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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Telekommunikation und insbesondere
drahtlose Telekommunikationen.
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Stand der
Technik
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In
den kommenden Jahren kann die Komplexität von drahtlosen Systemen drastisch
zunehmen. Beispielsweise möchte
ein Benutzer, der Zugang zu einer Reihe von Endgeräten hat
(z.B. Handapparat, PDA (Personal Digital Assistant), Laptop usw.)
vielleicht, daß ein
bestimmter Dienst über
ein beliebiges der Endgeräte
in seinem/ihrem Besitz dargestellt wird. Auch könnte es vielfache Optionen
hinsichtlich der Netze geben, die die angeforderten Dienste führen sollen.
Diese Wahl kann zwischen unterschiedlichen Netzen bestehen, die
die gleiche Art von Luftschnittstelle anbieten, oder zwischen Netzen,
die in Abhängigkeit
von den dem Benutzer zur Verfügung stehenden
Schnittstellen Datentransport über
unterschiedliche Technologien bereitstellen. Weiterhin werden von
einer Vielzahl von Diensteanbietern, von denen viele von den Netzbetreibern
unabhängig
sein können,
verschiedene Dienste (über
den Grundtransport von Daten über
ein Netz hinaus) angeboten werden. (Ein gutes Beispiel eines solch
verschiedenartigen "digitalen
Marktplatzes" von
Diensten ist das japanische Angebot "iMode".)
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Es
kann daher eine große
Anzahl von Instanzen mit konkurrierenden und/oder ergänzenden
Interessen in dem Ringen um die Zustellung von Dienst geben. Dementsprechend
wird das klassische Modell eines Benutzers mit einem einzigen Endgerät, der bei
einer einzigen Geschäftsinstanz
angemeldet ist, die sowohl den Dienst als auch den Datentransport
für diesen
Dienst bereitstellt, zunehmend überholt.
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Als
Mittel zur wirkungsvollen Verwaltung der den entstehenden drahtlosen
Kommunikationssystemen innewohnenden Komplexität sind Mehragentenarchitekturen
vorgeschlagen worden. Mehragentenarchitekturen sind eine Form der
verteilten Datenverarbeitung, wo verteilte selbständige Softwareinstanzen
miteinander und ihrem Umfeld in Wechselwirkung treten, um Probleme
zu lösen,
die sie allein nicht bearbeiten können. Mehragentenarchitekturen weisen
eine Anzahl nützlicher
Eigenschaften auf:
- (i) Autonomie. Die Selbständigkeit
einzelner Agenten bedeutet, daß verschiedene
Agenten die verschiedenen Geschäftsinstanzen
in dem System vertreten können:
einzelne Diensteanbieter, Netzbetreiber und Benutzer. Autonomie
der einzelnen Komponenten steigert auch die Systemrobustheit und
-skalierbarkeit.
- (ii) Fähigkeit,
verteilt zu werden. Durch Einsetzen von Agenten in der Nähe der Umfelder,
mit denen sie in Wechselwirkung stehen, können lokale Informationen lokal
bleiben. Dadurch wird die Höhe der
Zeichengabe über
das Netz verringert und wiederum die Skalierbarkeit des Systems
verbessert. Weiterhin können
Reaktionen (von den unteren Schichten von Agenten) auf Änderungen
im Umfeld schnell stattfinden.
- (iii) Flexibilität
bei der Wechselwirkung. Agenten können wählen, mit welchen Agenten sie
in Wechselwirkung stehen wollen – beispielsweise könnten einem
Benutzer zugeordnete Agenten sich eine Anzahl von Diensteanbietern
für einen
gegebenen Dienst nähern.
Dadurch wird wiederum die Systemrobustheit gesteigert.
- (iv) Anpaßbarkeit
und Lernen. Höher
entwickelte Agenten können
ihre Verhaltensweisen einstellen, um gegebene Ziele zu erreichen,
in Abhängigkeit
von sowohl gegenwärtigen
als auch vergangenen Umfeldbedingungen und von Reaktionen anderer
Agenten.
Anpaßbarkeit
ist in drahtlosen Kommunikationsnetzen von Bedeutung, wo die Belastung
einer gegebenen Luftschnittstelle und die QoS auf einer gegebenen
Strecke sehr schwanken kann.
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1 zeigt
eine Agentenarchitektur, die als Mittel zur Verwaltung komplexer
Mobilkommunikationssysteme vorgeschlagen worden ist. Für jeden Endbenutzer
handelt ein Benutzeragent UA (User Agent). Für jeden Diensteanbieter handelt
mindestens ein Diensteanbieterverhandelungsagent SPNA (Service Provider
Negotiation Agent). Jeder Netzbetreiber hat mindestens einen Netzbetreiberverhandlungsagenten
NPNA (Network Provider Negotiation Agent), der die Interessen des
Netzbetreibers bei Verhandlung mit Außenagenten vertritt.
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Der
UA verhandelt mit dem SPNA für
die Bereitstellung eines vom Benutzer gewünschten Dienstes. Der UA kann
mit mehr als einem SPNA in Verbindung treten, um die besten Dienstbedingungen
zu geringsten Kosten zu erhalten. Auf Grundlage des angeforderten
Dienstes und Informationen hinsichtlich des Benutzers (Endgerätefähigkeiten,
Benutzerstandort, verfügbare
Luftschnittstellen usw.) können die
Diensteanbieterverhandlungsagenten (SPNA) mit einem oder mehreren
Netzbetreiberverhandlungsagenten (NPNA) die Bereitstellung von Datentransport
aushandeln, um den in Frage kommenden Dienst zu führen. Der
NPNA wird die Funkressourcenverwaltungsinstanzen in seinem eigenen
Netz zu Rate ziehen, um zu entscheiden, ob die Ressourcen zur Verfügung stehen
oder nicht und zu welchem Preis sie den SPNA angeboten werden könnten.
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Es
gibt daher zwei mögliche
Verhandlungssätze:
zwischen UA-SPNA und zwischen SPNA-NPNA. Einer oder beide von diesen
wird unter Verwendung eines bekannten Protokolls wie beispielsweise des
Contract-Net-Protokolls implementiert. 2 zeigt
ein Beispiel einer Verhandlung zwischen SPNA-NPNA unter Verwendung
einer bekannten Variante des Contract-Net-Protokolls. (Die Wechselwirkung
zwischen der UE und dem einzigen SPNA ist als eine einfache Wechselwirkung
der Art Dienstanforderung/Antwort dargestellt.) Bei Empfang einer Dienstanforderung
von UA bestimmt SPNA die Datentransporterfordernisse – d.h. Dienstgüte(QoS-)Erfordernisse – und fordert
unter den geeigneten NPNA (die zu den von der Endgeräteeinrichtung
des Benutzers unterstützten
Endgeräten
und Luftschnittstellen kompatibel sind) Angebote für die Erfordernisse
an. Die NPNA überprüfen, ob
die zur Unterstützung
des Benutzers erforderlichen Ressourcen zur Verfügung stehen und antworten auf
Grundlage der Ergebnisse dieser Überprüfungen mit
den QoS-Stufen, die sie unterstützen
können,
und dem Preis, den sie für
Zugang zu diesen Ressourcen zu berechnen wünschen. Der SPNA wählt dann
entsprechend einigen Kriterien (z.B. Preis) eines der Angebote und
sendet dem zugehörigen
einzigen NPNA eine Annahmenachricht. Vom SPNA wird dann der UA darüber informiert,
welches der Netze gewählt
worden ist. Das Verhandlungsverfahren Submission/Angebot ergibt einen "Vertrag" zwischen dem SPNA
und dem NPNA. Das Resultat läßt sich
daher in der Form einer Vereinbarung über die Verbindungsgüte ausdrücken, d.h.
als Ausdruck der Geschäftsvereinbarung
zwischen den zwei Parteien.
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Der
Ansatz der Mehragentenarchitektur kann ein allgemeines Mittel zum
Anpassen von Diensten, Datentransport und Preis an Benutzerbedürfnisse
durch ein System verteilter Agenten sein, das unterschiedliche Geschäftsaktoren,
Robustheit gegen Ausfall und sich ändernde Benutzererfordernisse
und Netzzustände
erlaubt.
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Ein
Aspekt der zunehmenden Komplexität drahtloser
Systeme ist die Wahl des Luftschnittstellenanbieters.
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Aus
der Perspektive eines Benutzers sind die meisten Benutzeranwendungen
für die
Dienstgüte
(QoS – Quality
of Service) empfindlich, die dem Endgerät zugestellt werden kann. Wenn
nur eine Luftschnittstelle verfügbar
ist, dann tritt in diesem Netz eine Weiterschaltung (systeminterne
Weiterschaltung, d.h. Weiterschaltung zwischen Basisstationen) ein,
um die Dienstgüte
(QoS) der Strecke aufrechtzuerhalten. Bei Verfügbarkeit von mehr als einer Luftschnittstelle,
z.B. WLAN (Wireless Local Area Network), UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System), GSM (Global System for Mobiles), CDMA2000
können
die dem Benutzer zugänglichen Endgeräte fortlaufend
die ihnen zur Verfügung
stehenden drahtlosen Netze abfragen, um eine optimale Leistung der
Anwendung, d.h. des Dienstes aufrechtzuerhalten, wobei Weiterschaltung
von einer Luftschnittstelle zu einer anderen stattfinden könnte. Dynamisches
Umschalten zwischen zwei Luftschnittstellen während einer Dienstsitzung wird
Weiterschaltung zwischen Systemen genannt. Weiterschaltung wird
auch mit Weiterreichen bezeichnet.
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Um
ein bestimmtes Beispiel dafür
zu geben, was eine solche Veränderlichkeit
bei QoS verursacht, betrachte man die zwei Hauptmaßnahmen
der Fähigkeit
einer Luftschnittstelle, nämlich
(a) das Ausmaß,
in dem Versorgung bereitgestellt wird, sowohl hinsichtlich des physikalischen
Bereichs als auch des Bereichs der Endgerätemobilität (d.h. wie schnell sich der
Benutzer bewegt), über
den die Luftschnittstellenverbindung aufrechterhalten werden kann, und
(b) die bereitgestellte Kapazität,
sowohl hinsichtlich der einem einzelnen Benutzer zur Verfügung stehenden
Bitrate als auch der Anzahl von Benutzern, die die Luftschnittstelle
unterstützen
kann.
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Es
ist bekannt, daß es
zwischen Kapazität und
Versorgung einen Kompromiß gibt:
Systeme wie beispielsweise WLAN mit relativ hohen Kapazitätshöhen können Benutzer,
die sich schnell bewegen, nicht bearbeiten und weisen im allgemeinen
eine begrenzte Reichweite auf, während
Zellularsysteme eine Versorgung über
einen weiten Bereich für
sich schnell bewegende Benutzer bereitstellen, aber in den bereitgestellten
Datenraten begrenzter sind. Es ist bekannt, daß, wenn der Benutzer auf beide
Arten von Luftschnittstelle zugreifen kann, er/sie dann die gegebene
Datenrate für
einen gegebenen Standort und eine gegebene Mobilitätsstufe
durch Wahl der richtigen Luftschnittstelle maximieren kann.
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Hinsichtlich
Weiterschaltungen zwischen Systemen sind eine Reihe von Verfahren
zum Implementieren dieser bekannt. An einem Ende des Spektrums gibt
es "locker gekoppelte" Verfahren, wo keine Wechselwirkung
zwischen den zwei Funkzugangsnetzen besteht und die Weiterschaltung
auf der Ebene zwischen Kernnetzen gehandhabt wird. Ein gutes Beispiel
dafür wäre eine
Weiterschaltung zwischen WLAN und einem unter Verwendung von Mobil-IP (Mobile
Internet Protocol) implementierten Zellularsystem. Ein Verfahren
wie Mobil-IP ist eine Erweiterung der Netzschichten und erfordert
als solches keine zusätzlichen Änderungen
der die Funkzugangsnetze definierenden Standards und ist daher relativ einfach
zu implementieren. Da es jedoch keine sinnvolle Wechselwirkung zwischen
den Funkzugangsnetzen gibt, ist die Weiterschaltung langsam (von
der Größenordnung
von Hunderten von Millisekunden bis zu Sekunden – was eine zeitweilige Dienstunterbrechung
ergibt, obwohl die Sitzung aufrechterhalten wird.
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Am
anderen Ende des Spektrums gibt es "enggekoppelte" Verfahren, wo es viel Wechselwirkung
zwischen den Funkzugangsnetzen der zwei Netzbetreiber gibt. Ein gutes
Beispiel dafür
sind die in drei GPP-Standards (Third Generation Partnership Project)
für UMTS
besprochenen in ein UTRAN (UMTS Terrestrial Access Network – UMTS-Erd-Zugangsnetz)
eingebauten Einrichtungen für
als Weiterschaltungen zwischen RAT (Radio Access Technology – Radiozugangstechnik)
bezeichnete Weiterschaltungen zu GSM. Beispielsweise kann die Funkressourcensteuerung
im UTRAN anfordern, daß ein
mobiles Dual-Modus-Endgerät
Messungen der Stärke der örtlichen
GSM-Netze durchführt,
um zu bestimmen, ob eine Weiterschaltung erzwungen werden sollte
oder nicht. So ist eine nahtlose Weiterschaltung leichter durchführbar, aber
die Einrichtung muß von Anfang
an in das Funkzugangsnetz eingebaut sein – was die Komplexität steigert
und Unterstützung
in den Standards erfordert.
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Auf
die europäische
Patentanmeldung EP-A-1229751 und die US-Patentanmeldung US-A-2003/0074443
wird als Hintergrund Bezug genommen. Es ist aus EP-A-1229751 bekannt,
ein Telekommunikationssystem mit einer Mehrzahl von Netzen bereitzustellen,
von denen mindestens eines ein Netz für drahtlose Telekommunikationen
ist,
wobei jedes Netz eine Netzsteuerung umfaßt,
wobei
das System auch eine Benutzersteuerung umfaßt,
wobei die Benutzersteuerung
im Gebrauch mit den Netzsteuerungen zur Bereitstellung von Transport
für einen
Dienst zum Benutzer verhandelt.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Gegenüber der
Offenbarung von EP-A-1229751 ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß die
Verhandlung die Vereinbarung von Verträgen zum Transport des Dienstes
mit mindestens zwei Netzen ergibt, wobei bezüglich des jeweiligen dieser
Netze die Wahrscheinlichkeit der Bereitstellung von Transport weniger
als Eins beträgt.
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Von
den Erfindern wurde erkannt, daß eine Weiterschaltung
zwischen Systemen wünschenswert war,
um die Gesamt-Datenrate zu optimieren, wo sich der Benutzerstandort
oder die Mobilitätsstufe
um einen entsprechenden Betrag geändert hat, und könnte unternommen
werden, um den vom Benutzer wahrgenommenen Einfluß auf einen
bestehenden Dienst zu minimieren. Sie erkannten, daß um dies
zu erreichen, besonders, da eine Weiterschaltung zwischen Systemen
häufig
vorkommen könnte,
eine verbesserte Systemverwaltung erforderlich war. Sie erkannten,
daß eine
verbesserte Systemverwaltung auch ungeachtet der Weiterschaltung
zwischen Systemen bei einigen Ausführungsformen nützlich sein könnte.
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Ein
Telekommunikationssystem und ein Verfahren zur Transportbereitstellung
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in den unabhängigen
Ansprüchen
definiert, auf die der Leser nunmehr Bezug nehmen sollte. Einige
bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
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Ein
Beispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Telekommunikationssystem
mit einer Mehrzahl von Netzen. Mindestens eins der Netze ist ein
Netz für
drahtlose Telekommunikationen. Jedes Netz umfaßt eine Netzsteuerung und das
System umfaßt auch
eine Benutzersteuerung. Die Benutzersteuerung verhandelt mit den
Netzsteuerungen zur Bereitstellung von Transport für einen
Dienst zum Benutzer. Die Benutzersteuerung vereinbart Verträge zum Transport
mit mindestens zwei Netzen, wobei bezüglich des jeweiligen dieser
Netze die Wahrscheinlichkeit der Bereitstellung von Transport weniger
als Eins beträgt.
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Ein
weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung ist ein entsprechendes
Verfahren zur Bereitstellung von Transport für einen Dienst zu einem Benutzer.
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In
ihren bevorzugten Ausführungsformen
erlaubt die vorliegende Erfindung das Aufsetzen von Verträgen im voraus
mit mehreren Netzbetreibern und Unterscheidung zwischen den gleichzeitigen Verträgen, wobei
die Verträge
durch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Transports über das
zugehörige
Netz klassifiziert werden.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
ermöglichen
solche "probabilistischen" Verträge der Funkressourcenverwaltung,
Ressourcen zu reservieren, um zu einer späteren Zeit als der Vertragsverhandlung
zukünftiger
Konnektivität
gewisser zu sein. Die Wahl von Netz(en) kann als Teil der Geschäftsbeziehungen
zwischen den Netzbetreibern und dem Diensteanbieter und/oder zwischen
dem Benutzer und den Netzbetreibern selbst angesehen werden. Dies
ergibt einen flexibleren Marktplatz für "drahtlose Dienste".
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Durch
Verhandeln vor der eigentlichen Weiterschaltung zwischen Systemen
muß insbesondere eines
oder mehrere "Ausweich-"netze für mögliche Weiterschaltung
zwischen Systemen, z.B. zu Beginn einer Sitzungsverbindung, die
Agentenarchitektur nicht neu für
die unterschiedlichen möglichen
Mechanismen der Weiterschaltung zwischen Systemen ausgelegt werden.
Da probabilistische Reservierungen bestehen, bevor die eigentlichen
Ressourcen eines Ausweichnetzes in Anspruch genommen werden, ist
die Wahrscheinlichkeit geringer, daß eine Dienstverbindung während einer
Weiterschaltung zwischen Systemen abgeworfen wird. Auch können die
Verhandlungen, ohne die Leistung zu beeinflussen, beträchtlich
länger
dauern, als eine Weiterschaltung zwischen Systemen sollte. weiterhin
ist das durch die Verhandlungen zwischen Agenten im voraus erzeugte Verkehrsaufkommen
geringer als bei bekannten Ansätzen
von Neuverhandlung zwischen Agenten oder Weitervergebung bei Weiterschaltung zwischen
Systemen.
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Die
Verhandlungen zwischen der Benutzersteuerung und den Netzsteuerungen
finden vorzugsweise über
eine Dienstesteuerung statt, wobei die Dienstesteuerung zwischen
den Netzsteuerungen bezüglich
der Transportbereitstellung für
den Benutzer des Dienstes verhandeln kann. Vorzugsweise ist die
Benutzersteuerung ein Benutzeragent, jede Netzsteuerung ein Netzbetreiberverhandlungsagent
und jede Dienstesteuerung ein Diensteanbieterverhandlungsagent eines
Softwaresystems mit verteilter Steuerung und mehreren Agenten und
vorzugsweise entspricht das Softwaresystem mit verteilter Steuerung
und mehreren Agenten dem Contract-Net-Protokoll.
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Vorzugsweise
wird durch die Netzsteuerungen diktiert, mit welcher Wahrscheinlichkeit
ihre Netze den Transport bereitstellen können, und die Benutzersteuerung
oder eine Dienstesteuerung wählt infolgedessen
mindestens zwei Netze aus, mit denen vertragliche Verbindung aufzunehmen
ist. Vorzugsweise verhandelt die Benutzersteuerung mit den Netzsteuerungen
zur Bereitstellung von Transport für mehrere Dienste zum Benutzer,
wobei die Benutzersteuerung Verträge zum Transport der mehreren Dienste
mit mindestens zwei Netzen vereinbart, wobei bezüglich der jeweiligen dieser
Netze die Wahrscheinlichkeit der Bereitstellung von Transport jedes Dienstes
weniger als Eins beträgt.
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Die
Verhandlungen zwischen der Benutzersteuerung und den Netzsteuerungen
finden vorzugsweise über
eine Dienstesteuerung statt, wobei die Dienstesteuerung mit den
Netzsteuerungen zur Transportbereitstellung eines Dienstes zum Benutzer verhandeln
kann, wobei die Benutzersteuerung Verträge mit sowohl einem ersten
Netz als auch einem zweiten Netz für gemeinsam benutzten Transport des
Dienstes und mit einer ersten Wahrscheinlichkeit der Bereitstellung
von Transport vereinbaren kann, und einen Vertrag zum Transport
mit einem dritten Netz mit einer zweiten Wahrscheinlichkeit der
Bereitstellung von Transport vereinbaren kann. Vorzugsweise ist
der Vertrag für
Transport mit einem dritten Netz ein Vertrag für gemeinsam benutzten Transport zwischen
dem dritten Netz und dem ersten Netz, zweiten Netz oder einem anderen
Netz.
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Vorzugsweise
arbeiten im Gebrauch mindestens zwei der Netzsteuerungen bei der
Verhandlung miteinander. Vorzugsweise wird die Verhandlung im Gebrauch
vor oder nach Beginn des Transport des Dienstes unternommen. Vorzugsweise
ist mindestens eines der Netze ein CDMA-Netz (Code Division Multiple Access)
oder W-CDMA-Netz (Wideband Code Division Multiple Access) für drahtlose
Telekommunikationen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nunmehr
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielhafterweise und unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 ein
Diagramm einer bekannten Agentenarchitektur zur Verwaltung eines
heterogenen Telekommunikationssystems (STAND DER TECHNIK),
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2 ein
Diagramm einer beispielhaften Verhandlung zwischen einem Diensteanbieterverhandlungsagenten
(SPNA) und mehreren Netzbetreiberverhandlungsagenten (NPNA) zur
Bereitstellung eines Netztransports für einen Dienst zu einem Benutzer
(STAND DER TECHNIK),
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3 ein
Diagramm einer bevorzugten Agentenarchitektur zur Verwaltung eines
heterogenen Telekommunikationssystems,
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4 ein
Diagramm eines Beispiels von Verhandlungen und resultierenden Weiterschaltungen zwischen
Systemen in dem in 3 dargestellten System,
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5 ein
Diagramm eines Szenarios, bei dem ein Benutzer gleichzeitigen Zugang
zu mehr als einem Dienst besitzt,
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6 ein
Diagramm eines Szenarios, bei dem der SPNA für mehrere Benutzer zusammen
verhandelt und
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7 ein
Diagramm einer alternativen Agentenarchitektur zur Verwaltung eines
heterogenen Telekommunikationssystems, bei dem Verhandlungen direkt
zwischen einem Benutzeragenten (UA) und Netzbetreiberverhandlungsagenten
(NPNA) stattfinden.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
Erfinder erkannten, daß es
bei den bekannten Ansätzen,
zu versuchen, Weiterschaltung zwischen Systemen in einer auf Agenten
basierenden Architektur auf Grundlage von verhandelten "Verträgen" zwischen Netzbetreibern
und entweder Diensteanbietern (wie bei dem obigen Beispiel) oder alternativ
mit Endbenutzern Rechnung zu tragen, ein Grundproblem gibt. Dieses
Problem besteht darin, daß Weiterschaltung
zwischen Systemen eine Änderung
des Netzbetreibers in der Mitte der Sitzung erfordert und dadurch
einen abnormalen Abschluß vorheriger
Verträge
mit dem ursprünglichen
Netzbetreiber ergibt. Netzbetreiberverhandlungsagenten (NPNA) liegen
allgemein zentral in einem Netz und können daher nicht schnell auf Änderungen
der Funkressourcen am Rande eines Netzes reagieren. Der bekannte
Ansatz der Neuverhandlung der Verträge zwischen beispielsweise
den NPNA und einem Diensteanbieterverhandlungsagenten (SPNA – Service Provider
Negotiation Agent) verursacht daher Dienstunterbrechungen und möglicherweise
den Verlust der gesamten Sitzung. Ein alternatives bekanntes Verfahren,
bei dem ein NPNA die Datentransportbereitstellung an einen anderen
NPNA eines anderen Netzes weitervergibt, zu dem der Benutzer weiterschaltet,
weist ähnliche
Schwierigkeiten auf und ist schwer zu ermöglichen, wo die vom zweiten
Netz verfügbare
Dienstgüte
den Erfordernissen des ursprünglichen
Vertrags widerspricht.
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Von
den Erfindern wurde erkannt, daß,
da Änderung
des vertraglichen Satzes von Beziehungen aufgrund von Änderungen
der Wahl von Schnittstellen während
einer Dienstverbindung Schwierigkeiten ergibt, eine Lösung darin
besteht, die Anfangsverträge
so zu fassen, daß eine
Weiterschaltung zwischen Systemen im Rahmen des Anfangsvertrags
aufgenommen werden kann. Daher sollte der Anfangsvertrag ausdrücklich Änderungen
der Luftschnittstelle erlauben, mit allen resultierenden Bedeutungen
für die
Vergebührung
und Dienstgüte
(QoS – Quality
of Service). Die Verhandlung zielt daher auf die Herstellung von
Transportrechten über
mehrere Luftschnittstellen ab, möglicherweise
mit unterschiedlichen Netzbetreibern, für den einen Dienst.
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Das
erforderte Änderungen
der Art und Weise, wie die Verhandlungen geführt werden. Statt, daß ein Netzbetreiber
weiß,
daß er
Ressourcen für
einen Träger
bereitstellen muß,
der bestimmt über
sein Netz geführt
werden wird, gibt es nunmehr eine Anzahl von Netzbetreibern, die
den einen Dienst unterstützen,
mit einer Wahrscheinlichkeit von weniger als Eins, daß sich dieser
Dienst auf irgendeiner gegebenen Luftschnittstelle befindet. Abgesehen
von der Ungewißheit,
die sich im Einkommen für
den Netzbetreiber ergibt, gibt es nunmehr Ungewißheit im Niveau von Ressourcen,
die reserviert werden müssen. Ein
einfacher Ansatz zum Lindern dieses Problems besteht in der Kategorisierung
der gewählten
Luftschnittstellen durch die Wahrschein lichkeit, daß der Dienst
während
der Dauer des Dienstes auf diese Luftschnittstelle gelangen wird.
Man könnte
daher zwei Kategorien haben:
- • Primäre Luftschnittstelle.
Die Benutzungswahrscheinlichkeit ist in diesem Fall hoch. Der Netzbetreiber
muß wahrscheinlich
die erforderten Ressourcenzuteilungen für den bestimmten Benutzer reservieren.
Zusätzlich
zu Gebühren
für die
tatsächlich
auf der Luftschnittstelle geführten
Daten könnte
der Netzbetreiber möglicherweise
auch eine geringe Gebühr
für die
Reservierung berechnen.
- • Sekundäre Luftschnittstelle.
Die Benutzungswahrscheinlichkeit ist in diesem Fall gering. Der Netzbetreiber
macht eine teilweise Reservierung – d.h. eine Anzahl von Benutzern
mit dem Status "sekundär" würde auf
der Grundlage, daß nicht alle
in diese Luftschnittstelle weiterschalten werden, die gleiche Ressource
zugeteilt werden. Der Netzbetreiber könnte wiederum für die teilweise Reservierung
Gebühren
berechnen.
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Es
ist den Netzbetreiberverhandlungs-agenten (NPNA) überlassen,
für die
primären
und sekundären
Luftschnittstellenpositionen im Vertrag mit dem Diensteanbieterverhandlungsagenten
(SPNA) für
einen gegebenen Benutzeragenten (UA) zu "bieten". Dies kann entweder ein reines Wettbewerbsszenario oder
irgendeine Form von teilweisem Zusammenarbeitsszenario sein. Bei
dem ersteren Wettbewerbsfall entscheiden sich die Netzbetreiber,
wofür sie
bieten sollen, unabhängig
voneinander, während
im letzteren Fall "teilweiser
Zusammenarbeit" NPNA
miteinander gemeinschaftlich gemeinsame Angebote bereitstellen könnten.
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Systemarchitektur und
Verhandlungsverfahren
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In
der 3 ist die Grundsystemarchitektur dargestellt.
Benutzeragent UA (User Agent) steuert die mobile Endgeräteeinrichtung.
Netzbetreiberverhandlungsagenten (NPNA – Network Provider Negotiation
Agents) steuern ihre entsprechenden Funkzugangsnetze (RAN – Radio
Access Network). Ein Diensteanbieterverhandlungsagent (SPNA – Service Provider
Negotiation Agent) verhandelt zwischen dem UA und den NPNA betreffs
Dienstebereitstellung. Der UA kann in einem der mobilen Endgeräteeinrichtungen
(MT – Mobile
Terminals) resident sein oder sonst irgendwo in den Netzen.
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Ein
NPNA und sein zugehöriges
RAN gehören
einem Diensteanbieter.
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Wie
schon erwähnt
(und in 1 dargestellt) verhandelt der
UA mit den Diensteanbieterverhandlungsagenten (SPNA) für die Bereitstellung
eines Dienstes, der vom Benutzer gewünscht wird. Der UA kann mit
mehr als einem SPNA in Verbindung treten, um die besten Dienstbedingungen
zu den geringsten Kosten zu erhalten. Auf Grundlage des angeforderten
Dienstes und Informationen hinsichtlich des Benutzers (Endgerätefähigkeiten,
Benutzerstandort, verfügbarer
Luftschnittstellen usw.) können
die SPNA mit einem oder mehreren NPNA für die Bereitstellung von Datentransport
verhandeln, um den in Frage kommenden Dienst zu führen. Der
NPNA wird die Funkressourcenverwaltungsinstanzen in seinem eigenen
Netz zu Rate ziehen, um zu entscheiden, ob die Ressourcen zur Verfügung stehen
oder nicht und zu welchem Preis sie den SPNA angeboten werden könnten. Es
gibt daher zwei Sätze
von Verhandlung: zwischen UA-SPNA und zwischen SPNA-NPNA. Bei dieser
Ausführungsform
sind beide dieser unter Verwendung von Contract-Net-Protokoll implementiert.
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Bezug
nehmend auf 3 kann als beispielhaftes Szenario
ein Verhandlungsergebnis sein, das ein erstes Funkzugangsnetz RAN1
die primäre
Luftschnittstelle für
das mobile Endgerät
MT1 bereitstellt und ein zweites Funkzugangsnetz RAN2 die sekundäre Luftschnittstelle
für ein
mobiles Endgerät
MT2 bereitstellt, wobei beide Endgeräte vom Benutzeragenten UA (User
Agent) gesteuert werden. RAN3 wird nicht benutzt, da sein steuernder
NPNA3 bei der Verhandlung erfolglos war.
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In
der 4 ist ein beispielhaftes Verhandlungsverfahren
betreffs primärer
und sekundärer Luftschnittstellen
und dann Weiterschaltung zwischen den beiden dargestellt. Nach der
Darstellung in 4 wird zu allererst vom UA eine
Kommunikationsanforderung an den SPNA gestellt (Schritt a). Dann
fordert der SPNA von den NPNA Angebote für die Transporterfordernisse
an (Schritt b). Die NPNA kommunizieren dann mit ihren RAN, um die
Funkressourcenkosten der Bereitstellung dieses Transports zu bestimmen
(Schritt c). Von den NPNA werden dann ihre Angebote betreffs primärer und
sekundärer Positionen
zum SPNA zurückgeliefert
(Schritt d). Der SPNA informiert dann die NPNA und den UA darüber, welche
Angebote erfolgreich waren (Schritt e). Die erfolgreichen NPNA befehlen
dann ihren RAN, die zutreffenden Ressourcen zu reservieren (Schritt f).
Vom UA wird dann sowohl MT1 als auch MT2 konfiguriert, aber dem
MT1 befohlen, die Transportverbindung herzustellen (Schritt g).
Der Dienst wird eine Zeit lang über
die Luftschnittstelle zwischen MT1 und RAN1 geführt (Schritt h). Wenn erforderlich,
z.B. bei der MT1 tragende Benutzer sich außer Reichweite von RAN1 bewegt,
tritt eine Weiterschaltung zwischen Systemen von RAN2 zu RAN2 ein
(Schritt i). In einem späteren
Stadium, z.B. wenn MT1 sich wieder in Reichweite von RAN1 befindet,
tritt Weiterschaltung zwischen Systemen zurück zum RAN1 ein (Schritt j).
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Wie
schon erwähnt
könnten
andere Gründe für eine Weiterschaltung
zwischen Systemen abgesehen von Verlust von Netzversorgung die Optimierung
der Datenrate für
den Benutzer sein (d.h. Dienstgüte
aufrechtzuerhalten). Der Grund dafür könnte beispielsweise eine bessere
Bearbeitung von sich schnell bewegenden Benutzern (durch Weiterschaltung
zu einem Zellularnetz) oder langsamen Benutzern (durch Weiterschaltung
zu einem WLAN-Netz) sein. Ein weiterer Grund könnte sein, die Belastung eines
bestimmten Netzes zu lindern.
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Es
werden die Funkressourcen verhandelt, die das Mobilgerät zur Bereitstellung
von Transport für
den Dienst erfordert. Wenn sich ein Mobilgerät in einem Innenraum befindet,
ist es wahrscheinlich, daß ein
Netzbetreiber mit einem WLAN weiß, daß die erforderten Ressourcen
gering sind und würde
daher mit einem wettbewerbsfähigen
Preis anbieten, der Betreiber der primären Luftschnittstelle zu sein.
Ein Zellularnetz würde
andererseits wettbewerbsfähig die
Bereitstellung einer sekundären
Luftschnittstelle anbieten, würde
aber wahrscheinlich nicht für
die Primärschnittstelle
wettbewerbsfähig
sein. Dies könnte sich
jedoch in Abhängigkeit
von den relativen Netzbelastungen und der Geschwindigkeit des mobilen Endgeräts ändern. In
dem reinen Wettbewerbsszenario informiert der SPNA nicht die NPNA
betreffs der Liste von Luftschnittstellen, die das Mobilgerät "sieht" und bei denen es
registriert ist, so daß die
NPNA nicht miteinander zusammenarbeiten. Als Alternative können die
NPNA, wenn sie ein vollständigeres
Bild darüber
besitzen, was der UA hinsichtlich verfügbarer Ressourcen sieht, miteinander
in ihren Verhandlungen mit dem SPNA zusammenarbeiten und daher eine
optimalere Lösung
erreichen.
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Einige alternative
Ausführungsformen
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Als
Erweiterung dieses grundlegenden Ansatzes können zusätzliche Informationen wie beispielsweise
der Standort des Benutzers, die Endgerätefähigkeiten und sogar Verhalten
des Benutzers in der Vergangenheit (z.B. wenn ein Benutzer in einem teilnehmerintensiven
Gebiet erscheint, wird durch die Vorgeschichte angedeutet, daß der Benutzer
dort bedeutsame Zeitdauern verbringt?) von Netzbetreiberverhandlungs-agenten
(NPNA) beim Schätzen
der Wahrscheinlichkeit benutzt werden, daß das Netz den Transport mit
diesem Benutzer unterstützen
werden muß.
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Bei
einigen Auführungsformen
könnte
der Diensteanbieterverhandlungsagent (SPNA – Service Provider Negotiation
Agent) mehr als zwei in Frage kommende Luftschnittstellen anfordern – man könnte sich
eine Reihe von Kandidaten vorstellen, wobei jeder mit einer anderen
Wahrscheinlichkeit ausgewählt wird.
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Bei
einigen Ausführungsformen
könnte
man ein offenes Angebotsverfahren haben, wo jeder NPNA ein Angebot
macht. Wieder auf 4, Schritt d Bezug nehmend wird,
anstatt anzubieten, primäre und
sekundäre
Luftschnittstellen, jeweils mit einer vorbestimmten zugehörigen Wahrscheinlichkeit
angenommen zu werden, bereitzustellen, bei diesem alternativen Ansatz
von den NPNA angezeigt (a) die Wahrscheinlichkeit, daß das zugehörige Netz
in der Lage sein wird, den gegebenen Benutzer zu bedienen, und (b)
unter welchen Bedingungen von Standort und Mobilität diese
Wahrscheinlichkeit berechnet wird. Es ist dann dem SPNA überlassen,
einen Satz von Netzbetreibern zusammenzusetzen, so daß die Summe
mit hoher Wahrscheinlichkeit (und vernünftigem Preis) in der Lage
sein wird, den Benutzer zu bedienen.
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Normalerweise
werden die beispielsweise in Schritten a bis g der 4 gezeigten
Verhandlungen in den meisten Ausführungsformen bei Dienstbeginn durchgeführt; in
manchen Systemen könnte
es jedoch Situationen geben, wo es vorteilhaft sein würde, wieder
in die Verhandlungsphase einzutreten, um den "Vertrag" neu zu verhandeln. Mögliche Gründe dafür wären, wo
das Mobilgerät
während
der Dienstverbindung eine neue Luftschnittstelle erkennt und sich
bei ihr anmeldet oder wo der SPNA sich eines anderen Netzes bewußt wird,
das im allgemeinen wettbewerbsfähigere
Angebote macht oder besseren Dienst bereitstellt. Es würde jedoch
immer noch der Fall sein, daß diese
Verhandlungen lange vor jeder Weiterschaltung zu dem mit dieser
neu identifizierten Luftschnittstelle verbundenen Netzbetreiber
abgeschlossen sein müssen.
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Der
Ansatz probabilistischer Ressourcenreservierungen und gleichzeitiger
Verträge
mit unterschiedlichen Netzbetreibern kann auf andere Dienstverhandlungsarchitekturen
als auf Agenten basierenden Architekturen oder auf andere, nicht
auf dem Contract-Net-Protokoll basierende auf Agenten basierende
Architekturen angewandt werden. Beispielsweise kann die Verhandlung
zwischen Softwareinstanzen stattfinden, die nicht verteilt und nicht
autonom sind. Was von Bedeutung ist, ist die Bildung einer Vereinbarung
zwischen dem Netzbetreiber und (letztendlich) dem Benutzer.
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Der
Ansatz läßt sich
auf Szenarios erweitern, wo der Benutzer gleichzeitigen Zugang auf
mehr als einen Dienst benötigt.
Bezug nehmend auf 5 kann ein Benutzer beispielsweise
eine primäre
Anwendung, d.h. Dienst (als Dienst 1 in der 5 dargestellt)
aufweisen, die eine primäre
Luftschnittstelle und eine sekundäre Luftschnittstelle anfordert,
während
der Benutzer im Hintergrund eine sekundäre Anwendung (Dienst 2) besitzt,
die eine weitere primäre
Luftschnittstelle anfordert, aber mit einem niedrigeren Satz Prioritäten. Diese
zwei Anwendungen könnten
dann zusammenarbeiten oder durch eine höhere Instanz wie beispielsweise
einen Benutzeragenten gesteuert werden (da dies im Interesse des Benutzers
ist), um die QoS der Anwendung mit der höchsten Priorität aufrechtzuerhalten.
Beispielsweise wird in dem in 5 gezeigten
Szenario, wenn der Dienst 1 nicht länger auf der primären Schnittstelle weiterlaufen
kann, er zur sekundären
Schnittstelle weitergereicht wird, unter Verwendung von Ressourcen,
die vorher dem Dienst 2 zugewiesen waren. Dies wird vom Benutzeragenten
(UA – User
Agent) gesteuert. Hier würde
die Anfangsverhandlung (oder Neuverhandlungen bei Zufügung eines
neuen Dienstes) den obigen Möglichkeiten
Rechnung tragen, indem der Diensteanbieterverhandlungsagent SNPA Angebote
von den Netzbetreiberverhandlungs-agenten (NPNA – Netzwork Provider Negotiation
Agents) für
Transport für
zwei (oder mehr) einem Benutzer zugeordneten Anwendungen anfordert.
Ein NPNA könnte
unternehmen, nur eine (oder eine Teilmenge) der Anwendungen zu unterstützen.
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Man
kann die im vorhergehenden Absatz erwähnte Idee einer Angebotsanforderung
von einem SPNA für
einen Satz Anwendungen (d.h. Dienste) einen Schritt weiter führen, nämlich auf
eine Angebotsanforderung für
einen Satz Benutzer nach der Darstellung in 6 (MT1,
MT2, MT3, die natürlich unterschiedliche
Arten von mobilen Endgeräteeinrichtungen
bezeichnen) zu erweitern. Dies würde dann
eintreten, wenn der SPNA "Gruppenbuchungen" von Ressourcen bei
NPNA aufweist (wie es beispielsweise dann zutreffen würde, wenn
der SPNA einen Betreiber eines mobilen virtuellen Netzes vertritt):
die Mischung von vom SPNA (auf Grundlage von Angeboten von den NPNA)
angenommenen Ressourcen könnte
vom SPNA so gewählt
werden, daß sie
für die
Gruppe gegenwärtig
aktiver Benutzer und ihrer relativen Prioritäten optimal sind. Die Benutzerformen
einer Benutzergruppe mit einem "Gemeinschafts-"Interesse entweder
an der Maximierung der Ressourcen über die Gemeinschaft oder für bestimmte
Benutzer in dieser Gemeinschaft. Die NPNA empfangen hier daher eine
Anforderung von Angeboten für
Transport für
eine Anzahl von Diensten, und es ist ihnen freigestellt, für alle oder
eine Teilmenge dieser Dienste zu bieten.
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Es
ist daher aus den vorhergehenden zwei Abschnitten ersichtlich, daß das Konzept
einer "Gemeinschaft" zwischen verschiedenen
Anwendungen (d.h. Diensten) eines Benutzers oder zwischen verschiedenen
Benutzern in einer Benutzergruppe, die eine Anzahl von Verträgen veranlassen,
jeweils zwischen einem bestimmten Netzbetreiber und dieser "Gemeinschaft", und den Ressourcen
in diesen Verträgen
danach als Ganzes verwaltet werden, um den Prioritäten dieser "Gemeinschaft" zu genügen.
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Eine
weitere Erweiterung besteht in der Unterstützung eines Dienstes über mehrere
Luftschnittstellen gleichzeitig (d.h. zu mehreren Funkzugangsnetzen
(RAN) gleichzeitig). Dies wäre
besonders nützlich
für ressourcenintensive
Anwendungen oder wo keine einzelne Luftschnittstelle den gesamten Transport
bereitstellen kann.
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Bei
einer Ausführungsform
nach der Darstellung in 7 wird die in Bezug auf die
in 3 gezeigte Ausführungsform beschriebene Funktionalität des SPNA
vom UA unternommen, d.h. es ist kein getrennter SPNA erforderlich.
Vom UA werden Angebote für
einen Dienst direkt von den verschiedenen NPNA ersucht, z.B. die
primären
und sekundären Schnittstellen
ausgewählt
und die NPNA dementsprechend angewiesen.
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Bei
einigen Ausführungsformen
basieren alle Netze auf Funk, d.h. für drahtlose/mobile Telekommunikationen.
Bei anderen Ausführungsformen
basieren nicht alle Netze auf Funk, da eines oder mehrere drahtgebunden
sind.
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Bei
einigen Ausführungsformen
wird hinsichtlich der zwei möglichen
Sätze von
Verhandlungen: zwischen UA-SPNA
und zwischen SPNA-NPNA, eine unter Verwendung eines Protokolls wie
des Contract-Net-Protokolls implementiert, während die andere unter Verwendung
eines alternativen Protokolls implementiert wird.