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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Nutzung
der internen Überschussbandbreite
zwischen Ausgangs- und Eingangs-Abschlussmodulen eines Vermittlungsnetzwerks,
ein Vermittlungsnetzwerk und konkret ein Breitband-Vermittlungsnetzwerk
zur Anwendung eines solchen Verfahrens und ein Kommunikationsnetzwerk
einschließlich
eines solchen Vermittlungsnetzwerks.
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Konkret
betriff sie Netzwerke mit einer Vermittlungsstruktur (Switch Fabric)
zur Multipfad-Selbstweiterleitung und Mitteln zur Verteilung von
Bandbreite auf Verbindungen mit verschiedenen Abschlussmodulen.
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Es
wird davon ausgegangen, dass in einem solchen Netzwerk der eingehende
Datenverkehr in den Eingangs-Abschlussmodulen darauf wartet, über den
Switch Fabric an die Ausgangs-Abschlussmodule übertragen
zu werden. Dieser Switch Fabric wird bevorzugt aus modularen Schaltelementen
gebildet, die jeweils einen kleinen internen Pufferspeicher umfassen.
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Ein
herkömmliches
Verfahren zur Datenverkehrssteuerung ist im Dokument „Traffic
Control in ATM Switches With Large Buffers" (Datenverkehrssteuerung in ATM-Switches
mit großem
Puffer) des ITC Specialists Seminar, Vol. Seminar 9, Seite 45-60 beschrieben.
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Die
verfügbaren
Ressourcen zu der verfügbaren
Bandbreite an den Verbindungen zwischen Ausgangs-Abschlussmodulen
und Switch Fabric sowie zwischen Switch Fabric und den Eingangs-Abschlussmodulen
werden zugeordnet über
eine Verbindungszugangs-Steuerfunktion CAC (Connection Admission
Control) für
die Bereitstellung von Verbindungen mit einer garantierten Bandbreite
und über eine
interne verteilte ratenbasierte Ablaufsteuerungsfunktion („Internal
Distributed Rate-based Flow Control", IDRFC) für die Zuordnung der verfügbaren internen Überschussbandbreite
zu anderen Verbindungen. Diese IDRFC-Funktion basiert auf einer verteilten
Ausgleichsfunktion, die regelmäßig die
Zuordnung der Überschussbandbreite
zwischen Ausgangs- und Eingangs-Abschlussmodulen auf der Ebene,
auf der sie sich befindet, neu aushandelt.
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Bisher
umfasst eine solche IDRFC-Funktion keine Mittel zur Berücksichtigung
des erforderlichen Dienstgüteniveaus
für die Übertragung
eines spezifischen Ablaufs über
eine Verbindung, die nicht der Steuerung der CAC-Funktion unterliegt.
Die Netzwerkbetreiber haben daher keine Mittel zum Anwenden einer
Dienstgüte-Richtlinie
entsprechend ihren Anforderungen zur dynamischen Verteilung der
internen Überschussbandbreite
auf Ein- und Ausgangs-Abschlussmodule eines wie oben angegeben gesteuerten
Breitbandnetzwerks.
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens
zur gemeinsamen Nutzung der internen Überschussbandbreite zwischen
Ausgangs-Abschlussmodulen und Eingangs-Abschlussmodulen eines Vermittlungsnetzwerks,
beispielsweise eines Netzwerks mit einem Vermittlungsnetz zur Multipfad-Selbstweiterleitung oder
eines Breitbandnetzwerks, das eine Vermittlungsstruktur (Switch
Core Fabric) umfasst, über
die eine Vielzahl von N Eingangs-Abschlussmodulen mit einer Vielzahl
von M Ausgangs-Abschlussmodulen kommuniziert über mindestens Punkt-zu-Punkt-Übertragungsmittel,
die jeweils als einer virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung entsprechend
angesehen werden, wobei die gemeinsame Nutzung der Überschussbandbreite
beispielsweise zyklisch für
die verbleibende Bandbreite erfolgt, die nach der Bandbreiten-Reservierung
für Datenverkehr
mit garantierter Bandbreite verfügbar
ist, wobei die gemeinsamen Nutzung einer solchen verbleibenden Bandbreite über sukzessive
Schritte erzielt wird einschließlich
mindestens eines Schritts zur Berechnung der Mindestbandbreitenanforderung
durch ein bestimmtes Eingangs-Abschlussmodul für eine Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung, über die
es direkt (Punkt-zu-Punkt) mit einem bestimmten Ausgangs-Abschlussmodul
verbunden ist, wobei diese Mindestbandbreitenanforderung an das
bestimmte Ausgangs-Abschlussmodul übertragen
wird, um von diesem Ausgangs-Abschlussmodul
eine Mindestbandbreitenzuteilung zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung
werden die Mindestbandbreitenanforderung und -zuteilung zu einem über eine
Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung
mit einem Ausgangs-Abschlussmodul verbundenen Eingangs-Abschlussmodul für eine bestimmte
Anzahl K relativer administrativer Gewichtungen, die jeweils einer
anderen Dienstgüte
entsprechen, mit einer anderen Anforderung und einer entsprechenden
Zuteilung für
jede Gewichtung berechnet.
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Ein
Beispiel für
Datenverkehr mit garantierter Bandbreite ist der Internet Protocol
IP-Datenverkehr gemäß der Expedited
Forwarding (EF) Differentiated Services Class (DiffServ). Ein Beispiel
für Datenverkehr,
für den
die verbleibende Bandbreite zur Verfügung steht, ist der Internet
Protocol IP-Datenverkehr gemäß der Assured
Forwarding (AF) Differentiated Services Class (DiffServ).
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Dabei
ist anzumerken, dass mindestens Punkt-zu-Punkt-Übertragungsmittel,
wie oben angegeben, über
eine echte Punkt-zu-Punkt-Übertragungsleitung
implementiert werden können,
sie können
jedoch auch über
die Mittel einer Punkt-zu-Multipunkt-Übertragungsleitung
implementiert werden. Tatsächlich
ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung in einem Vermittlungsnetzwerk
anwendbar, das eine Punkt-zu-Multipunkt-Übertragungsleitung
zwischen einem Eingangs-Abschlussmodul und einer Vielzahl von Ausgangs-Abschlussmodulen
umsetzt.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Vermittlungsnetzwerks
mit einem Switch Core Fabric über
Mittel, bei denen eine erste Vielzahl von Eingangs-Abschlussmodulen
mit einer zweiten Vielzahl von Ausgangs-Abschlussmodulen kommuniziert über mindestens Punkt-zu-Punkt-Übertragungsmittel, die jeweils
als einer virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung
entsprechend angesehen werden. Dieses Vermittlungsnetzwerk umfasst
Mittel zur gemeinsamen Nutzung einer Bandbreite, die auf der Ebene
des Switch Core Fabric zwischen den Eingangs-Abschlussmodulen verfügbar ist
gemäß den Anforderungen
dieser Eingangs-Abschlussmodule und der Datenverkehrsmöglichkeiten
auf der Ebene der Ausgangs-Abschlussmodule in Relation zu einer
vorliegenden Datenverkehrssituation. Dieses Vermittlungsnetzwerk umfasst
auch Mittel zur Bandbreitenreservierung für Datenverkehr mit garantierter
Bandbreite. Diese Mittel zur gemeinsamen Nutzung der verfügbaren Bandbreite
umfassen Mittel zur gemeinsamen Nutzung der nach der Bandbreitenreservierung
für diesen
Datenverkehr mit garantierter Bandbreite verbleibenden Überschussbandbreite,
gemäß sukzessiver
Schritte einschließlich
mindestens eines Schritts zur Berechnung der Mindestbandbreitenanforderung
durch ein bestimmtes Eingangs-Abschlussmodul für eine Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung, über die
es Punkt-zu-Punkt mit einem bestimmten Ausgangs-Abschlussmodul verbunden ist. Diese
Mindestbandbreitenanforderung wird an das bestimmte Ausgangs-Abschlussmodul übertragen,
um eine Mindestbandbreitenzuteilung von diesem Ausgangs-Abschlussmodul
zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung
umfassen diese Mittel zur gemeinsamen Nutzung der Überschussbandbreite
Mittel zur Berechnung von Mindestbandbreitenanforderungen und Zuteilungen
zu einem über
eine Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung mit einem Ausgangs-Abschlussmodul
verbundenen Eingangs-Abschlussmodul für eine bestimmte Anzahl K relativer administrativer
Gewichtungen, die jeweils einer anderen Dienstgüte entsprechen, wobei für jede Gewichtung
eine Anforderung und eine Zuweisung berechnet werden.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Kommunikationsnetzwerks
mit mindestens einem Vermittlungsnetzwerk gemäß der obigen Definition.
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Diese
und andere Aufgaben, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den weiter unten aufgeführten beigefügten Zeichnungen
deutlich.
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1 ist
ein schematischer Überblick über ein
aufgeschlüsseltes,
selbst weiterleitendes Multipfad-Breitband-Vermittlungsnetzwerk.
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2 ist
ein vereinfachtes Beispiel zur Bandbreitenverteilung unter Berücksichtigung
dreier administrativer Gewichtungen.
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Ein
Breitband-Vermittlungsnetzwerk ist in 1 als bevorzugte
Ausführungsform
dargestellt, es entspricht einem selbst weiterleitenden Multipfad-Netzwerk
mit einem Switch Core Fabric SC, über den eine Vielzahl von N
Eingangs-Abschlussmodulen
ITM1 bis ITMn mit einer entsprechenden Anzahl von Ausgangs-Abschlussmodulen
OTM1 bis OTMn kommunizieren können,
wobei hier von einer symmetrischen Anordnung der Abschlussmodule ausgegangen
wird.
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Die
Kommunikation zwischen Abschlussmodulen über einen Switch Core SC werden
für die Steuerung
der Bandbreitenverteilung in diesem nicht als Einschränkung zu
verstehenden Beispiel so betrachtet, als seien sie über virtuelle
Eingangs-zu-Ausgangs-Leitungen
(„Virtual
Ingress-To-Egress Pipes", VIEP),
z. B. VIEP11, VIEP1n, VIEPn1 oder VIEPnn, die die Eingangs-Abschlussmodule direkt (Punkt-zu-Punkt)
mit den Ausgangs-Abschlussmodulen
verbinden, eingerichtet worden.
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Informationen
werden im Vermittlungsnetzwerk über
interne Zellen in einer asynchronen Betriebsart übertragen, die Übertragungen
mit einer garantierten Dienstgüte
erlaubt, z. B. für
Echtzeitübertragungen
sowie für
Burst-Übertragungen.
Jede virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung (Virtual Ingress-to-Egress Pipe, VIEPi,j) überträgt einen
ratengesteuerten Ablauf von Zellen von einem bestimmten Eingangs-Abschlussmodul
ITMi, das als Quelle agiert, und mindestens einem bestimmten Ausgangs-Abschlussmodul
OTMj, und sie kann als eine virtuelle kombinierte Verbindung durch
den Netzwerk Switch Core SC betrachtet werden, beispielsweise als
kombinierte Verbindung mit Multipfad-Eigenschaften.
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Jede
virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Leitung empfängt ankommende Zellen von einer
individuellen Unicast-Warteschlange, d. h. von einer Warteschlangeneinheit
Q oder einem Einplanungssystem eines Eingangs-Abschlussmoduls ITM,
beispielsweise den Warteschlangen Q11 und Q1n im Eingangs-Abschlussmodul
ITM1 für
die Leitungen VIEP11 und VIEP1n, sowie von den Warteschlangen Qn1
oder Qnn im Eingangs-Abschlussmodul ITMn für die Leitungen VIEPn1 oder
VIEPnn. Jede einzelne Warteschlange Qi,j speichert die ankommenden und
vom Eingangs-Abschlussmodul ITMi, zu dem sie gehört, zu übertragenden Zellen temporär, bevor
sie sie über
die Leitung VIEPi,j freigibt.
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Wie
bereits bekannt, ist jeder einzelnen Warteschlange Qi,j ein Set
von Schwellenwerten zugeordnet, und jeder Schwellenwert entspricht
einer Übertragungsraten-Bandbreitenanforderung
von dieser Warteschlange Qi,j über
die Leitung VIEPi,j. Die Bandbreitenanforderung wird regelmäßig vom
Eingangs-Abschlussmodul
ITMi an das Ausgangs-Abschlussmodul OTMj gesendet.
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Wie
oben angegeben, besteht der Switch Core Fabric SC beispielsweise
aus modularen Schaltungselementen mit entsprechenden kleinen einzelnen
Pufferspeichern; diese Elemente und Speicher sind in 1 nicht
dargestellt.
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Jede
Zugriffsschnittstelle eines Ports ITP für ein Eingangs-Abschlussmodul
ITM oder eines Ports OTP für
ein Ausgangs-Abschlussmodul
OTM hat eine kombinierte physische Zugriffs-Bitrate APABR, wobei ein Anteil davon
einer globalen Zugriffs-Bandbreite
(„Global
Access Bandwidth",
GAB) entspricht, die die aktuelle maximale normale Bandbreite beim Vermittlungszugriffs-Level für die interne
Zellen-Datenverkehrslast darstellt. Wie bekannt ist, hängt die globale
Zugriffs-Bandbreite von der Verfügbarkeit
der Bandbreite des Switch Core zur Multipfad-Selbstweiterleitung, der Betriebsart
und dem Typ des Netzwerkprozessors ab.
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Ein
primärer
Eingang für
die interne verteilte ratenbasierte Ablaufsteuerungsfunktion (IDRFC-Funktion)
ist eine Voraussetzung für
den Bandbreiten-Parameter NFBQ pro Leitung VIEP.
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Die
aktuell verfügbare
Bandbreite an einem Port ITP für
den Burst-Datenverkehr, d. h. der Datenverkehr ohne garantierte
Dienstgüte
und/oder Echtzeitübertragung,
entspricht: A = GABITP – SCACR
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SCACR
entspricht der Summe aller Zellenraten, die von einer Verbindungszugangs-Steuerungsfunktion
CAC zugeordnet wurden.
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Jedes
Eingangs-Abschlussmodul führt
eine Vorverarbeitung eines angebotenen Bedarfs für den Bandbreiten-Eingangsparameter
NFB pro Leitungswarteschlange VIEPQ durch. Eine Bandbreitenanforderung
einer Leitungswarteschlange VIEP ist zwingend niedriger als die
aktuell verfügbare
Bandbreite A für
den Burst-Datenverkehr
am ITP-Port-Level. Daher wird ein Parameter EBRQ für die auswählbare Bandbreitenanforderung
pro Warteschlangenleitung VIEPQ berechnet. Der Bandbreitenbedarf
NFB pro Warteschlange ist begrenzt durch die verfügbare globale
Zugriffsbandbreite GAB am ITP/OTP-Port, und er wird reduziert durch
die von der Verbindungszugangs-Steuerfunktion CAC für Nicht-Echtzeit-NRTBWCQ
bereits zugeordnete Bandbreite. Die auswählbare Bandbreitenanforderung
pro Warteschlange ist festgelegt durch die Formel: EBRQ
= MAX{0,MIN[MIN(NFBQ,GABITP,GABOTP) – NRTBWCQ,A]}
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Wenn
die Summe aller auswählbaren
Anforderungsparameter EBRQ in einem Eingangs-Abschlussmodul ITM,
d. h. die Summe S EBRQ, die aktuell verfügbare Bandbreite A übersteigt,
besteht eine gewisse Gefahr, dass die nachfolgenden Zuteilungen von
den Ausgangs-Abschlussmodulen OTM zusammen A überschreiten, wenn sie nur
auf den auswählbaren
Anforderungsparametern EBRQ basieren.
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Schaltungs-Ressourcen
könnten
verschwendet werden, wenn die verfügbare Bandbreite von einem
Ausgangs-Abschlussmodul zugeordnet und reserviert wird und auf Eingangs-Abschluss-Level
nicht nutzbar ist. Um eine solche Verschwendung zu vermeiden, wird
durch jedes Eingangs-Abschlussmodul ein Parameter MBRQ zur Mindestbandbreitenanforderung
pro VIEP berechnet, da dieser Parameter eine bessere Bandbreitenverteilung
durch die Aus gangs-Abschlussmodule ermöglicht mit einer fair gewichteten
gemeinsamen Nutzung („Weight
Fair Sharing", WFS)
der aktuell verfügbaren
Bandbreite über
die entsprechenden auswählbaren
Anforderungsparameter EBRQ.
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Entsprechend
der folgenden Regeln wird eine Zuordnung getroffen:
- – Ist
die Summe SEBRQ > A,
dann gilt MBRQ = A·EBRQ/SEBRQ
- – Ist
die Summe SEBRQ <=
A, dann gilt MBRQ = EBRQ
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Der
Unterschied zwischen dem auswählbaren
Bandbreiten-Anforderungsparameter EBRQ und dem Mindestbandbreiten-Anforderungsparameter MBRQ
entspricht einem Differenz-Anforderungsparameter oder einer Ergänzungsbandbreitenanforderung
SBRQ. Bis hierher wurden mehrere Anforderungsparameter pro VIEPQ-Leitungswarteschlange für jedes
Eingangs-Abschlussmodul ITM definiert, beispielsweise MBRQ, SBRQ.
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Die
verbleibende Bandbreite der Überschussbandbreite
am Level des Ausgangs-Abschlussmoduls OTM wird über so genannte Blattgewichtungen
(„Blade
Weights") verteilt.
Sie bleibt auch nach der Erfüllung
aller Mindest- und Ergänzungsbandbreitenanforderungen
verfügbar;
dies wird an späterer
Stelle erläutert.
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Entsprechend
werden diese Blattgewichtungen auf der Basis einer Punkt-zu-Punkt-Leitung
VIEP definiert.
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Jedes
Eingangs-Abschlussmodul ITM speichert Blattgewichtungen, die den
Leitungen VIEP zugeordnet sind und die ihren eigenen Ursprung auf diesem
Level haben.
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Diese
Blattgewichtungen werden beispielsweise von einem Eingangs-Abschlussmodul
ITM über
die gemeinsame Leitung VIEP an das Ausgangs-Abschlussmodul kommuniziert,
genau wie die Mindest- und Ergänzungsbandbreitenanforderungen MBR
und SBR.
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Zum
Minimieren des Abfalls durch einen Überlauf des Ausgangspuffers
basiert jede Zuteilung von Bandbreite durch ein Ausgangs-Abschlussmodul OTP
auf einem neu ausgewerteten globalen Zugriffs-Bandbreitenwert GAB
für dieses
Ausgangs-Abschlussmodul.
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Alle
Bandbreitenanforderungen von verschiedenen Eingangs-Abschlussmodulen
ITM an ein Ausgangs-Abschlussmodul OTM werden fair behandelt durch
Proportionieren der Verteilung der verfügbaren Bandbreite entsprechend
ihren jeweiligen Bandbreiten-Anforderungsparametern
in der Form, in der diese empfangen werden.
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Jedes
Ausgangs-Abschlussmodul OTM berechnet die Bandbreitenzuordnungen
für alle
zugehörigen
Leitungen VIEP in bis zu drei Schritten auf der Basis des Sets eines
Mindest- und eines Ergänzungs-Anforderungsparameters
MBR und SBR sowie der Blattgewichtungen BAW in der Form, in der diese
für die
einzelnen Leitungen empfangen werden. Entsprechend den beiden ersten
aufeinander folgenden Schritten basiert die Bandbreitenverteilung durch
ein Ausgangs-Abschlussmodul auf den Mindest- und Ergänzungs-Anforderungsparametern MBR
und SBR und anschließend
für einen
dritten Schritt auf den Blattgewichtungen BAW, die den Leitungen
VIEP zugeordnet wurden.
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Jedes
Ausgangs-Abschlussmodul muss die oben angegebenen Parameter MBR,
SBR und BAW für
jede zugeordnete Leitung VIEP kennen.
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Die
aktuell verfügbare
Bandbreite am Ausgangs-Abschluss-Level
für den
Burst-Datenverkehr ohne garantierte Dienstgüte und/oder ohne Echtzeitübertragung
entspricht: B = GAB – SCARC; mit SCARC = Sum OTM(NRTBWC + RTBWC)wobei SCARC
die Summe aus der von der Verbindungszugangs-Steuerfunktion CAC zugeordneten Echtzeit-
und der Nicht-Echtzeit-Zellenrate ist. RTBWC ist die von der Verbindungszugangs-Steuerfunktion zugeordnete
Echtzeit-Bandbreite, und NRTBWC ist die Nicht-Echtzeit-Bandbreite.
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Ein
Set von Mindestbandbreitenzuordnungen MBG wird berechnet als der
faire gewichtete Anteil von B gegenüber den verschiedenen Mindestbandbreitenanforderungen
MBR, die über
ein Ausgangs-Abschlussmodul OTM von allen Eingangs-Abschlussmodulen
ITM empfangen wurden, mit denen es gemeinsame Punkt-zu-Punkt- Leitungen VIEP hat. Sobald
nach der Berücksichtigung
der im ersten Schritt ermittelten Summe der Mindestbandbreitenanforderungen
an einem Ausgangs-Port OTP eines Ausgangs-Abschlussmoduls aktuell
verfügbare Bandbreite
verbleibt, werden Ergänzungsbandbreitenanforderungen
bei der Zuteilung erster zusätzlicher
Zuteilungen („First
Additional Grant",
FAG) berücksichtigt.
Wenn nach der Berücksichtigung
der entsprechenden Summen der Mindest- und Ergänzungsanforderungen noch Bandbreite
auf dem Level eines Ausgangs-Ports OTP verfügbar ist, wird diese verteilt
gemäß fairer
gewichteter Verteilung auf der Basis der Blattgewichtungen BAW zu
den einzelnen Leitungen VIEP, die diesem Ausgangs-Port eines Ausgangs-Abschlussmoduls
OTM zugeordnet sind.
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Die
Zuteilungsfaktoren MBRGF und SBRGF für Mindest- und Ergänzungsbandbreitenanforderungen
sowie die Blattgewichtungs-Multiplikatorbandbreite
AWMB können
jeweils im ersten, zweiten und dritten Schritt erhalten werden,
solange noch aktuell verfügbare
Bandbreite ohne Zuordnung verbleibt. Diese Faktoren werden jeweils
an die Eingangs-Abschlussmodule kommuniziert für eine endgültige Bandbreitenzuordnungsphase
durch die so genannte IDRFC Ablauf-2-Nachricht.
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Jedes
Eingangs-Abschlussmodul ITM empfängt
einen Bandbreiten-Zuteilungswert für jede seiner N Leitungen VIEP,
und dieser Bandbreiten-Zuteilungswert wird mindestens für den folgenden IDRFC-Zyklus
berücksichtigt.
Wie bereits kurz angesprochen, wird die über die Leitungen VIEP von
einem Eingangs-Abschlussmodul
zu den Ausgangs-Abschlussmodulen verfügbare Bandbreite von einer
Verbindungszugangs-Steuerfunktion CAC zugeordnet für Verbindungen,
die mit garantierter Bandbreite bereitgestellt werden, und es wird
davon ausgegangen, dass eine interne Überschussbandbreite verfügbar bleibt.
Burst-Datenverkehr, beispielsweise im Zusammenhang mit differenzierten
Internet Protocol Diensten und/oder integrierten Diensten, können von
einer solchen Überschussbandbreite
profitieren, sobald einige Anforderungen wie beispielsweise die
Dienstgüteanforderungen
berücksichtigt
wurden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die gemeinsame Nutzung der internen Überschussbandbreite
erzielt über
eine verbesserte interne verteilte ratenbasierte Ablaufsteuerungs-IDRFC-Funktion unter
Berücksichtigung
von K relativen administrativen Gewichtungen in Relation zu den
Anforderungen an die Bandbreite auf dem Level der einzelnen Eingangs-Abschlussmodule.
Dieser Bedarf an Bandbreite ist pro Warteschlange oder Einplanungssystem
entsprechend einer administrativen Gewichtung K und pro VIEP definiert.
Die verbesserte IDRFC-Funktion gemäß der vorgeschlagenen Ausführungsform
ist eine gewichtete Funktion, die den vom Eingangs-Abschlussmodul
ausgedrückten
Bedarf an Bandbreite erfüllt
durch Mindestbandbreitenanforderungen MBR gemäß den relativen administrativen
Gewichtungen. Dementsprechend stehen für die Netzwerkbetreiber unterschiedliche
Dienstgüten entsprechend
den verschiedenen relativen administrativen Gewichtungen zur Verfügung. Die
Anzahl K der relativen administrativen Gewichtungen entspricht beispielsweise
acht Gewichtungen für
ein komplettes Breitband-Vermittlungsnetzwerk, z. B. ein IP DiffServ-Netzwerk.
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Mindestbandbreitenanforderungen
MBR gemäß den relativen
administrativen Gewichtungen werden auf dem Level der Eingangs-Abschlussmodule berechnet
und an die Ausgangs-Abschlussmodule gesendet. Die Verteilung der
entsprechenden Bandbreiten-Zuteilungen durch die Ausgangs-Abschlussmodule
an die Eingangs-Abschlussmodule erfolgt
ebenfalls gemäß den relativen
administrativen Gewichtungen, wie an späterer Stelle erläutert.
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Wie
oben erläutert,
wird das Verfahren zur gemeinsamen Nutzung der internen Überschussbandbreite
gemäß der vorliegenden
Erfindung erzielt über
eine verbesserte interne verteilte ratenbasierte Ablaufsteuerungs-IDRFC-Funktion
unter Berücksichtigung
von relativen administrativen Gewichtungen k in Relation zu den
Anforderungen an die Bandbreite auf dem Level eines Eingangs-Abschlussmoduls.
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Die
gewichtete IDRFC-Funktion gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Ausgleichsfunktion, die bevorzugt auf der Ebene
der Steuerverarbeitungseinheit in den einzelnen Abschlussmodulen
angeordnet ist; diese Steuerverarbeitungseinheiten, die hier nicht
naher beschrieben sind, basieren beispielsweise auf digitalen Digitalprozessoren
DSP.
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Gemäß der Erfindung
protokolliert jede VIEP/QOS-Warteschlange, d. h. jede Warteschlangeneinheit
oder Einplanungseinheit, in jedem Eingangs-Abschlussmodul ITM den
Bandbreitenbedarf NFB pro administrativer Gewichtung k.
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Eine
solche Berechnung basiert beispielsweise auf der folgenden Formel: NFB = Fq·Q+fs·S; wobei
gilt
Q entspricht dem Pegel der VIEP/QOS-Warteschlangenbelegung;
und
S entspricht dem IDRFC-regulierten Datenverkehr, der im
aktuellen IDRFC-Zyklus gesendet wird; und
Fq, fs sind Parameter,
die typischerweise die Werte „1" und „–1" haben. Der IDRFC-Zyklus
entspricht beispielsweise 1 ms.
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Jedes
Eingangs-Abschlussmodul wie beispielsweise ITMi berechnet eine Mindestbandanforderung
MBRi,j,k zu jeder Leitung, z. B. VIEPi,j und für jede administrative Gewichtung
k unter Berücksichtigung
eines Datenflusses von diesem Eingangs-Abschlussmodul ITMi zum Ausgangs-Abschlussmodul OTMj.
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Die
von einem Eingangs-Abschlussmodul ITMj für eine bestimmte Leitung VIEPi,j
berechneten Mindestbandanforderungen werden über eine so genannte „Ablauf-1"-Nachricht von diesem
Abschlussmodul an das Ausgangs-Abschlussmodul OTMj übertragen,
wo sie bei der Bandbreitenverteilung berücksichtigt werden. In einem
vorläufigen
Schritt zur Berechnung des Bedarfs an Bandbreitenfaktoren werden
die auswählbaren
Bandbreitenanforderungsfaktoren EBR wie beispielsweise EBRi,j,k
berechnet in Relation zu den Bandbreitenfaktoren NFB und der verfügbaren Bandbreite
A am Port eines Eingangs-Abschlussmoduls, um diese verfügbare Bandbreite
gemäß diesen
auswählbaren
Bandbreitenfaktoren verteilen zu können.
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Gemäß dem gewählten Verteilungsgesetz wird
die verfügbare
Bandbreite A auf die auswählbaren
Bandbreitenanforderungen EBRi,j,k verteilt, um Zuteilungen für Mindestbandbreitenanforderungen MBR
wie beispielsweise MBRi,j,k proportional zu den relativen administrativen
Gewichtungen der Verbindungen zu erzielen. Wenn beispielsweise zwei
Verbindungen die gleiche auswählbare
Bandbreitenanforderungen EBR haben, die zweite jedoch eine relative
administrative Gewichtung aufweist, die vier Mal höher ist
als die relative administrative Gewichtung der ersten, so wird der
zweiten eine vier Mal höhere Mindestbandanforderung
zugeteilt als der ersten.
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Ein
Summenwert SEBRi,k wird berechnet mit: SEBRi,k
= SUMj(EBRi,j,k)wobei die Bandbreitenzuordnung für eine bestimmte Gewichtung
auf den Wert SEBRi,k begrenzt ist.
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Anschließend wird
ein Mindestwert Mini von {(SEBRi,1)/w1, (SEBRi,2)/w2, ..., (SEBRi,K)/wK}
berechnet, wobei die verfügbare
Bandbreite A angenommen wird als: A > Min1·(w1 +
w2 + ... + wK)
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Wenn
beispielsweise SEBRi,2 vollständig zugeteilt
wird, gilt daher: MBRi,j,2 = EBRi,j,2
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Wenn
der obige Mindestwert gültig
ist für
k = 2 und für
K = 8, wird die Bandbreite entsprechend den verbleibenden Faktoren
verteilt: A-SEBRi,2 = ⎕·(w1 +
w3+ ... + wK)bis zum Minimum von: {(SEBRi,1)/w1,(SEBRi,3)/w3,
..., (SEBRi,K)/wK}und so weiter, bis A erreicht ist oder alle
SEBRi,k zugeteilt wurden. Wenn A im zweiten Schritt erreicht wird,
gilt: MBRi,j,1 = (EBRi,j,1)/SEBRi,1·[SEBRi,2·w1/w2
+ (A-SEBRi,2)·w1/(w1
+ w3 + ... + w8)] MBRi,j,3 = (EBRi,j,1)/SEBRI,1·[SEBRi,2·w3/w2
+ (A-SEBRi,2)·w3/(w1
+ w3 + ... + w8)]
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Eine
vereinfachte Darstellung der zu verteilenden Bandbreite in Relation
zu einer Konfiguration mit drei relativen administrativen Gewichtungen
ist in 2 zu sehen.
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Die
Verteilung wird fortgesetzt, so lange A nicht erreicht ist oder
solange nicht die gesamte Summe SEBRi,k zugeteilt wurde.
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Die
Berechnung der Bandbreiten-Zuteilungsfaktoren BGF auf der Ebene
des Ausgangs-Abschlussmoduls folgt einer Methode ähnlich der
Berechnung einer Mindestbandbreitenanforderung MBR auf der Ebene
eines Eingangs-Abschlussmoduls.
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Die
Summe SMBRj,k entspricht SUMi (MBRi,j,k), und die Zuordnung der
Bandbreite ist auf den Wert SMBRj,k begrenzt.
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Die
Berechnung wird durchgeführt
mit:
Mini von {(SMBRj,1)/w1,(SMBRj,2)/w2, ..., (SMBRj,K)/wK}
unter
der Annahme B > Min1·(w1 +
w2 + ... + wK); die verbleibende Bandbreite wird anschließend entsprechend
den verbleibenden Faktoren nach dem gleichen Muster verteilt.
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Wenn,
wie im obigen Beispiel gewählt,
K = 8 und der Mindestwert gültig
ist für
k = 2, so gilt: B-SMBRj,2 = ⎕·(w1 +
w3 – K
... + w8); unddie Zuteilung der Bandbreite BW = SMBRj, 2
bis
zum Minimum Min2 von
{(SMBRj,1)/w1,(SMBRj,3)/w3, ...,(SMBRj,8)/w8}
und so weiter, bis B erreicht ist oder alle SMBRj,k zugeteilt wurden.
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Wenn
B im zweiten Schritt erreicht wird, gilt: BW
Zuteilung j,1 = (SMBRj,2)/w2·w1
+ (B-SMBRj,2)·w1/(w1
+ w3 + ... + w8) BW Zuteilung j,3 = (SMBRj,2)/w2·w3 + (B-SMBRj,2)·w3/(w1
+ w3 + ... + w8)
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Die
Verarbeitung der Ergänzungsbandbreitenanforderung
erfolgt wie oben beschrieben. Zum Abschluss werden auch die Blattgewichtungen ähnlich verwendet
wie oben beschrieben, und die Bandbreiten-Zuteilungsfaktoren pro
relativer administrativer Gewichtung werden an die Eingangs-Abschlussmodule
neu verteilt.
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Es
ist anzumerken, dass, auch wenn die obige bevorzugte Ausführungsform
in einem Breitband-Kommunikationsnetzwerk beschrieben wurde, die
vorliegende Erfindung nicht auf diese Art von Kommunikationsnetzwerk
begrenzt ist. Für
den Fachmann ist klar, dass die oben beschriebene Ausführungsform
an andere Telekommunikationsnetzwerke wie beispielsweise an ein
IP Internet-Protokoll-Kommunikationsnetzwerk oder ein optisches Kommunikationsnetzwerk
angepasst werden kann.