DE60107828T2

DE60107828T2 - Strömungs- und Verstopfungsregelung in einem geschalteten Netzwerk

Info

Publication number: DE60107828T2
Application number: DE60107828T
Authority: DE
Inventors: Bart Joseph Gerard Pauwels; Peter Irma August Barri
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: EP1271856A1; EP1271856B1; US20020191542A1; ATE285150T1; DE60107828D1; US7173901B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Fluss- und Blockierungssteuerung in einem Vermittlungsnetz, speziell in einem Paketvermittlungsnetz, das einen Vermittlungskern hat und Eingangs-Anschlusskarten enthält, die mittels virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes und über entsprechende Eingangs- oder Ausgangs-Vermittlungsnetzwerk-Anschlüsse mit Ausgangs-Anschlusskarten verbunden sind.
Jeder Anschluss entspricht einer Schnittstelle zwischen einer Anschlusskarte, oder Steckkarte, und dem Vermittlungskern und ist mit Kommunikationskanälen innerhalb seiner entsprechenden Anschlusskarte verbunden. Jeder Kommunikationskanal entspricht einer externen Schnittstelle auf logischer oder physikalischer Ebene für eine Anschlusskarte.
Dies entspricht der in der Präambel von Anspruch 1 angegebenen Anordnung.
Vorhandene Paketvermittlungsnetze, die in Einrichtungen eingesetzt werden, die eine nicht garantierte Paketkommunikation behandeln, erfordern eine Form von Ende-zu-Ende-Flusssteuerung.
Diese Flusssteuerung kann in einem zentralen Scheduler implementiert werden, der Eingangs-Anforderungen an Ausgangs-Möglichkeiten anpasst, oder mittels eines Rücksignals pro Ziel. Lokale Scheduler werden zum Beispiel in US-Patent 6094435 offen gelegt, wo der Scheduler, wie zum Beispiel darin in Fig. 8 gezeigt, für ein Prioritäts-Scheduling von Paketen sorgt, die zu mehreren Dienstklassen gehören. Der Scheduler aus US 6094435 bedient die Warteschlangen geringerer Priorität nicht, solange sich in den Warteschlangen höherer Priorität Pakete befinden. Ein alternativer Scheduler auf der Grundlage eines gewichteten Round-Robin-Verfahrens wird ebenfalls in dem Dokument mit dem bisherigen Stand der Technik offen gelegt. Im Allgemeinen behandeln solche lokalen Scheduler jedoch keine Blockierungsprobleme, wie weiterhin auch in dem Dokument mit dem bisherigen Stand der Technik diskutiert wird. Zu diesem Zweck wird eine bestimmte Blockierungslogik pro Ausgangsanschluss implementiert, die in einem weiteren Abschnitt erklärt wird.
Die Flusssteuerung kann auch durch ein verteiltes Bandbreiten-Anforderungs-Gewährungs-Verfahren oder ein anderes Verfahren implementiert werden. Eine Flusssteuerung kann auf verschiedenen Ebenen der Verkehrs-Zusammenführung im Vermittlungsnetz angewendet werden, von der untersten Ebene, d.h. pro individuellem Paket, bis zur gesamten Ausgangs-Anschlusskarte, was in der Praxis die höchste Ebene ist, die in praktischen Implementationen gewählt wird. Dazwischen liegen Verfahren der Flusssteuerung pro Paket, d. h. pro Paketstrom mit derselben gemeinsamen Kennung, pro logischem Kanal, d. h. ein ATM VP/VC oder ein virtueller Container bei Packet over SDH, oder pro physikalischer Schnittstelle, d. h. Anschluss, auf einer Ausgangs-Anschlusskarte.
Die Flusssteuerung auf einer gegebenen Ebene macht einen Verkehrsstrom, der auf dieser Ebene erkannt wird, unempfindlich gegen Blockierungen durch andere Verkehrsströme auf derselben Ebene im selben System. Die Flusssteuerung ist so konstruiert, dass auf höheren Ebenen erkannte Verkehrsströme dieselbe Unabhängigkeit erfahren. Verkehrsströme, die auf einer niedrigeren Ebene erkannt werden als der Ebene, auf der die Flusssteuerung angewendet wird, werden jedoch durch Blockierungen durch andere Verkehrsströme auf derselben Ebene gestört, wenn sie zu einer selben Gruppe gehören, die durch eine einzige Flusssteuerungs-Instanz auf der höheren Ebene gesteuert wird.
Der Grund ist die Tatsache, dass alle Verkehrsströme der unteren Ebene um dieselben Ressourcen wetteifern, die von derselben Flusssteuerungs-Instanz der höheren Ebene für den Verkehrsstrom auf dieser Ebene erworben wurden, d. h. für die Vielzahl von Verkehrsströmen, die auf jeder unteren Ebene erkennbar sind.
Für eine feinste Verkehrssteuerung und höchste Effizienz ist eine Flusssteuerung auf den untersten Ebenen erkennbarer Verkehrsströme am besten. Daher arbeitet in bekannten Netzwerken die interne Flusssteuerung auf Kanal-Ebene für eine begrenzte Anzahl von Anschlusskarten oder Steckkarten, die eine begrenzte Anzahl von Kanälen haben. Eine Störung von Verkehr, der zu einem nicht blockierten Anschluss auf einer Karte fließt, durch anderen Verkehr, der zu einem blockierten Anschluss auf derselben Karte fließt, wird durch die oben erläuterte interne Flusssteuerung vermieden, und dieser Umstand wird von den Benutzern einer solchen Einrichtung sehr begrüßt.
In vorhandenen Netzwerken erfordert eine Flusssteuerung normalerweise die Installation einer virtuellen Eingangs-Ausgangs-VIEP-Pipe auf der Ebene eines Flusses, die unabhängig gesteuert werden muss, damit keine Blockierungen für andere Flüsse auf derselben Ebene auftreten.
Die Blockierungsregelung wird nach dem bisherigen Stand der Technik auf verschiedene Arten behandelt. Im oben erwähnten US-Patent 6094435 wird die Blockierungsregelung an den Eingangsanschlüssen einfach durchgeführt, indem Pakete verworfen werden, während die Blockierungsregelung am Ausgangsanschluss durch eine Blockierungslogik durchgeführt wird, wie ebenfalls in Fig. 8 dieses Dokumentes mit dem bisherigen Stand der Technik gezeigt, und die zum Beispiel einen Random-Early-Discard-Algorithmus benutzt, um Pakete, die versuchen, in eine Warteschlange einzutreten, deren programmierbarer Schwellwert überschritten ist, zufällig zu verwerfen. Dieser Algorithmus zum Verwerfen wird getrennt für jede Warteschlange angewendet. Ein solcher Mechanismus behandelt Blockierungen somit auf Paketebene. Er ist jedoch für große Netzwerke nicht geeignet, da er zuviel Rechenleistung benötigt und außerdem zu langsam ist.
Ein weiteres Verfahren der bisherigen Technik zur Behandlung von Blockierungsproblemen wird in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 00/56023 offen gelegt. Dieses Verfahren bevorzugt bei der Behandlung von Blockierungen Pakete einer höheren Priorität vor Paketen einer niedrigeren Prioritätsklasse. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Dienstqualitäts-Klasse eines Paketes geändert wird, was in bestimmten Anwendungen ebenfalls nicht wünschenswert ist.
Ein anderes Verfahren der bisherigen Technik wird in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 01/31860 offen gelegt. Darin regelt eine pro-aktive Verbindungs-Genehmigungs-Steuerfunktion die Genehmigung neuer Flüsse, um mögliche anschließende Blockierungen zu verhindern. Für jeden Fluss muss eine getrennte Entscheidung getroffen werden, was wiederum eine hohe Belastung an Rechenleistung bedeutet. Für große Netze ist eine solche Lösung wieder nicht machbar.
US-Patent 6108307 führt eine Blockierungsüberwachung der Eingangs-Warteschlangen an den Eingangsanschlüssen und eine lokale Formung des Verkehrs am Eingangsanschluss durch. Auch hier stellt die Erweiterung des Verfahrens auf große Netze ein Problem dar.
Wie aus den oben erwähnten Verfahren der bisherigen Technik deutlich wird, eignet sich für große Netze eine Flusssteuerung auf der Basis von Kanälen nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten. Um eine Skalierbarkeit zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Flusssteuerung nicht auf der untersten Ebene der Verkehrsströme anzuwenden, sondern auf den höchsten Ebenen, d. h. auf der Ebene der Anschlusskarten. Dies birgt jedoch das Risiko, dass ein Mangel an nicht blockiertem Verkehr in Richtung eines Ausgangskanals einer Anschlusskarte entsteht, der durch eine Blockierung von Verkehr in Richtung eines anderen Kanals derselben Karte verursacht wird.
In einem Netzwerk, wie in 1 gezeigt, das Eingangs-Anschlusskarten enthält, die auf der Ebene der entsprechenden Anschlüsse Punkt zu Punkt mit Ausgangs-Anschlusskarten verbunden sind, um Ende-zu-Ende-Verkehr durch VIEP-Pipes, wie z. B. VIEP1 bis VIEP3, über einen Koppelbaustein SC fließen zu lassen, tritt das oben beschriebene Risiko auf, zum Beispiel wenn gleichzeitig:

– Eine Eingangs-Anschlusskarte B1 mit einem Anschluss P1 einen Verkehr von einem Erlang zu einem Kanal C1 einer Ausgangs-Anschlusskarte B4 erfordert,
– Eine Eingangs-Anschlusskarte B2 mit einem Anschluss P1 einen Verkehr von einem Erlang zu einem Kanal C1 einer Ausgangs-Anschlusskarte B4 erfordert
– Eine Eingangs-Anschlusskarte B3 mit einem Anschluss P2 einen Verkehr von einem Erlang zu einem Kanal C2 einer Ausgangs-Anschlusskarte B4 erfordert.

Es wird außerdem angenommen, dass Ausgangs-Anschlusskarte B4 am Referenzpunkt ES nicht mehr als zwei Erlang Verkehr empfangen kann, wobei diese beiden Erlang der Summe der benötigten Bandbreiten für Kanal C1 und Kanal C2 entsprechen und Anforderungen von den Eingangs-Anschlusskarten für drei Erlang vorliegen. Die verfügbare Bandbreite wird proportional aufgeteilt, und die interne Flusssteuerung gewährt jeder Eingangs-Anschlusskarte 2/3 des angeforderten Verkehrs in einer gerechten Aufteilung. Es liegt eine Anforderung von zwei Erlang an Anschluss P1 der Ausgangs-Anschlusskarte 4 vor und die interne Flusssteuerung gewährt 4/3. Somit wird 1/3 des Verkehrs, der an P1 der Ausgangs-Anschlusskarte 4 gesendet wird, verworfen, da auf der Ebene von Kanal C1 nur ein Erlang verfügbar ist.
Eine Anforderung für ein Erlang Verkehr bezieht sich auf Kanal C2 von Ausgangs-Anschlusskarte 4, aber die interne Flusssteuerung gewährt nur 2/3, und Kanal C2 von Ausgangs-Anschlusskarte 4 ist unterbelastet, da er nur einen Verkehr empfängt, der 2/3 von einem Erlang entspricht. Demgemäß sind die gewählten Verteilungsregeln nicht wirklich zufrieden stellend, da einerseits ein Teil des Verkehrs zu Kanal C1 von Ausgangs-Anschlusskarte 4 auf der Ausgangsseite verworfen wird und andererseits Kanal C2 derselben Ausgangs-Anschlusskarte unterbelastet ist.
Um dies auf herkömmliche Art zu vermeiden, muss die Verwaltung der verfügbaren Bandbreite durch interne Flusssteuerungs-Mechanismen in Breitband-Vermittlungsnetzen für eine sehr große Anzahl von Anschlüssen und Kanälen bezogen auf die nun geforderte sehr große Kapazität bereitgestellt werden und insbesondere wegen der in großen Netzwerken steigenden Anzahl von Leitungs-Anschlusskarten und von physikalischen oder logischen Kommunikationskanälen, die mit den Anschlüssen auf der Ebene der Anschlusskarten verbunden sind. Die interne Flusssteuerung auf der Kanal-Ebene für eine große Zahl von Anschlusskarten eignet sich nicht mehr, da sie eine zu große Belastung an Rechenleistung und an die Übertragung von Steuerdaten stellt. Da die interne Flusssteuerung auf der Kanal-Ebene nicht skalierbar ist, ist sie nicht gut geeignet und ist tatsächlich nur gut für relativ kleine Vermittlungsnetze mit einer begrenzten Zahl von Anschlüssen geeignet.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein System bereitzustellen, mit dem eine effiziente und skalierbare Fluss- und Blockierungssteuerung in einem großem Vermittlungsnetz erzielt wird, und insbesondere in einem Paketvermittlungsnetz, das sich für das Internet-Protokoll IP und/oder Multiprotocol Label Switching MPLS eignet.
Das Vermittlungsnetz enthält einen Vermittlungs-Kern, und es enthält auch Eingangs-Anschlusskarten, die mittels entsprechender virtueller Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes und mittels entsprechender Eingangs- oder Ausgangs-Vermittlungsnetz-Anschlüsse mit Ausgangs-Anschlusskarten verbunden sind. Jeder Vermittlungsnetz-Anschluss entspricht einer Schnittstelle zwischen einer Anschlusskarte und dem Vermittlungs-Kern und ist mit Kommunikationskanälen in der Anschlusskarte verbunden. Jeder Kommunikationskanal entspricht einer externen physikalischen oder logischen Schnittstelle für eine Anschlusskarte.
Gemäß der Erfindung ist mindestens einer ersten virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe zwischen einem bestimmten Vermittlungsnetz-Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einem bestimmten Vermittlungsnetz-Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte mindestens eine weitere virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe zugeordnet. Die mindestens eine erste virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe behandelt den gesamten Verkehr zwischen den beiden Vermittlungsnetz-Anschlüssen, der in Richtung auf Kommunikationskanäle geht, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte keine Blockierung erkannt wurde. Die mindestens eine weitere virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe behandelt den gesamten Verkehr zwischen den beiden Vermittlungsnetz-Anschlüssen, der in Richtung auf Kommunikationskanäle geht, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte eine Blockierung erkannt wurde und solange eine solche Blockierung erkannt wird.
Ein solches System zur Fluss- und Blockierungssteuerung erfordert weniger Ressourcen als ein Flusssteuerungs-System, in dem jeder Kanal seine eigene Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe hat.
Gemäß der Erfindung umfasst das System zur Fluss- und Blockierungssteuerung eine Flusssteuerungs-Funktion, die Mittel zur Erkennung und Überprüfung von Blockierungen von Kommunikationskanälen auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarten und Mittel zur Umleitung von Verkehr zwischen virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes auf der Ebene der Eingangs-Anschlusskarten gemäß Informationen über Kanal-Blockierungen enthält, die von jeder Eingangs-Anschlusskarte an alle Eingangs-Anschlusskarten übertragen werden, mit der sie über virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes verbunden ist.
Gemäß der Erfindung umfasst das System zur Fluss- und Blockierungssteuerung eine Flusssteuerungs-Funktion, die Mittel enthält, um eine Neu-Zuordnung von Fluss-Warteschlangen von Mitteln zur Flusssteuerung für eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe zu Mitteln zur Flusssteuerung für eine andere virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe sicherzustellen, um einen Verlust der Reihenfolge der Verkehrspakete durch eine Verschiebung des Verkehrs von einer ersten Pipe zu der anderen Pipe oder umgekehrt zu vermeiden und die Integrität der Sequenz der Zellen aufrecht zu erhalten.
Gemäß der Erfindung ist eine Flusssteuerungs-Pipe zwischen einem Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einem Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte einer anderen virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe zugeordnet, wobei eine Pipe den gesamten Verkehr zwischen dem Anschluss der Eingangs-Anschlusskarte und den Kanälen der Ausgangs-Anschlusskarte behandelt, solange keine Blockierung auf der Ebene des Kanals an der Eingangs-Anschlusskarte erkannt wird, wobei die andere Pipe den Verkehr zwischen dem Anschluss der Eingangs-Anschlusskarte und den Kanälen der Ausgangs-Anschlusskarte behandelt, sobald und solange eine Blockierung auf der Ebene der Kanäle der Ausgangs-Anschlusskarte erkannt wird.
In einer Ausführung des Systems gemäß der Erfindung empfängt eine verteilte Fluss-Warteschlangen-Erkennungs-Funktion Fluss-Warteschlangen-Kennungen für die Warteschlangen, die den beiden Pipes, die alle Anschlüsse einer Eingangs-Anschlusskarte mit einem Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte verbinden, zugeordnet ist, und liefert diese Kennungen entweder unverändert oder umgewandelt, gemäß Nicht-Blockierungs- oder Blockierungs-Zuständen, die auf der Eingangsebene aus Nicht-Blockierungs- oder Blockierungs-Information bestimmt wurden, die auf der Ebene der Kanäle der Ausgangskarte bereitgestellt wurden, damit die Pakete entweder von der ersten Pipe, die für nicht blockierten Verkehr reserviert ist, oder von der zweiten Pipe, die blockierten Verkehr behandelt, gesendet werden.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung enthält das Fluss- und Blockierungssteuerungs-System mindestens eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe, die einen Vermittlungsnetz-Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einen Netzwerk-Vermittlungs-Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte miteinander verbindet und den gesamten Verkehr in Richtung der Kommunikationskanäle behandelt, für den keine Blockierung auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte erkannt wurde, und entsprechende m-1 virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe(s), die den gesamten Verkehr in Richtung von bis zu m-1 Kommunikationskanälen behandeln, für die eine Blockierung auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte erkannt wurde und solange die Blockierung erkannt bleibt, wobei m die Anzahl virtueller Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes pro Ausgangsanschluss ist.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Paketvermittlungs-Kommunikationsnetz bereitzustellen, das ein Flusssteuerungs-System enthält, wie oben definiert.
Diese und weitere Ziele, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher, die unten aufgelistet werden.
1 zeigt eine Verkehrsverteilungs-Situation nach dem bisherigen Stand der Technik.
2 zeigt eine Verkehrsverteilung gemäß der Erfindung.
3 zeigt die Warteschlangen-Eingangs-Topologie, wie sie in einem Fluss- und Blockierungssteuerungs-System gemäß der Erfindung bereitgestellt wird.
4 zeigt eine Implementation einer Umschaltung von einer Warteschlange auf eine andere für ein Steuerungs- und Blockierungs-System, wie in 3 gezeigt.
5 zeigt die Warteschlangen-Eingangs-Topologie, wie sie in einem Fluss- und Blockierungssteuerungs-System gemäß der Erfindung bereitgestellt wird und welche die Integrität der Verkehrs-Paket-Sequenz berücksichtigt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Fluss- und Blockierungssteuerung für ein großes Vermittlungsnetz und insbesondere für ein Paketvermittlungs-Kommunikationsnetz, das Mittel zur Bandbreitenvergabe zwischen Anschlüssen von Eingangs- und Ausgangs-Anschlusskarten enthält und das die Übertragung von überschüssigem Verkehr unterstützt, wobei die überschüssige Bandbreite durch interne Mechanismen zur Flusssteuerung verteilt wird.
Sie bezieht sich spezieller auf Breitbandnetze, die verschiedene Dienst-Kategorien bereitstellen, mit denen Verkehrseigenschaften und Dienstqualität QoS in Bezug zum Netzwerkverhalten gebracht werden. Dienstklassen in solchen Netzen unterteilen den Verkehr in den zuerst bedienten "garantierten Verkehr" und den zuletzt bedienten "Best-Effort-Verkehr" auf, wobei letzterer die Bandbreite erhält, die nicht durch den garantierten Verkehr beansprucht wird. Zwischen "garantiertem Verkehr" und "Best-Effort-Verkehr" können mehrere Klassen existieren.
Die Verkehrsverteilung, die schematisch in 2 gezeigt wird, entspricht einer Verteilung für ein Paketvermittlungs-Kommunikationsnetz, wie oben definiert. Dieses Netz enthält Eingangs-Anschlusskarten, wie z. B. B1', B2', B3', die Punkt-zu-Punkt mit Ausgangs-Anschlusskarten, wie z. B. B4', über Flusssteuerungs-Verbindungen verbunden sind, die jeweils einer virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Pipe entsprechen, wie z. B. VIEP1', VIEP2' und VIEP3'. Eine Eingangs-Anschlusskarte, wie z. B. B1', ist über einen Anschluss P1'₁ mit einer Ausgangs-Anschlusskarte, wie z. B. B4', verbunden und zwar über einen Anschluss P1'₄ dieser Ausgangskarte und mittels einer Flusssteuerungs-Übertragungs-Verbindung, wie z. B. VIEP1'. Wie bekannt, entspricht ein Anschluss, wie z. B. P1'₄, einer Ausgangs-Anschlusskarte einem oder mehreren Kommunikationskanälen und demgemäß einem oder mehreren physikalischen oder logischen Anschlüssen der Anschlusskarte, wobei solche physikalischen Anschlüsse zum Beispiel optische oder elektrische Anschlüsse sind und ein solcher logischer Anschluss zum Beispiel ein Packet-over-Sonet-Kanal POS ist. Auf der Anschluss-Ebene einer Ausgangs-Anschlusskarte, wie z. B. P1'₄ für Karte B4' werden statt einer zwei Ausgangs-Vermittlungs-Schnittstellen ES1 und ES2 bereitgestellt, um nicht blockierten Verkehr von blockiertem Verkehr zu trennen. Somit besteht nicht mehr das Risiko, dass ein Mangel an nicht blockiertem Verkehr durch blockierten Verkehr auftritt. Wenn die Eingangs-Anschlusskarten B1' und B2' ein Erlang Verkehr zu Kanal C1' von Ausgangs-Anschlusskarte B4' anfordern, wird die verfügbare Bandbreite gerecht auf die beiden aufgeteilt, ohne Einfluss auf den Verkehr von ein Erlang zu Kanal C2' der Ausgangs-Anschlusskarte, der von Eingangs-Anschlusskarte B3' angefordert wird.
Die verfügbare Bandbreite am Referenzpunkt ES1 und ES2 wird gemäß der bedienten Ausgangskanäle angepasst.
Gemäß der Erfindung kann eine solche Verteilung mit einer Anordnung, wie in 3 gezeigt, erzielt werden, wobei eine solche Anordnung sich auf ein Paar Anschlusskarten bezieht, die eine Eingangs-Anschlusskarte B1" und eine Ausgangs-Anschlusskarte B4" mit einem flussgesteuerten Pfad hat, der zwei virtuelle flussgesteuerte Eingangs-zu-Ausgangs-Verkehrs-Pipes enthält, die mit VIEP"a und VIEP"b bezeichnet sind.
Wie bereits bekannt, werden die Ressourcen, die der auf den Verbindungen zwischen Eingangs-Anschlusskarten und Ausgangs-Anschlusskarten verfügbaren Bandbreite entsprechen, für Verkehrsströme, die mit einer garantierten Bandbreite bereitgestellt werden müssen, auf feste Weise zugeordnet, und die Zuordnung der verfügbaren internen überschüssigen Bandbreite zu anderen Verkehrsströmen erfolgt entsprechend ihrer Priorität oder Gewichtung durch eine interne Flusssteuerungs-Funktion.
Ein Beispiel für Verkehr mit einer garantierten Bandbreite ist zum Beispiel Verkehr mit Internet-Protokoll IP gemäß der Klasse Expedited Forwarding EF Differentiated Services diffserv. Ein Beispiel für Verkehr, für den die restliche Bandbreite zur Verfügung steht, ist zum Beispiel Verkehr mit Internet Protokoll IP gemäß der Klasse Assured Forwarding AF Differentiated Services diffserv, oder IP-Verkehr der Klasse Best Effort.
Wie in 3 gezeigt, werden jeder unterschiedlichen Dienstklasse auf der Eingangsebene der beiden Pipes VIEP"a und VIEP"b spezielle Warteschlangen zugeordnet, wobei zum Beispiel Verkehr der diffserv-Klasse 1 zu Kanal 1 der Ausgangs-Anschlusskarte B4" die Warteschlange Q1.1" durchläuft und Verkehr der diffserv-Klasse n zu Kanal k derselben Ausgangs-Anschlusskarte die Warteschlange Q.n.k" durchläuft, was den durch Pipe VIEP"a gesteuerten durch einen Scheduler, wie SH1, behandelten Verkehr betrifft. Gemäß der Erfindung wird die erste Pipe VIEP"a nur nicht blockierten Verkehr behandeln, und die zweite Pipe VIEP"b behandelt blockierten Verkehr, sobald und solange die Blockierung auf der Ebene des Anschlusses, wie z. B. P1"₄ der Ausgangs-Anschlusskarte B4", mit der beide Warteschlangen verbunden sind, erkannt wird.
Eine Kanal-Blockierung eines Ausgangsanschlusses wird zum Beispiel erkannt, indem die Belegung der Ausgangs-Warteschlange pro Kanal überprüft wird. Es wird angenommen, dass eine Blockierung eines Ausgangs-Kanals sich bezüglich der Geschwindigkeit der internen Flusssteuerung langsam ändert, und es wird eine Zeit-Hysterese als Tiefpassfilter angewendet, um den Grad der Belegung der Warteschlange zu erhöhen und zu verringern, wobei die Bedingung "Blockierung" zum Beispiel in Abständen von mehreren Minuten gesetzt oder zurückgesetzt wird.
Die Übertragung über eine zweite Pipe VIEP"b zwischen einer Eingangs-Anschlusskarte und einer Ausgangs-Anschlusskarte, wenn auf der Ebene des Ausgangskanals eine Blockierung vorliegt, bezieht sich auf Best-Effort-Verkehr. Der garantierte Verkehr wird in der ersten Pipe VIEP"a gehalten, welche die beiden Karten miteinander verbindet. Demgemäß besteht eine vollständige Trennung zwischen blockiertem und nicht blockiertem Verkehr zwischen den beiden Anschlüssen, und es besteht kein Risiko, dass ein Mangel an nicht blockiertem Verkehr durch blockierten Verkehr auftritt. Alle Eingangs-Anschlusskarten, die mit derselben Ausgangs-Anschlusskarte verbunden sind, empfangen Informationen von einer internen Flusssteuerungs-Funktion dieser letzten Karte bezüglich des Grades der beobachteten Kanal-Blockierung, und sie beginnen mit der Regelung des Verkehrs zum blockierten Anschluss, wozu sie ihre entsprechenden zweiten Pipes VIEP"b benutzen. Der Status der Kanal-Blockierung wird durch eine Ausgangs-Anschlussfunktion einer Ausgangs-Anschlusskarte der Eingangs-Anschlussfunktion aller Eingangs-Anschlusskarten mitgeteilt, mit denen sie verbunden ist. Die Umleitung von Verkehr von der nicht blockierten Pipe VIEP"a zur blockierten Pipe VIEP"b einer gleichen Eingangs-Anschlusskarte wird auf der Ebene des Ausgangsanschlusses ausgelöst, wie z. B. P1"₄, mit dem die beiden Pipes auf der Eingangsebene verbunden sind. Wenn somit Verkehr wegen einer Blockierung verworfen werden muss, wird dies auf der Eingangsseite geschehen und nicht auf der Ausgangsseite, ohne dass Vermittlungs-Bandbreite ineffizient benutzt wird.
4 zeigt ein Beispiel für die Hardware-Unterstützung der Eingangsseite eines Systems zur Fluss- und I-Blockierungssteuerung gemäß der Erfindung. Die Paketsteuerungsfunktion liefert die Fluss-Warteschlangen-Kennung FQId und die Anschlusskarten-Anschluss-/Kanal-Kennung TPI für jedes Paar zugehöriger nicht blockierter und blockierter Pipes, wie z. B. VIEP"a und VIEP"b in 3.
Der Ziel-Anschluss und die Blockierungs-Information werden in einem Speicher der Anschlusskarten-/Anschluss-Blockierung M gespeichert. Dieser Speicher wird durch die Flusssteuerungs-Funktion auf der Eingangsseite auf der Grundlage von Informationen aktualisiert, die von der Ausgangsseite erhalten werden.
Fluss-Warteschlangen-Kennungen FQI werden benutzt, wie sie von der Paketsteuerungsfunktion bereitgestellt werden, oder nach der Umsetzung mittels eines Fluss-Warteschlangen-Kennungs-Konverters FC, wobei eine Auswahl unter ihnen gemäß der Blockierungsbedingungen vorgenommen wird. Warteschlangen mit vollständig garantierter Bandbreite werden nicht umgewandelt, und ihre Warteschlangen-Kennungen werden benutzt, wie sie sind.
Ein Multiplexer MUX empfängt Fluss-Warteschlangen-Kennungen FQI in Relation zu Paketen, die mittels eines Paares von Pipes zu übertragen sind, und eines Blockierungs-Status vom Blockierungs-Speicher M für jede Fluss-Warteschlange, die zu einem Anschluss einer Eingangs-Karte gehört. Er liefert die effektiven Fluss-Warteschlangen-Kennungen für jede Fluss-Warteschlange entweder von der Paketsteuerungsfunktion oder vom Fluss-Warteschlangen-Kennungs-Konverter FC entsprechend dem Blockierungs-Status für den Anschluss der Eingangs-Anschlusskarte.
Entsprechend kann der Verkehr, der zu einer Warteschlange gehört, wie z. B. zu Q1.1" oder Q'1.1", und der mittels einer Pipe zu senden ist, wie z. B. VIEP"a oder VIEP"b, an die entsprechende Warteschlange Q'1.1" oder Q1.1" umgeleitet werden, um entsprechend der Blockierungsbedingungen mit der anderen Pipe gesendet zu werden, wobei die Umleitung von Pipe VIEP"a zu Pipe VIEP"b auftritt, wenn eine Blockierung vorliegt, und von VIEP"b zu VIEP"a, wenn die Blockierung verschwunden ist.
Während der Umleitung von Verkehr, wie oben angegeben, kann ein vorübergehender Verlust der Reihenfolge der Pakete auftreten. Dieser Fehler wird begrenzt, da angenommen wird, dass die Umleitung von Verkehr wegen der angewendeten Zeit-Hysterese selten auftritt. Es wird jedoch dringend empfohlen, den Verlust der Reihenfolge der Pakete zu vermeiden, wenn eine Verschiebung des Verkehrs von einer Pipe zur anderen auftritt, da andernfalls die Information bezüglich der Blockierung, die von der Ausgangsseite zur Eingangsseite gesendet wird, vorübergehend falsch ist und zu falschen Operationen führen könnte. Gemäß der Erfindung erfolgt die Umleitung durch Neuzuordnung von Warteschlangen, z. B. Q1.1" zu Q1.k", vom Scheduler SH1, der VIEP"a in 3 zugeordnet ist, zu Scheduler SH2, der VIEP"b zugeordnet ist, oder umgekehrt, wobei die Warteschlangen Q1.1c bis Qn.kc nicht mehr realisiert werden.
Wie in Zusammenhang mit 5 gezeigt wird, erfolgt die Neuzuordnung ohne Verlust von Verkehr in den Warteschlangen. Eine Markierung wird mit jedem in die Warteschlange, zum Beispiel in eine Warteschlange wie Qn, gestellten Paket als Funktion der Pipe VIEP"a oder VIEP"b, welcher die Warteschlange zum Zeitpunkt der Speicherung zugeordnet ist, verbunden. Wenn ein Paket von SH1 oder SH2 später zusammengestellt wird, kann die Markierung dazu benutzt werden, die zu verringernden Warteschlangen-Füllstands-Zähler pro VIEP zu erkennen.
Wenn eine Warteschlange an den Scheduler, der VIEP'''a entspricht, angeschlossen ist, wird das Rahmen-Kennzeichen in dem Moment zum Beispiel auf "1" gesetzt. Alle Rahmen, die in die Warteschlange kommen, erhalten das Kennzeichen "1", und die Pufferbelegung von VIEP'''a wird um die Rahmenlänge erhöht.
Um die Warteschlange dem Scheduler, der VIEP'''b entspricht, neu zuzuordnen, wird ein spezieller Scheduler-Befehl ausgegeben, der folgende Wirkung hat:

– Neu in der Warteschlange gespeicherte Rahmen erhalten das Kennzeichen "0", und der entsprechende Warteschlangen- Füllstand von VIEP'''b wird für jeden dieser Rahmen um die Rahmenlänge erhöht;
– Die Warteschlange wird dem Scheduler neu zugeordnet, der VIEP'''b entspricht.

Wenn ein Rahmen bedient wird und das Kennzeichen, das VIEP'''a zum Beispiel von Scheduler SH1 zugeordnet ist, ist 1, wird ein Zähler für den Füllstand der Warteschlange VIEP'''a verringert. Wenn eine Zelle mit dem Kennzeichen 0 entweder von Scheduler SH1 oder Scheduler SH2 bedient wird, wird der Zähler für den Füllstand der Warteschlange VIEP'''b verringert.
Sobald die Warteschlange neu zugeordnet werden muss, wird der obige Algorithmus mit umgekehrten Kennzeichen-Werten wiederholt.
Das oben angegebene Prinzip mit zwei VIEP-Pipes pro Ausgangsanschluss kann auf mehrere VIEP-Pipes pro Ausgangsanschluss erweitert werden.
Nehmen wir zunächst an, dass:

– n die Anzahl von Kanälen pro Anschlusskarte ist,
– m die Anzahl von VIEP-Pipes pro Ausgangsanschluss ist,
– m kleiner als n ist,

Wenn nur m-1 Kanäle möglicherweise gleichzeitig blockiert sind, und die flussgesteuerte Übertragung von Verkehr zwischen einem Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einem Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte m individuelle flussgesteuerte virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Verkehrs-Pipes beinhaltet, behandelt eine Pipe den gesamten Verkehr zwischen den beiden Anschlüssen, der in Richtung von Kanälen geht, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte keine Blockierung erkannt wird. Die anderen m-1 Warteschlangen behandeln den Verkehr, der in Richtung der blockierten Kanäle geht, solange auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte eine Blockierung erkannt wird.
Wenn die Möglichkeit besteht, dass mehr als m-1 Kanäle gleichzeitig blockiert sind, ist eine andere Anordnung erforderlich.
Die flussgesteuerte Übertragung von Verkehr zwischen einem Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einem Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte beinhaltet m individuell flussgesteuerte virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Verkehrs-Pipes. Eine Pipe behandelt den gesamten Verkehr zwischen den beiden Anschlüssen, der in Richtung von Kanälen geht, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte keine Blockierung erkannt wird. Die letzte Pipe m behandelt den gesamten restlichen Verkehr, der in Richtung von blockierten Ausgangs-Kanälen geht, die nicht von den Warteschlangen 2 bis m-1 behandelt werden, solange auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte für diese Kanäle eine Blockierung erkannt wird.

Claims

System zur Fluss- und Blockierungssteuerung in einem Vermittlungsnetz, speziell in einem Paketvermittlungsnetz, das einen Vermittlungskern hat und Eingangs-Anschlusskarten enthält, die mittels entsprechenden virtuellen Flusssteuerungs-Pipes und über entsprechende Eingangs- oder Ausgangs-Vermittlungsnetzwerk-Anschlüsse mit Ausgangs-Anschlusskarten verbunden sind, wobei jeder Anschluss einer Schnittstelle zwischen einer Anschlusskarte und dem Vermittlungskern entspricht und mit Kommunikationskanälen in dieser Anschlusskarte verbunden ist, wobei jeder Kommunikationskanal einer externen Schnittstelle für eine Anschlusskarte entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer entsprechenden virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEPa") zwischen einem bestimmten Anschluss des Vermittlungsnetzes (P1"₁) einer Eingangs-Anschlusskarte (B1") und einem bestimmten Anschluss des Vermittlungsnetzes (P1"₄) einer Ausgangs-Anschlusskarte (B4") mindestens eine andere virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEPb") zugeordnet ist, wobei die mindestens eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe so angepasst ist, dass sie den gesamten Verkehr zwischen den beiden Vermittlungsnetz-Anschlüssen behandelt, der in Richtung von Kommunikationskanälen verläuft, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte keine Blockierung erkannt wurde, und wobei die mindestens eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe so angepasst ist, dass sie den gesamten Verkehr zwischen den beiden Vermittlungsnetz-Anschlüssen behandelt, der in Richtung von Kommunikationskanälen verläuft, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte eine Blockierung erkannt wurde, und solange eine solche Blockierung erkannt wird.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Flusssteuerungsfunktion enthält, die Mittel zur Erkennung und Überprüfung von Blockierungen von Kommunikationskanälen auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarten enthält, sowie Mittel zur Umleitung des Verkehrs zwischen virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes auf der Ebene der Eingangs-Anschlusskarten gemäß Kanal-Blockierungs-Informationen, die von jeder Ausgangs-Anschlusskarte an alle Eingangs-Anschlusskarten gesendet werden, mit denen sie mittels virtueller Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes verbunden ist.
System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusssteuerungsfunktion weiterhin Mittel enthält, um eine Neuzuordnung von Fluss-Warteschlangen von Mitteln zur Steuerung von Flüssen (SH1) für eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes zu Mitteln zur Steuerung von Flüssen (SH2) für eine andere virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe sicherzustellen, um einen Verlust der Reihenfolge von Verkehrs-Paketen durch eine Verkehrs-Verschiebung von einer ersten Pipe zu der anderen Pipe oder umgekehrt zu vermeiden und die Integrität der Zellen-Reihenfolge aufrecht zu erhalten.
System gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine verteilte Fluss-Warteschlangen-Erkennungs-Funktion (FC, M, MUX) enthält, die so angepasst ist, Fluss-Warteschlangen-Kennungen für die Warteschlangen zu empfangen, die zwei virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes (VIEP"a, VIEP"b) zugeordnet sind, die einen Anschluss (P1") einer Eingangskarte (B1") mit einem Anschluss (P1"₄) einer Ausgangskarte (B4") verbinden, und die weiterhin so angepasst ist, diese Kennungen entweder unverändert oder geändert gemäß Nicht-Blockierungs- oder Blockierungs-Zuständen bereitzustellen, die auf der Eingangsebene aus Nicht-Blockierungs- oder Blockierungs-Informationen berechnet wurden, die auf der Ebene der Ausgangskarte bereitgestellt wurden, und die weiterhin so angepasst ist, dass die Pakete entweder von der ersten virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEP"a), die für nicht blockierten Verkehr reserviert ist, oder von der zweiten Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEP"b), die für blockierten Verkehr reserviert ist, gesendet werden.
System gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel enthält, die eine Fluss-Warteschlangen-Kennung (MUX) bereitstellt, um die Warteschlange zu erkennen, zu der ein Paket weitergeleitet werden muss, wobei die Warteschlangen-Kennung entsprechend dem Blockierungs-Status für einen Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte auf der Basis von Informationen, die von der Ausgangsseite erhalten werden, von Blockierungs-Speicher-Mitteln (M) erhalten wird, die sich auf der Eingangsseite befinden, und wobei die Speicher-Mittel mittels der System-Flusssteuerungs-Funktion aktualisiert werden.
System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es Paket-Kennzeichnungs-Mittel auf der Eingangsseite enthält, um die in die Warteschlange gestellten Pakete zu unterscheiden, wenn die Warteschlange an eine nicht blockierte Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEP"a) angehängt wird, oder wenn die Warteschlange an eine blockierte Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEP"b) angehängt wird, um die Berechnung pro VIEP zu vereinfachen.
System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEP'''a) enthält, die so angepasst ist, dass sie einen Vermittlungsnetz- Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einen Vermittlungsnetz-Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte miteinander verbindet und den gesamten Verkehr behandelt, der in Richtung zu Kommunikationskanälen verläuft, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte keine Blockierung erkannt wird, und entsprechende m-1 virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes (VIEP'''b) enthält, die so angepasst sind, dass sie den gesamten Verkehr behandeln, der in Richtung von bis zu m-1 Kommunikationskanälen verläuft, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte eine Blockierung erkannt wird und solange die Blockierung erkannt bleibt, wobei m die Anzahl von virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes pro Ausgangsanschluss ist.
System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipe (VIEP'''a) enthält, die so angepasst ist, dass sie einen Vermittlungsnetz-Anschluss einer Eingangs-Anschlusskarte und einen Vermittlungsnetz-Anschluss einer Ausgangs-Anschlusskarte miteinander verbindet und den gesamten Verkehr behandelt, der in Richtung zu Kommunikationskanälen verläuft, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte keine Blockierung erkannt wird, und entsprechende m-2 virtuelle Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes (VIEP'''b) enthält, die so angepasst sind, dass sie den gesamten Verkehr behandeln, der in Richtung von bis zu m-2 Kommunikationskanälen verläuft, für die auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte eine Blockierung erkannt wird und solange die Blockierung erkannt bleibt, wobei m die Anzahl von virtuellen Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes pro Ausgangsanschluss ist und wobei die letzte Warteschlange (m) den gesamten restlichen Verkehr behandelt, der in Richtung blockierter Kanäle verläuft, die von den Warteschlangen 2 bis m-1 nicht behandelt wurden und solange die Blockierung auf der Ebene der Ausgangs-Anschlusskarte erkannt wird.
Paketvermitteltes Kommunikationsnetz, das Eingangs-Anschlusskarten (B1") enthält, die über entsprechende Eingangs- oder Ausgangsanschlüsse und mittels virtueller Eingangs-zu-Ausgangs-Flusssteuerungs-Pipes (VIEP"a, VIEP"b) über einen Mehrpfade-Vermittlungs-Kern mit Selbstwegesuche und ein Flusssteuerungs-System mit Ausgangs-Anschlusskarten (B4") verbunden sind, wobei jeder Anschluss mit Kommunikationskanälen in seiner jeweiligen Eingangs- oder Ausgangs-Anschlusskarte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Flusssteuerungs-System gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.