the output parameters C COM and N ABR of the elastic POL strategy in such a way as to allow the connection blocking probability for the ABR connections while being capable of Blocking Probability Requirements (GoS) for the different types of CBR connections and a minimum throughput requirement for the ABR connections. Each CBR class is therefore associated with a maximum accepted link blocking probability B 1 max and B 2 max , and the ABR class is at a minimum accepted throughput θ min , which is similar to the minimum accepted throughput θ ^ min for the non-adaptive elastic traffic IP network example.

Obwohl die ABR-Blockierungswahrscheinlichkeit minimiert wird, ist es nichtsdestoweniger normalerweise ratsam, obwohl nicht notwendig, eine Schlimmster-Fall-Garantie der Verbindungsblockierungswahrscheinlichkeit für ABR-Verbindungen zu haben und die ABR-Klasse ebenfalls mit einer maximalen zulässigen Blockierungswahrscheinlichkeit B3 max verbinden.Nevertheless, although the ABR blocking probability is minimized, it is normally advisable, although not necessary, to have a worst case guarantee of link blocking probability for ABR links and also connect the ABR class to a maximum allowed blocking probability B 3 max .

Die Parameter und die Leistungsmaße, die mit den CBR-Klassen und der ABR-Klasse verbunden sind, sind in folgender Tabelle V zusammengefasst.The Parameters and performance measures, which are associated with the CBR classes and the ABR class are summarized in Table V below.

Tabelle V

Figure 00480001
Table V
Figure 00480001

Das Problem des Bestimmens der Ausgangsparameter der Elastisch-POL-Strategie unter den vorhergehenden Auflagen ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 7, die ein schematisches Flussdiagramm des Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Gesamtverbindungskapazität für eine Umgebung eines gemischten CBR-ABR-Verkehrs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, umrissen. Bei dem ersten Schritt 201 werden die erforderlichen Eingangsparameter geliefert. Bei Schritt 202 wird die GoS-(Verbindungsblockierungs-)Anforderung für einen CBR-Verkehr durch das ordnungsgemäße Festlegen von CCOM garantiert. Wir bestimmen insbesondere die erforderliche Mindestkapazität von CCOM für CBR-Verbindungen, die die erforderlichen Blockierungswahrscheinlichkeiten B1 max und B2 max garantiert: min{CCOM : B1 ≤ B1 max, B2 ≤ B2 max); (35) The problem of determining the output parameters of the elastic POL strategy under the previous conditions is described below with reference to FIG 7 3, which is a schematic flow diagram of the algorithm of sharing the total link capacity for a mixed CBR-ABR traffic environment in accordance with a preferred embodiment of the invention. At the first step 201 the required input parameters are delivered. At step 202 the GoS (Connection Blocking) request for CBR traffic is guaranteed by the proper setting of C COM . Specifically, we determine the required minimum capacity of C COM for CBR connections, which guarantees the required blocking probabilities B 1 max and B 2 max : min {C COM : B 1 ≤ B 1 Max , B 2 ≤ B 2 Max ); (35)

Die allgemein bekannte Erlang-B-Formel kann beispielsweise verwendet sein, um einen solchen Wert von CCOM basierend auf Ankunfts- und Abgangsraten und Spitzenbandbreitenanforderungen für die CBR-Klassen als Eingaben zu schätzen.For example, the well-known Erlang B formula may be used to estimate such a value of C COM based on arrival and departure rates and peak bandwidth requirements for the CBR classes as inputs.

Wir müssen als Nächstes eine maximale Anzahl von ABR-Verbindungen (NABR), die zur gleichen Zeit, während die erforderlichen Durchsatz- und Blockierungsanforderungen eingehalten werden, in dem System gleichzeitig anwesend sein können, bestimmen.We must next determine a maximum number of ABR connections (N ABR ) that can coexist in the system at the same time that the required throughput and blocking requirements are met.

Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel zielt der Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der Verbindungskapazität auf ein Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeit der ABR-Verbindungen unter einer Mindestdurchsatzauflage ab. Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung eine iterative Prozedur, die durch Schritte 203207 allgemein definiert ist, zum Abstimmen des Trennungsparameters vor, so dass die Durchsatz-Schwellenwertauflage genau eingehalten ist, allgemein nicht mehr und nicht weniger. Bei Schritt 203 wird zuerst ein Anfangswert des Trennungsparameters geschätzt. Die Leistung des Systems wird als Nächstes in Bezug auf den ABR-Durchsatz analysiert (Schritt 204) und in Zusammenhang mit der Durchsatz-Schwellenwertauflage gebracht (Schritt 205). Wenn der ABR-Durchsatz zu niedrig ist, dann wird der Trennungsparameter verringert (Schritt 206), wobei die Blockierungswahrscheinlichkeit gesteigert wird und ferner der Durchsatz gesteigert wird. Wenn der ABR-Durchsatz größer als der Durchsatz-Schwellenwert ist, dann kann andererseits der Trennungsparameter gesteigert werden (Schritt 207), so dass die Blockierungswahrscheinlichkeit (sowie der Durchsatz) verringert wird. Auf diese Weise kann durch iteratives Wiederholen der Schritte 204, 205 und 206/207 die ABR-Blockierungswahrscheinlichkeit auf ein Minimum verringert werden, während die Durchsatzauflage immer noch befolgt wird.In this particular embodiment, the sharing capacity utilization algorithm aims at minimizing the blocking probability of the ABR links below a minimum throughput constraint. To achieve this, the invention proposes an iterative procedure that steps through 203 - 207 is generally defined, to tune the separation parameter so that the throughput threshold constraint is accurately met, generally not more and not less. At step 203 First, an initial value of the separation parameter is estimated. The performance of the system is next analyzed in terms of ABR throughput (step 204 ) and related to the throughput threshold pad (step 205 ). If the ABR flow rate is too low, then the separation parameter is decreased (step 206 ), whereby the blocking probability is increased and also the throughput is increased. On the other hand, if the ABR throughput is greater than the throughput threshold, then the separation parameter can be increased (step 207 ), so that the blocking probability (as well as the throughput) is reduced. This can be done by iteratively repeating the steps 204 . 205 and 206 / 207 the ABR blocking probability is reduced to a minimum while the throughput requirement is still adhered to.

Die Leistungsmaße, der ABR-Durchsatz und möglicherweise ebenfalls das ABR-Blockieren werden vorzugsweise auf mehr oder weniger die gleiche Weise, wie im Vorhergehenden in Verbindung mit dem IP-Netzwerk-Beispiel beschrieben ist, analysiert. Dies bedeutet kurzum ein Bestimmen der stationären Leistungsverteilung der Markov-Kette, die die Dynamiken und das Verhalten der gemischten CBR-ABR-Umgebung beschreibt, und ein Berechnen von Blockierungs- und Durchsatzmaßen basierend auf der bestimmten Verteilung. Es sei jedoch bemerkt, dass hier die Durchsatz-Schwellenwertauflage, die analog zu dem Ausdruck (7) ist, basierend auf der transienten Analyse der Markov-Kette, die die gemischte CBR-ABR-Umgebung beschreibt, unter Verwendung des in der Bezugnahme [11] vorgeschlagenen numerischen Verfahrens, wobei die Markov-Ungleichung angewandt wird, überprüft wird.The Performance measures the ABR throughput and possibly also the ABR blocking is preferably more or less the same way as above in connection with the IP network example described, analyzed. This means in short a determination the stationary one Power distribution of the Markov chain, the dynamics and the Behavior of mixed CBR-ABR environment describes and calculating Blocking and flow rates based on the determined Distribution. It should be noted, however, that here the throughput threshold pad, which is analogous to the expression (7) based on the transient Analysis of the Markov chain describing the mixed CBR-ABR environment, using the numerical one proposed in reference [11] Method using the Markov inequality.

Es ist selbstverständlich möglich, die Optimierungsaufgabe auf im Wesentlichen die gleiche Art und Weise, wie im Vorhergehenden für das IP-Netzwerk-Beispiel erklärt ist, ebenfalls für das ATM-Netzwerk-Beispiel zu invertieren.It is self-evident possible, the optimization task in much the same way as above for explains the IP network example is, also for to invert the ATM network example.

Numerische Beispiele der Anwendung des Algorithmus des gemeinsamen Nutzens der VerbindungskapazitätNumerical examples of the application of the Algorithm of sharing the connection capacity

Als ein Beispiel betrachten wir eine ATM-Sendungsverbindung einer Kapazität C = 155 Mbps, die drei unterschiedliche Dienstklassen unterstützt: zwei CBR-Klassen und eine ABR-Klasse, wie im Vorhergehenden beschrieben ist. Die Eingangsparameter dieses ATM-Sendungsverbindungssystems sind:
b1(n – CBR) = 3 Mbps, b2(w – CBR) = 6 Mbps, b3(ABR) = 10 Mbps;
λ1 = 6 1/s, λ2 = 3 1/s, λ3 = 12 1/s;
μ1 = μ2 = μ3 = 1 1/min;
r2 min = 0,05, r3 min = 0,001;
NCOM = 50.
As an example, consider an ATM broadcast connection of capacity C = 155 Mbps supporting three different service classes: two CBR classes and one ABR class as described above. The input parameters of this ATM mailing system are:
b 1 (n-CBR) = 3 Mbps, b 2 (w-CBR) = 6 Mbps, b 3 (ABR) = 10 Mbps;
λ 1 = 6 1 / s, λ 2 = 3 1 / s, λ 3 = 12 1 / s;
μ 1 = μ 2 = μ 3 = 1 1 / min;
r 2 min = 0.05, r 3 min = 0.001;
N COM = 50.

Es ist ferner erforderlich, dass die Blockierungswahrscheinlichkeiten der Schmalband- und der Breitband-CBR-Verbindungen kleiner als jeweils B1 max = 2% und B2 max = 4% sind. Es folgt daher, dass die minimale Bandbreite für CCOM, die notwendig ist, um diese Blockierungswahrscheinlichkeiten zu liefern, 60 Mbps ist, was CABR = 95 Mbps für die ABR-Verbindungen übrig lässt.It is further required that the blocking probabilities of the narrowband and wideband CBR connections be less than each of B 1 max = 2% and B 2 max = 4%. It follows, therefore, that the minimum bandwidth for C COM necessary to provide these blocking probabilities is 60 Mbps, leaving C ABR = 95 Mbps for the ABR connections.

Um den Kompromiss zwischen einem Durchsatz und einer Blockierungswahrscheinlichkeit für den ABR-Verkehr zu studieren, wird auf folgende Tabelle VI, die den Durchschnittsdurchsatz E(θ) und die Blockierungswahrscheinlichkeit B3 für die ABR-Verkehrsklasse für unterschiedliche Werte von NARR darstellt, Bezug genommen. Tabelle VI NABR 10 20 40 60 80 100 150 B3 0,310 0,0811 0,0320 0,0212 0,00141 0,00112 0,000461 E(θ) 9,99 7,9 4,83 3,45 2,69 2,2 1,52 To study the trade-off between throughput and blocking probability for ABR traffic, reference is made to the following Table VI, which illustrates the average flow rate E (θ) and the blocking probability B 3 for the ABR traffic class for different values of NARR. Table VI N ABR 10 20 40 60 80 100 150 B 3 0,310 .0811 0.0320 0.0212 0.00141 0.00112 0.000461 E (θ) 9.99 7.9 4.83 3.45 2.69 2.2 1.52

Aus der Tabelle VI ist der Kompromiss zwischen einem Durchsatz und einem Blockieren offensichtlich; großes Blockieren = großer Durchsatz und niedriges Blockieren = niedriger Durchsatz. Bei der Elastisch-POL-Strategie gemäß der Erfindung wird dieser Kompromiss zweckmäßigerweise mittels des Trennungsparameters NABR gesteuert, wie aus der Tabelle VI zu sehen ist. Wenn eine Auflage θmin hinsichtlich des Durchschnittsdurchsatzes auf 2,2 Mbps festgelegt ist, ist zum Beispiel die maximale Anzahl (NABR) von gleichzeitig aktiven ABR-Verbindungen auf 100 begrenzt.From Table VI, the trade-off between throughput and blocking is evident; large blocking = high throughput and low blocking = low throughput. In the elastic POL strategy according to the invention, this compromise is expediently controlled by means of the separation parameter N ABR , as can be seen from Table VI. For example, if an overlay θ min is set to 2.2 Mbps in terms of average throughput, the maximum number (N ABR ) of simultaneously active ABR links is limited to 100.

Es wurde bei Simulationen beobachtet, dass die Elastisch-POL-Strategie der allgemein bekannten Vollständiges-Partitionieren-(englisch: Complete Partitioning; CP)Strategie unter allen Lasten sowohl hinsichtlich von Blockierungswahrscheinlichkeiten als auch eines ABR-Durchsatzes überlegen ist. Dies ist teilweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass die POL-Strategie zulässt, dass ABR-Verbindungen eine beliebige Bandbreite des Teils CCOM, die aktuell durch CBR-Verbindungen nicht verwendet wird, verwenden.It has been observed in simulations that the elastic POL strategy is superior to the well-known complete partitioning (CP) strategy under all loads both in terms of blocking probabilities and ABR throughput. This is partly due to the fact that the POL policy allows ABR connections to use any bandwidth of the C COM part not currently being used by CBR connections.

Um den Effekt des Parameters CCOM auf die Blockierungswahrscheinlichkeiten und den Durchschnittsdurchsatz des ABR-Verkehrs zu studieren, wird schließlich auf folgende Tabelle VII Bezug genommen. Tabelle VII CCOM 69 66 63 60 57 54 B1 0,00498 0,00770 0,0116 0,0171 0,0244 0,0342 B2 0,0126 0,0192 0,0284 0,0411 0,0578 0,0794 B3 0,0149 0,0141 0,0129 0,0115 0,00973 0,00773 E(θ) 2,04 2,08 2,13 2,20 2,31 2,46 Finally, to study the effect of the parameter C COM on the blocking probabilities and the average throughput of ABR traffic, reference is made to the following Table VII. Table VII C COM 69 66 63 60 57 54 B 1 0.00498 0.00770 0.0116 0.0171 0.0244 0.0342 B 2 0.0126 0.0192 0.0284 0.0411 0.0578 0.0794 B 3 0.0149 0.0141 0.0129 0.0115 0.00973 0.00773 E (θ) 2.04 2.08 2.13 2.20 2.31 2.46

Der Parameter CCOM bietet eine Weise eines Steuerns des Kompromisses zwischen den CBR-Blockierungswahrscheinlichkeiten einerseits und der ABR-Blockierungswahrscheinlichkeit und dem ABR-Durchsatz andererseits an. Aus der Tabelle VII ist zu sehen, dass sowohl der (sich steigernde) ABR-Durchsatz als auch das (sich reduzierende) ABR-Blockieren auf Kosten von sich verschlechternden CBR-Blockierungswahrscheinlichkeiten verbessert werden.The parameter C COM provides a way of controlling the compromise between the CBR blocking probabilities on the one hand and the ABR blocking probability and the ABR throughput on the other hand. It can be seen from Table VII that both the (increasing) ABR throughput and the (reducing) ABR blocking are improved at the expense of degrading CBR blocking probabilities.

Es ist wichtig, zu verstehen, dass die vorausgehende Beschreibung beabsichtigt ist, um als ein Rahmenwerk für ein Verständnis der Erfindung zu dienen. Die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind bloß als Beispiele angegeben, und es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist.It It is important to understand that the preceding description is intended is to serve as a framework for agreement to serve the invention. The embodiments described above are just as Examples given, and it goes without saying that the present Invention is not limited thereto.

BEZUGNAHMENREFERENCES

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Claims (44)

Verfahren zum gemeinsamen Nutzen von Verbindungskapazität in einem Netzwerkwerk (10), wobei das Verfahren den Schritt des Empfangens (101; 201) von Netzwerkwerkverkehrseingangsparametern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Aufteilen der Verbindungskapazität in einen ersten Teil (CCOM), den der elastische Verkehr und der nicht elastische Verkehr gemeinsam nutzen, und einen zweiten Teil (CELA; CABR), der für den elastischen Verkehr bestimmt ist, der auf mindestens einem Teil der Netzwerkwerkverkehrseingangsparameter beruht, und Bestimmen (103108; 203208) mindestens eines Zulassungssteuerparameters für den elastischen Verkehr, basierend auf der Aufteilung der Verbindungskapazität und zumindest einem Teil der Netzwerkwerkverkehrseingangsparameter.Method for sharing connection capacity in a network ( 10 ), the method comprising the step of receiving ( 101 ; 201 ) of network traffic input parameters, characterized in that the method further comprises the steps of dividing the link capacity into a first part (C COM ) shared by the elastic traffic and the non-elastic traffic, and a second part (C ELA ; C ABR ) destined for elastic traffic based on at least a portion of the network traffic input parameters, and determining ( 103 - 108 ; 203 - 208 ) of at least one admission control parameter for the elastic traffic, based on the distribution of the connection capacity and at least a part of the network traffic input parameters. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt des Ausübens der Zulassungssteuerung für elastische Verkehrsströme basierend auf dem oder den bestimmten Zulassungssteuerparametern umfasst.Method according to claim 1, characterized in that the method further comprises the step of exercising the admission control for elastic traffic based on the particular admission control parameter (s) includes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufteilungsschritt den Schritt des Bestimmens (102; 202) einer erforderlichen Mindestkapazität des gemeinsam genutzten Teils in Zusammenhang mit nicht elastischem Verkehr, in An betracht mindestens einer maximalen zulässigen Blockierungswahrscheinlichkeit für den nicht elastischen Verkehr umfasst.Method according to claim 1, characterized in that the splitting step comprises the step of determining ( 102 ; 202 ) of a required minimum capacity of the shared part in relation to non-elastic traffic, taking into account at least one maximum permissible blocking probability for non-elastic traffic. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens mindestens eines Zulassungssteuerparameters den Schritt des Bestimmens einer maximalen Anzahl (NEL2, NEL3, NABR) zulässiger elastischer Verkehrsströme umfasst, basierend auf mindestens einer Verbindungsniveauauflage, die dem elastischen Verkehr auferlegt ist.A method according to claim 1, characterized in that the step of determining at least one admission control parameter comprises the step of determining a maximum number (N EL2 , N EL3 , N ABR ) of allowable elastic traffic flows based on at least one link level imposed on the elastic traffic , Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme auf einem Verbindungsniveaumodell für elastischen Verkehr beruht, und dass die eine oder mehreren Verbindungsniveauauflagen mit mindestens entweder der Durchsatz- oder Blockierungswahrscheinlichkeit des elastischen Verkehrs zusammenhängen.Method according to claim 4, characterized in that in that the step of determining a maximum number of allowable elastic traffic based on a link level model for elastic traffic, and that the one or more interconnect level pads include at least either the throughput or blocking probability of the related to elastic traffic. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen (103; 203) eines Anfangswerts der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme auf einer Verbindung in dem Netzwerk, iteratives Ausführen der folgenden Schritte: i) Bewerten (105; 205) der einen oder mehreren Durchsatz-/Blockierungsauflagen, die dem elastischen Verkehr auferlegt sind, basierend auf dem Anfangsaktuellen Wert der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme, und ii) Einstellen der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme basierend auf der Bewertung, und Beenden des Iterationsprozesses und Extrahieren (108; 208) der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme, wenn die Auflage oder Auflagen erfüllt werden.A method according to claim 5, characterized in that the step of determining a maximum number of allowable elastic traffic streams comprises the steps of: determining ( 103 ; 203 ) an initial value of the number of permissible elastic traffic flows on a connection in the network, iteratively performing the following steps: i) evaluating ( 105 ; 205 ) the one or more throughput / blocking constraints imposed on the elastic traffic based on the initial current value of the number of allowed elastic traffic streams, and ii) setting the number of allowed elastic traffic flows based on the rating, and terminating the iteration process and extracting ( 108 ; 208 ) the maximum number of permissible elastic traffic streams when the overlay or pads are met. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einstellens der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme basierend auf der Bewertung die folgenden Schritte aufweist: Verringern (106; 206) der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme, wenn ein Wert in Zusammenhang mit dem Durchsatz der elastischen Verkehrsströme niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, der von der oder den Durchsatz-/Blockierungsauflagen gegeben wird, und Steigern (107; 207) der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme, wenn der mit dem Durchsatz verbundene Wert größer ist als der Schwellenwert.A method according to claim 6, characterized in that the step of adjusting the number of allowable elastic traffic streams based on the evaluation comprises the steps of: Reduce ( 106 ; 206 ) the number of permissible elastic traffic streams when a value related to the flow rate of the elastic traffic streams is lower than a predetermined threshold value given by the throughput / blocking constraints and increasing ( 107 ; 207 ) the number of permissible elastic traffic streams when the value associated with the throughput is greater than the threshold value. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen auf dem Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeit der angeforderten elastischen Verkehrsverbindungen in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Durchsatz- Schwellenwertauflage für laufende elastische Verkehrsverbindungen beruht.Method according to claim 4, characterized in that that the step of determining the maximum number of allowed elastic Links on minimizing the blocking probability the requested elastic traffic connections in relation to the number of allowed elastic traffic connections under at least one throughput threshold value for running elastic transport connections is based. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeit des elastischen Verkehrs unter mindestens einer Durchsatz-Schwellenwertauflage auch unter mindestens einer gegebenen Auflage auf einem Maximum zulässiger Blockierungswahrscheinlichkeit für elastischen Verkehr ausgeführt wird.Method according to claim 8, characterized in that that minimizing the blocking probability of the elastic Traffic below at least one throughput threshold also under at least one given run at a maximum allowable blocking probability for elastic Traffic executed becomes. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen auf dem Maximieren des elastischen Verkehrsdurchsatzes in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage für angeforderte elastische Verkehrsverbindungen beruht.Method according to claim 4, characterized in that that the step of determining the maximum number of allowed elastic Connections on maximizing elastic traffic flow in terms of the number of allowed elastic traffic connections under at least one blocking probability constraint for requested elastic transport connections is based. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Verkehr eine Anzahl elastischer Verkehrsklassen umfasst, und dass der Schritt des Bestimmens mindestens eines Zulassungssteuerparameters den Schritt umfasst, bei dem für jede elastische Verkehrsklasse eine maximale Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme basierend auf einer jeweiligen Durchsatz-/Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage, die der elastischen Verkehrsklasse auferlegt ist, bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the elastic traffic a number of elastic traffic classes and in that the step of determining at least one admission control parameter includes the step in which for every elastic traffic class a maximum number of permissible elastic traffic based on a respective throughput / blocking probability constraint, which is imposed on the elastic traffic class is determined. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen der zugehörigen Verkehrsklasse für jede der angeforderten Verbindungen, und Steuern des Zulassens jeder angeforderten Verbindung basierend auf der entsprechenden verkehrsklassenspezifischen maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen.Method according to claim 11, characterized, that the method further comprises the following steps: Determine the associated Traffic class for each of the requested connections, and Controlling the admission each requested connection based on the corresponding one traffic class specific maximum number of allowed elastic connections. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkverkehrseingangsparameter mindestens die Verbindungskapazität, mindestens eine Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage für nicht elastischen Verkehr und mindestens eine Durchsatz-/Blockierungsauflage für elastischen Verkehr enthalten.Method according to claim 1, characterized in that that the network traffic input parameters at least the connection capacity, at least a blocking probability constraint for non-elastic traffic and at least one throughput / blocking pad for elastic Traffic included. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkverkehrseingangsparameter ferner die Ankunfts- und Abgangsraten sowie Spitzenbandbreitenforderungen für nicht elastischen und elastischen Verkehr sowie eine Mindestbandbreitenforderung für elastischen Verkehr umfassen.Method according to claim 1, characterized in that the network traffic input parameters further determine the arrival and departure rates and peak bandwidth requirements for non-elastic and elastic Transport as well as a minimum bandwidth requirement for elastic traffic. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Verkehr mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: adaptive elastische Verkehrsströme von Internetprotokoll (IP)-Netzwerken, nicht adaptive elastische Verkehrsströme von IP-Netzwerken und Available Bit Rate (ABR)-Ströme von ATM-Netzwerken.Method according to claim 1, characterized, that the elastic traffic of at least one of the following elements includes: Adaptive elastic traffic flows from Internet Protocol (IP) networks, non-adaptive elastic traffic flows from IP networks and Available Bit Rate (ABR) streams from ATM networks. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungskapazität für die Verbindungsbandbreite repräsentativ ist, und der elastische Verkehr mindestens eine elastische Verkehrsklasse umfasst, und wobei der zweite dedizierte Teil (CELA; CABR) der Verbindungsbandbreite Verbindungen der elastischen Verkehrsklasse oder Verkehrsklassen auf der Grundlage der Nutzung der Verbindungsbandbreiten unter mindestens einer Durchsatz-/Blockierungsauflage, die den Verbindungen der einen oder mehreren elastischen Verkehrsklassen auferlegt ist, zugewiesen wird.The method of claim 1, wherein the connection bandwidth is representative of the connection bandwidth, and the elastic traffic comprises at least one elastic traffic class, and wherein the second dedicated part (C ELA ; C ABR ) of the connection bandwidth comprises elastic traffic class or traffic class connections based on Utilization of the link bandwidths under at least one throughput / blocking constraint imposed on the links of the one or more elastic traffic classes. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt des Bestimmens (103108; 203208) einer maximalen Anzahl (NEL2, NEL3; NABR) zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf der Verbindung basierend auf einer oder mehreren Durchsatz-/Blockierungsauflagen umfasst, wobei der Schritt des Zuweisens von Bandbreite zu Verbindungen der einen oder mehreren elastischen Verkehrsklassen auf der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen beruht.A method according to claim 16, characterized in that the method further comprises the step of determining ( 103 - 108 ; 203 - 208 ) comprises a maximum number (N EL2 , N EL3 , N ABR ) of allowable elastic traffic links on the link based on one or more throughput / blocking constraints, wherein the step of assigning bandwidth to links of the one or more elastic traffic classes to the maximum number permissible elastic traffic connections. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf dem Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeit elastischer Verkehrsverbindungen in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Durchsatz-Schwellenwertauflage für laufende elastische Verkehrsverbindungen beruht.Method according to claim 17, characterized in that in that the step of determining a maximum number of allowable elastic Traffic connections on minimizing the blocking probability elastic traffic connections in relation to the number of permissible elastic Traffic connections below at least one throughput threshold for running elastic transport connections is based. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf dem Maximieren des Durchsatzes laufender elastischer Verkehrsverbindungen in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage für angeforderte elastische Verkehrsverbindungen beruht.Method according to claim 17, characterized in that in that the step of determining a maximum number of allowable elastic Traffic connections on maximizing throughput running elastic Traffic connections in relation to the number of permissible elastic traffic connections under at least one blocking probability constraint for requested elastic transport connections is based. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (103; 203) eines Anfangswerts der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf der Verbindung, iteratives Ausführen der folgenden Schritte: i) Bestimmen (104; 204) von Durchsatz-/Blockierungswahrscheinlichkeitsmessungen basierend auf dem anfänglichen/aktuellen Wert der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf der Verbindung, ii) Bewerten (105; 205) der einen oder mehreren Durchsatz-/Blockierungsauflagen, die dem elastischen Verkehr auferlegt sind, basierend auf den bestimmten Durchsatz-/Blockierungsmessungen, und iii) Einstellen (106/107; 206/207) der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen basierend auf der Bewertung, und Beenden des Iterationsprozesses und Extrahieren (108; 208) der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen, wenn sie die eine oder mehreren Auflagen im Wesentlichen erfüllen.A method according to claim 17, characterized in that the step of determining a maximum number of allowed elastic traffic links comprises the steps of: determining ( 103 ; 203 ) an initial value of the number of allowed elastic traffic links on the link, iteratively performing the following steps: i) determining ( 104 ; 204 ) throughput / blocking probability measurements based on the initial / current value of the number of allowed elastic links on the link, ii) evaluate ( 105 ; 205 ) the one or more flow rate / blocking constraints imposed on elastic traffic based on the determined flow rate / blockage measurements, and iii) adjusting ( 106 / 107 ; 206 / 207 ) the number of permissible elastic traffic links based on the rating, and terminate the iteration process and extract ( 108 ; 208 ) the maximum number of permissible elastic traffic connections when they substantially satisfy the one or more conditions. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner folgende Schritte aufweist: Bestimmen (103108; 203208) einer maximalen Anzahl (NEL2, NEL3; NABR) zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf der Verbindung basierend auf den Netzwerkverkehrseingangsparametern, wobei die Eingangsparameter mindestens eine Durchsatz-/Blockierungsauflage, die dem elastischen Verkehr auferlegt ist, umfassen, Empfangen von Anfragen um elastische Verkehrsverbindungen auf der Verbindung in dem Netzwerk; Durchführen der Zulassungssteuerung für die angeforderten elastischen Verkehrsverbindungen basierend auf der bestimmten maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen.The method of claim 1, further comprising the steps of: determining ( 103 - 108 ; 203 - 208 ) a maximum number (N EL2 , N EL3 , N ABR ) of allowable elastic traffic links on the connection based on the network traffic input parameters , the input parameters including at least one throughput / congestion constraint imposed on the elastic traffic, receiving requests for elastic traffic links on the connection in the network; Performing the admission control for the requested elastic traffic links based on the determined maximum number of allowed elastic traffic links. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Netzwerk ein Zulassungssteuer-aktiviertes IP-Netzwerk (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Anwenden (101108) eines Verbindungsniveaumodells einer Verbindung, die mindestens eine nicht elastische Verkehrsklasse trägt und einer Anzahl n, wobei n eine Ganzzahl gleich oder größer als 1 ist, elastischer Verkehrsklassen zum Bemessen der gemeinsamen Nutzung von Verbindungsbandbreite für Durchsatz-/Blockierungsoptimalität basierend auf der Aufteilung der Verbindungskapazität in einen ersten Teil (CCOM) gemeinsam für den elastischen Verkehr und den nicht elastischen Verkehr und einen zweiten Teil (CELA), der dem elastischen Verkehr zugewiesen ist, wobei das Verbindungsniveaumodell definiert wird dadurch: dass die Verbindung eine vorbestimmte Bandbreitenkapazität C hat und dass der elastische Verkehr für jede der n elastischen Verkehrsklassen modelliert wird als: i) eine Spitzenbandbreitenanforderung und eine Mindestbandbreitenanforderung habend, ii) die maximal mögliche Bandbreite innerhalb der Spitzen- und Mindestbandbreitenanforderungen belegend, und iii) als mit mindestens einer minimalen akzeptierten Durchsatzwahrscheinlichkeit und einer maximalen akzeptierten Blockierungswahrscheinlichkeit verbunden.The method of claim 1, wherein the network comprises an admission control enabled IP network ( 10 ), characterized in that the method comprises the following steps: applying ( 101 - 108 ) of a link level model of a link carrying at least one nonelastic traffic class and a number n, where n is an integer equal to or greater than 1, elastic traffic classes for sizing the connection bandwidth for throughput / blocking optimality based on the sharing of link capacity in a first part (C COM ) in common for the elastic traffic and the non-elastic traffic, and a second part (C ELA ) assigned to the elastic traffic, the connection level model being defined by: the connection having a predetermined bandwidth capacity C and the elastic traffic for each of the n elastic traffic classes is modeled as: i) having a peak bandwidth requirement and a minimum bandwidth requirement, ii) occupying the maximum possible bandwidth within the peak and minimum bandwidth requirements, and iii) than having at least one min imalen accepted throughput probability and a maximum accepted blocking probability. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Verkehr für jede der n Verkehrsklassen ferner modelliert ist als: iv) dynamisch ankommend gemäß einem Poisson-Prozess und mit einer Ankunftsrate sowie mit einer Abgangsrate verbunden, v) anteilsmäßig gleich die verfügbare Bandbreite für die elastische Verkehrsklasse zwischen den elastischen Strömen gemeinsam nutzend, und vi) als mit einer Mindesthaltezeit verbunden.Method according to claim 22, characterized, that elastic traffic for each of the n traffic classes is further modeled as: iv) dynamic arriving according to one Poisson process and with an arrival rate as well as a leaving rate connected, v) proportionately the same the available Bandwidth for the elastic traffic class between the elastic currents in common using, and vi) as having a minimum holding time. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die n elastischen Verkehrsklassen eine erste Verkehrsklasse für adaptive elastische Ströme und eine zweite Verkehrsklasse für nicht adaptive elastische Ströme aufweisen.Method according to claim 22, characterized in that that the n elastic traffic classes a first traffic class for adaptive elastic currents and a second traffic class for non-adaptive elastic currents exhibit. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Bestimmens einer stationären Leistungsverteilung von Markov-Kette aufweist, die die Dynamiken einer Netzwerkverbindung, die Verkehr einer Anzahl von Verkehrsklassen trägt, darunter eine nicht elastische Verkehrsklasse sowie eine nicht adaptive elastische Verkehrsklasse beschreibt durch: Definieren einer Strategie zur gemeinsamen Nutzung von Verbindungskapazität für die Verbindung basierend auf der Aufteilung der Verbindungskapazität in einen ersten Teil (CCOM) zur gemeinsamen Nutzung für elastischen Verkehr und nicht elastischen Verkehr und einen zweiten Teil (CELA; CABR), der dem elastischen Verkehr zugewiesen ist, Bestimmen einer multidimensionalen Markov-Kette, die einen Satz durchführbarer Zustände für die Anzahl aktiver Verbindungen der Verkehrsklassen gemäß Auflagen, die von der Strategie zur gemeinsamen Nutzung der Verbindung auferlegt werden, hat, Berechnen einer anfänglichen Annäherung der stationären Leistungsverteilung der Markov-Kette basierend auf Markov-Kettenproduktformberechnungen, und iteratives Bestimmen der stationären Leistungsverteilung ausgehend von der anfänglichen Annäherung der stationären Leistungsverteilung.The method of claim 1, further comprising the step of determining a Markov chain stationary power distribution that describes the dynamics of a network connection carrying traffic of a number of traffic classes, including a nonelastic traffic class and a non-adaptive elastic traffic class, by: defining a A connection sharing capacity strategy for the connection based on the division of the connection capacity into a first part (C COM ) for sharing elastic traffic and non-elastic traffic and a second part (C ELA ; C ABR ) assigned to elastic traffic by determining a multidimensional Markov chain having a set of feasible states for the number of active links of the traffic classes in accordance with requirements imposed by the connection sharing strategy, calculating an initial approximation of the stationary Le distribution of the Markov chain based on Markov chain product shape calculations, and iteratively determining the steady state power distribution from the initial approximation of the steady state power distribution. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Berechnens einer anfänglichen Annäherung der stationären Leistungsverteilung die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen der stationären Leistungsverteilung der anderen Verkehrsklassen als die nicht adaptive Verkehrsklasse, als gäbe es keinen nicht adaptiven Verkehr in dem System, und Bestimmen der Zustandswahrscheinlichkeiten unter der Annahme des Gleichgewichts des eingehenden und ausgehenden Verkehrs einer der anderen Verkehrsklassen und der nicht adaptiven elastischen Verkehrsklasse.Method according to claim 25, characterized, that the step of calculating an initial approximation of stationary power distribution the following steps: Determine the stationary power distribution other traffic classes than the non-adaptive traffic class, as would be there is no non-adaptive traffic in the system, and Determine the state probabilities under the assumption of equilibrium the incoming and outgoing traffic of one of the other traffic classes and the non-adaptive elastic traffic class. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des iterativen Bestimmens der stationären Leistungsverteilung auf einem Eikonjugierten-Gradienten-Verfahren beruht.Method according to claim 25, characterized in that that the step of iteratively determining the steady state power distribution based on an Eikonjugierten gradient method. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierungswahrscheinlichkeiten für die Verkehrsklassen basierend auf einer stationären Leistungsverteilung berechnet werden, die sich aus der iterativen Bestimmung ergibt.Method according to claim 25, characterized in that that the blocking probabilities for the traffic classes based on a stationary Power distribution can be calculated, resulting from the iterative Determination results. Vorrichtung zum gemeinsamen Nutzen von Verbindungskapazität in einem Netzwerk (10), wobei die Vorrichtung Mittel zum Empfangen von Netzwerkverkehrseingangsparametern hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel (21; 21, 25) zum Aufteilen der Verbindungskapazität in einen ersten Teil, der für elastischen Verkehr und nicht elastischen Verkehr gemeinsam genutzt wird, und einen zweiten Teil, der für elastischen Verkehr bestimmt ist, basierend auf mindestens einem Teil der Netzwerkverkehrseingangsparameter, und Mittel (21) zum Bestimmen mindestens eines Zulassungssteuerparameters für den elastischen Verkehr basierend auf der Aufteilung von Verbindungskapazität und mindestens einem Teil der Netzwerkverkehrseingangsparameter.Device for sharing connection capacity in a network ( 10 ), the device having means for receiving network traffic input parameters, characterized in that the device comprises: means ( 21 ; 21 . 25 ) for splitting the link capacity into a first part shared for elastic traffic and non-elastic traffic and a second part destined for elastic traffic based on at least a part of the network traffic input parameters, and means ( 21 ) for determining at least one admission control parameter for the elastic traffic based on the sharing of connection capacity and at least a portion of the network traffic input parameters. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner Mittel (22) zum Ausüben der Zulassungssteuerung für elastische Verkehrsströme basierend auf dem oder den bestimmten Zulassungssteuerparametern umfasst.Device according to claim 29, characterized in that the device further comprises means ( 22 ) for exercising the admission control for elastic traffic flows based on the particular admission control parameter (s). Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilmittel Mittel zum Bestimmen einer erforderten Mindestkapazität des gemeinsamen Teils in Bezug auf nicht elastischen Verkehr in Anbetracht mindestens einer maximalen zulässigen Blockierungswahrscheinlichkeit für nicht elastischen Verkehr umfasst.Device according to claim 29, characterized in that in that the dividing means comprise means for determining a required minimum capacity of the common Partly regarding non-elastic traffic considering at least a maximum allowable Blocking probability for does not include elastic traffic. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bestimmen mindestens eines Zulassungssteuerparameters Mittel zum Bestimmen einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme basierend auf mindestens einer Durchsatz- /Blockierungsauflage, die dem elastischen Verkehr auferlegt ist, umfasst.Device according to claim 29, characterized in that in that the means for determining at least one admission control parameter Means for determining a maximum number of allowed elastic traffic flows based on at least one throughput / blocking pad, which is imposed on elastic traffic. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bestimmen einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme zu Folgendem konfiguriert ist: anfänglich Bestimmen einer Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme auf einer Verbindung in dem Netzwerk, iteratives Bewerten der einen oder mehreren Durchsatz-/Blockierungsauflagen, die dem elastischen Verkehr auferlegt sind, basierend auf der aktuellen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme und Einstellen der Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme basierend auf der Bewertung, und Beenden des Iterationsprozesses und Extrahieren der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme beim Erfüllen der einen oder mehreren Auflagen.Device according to claim 32, characterized, in that the means for determining a maximum number of permissible elastic traffic is configured to: initially determining a number permissible elastic traffic flows on a connection in the network, iterative evaluation of the one or more throughput / blocking requirements, which are imposed on the elastic traffic based on the current one Number of allowed elastic traffic flows and setting the number of allowed elastic traffic flows based on the rating, and Terminate the iteration process and extracting the maximum number of permissible elastic traffic streams during Fulfill one or more editions. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bestimmen einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme konfiguriert ist, um die maximale Anzahl basierend auf dem Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeit angeforderter elastischer Verkehrsverbindungen in Bezug auf die maximale Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Durchsatz-Schwellenwertauflage für laufende elastische Verkehrsverbindungen zu bestimmen.Device according to claim 32, characterized in that in that the means for determining a maximum number of permissible elastic traffic is configured to the maximum number based on the minimize the blocking probability of requested elastic traffic connections in relation to the maximum number of permissible elastic traffic connections below at least one throughput threshold for current to determine elastic traffic connections. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bestimmen einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme konfiguriert ist, um die maximale Anzahl basierend auf dem Maximieren des elastischen Verkehrsdurchsatzes in Bezug auf die maximale Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage für elastischen Verkehr zu bestimmen.Device according to claim 32, characterized in that in that the means for determining a maximum number of permissible elastic traffic is configured to maximize the number based on the maximum the elastic traffic flow in relation to the maximum number permissible elastic traffic connections under at least one blocking probability constraint for elastic traffic to determine. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsmittel Netzverkehrseingangsparameter empfängt, die die Verbindungskapazität, Ankunfts- und Abgangsraten, Spitzenbandbreitenforderungen für nicht elastischen sowie elastischen Verkehr, eine Mindestbandbreitenanforderung für elastischen Verkehr, mindestens eine Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage für nicht elastischen Verkehr und mindestens eine Durchsatz-/Blockierungsauflage für elastischen Verkehr umfassen.Device according to claim 29, characterized in that the receiving means receives network traffic input parameters which the connection capacity, Arrival and departure rates, peak bandwidth requirements for not elastic as well as elastic traffic, a minimum bandwidth requirement for elastic Traffic, at least one blocking probability constraint for not elastic traffic and at least one throughput / blockage pad for elastic Include traffic. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Verkehr mindestens eines der folgenden Elemente aufweist: adaptive elastische Verkehrsströme von Internetprotokoll (IP)-Netzwerken, nicht adaptive elastische Verkehrsströme von IP-Netzwerken und Available Bit Rate (ABR)-Ströme von ATM-Netzwerken.Device according to claim 29, characterized, that the elastic traffic of at least one of the following elements having: Adaptive elastic traffic flows from Internet Protocol (IP) networks, non-adaptive elastic traffic flows from IP networks and Available Bit Rate (ABR) streams from ATM networks. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Verbindungskapazität für die Verbindungsbandbreite repräsentativ ist, und der elastische Verkehr mindestens eine elastische Verkehrsklasse umfasst, und wobei die Vorrichtung ferner einen Prozessor (21) aufweist, der konfiguriert ist, um den zweiten dedizierten Teil der Verbindungsbandbreite Verbindungen der einen oder mehreren elastischen Verkehrsklassen basierend auf der Nutzung der Verbindungsbandbreite unter mindestens einer Durchsatz-/Blockierungsauflage, die den Verbindungen der einen oder mehreren elastischen Verkehrsklassen auferlegt ist, zuzuweisen.The apparatus of claim 29, wherein the connection bandwidth is representative of the connection bandwidth, and the elastic traffic comprises at least one elastic traffic class, and wherein the apparatus further comprises a processor (15). 21 ) configured to allocate to the second dedicated part of the connection bandwidth connections of the one or more elastic traffic classes based on the utilization of the connection bandwidth under at least one throughput / congestion constraint imposed on the connections of the one or more elastic traffic classes. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (21) konfiguriert ist, um eine erforderliche Mindestbandbreite des gemeinsam genutzten Teils für Verbindungen nicht elastischer Verkehrsklassen mit mindestens einer maximalen zulässigen Blockierungswahrscheinlichkeit für nicht elastische Verkehrsverbindungen zuzuweisen.Device according to claim 38, characterized in that the processor ( 21 ) is configured to allocate a required minimum bandwidth of the shared portion for non-resilient traffic class connections having at least one maximum allowed non-elastic traffic link blocking probability. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (21) ferner konfiguriert ist, um eine maximale Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen auf der Verbindung basierend auf der oder den Durchsatz-/Blockierungsauflagen zuzuweisen, und um den elastischen Verkehrsverbindungen basierend auf dem dedizierten Teil der Verbindungsbandbreite sowie der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen Bandbreite zuzuweisen.Device according to claim 38, characterized in that the processor ( 21 ) is further configured to assign a maximum number of allowed elastic traffic links on the link based on the throughput / blocking constraints, and to allocate bandwidth to the elastic links based on the dedicated portion of the link bandwidth and the maximum number of allowed elastic links. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (21) ferner konfiguriert ist, um die maximale Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen basierend auf dem Minimieren der Blockierungswahrscheinlichkeit elastischer Verkehrsverbindungen in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Durchsatz-Schwellenwertauflage für laufende elastische Verkehrsverbindungen zu bestimmen.Device according to claim 40, characterized in that the processor ( 21 ) is further configured to determine the maximum number of allowed elastic connections based on minimizing the blocking probability of elastic traffic links with respect to the number of allowed elastic traffic connections among at least one throughput threshold coverage for running elastic traffic links. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (21) ferner konfiguriert ist, um die maximale Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen basierend auf dem Maximieren des Durchsatzes der elastischen Verkehrsverbindungen in Bezug auf die Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen unter mindestens einer Blockierungswahrscheinlichkeitsauflage für elastische Verkehrsverbindungen zu bestimmen.Device according to claim 40, characterized in that the processor ( 21 ) is further configured to determine the maximum number of allowable elastic connections based on maximizing the throughput Set the elastic traffic connections in relation to the number of permissible elastic traffic connections under at least one blocking probability constraint for elastic traffic connections to determine. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Prozessor (21) aufweist, der auf die Netzwerkverkehrseingangsparameter reagiert und zu Folgendem konfiguriert ist: Bestimmen einer maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsverbindungen basierend auf mindestens einer Durchsatz-/Blockierungsauflage, die dem elastischen Verkehr auferlegt ist, Empfangen von Anfragen um elastische Verkehrsverbindungen, und Ausüben der Zulassungssteuerung für die angeforderten elastischen Verkehrsverbindungen basierend auf der bestimmten maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verkehrsströme.Device according to claim 29, characterized in that the device comprises a processor ( 21 ), responsive to the network traffic input parameters and configured to: determine a maximum number of allowed elastic traffic links based on at least one throughput / congestion constraint imposed on the elastic traffic, receive requests for elastic traffic links, and apply the admission control for the requested elastic traffic connections based on the determined maximum number of permissible elastic traffic flows. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (21) ferner zum Bestimmen der maximalen Anzahl zulässiger elastischer Verbindungen basierend auf dem iterativen Verbessern der Nutzung der Verbindungsbandbreite unter der oder den Durchsatz-/Blockierungsauflagen konfiguriert ist.Device according to claim 43, characterized in that the processor ( 21 ) is further configured to determine the maximum number of allowable elastic connections based on the iterative enhancement of the usage of the connection bandwidth among the throughput / blocking constraints.
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