DE60109280T2

DE60109280T2 - Regelung der Verkehrslast in einem Telekommunikationsnetz, und ein entsprechender Netzknoten

Info

Publication number: DE60109280T2
Application number: DE60109280T
Authority: DE
Inventors: Ko Lagerberg; Peter Leijdekkers; Miroslav Zivkovic
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: US20030016626A1; EP1278340A1; EP1278340B1; JP2003060694A; DE60109280D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Telekommunikationsnetz, einen Netzknoten für dieses und ein Verfahren zum Regeln von Höhen von Verkehr nach besten Bemühungen.
Stand der Technik
Moderne Ortsnetze bieten Unterstützung für Echtzeit-Multimedien und/oder geschäftskritische Anwendungen, beispielsweise Videokonferenzen. Diese QoS-fähigen Anwendungen (Quality of Service – Dienstgüte) reservieren typischerweise einen Teil der verfügbaren Bandbreite vor einer Dienst-/Anwendungssitzung und verlassen sich auf die Verfügbarkeit der Bandbreite während der gesamten Sitzung. Durch das Telekommunikationsnetz wird diese Bandbreitenverfügbarkeit durch Beschränken des Durchsatzes anderer Anwendungen garantiert, die diese QoS-Bedürfnisse nicht haben. Der durch diese Nicht-QoS-Anwendungen erzeugte Verkehr wird mit Verkehr nach besten Bemühungen bezeichnet.
In Einzelnetzen mit geteiltem Medium wie beispielsweise geteiltem Ethernet (CSMA/CD – carrier sense multiple access/collision detect) oder drahtlosem LAN (CSMA/CA – carrier sense multiple access/collision avoidence) wird der QoS-Verkehr im gleichen physikalischen Netz ungenügend gegen Verkehr nach besten Bemühungen geschützt. Obwohl eine Anwendung, die sich des QoS-Erfordernisses bewußt ist, unter Verwendung von Netzbetriebssystemfunktionen Bandbreite reservieren kann, gibt es auf dem Niveau des Medium-zugriffs keinen Unterschied zwischen QoS-Verkehr und Verkehr nach besten Bemühungen. Da Verkehr nach besten Bemühungen sendende Knoten sich keiner von anderen Knoten reservierten oder benutzten Bandbreite bewußt sind, können einige Knoten sogar die gesamte Netzbandbreite verbrauchen und lassen damit QoS-Anwendungen überhaupt keine Möglichkeit, irgendwelche reservierbare Bandbreite zu nutzen. Dies ist in der 1 unten dargestellt. Wenn beispielsweise die Knoten 2, 3 und 4 eine große Menge von Verkehr nach besten Bemühungen über das geteilte Medium senden, wird der QoS-Verkehr vom Knoten 1, der mit annehmbarer Dienstgüte gesendet werden sollte, gefährdet.
Das oben beschriebene Problem ist bis heute nicht zufriedendstellend gelöst worden. In den meisten gewöhnlichen (d.h. vermittelten) LAN tritt das Problem nicht auf, da alle Knoten eine direkte nicht geteilte Verbindung mit genügender Bandbreite zu einer QoS-kompatiblen Vermittlung aufweisen. An der Vermittlung wird Verkehr nach besten Bemühungen fallengelassen, wenn Durchsatzbeschränkungen überschritten werden. Eine gewöhnlich vorgeschlagene Abhilfe für das oben beschriebene Problem besteht daher in der Änderung der Netzarchitektur von geteilten zu vermittelten LAN. Dies ist jedoch nicht immer wünschenswert (z.B. Vorläufer-LAN) oder möglich (z.B. Funk-LAN).
Es sind einige frühere Versuche angestellt worden, sich mit dem Problem zu befassen. In IETF-RFC-Nr. 2814 (Internet Engineering Task Force Request for Comments) ist ein Bandbreitenverwaltungsprotokoll beschrieben, das in Verbindung mit RSVP zur Durchführung von Bandbreitenreservierungen in einem LAN-Segment benutzt werden kann. Es ist jedoch bei geteilten LAN unwirksam. In einer weiteren IETF-RFC-Nr. 2816 wird das Problem kurz erwähnt, aber Segmentumschaltung vorgeschlagen. In US-Patent 6049549 (Adaptive Media Control – adaptive Mediensteuerung) wird ein Zugangssteuerungsmechanismus für drahtgebundene LAN beschrieben. Die Lösung ist sitzungsbasiert und erfordert Änderungen der (bereits standardisierten) MAC-Schicht und -Anwendung, was problematisch ist.
In europäischen Patentanmeldungen EP-A-0944209 und EP-A-1091528 und US-Patent US6119235 sind verschiedene Ansätze zur Verkehrslastregelung in einem Telekommunikationsnetz beschrieben.
Es ist aus EP-A-0944209 bekannt, ein Telekommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von Knoten und einer Steuerung zum Regeln von von Knoten übertragenen Verkehrshöhen bereitzustellen, wobei durch die Steuerung Höhen einer ersten Art von von Knoten übertragenem Verkehr geregelt werden, um Bandbreite für mit einer vorbestimmten Dienstgüte gesendeten Verkehr verfügbar zu halten, wobei mindestens einige Knoten einen entsprechenden Regler der ersten Verkehrsart enthalten, wobei diese Regler durch durch die Steuerung gesendete Verkehrslastregelsignale gesteuert werden, wobei die Regler durch jeweilige Verkehrslastregelsignale gesteuert werden, die die maximale Höhe der ersten Verkehrsart anzeigen, die pro Zeiteinheit gesendet werden kann.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist gegenüber der Offenbarung von EP-A-0944209 dadurch gekennzeichnet, daß das Netz ein geteiltes Ethernet-Netz oder ein drahtloses Ortsnetz ist, wobei die erste Verkehrsart Verkehr nach besten Bemühungen ist und die entsprechenden Verkehrslastregelsignale von der Datenmenge abhängig sind, die an Knoten warten, um als Verkehr nach besten Bemühungen gesendet zu werden.
In ihren bevorzugten Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise Garantien für QoS-Verkehr in Netzen mit geteiltem Medium. Dadurch können Lieferanten von Netzeinrichtungen gesamte QoS-Lösungen anbieten, selbst bei einem Netz mit geteiltem Medium. Die Güte von Echtzeit- und Multimedienanwendungen wird angehoben und geschäftskritische Anwendungen bekommen die von ihnen auf dem Netz benötigte Priorität. Die vorliegende Erfindung ist in ihren bevorzugten Ausführungsformen für Anwendungen transparent, d.h. eine Anwendung muß nicht geändert werden, um daraus Nutzen zu ziehen. Die vorliegende Erfindung erfordert in ihren bevorzugten Ausführungsformen auch keine Änderungen an der MAC-Schicht.
Vorzugsweise enthalten mindestens einige Knoten einen entsprechenden Regler von Verkehr nach besten Bemühungen, wobei diese Regler durch durch die Steuerung eingestellte Verkehrslastregelsignale für Verkehr nach besten Bemühungen gesteuert werden. Vorzugsweise enthalten alle Knoten oder mindestens im wesentlichen alle Knoten solche Regler.
Vorzugsweise werden die Regler durch ein geteiltes Verkehrslastregelsignal für Verkehr nach besten Bemühungen so gesteuert, daß die maximale Höhe von pro Zeiteinheit durch ihre entsprechenden Knoten gesendetem Verkehr nach besten Bemühungen auf dieselbe Höhe eingestellt wird.
Als Alternative werden die Regler vorzugsweise so durch die jeweiligen Verkehrslastregelsignale für Verkehr nach besten Bemühungen eingestellt, daß die maximale Höhe von Verkehr nach besten Bemühungen, der pro Zeiteinheit gesendet werden kann, in Abhängigkeit von der Datenmenge, die an den Knoten wartet, gesendet zu werden, eingestellt wird.
Auch bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Regeln von von Knoten übertragenen Verkehrshöhen in einem Telekommunikationsnetz durch Regeln der Höhen einer ersten von Knoten in einem Telekommunikationsnetz übertragenen Verkehrsart, um Bandbreite für mit einer vorbestimmten Dienstgüte gesendeten Verkehr verfügbar zu halten, durch Bereitstellen einer Steuerung für Höhen der ersten Verkehrsart, wobei die Steuerung Regelsignale zu den Knoten sendet, die die maximale Höhe der ersten Verkehrsart anzeigen, die pro Zeiteinheit gesendet werden kann, wobei die Knoten mit durch die von dem entsprechenden Knoten gesendeten Regelsignalen gesteuerten Reglern zum Begrenzen der Höhe der ersten Verkehrsart pro Zeiteinheit versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz ein geteiltes Ethernet-Netz oder drahtloses Ortsnetz ist, wobei die erste Verkehrsart Verkehr nach besten Bemühungen ist und die entsprechenden Verkehrslastregelsignale von der Datenmenge abhängig sind, die an den Knoten warten, um als Verkehr nach besten Bemühungen gesendet zu werden.
Von der Steuerung werden vorzugsweise Regelsignale zu den Knoten gesendet, wobei die Knoten mit durch die Regelsignale gesteuerten Reglern zum Begrenzen der Höhe von durch den jeweiligen Knoten gesendete Verkehr pro Zeiteinheit ausgestattet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In den Figuren ist:
1 eine schematische Darstellung eines bekannten Telekommunikationsnetzes (Stand der Technik),
2 eine schematische Darstellung eines Telekommunikationsnetzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
3 eine Darstellung von möglichen Reglereinstellungen in dem in 2 dargestellten Telekommunikationsnetz.
Ausführliche Beschreibung
Es besteht ein Mechanismus zum Regeln des Verkehrs nach besten Bemühungen an der Quelle (d.h. am Knoten). Das erfordert, daß im Netz Vorkehrungen getroffen sind, den im Netz zulässigen Betrag an QoS-Verkehr zu regeln. Nach der Darstellung in 2 ist am Beispiel einer solchen Vorkehrung ein Zugangssteuerungsserver 12, der den QoS-Verkehr in einem Netz 14 einschließlich eines geteilten Mediums 15 entsprechend der Netzkapazität einschränkt. QoS-Verkehr ist daher nicht geregelt und auch nicht betroffen. Das geteilte Medium kann beispielsweise ein geteiltes Ethernet (CSMA/CD) oder drahtloses Ortsnetz (LAN – Local Area Network) (CSMA/CA) sein.
Die Zugangssteuerung 12 umfaßt eine zentrale Steuerung 16, Regler 18 an allen Knoten 20 und Regelungsnachrichten 22 zwischen den Reglern 18 und der zentralen Steuerung 16.
Jeder Knoten 20 ist mit einem Regler 18 ausgerüstet, der den Betrag an Verkehr nach besten Bemühungen regelt, der durch den Knoten gesendet werden darf. Die Regler 18 werden zentral von der Steuerung 16 betrieben, der Kenntnis über den gegenwärtigen Betrag an QoS-Verkehr und die gesamte Netzkapazität des geteilten Mediums zu jeder Zeit besitzt. Von der Steuerung 16 wird die zur Verfügung stehende Netzkapazität, die für Verkehr nach besten Bemühungen (Gesamtkapazität abzüglich des gegenwärtigen QoS-Verkehrs) benutzt werden kann, unter den Knoten 20, die aktiv sind, verteile und die Regler 18 durch Senden von Regelungsnachrichten 22 zu den Reglern 18 dementsprechend gesteuert.
Von den Reglern 18 wird die Steuerung 16 regelmäßig über die Menge an Verkehr nach besten Bemühungen informiert, die auf die Übertragung warten. Dies wird von der Steuerung 16 bei der Bestimmung der Einstellung (d.h. des Betrags an Verkehr nach besten Bemühungen, der gesendet werden darf) jedes Reglers 18 berücksichtigt. Von der Steuerung 16 werden im gleichen regelmäßigen Abstand Regelungsnachrichten 22 mit der aktuellen Einstellung zu den Reglern 18 gesendet.
Wenn ein bestimmter Knoten im Vergleich zu den anderen Knoten eine große Menge Daten zu senden hat, wird diesem Knoten von der Steuerung 16 ein großer Anteil der verfügbaren Bandbreite zugewiesen. Dies ist in 3 für Situationen mit sowohl symmetrischer (d.h. gleicher) und unsymmetrischer (d.h. ungleicher) Belastung dargestellt. In einer symmetrischen Situation erlauben die Regler 18 an jedem Knoten 20 das Senden des gleichen Höchstwerts von Verkehr nach besten Bemühungen pro Zeiteinheit. In einer unsymmetrischen Situation weisen die Regler 18 unterschiedliche Einstellungen auf. Beispielsweise kann wie in 3 dargestellt der Knoten 1 mehr Verkehr nach besten Bemühungen pro Zeiteinheit als der Knoten 2 senden, der mehr als Knoten 3 oder 4 senden kann.
Bei einigen Ausführungsformen könnten die Nachrichtenübermittlungsprotokolle zwischen Reglern 18 und Steuerung 16 standardisiert werden.

Claims

Telekommunikationsnetz (14) mit einer Mehrzahl von Knoten (20) und einer Steuerung (16) zum Regeln von von Knoten übertragenen Verkehrshöhen, wobei durch die Steuerung Höhen an einer ersten Art von von Knoten übertragenem Verkehr geregelt wird, um Bandbreite für mit einer vorbestimmten Dienstgüte gesendeten Verkehr verfügbar zu halten, wobei mindestens einige Knoten einen entsprechenden Regler der ersten Verkehrsart enthalten, wobei diese Regler durch durch die Steuerung gesendete Verkehrslastregelsignale gesteuert werden, wobei die Regler (18) durch jeweilige Verkehrslastregelsignale gesteuert werden, die die maximale Höhe der ersten Verkehrsart anzeigen, die pro Zeiteinheit gesendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz ein geteiltes Ethernet-Netz oder drahtloses Ortsnetz ist, wobei die erste Verkehrsart Verkehr nach besten Bemühungen ist und die entsprechenden Verkehrslastregelsignale (22) von der Datenmenge abhängig sind, die an Knoten warten, um als Verkehr nach besten Bemühungen gesendet zu werden.
Telekommunikationsnetz nach Anspruch 1, wobei mindestens im wesentlichen alle Knoten (20) einen jeweiligen Regler (18) von Verkehr nach besten Bemühungen enthalten, wobei diese Regler durch von der Steuerung gesendete Verkehrslastregelsignale nach besten Bemühungen gesteuert werden.
Telekommunikationsnetz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Verkehrslastregelsignale in regelmäßigen Abständen gesendet werden.
Verfahren zum Regeln von von Knoten übertragenen Verkehrshöhen in einem Telekommunikationsnetz durch Regeln der Höhen einer ersten von Knoten (20) in einem Telekommunikationsnetz (14) übertragenen Verkehrsart, um Bandbreite für mit einer vorbestimmten Dienstgüte gesendeten Verkehr verfügbar zu halten, durch Bereitstellen einer Steuerung (16) für Höhen der ersten Verkehrsart, wobei die Steuerung (16) Regelsignale zu den Knoten sendet, die die maximale Höhe der ersten Verkehrsart anzeigen, die pro Zeiteinheit gesendet werden kann, wobei die Knoten mit durch die von dem entsprechenden Knoten (20) gesendeten Regelsignalen (22) gesteuerten Reglern (18) zum Begrenzen der Höhe der ersten Verkehrsart pro Zeiteinheit versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz ein geteiltes Ethernet-Netz oder drahtloses Ortsnetz ist, wobei die erste Verkehrsart Verkehr nach besten Bemühungen ist und die entsprechenden Verkehrslastregelsignale (22) von der Datenmenge abhängig sind, die an den Knoten warten, um als Verkehr nach besten Bemühungen gesendet zu werden.