DE60202763T2

DE60202763T2 - Verfahren, Rechnerprogramm, Kundenendgerät und Netzwerk für die effiziente Benutzung von Netzwerkmittel durch die "just-in-time" Anpassung des Dienstqualitätes basiert auf die Benutzung des Dienstes und das Verhalten des Benutzers

Info

Publication number: DE60202763T2
Application number: DE60202763T
Authority: DE
Inventors: Lieven Trappeniers; Marc Godon
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE60202763D1; EP1383284B1; ATE288163T1; US8046462B2; US20050262228A1; EP1383284A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modulation der Dienstgüte (Quality of Service – QoS) in Zugangsnetzen.
Stand der Technik
In der heutigen Internetworking-Infrastruktur sind viele komplexe Anwendungen, wie z.B. Videoströme, Multimediakonferenzen oder verteilte virtuelle Realität, im Einsatz. Die wichtigste Anforderung, die alle diese Anwendungen erfüllen müssen, ist eine (garantierte) Dienstgüte (QoS), wie z.B. große Bandbreite, Verzögerung, Jitter usw.
Die ITU-T-Empfehlung E.800 (08/94) führt auf den Seiten 1 bis 4 in das QoS-Konzept ein und definiert dort Bereiche, welche die QoS beeinflussen. Diese Empfehlung beschreibt Faktoren, die gemeinsam zu der vom Benutzer eines Telekommunikationsdienstes wahrgenommenen Gesamtdienstgüte beitragen. Der Grad der Zufriedenheit des Benutzers mit der Dienstgüte kann in Bereiche der Dienstleistungsfähigkeit wie Unterstützung, Funktionsfähigkeit, Nutzbarkeit und Sicherheit aufgegliedert werden. Die Empfehlung definiert QoS als die gemeinsame Wirkung der Dienstleistungsfähigkeit, die den Grad der Zufriedenheit eines Dienstbenutzers bestimmt.
Diensteanbieter, welche Dienste mit einer garantierten Güte anbieten, benötigen Managementsysteme, die QoS-Daten aus den vier Leistungsfähigkeitsbereichen abrufen, berechnen und darstellen können. Diese Managementsysteme müssen die Einhaltung der so genannten Service Level Agreements (SLA) zwischen den Kunden und dem Anbieter überwachen und auf Verletzungen der Dienstgüte gemäß Geschäftsbedingungen reagieren. Heutzutage gibt es Produkte für ein solches Management, doch es existieren keine Normen oder De-facto-Normen, um die Integration eines QoS-Managementsystems in andere Managementsysteme, wie z.B. Vermittlung (Mediation), Gebührenabrechnung und Dienstfreischaltung, als Teil einer Management-Gesamtlösung zu erleichtern.
QoS-Anforderungen sind typischerweise in Form von Grenzen spezifiziert, z.B. die Ende-zu-Ende-Verzögerung im ungünstigsten Fall oder die maximale Bandbreite. Es können auch andere Parameter spezifiziert sein.
Andererseits weisen die Netze bezüglich der Dienstgüte nur begrenzte Ressourcen auf. Die Ressourcen werden von den Kunden gemeinsam genutzt.
Die Ressourcen werden heutzutage vorwiegend statisch von Kunden zugeteilt, z.B. nach einem Geschäftsmodell. Es gibt „farbige" Dienste (Gold, Silber, Bronze), bei denen für jede Verbindung beim Verbindungsaufbau ein statischer QoS-Typ gewählt wird. Aus der Telefonie ist eine Optimierung bekannt, welche die Kosten durch Wahl einer Abonnementsart (Anbieter) zum Zeitpunkt der Abonnierung, z.B. über eine Call-by-Call-Vorwahlnummer oder Benutzer-Präferenzen, minimiert. Ein anderes Beispiel ist die Art des Abonnements (Gebührenabrechnung) nach Benutzer-Präferenzen im Mobilfunk. Dabei erfolgt keine Kostenreduzierung und keine Änderung der QoS; es wird lediglich die Gebührenabrechnung angepasst, während die QoS unverändert bleibt.
Dieses QoS-Management ist ziemlich statisch geartet und wird zum Zeitpunkt der Abonnierung administrativ konfiguriert. Änderungen der QoS und des Abonnementspreises sind administrative Aufgaben. Die Granularität dieser Lösung ist auf den Verbindungsaufbau beschränkt, nicht auf die Anforderungen der Anwendungen, die sie benutzen.
Dieser Stand der Technik hat einige wesentliche Nachteile. Er berücksichtigt nicht die dem Betreiber entstehenden Kosten. Es erfolgt keine Änderung der QoS, nur die Gebührenabrechnung wird angepasst, während die QoS unverändert bleibt. Diese Lösungen sind in Bezug auf Änderungen Beschränkungen unterworfen. Typischerweise kann ein Benutzer die Abonnementsart zwei- oder dreimal ändern. Und die Granularität ist auf eine Verbindung statt auf Dienste oder feinere Granularität beschränkt. Die QoS-Anpassung wird vom Benutzer auf der Basis einer Übereinstimmung zwischen Präferenzen und Verhalten des Dienstes ausgelöst. Der Benutzer muss die Beurteilung der Übereinstimmung selbst vornehmen.
Insbesondere in den heutigen Breitband-Zugangsnetzen mangelt es an dynamischen Abonnementsarten. Es gibt statische Abonnementsarten, welche die Verbindung als Ganzes behandeln. Typischerweise wählt der Benutzer zum Zeitpunkt der Abonnierung ein Gold-Abonnement als Alternative zu einem Bronze-Abonnement, und diese Abonnementsart wird danach nicht mehr geändert. Möchte der Benutzer anspruchsvollere Dienste nutzen, muss er sein gesamtes Verbindungsabonnement ändern, was sich auf alle Dienste und alle Familienmitglieder auswirkt.
1 bis 5 dienen zur Erläuterung der derzeitigen Probleme und der vorgeschlagenen Lösung. Für einen Gold-Dienst bezahlt der Endbenutzer viel Geld, um zu allen Zeiten z.B. eine große Bandbreite zur Verfügung zu haben, welche die meisten seiner Bedürfnisse deckt. Obwohl der Betreiber beträchtliche Einnahmen hat, muss er viel unbenutzte Bandbreite bereitstellen.
Für einen Bronze-Dienst hat der Endbenutzer ein billiges Abonnement, das die Netzleistung beschränkt. Umsteigen von Bronze zu Gold ist teuer und ein zeitaufwendiger administrativer Prozess.
Deshalb ist es erforderlich, ein Verfahren zur hochadaptiven Zuteilung von Dienstgüte, z.B. Bandbreite, anzugeben.
Ein solches Verfahren zur Zuteilung von Bandbreite auf Vorhersagebasis ist aus der Internationalen Patentanmeldung WO 99/44335 bekannt. Dort werden Pakete mit bestimmten Datenströmen gekennzeichnet, und Merkmale der Datenströme werden dazu verwendet, wahrscheinliche zukünftige Bandbreitenanforderungen vorherzusagen. Solche Vorhersagen dienen dazu, Kanäle mit großer Bandbreite zuzuteilen und Kanäle entsprechend vorhergesagten Erfordernissen zu schließen oder umzuschalten. Vorzugsweise ist das System selbstlernend und kann eine Regelbasis („rules base") zum Treffen von Zuteilungsentscheidungen, z.B. aufgrund tatsächlicher Nutzungsstatistiken, modifizieren.
Das Europäische Patent EP 1 202 528 beschreibt eine Weiterbildung aus der Perspektive des Benutzers statt vom technischen Standpunkt aus in Bezug auf Bandbreite, nämlich ein browserbasiertes Überwachungssystem und Verfahren. Ein mittels einer internetkonformen Einrichtung des Benutzers ablauffähiger Browser ist zum Starten einer Transaktionssitzung vorgesehen, wobei dem Browser ein medienbasierter parametrischer Detektor zugeordnet ist, um eine Vielzahl von während der Transaktionssitzung erzeugten medienbasierten Parametern und Metriken zu verfolgen. Die medienbasierten Parameter und Metriken werden zumindest teilweise durch die Interaktion des Benutzers mit dem Browser in Bezug auf die Transaktionssitzung bewirkt. In Verbindung mit dem Browser ist eine Meldestruktur vorgesehen, um die medienbasierten Parameter und Metriken an eine Internetinstanz zum Ausführen eines IP-basierten Dienstes zu melden.
Die Europäische Patentanmeldung EP 1 158 740 betrifft eine Grundstruktur zum Erzielen einer Queranpassbarkeit („cross-adaptability") durch den Einsatz von Komponenten für das QoS-Management in dem Kommunikationsnetz (den Kommunikationsnetzen) mittels einer Komponenten-Koordinatoreinheit und geht das Uniformitätsproblem an.
Die Europäische Patentanmeldung EP 1 021 015 offenbart ein System zum Steuern einer Netzeinrichtung durch Erfassen einer Benutzer- oder Anwendungspriorität und Steuern der Einrichtung entsprechend der Priorität.
Der Artikel „A CORBA-BASED QUALITY OF SERVICE MANAGEMENT FRAMEWORK FOR DISTRIBUTED MULTIMEDIA SERVICES AND APPLICATIONS", IEEE NETWORK, IEEE INC., NEW YORK, US, Band 13, Nr. 2, Seite 70–79, XP000875023, ISSN: 0890–8044, behandelt Fragen des QoS-Management bei verteilten Multimediadiensten und -anwendungen. Es wird ein Ende-zu-Ende-QoS-Management angegeben, das als „QoS Management Framework" bezeichnet wird. Eine Schlüsselkomponente dieses Systems ist das „QoS Management Service Object", welches den Einsatz von Ressourcen an Endpunkten optimiert und das Ressourcenmanagement über Schichtgrenzen hinweg koordiniert. Vom QoS Management Service Object werden Dienste wie z.B. Übersetzung, Überwachung, Zugang und Verhandlung bereitgestellt, die ein dynamisches Aushandeln und Neuaushandeln der QoS durch Benutzer erlauben.
Ein weiteres Verfahren und eine weitere Einrichtung zum Herbeiführen einer über die Bandbreite veränderbaren Erfahrung für einen Endbenutzer (Method and Apparatus for Invoking a Variable Bandwidth Experience for an End-User) sind in der Internationalen Patentanmeldung WO 01/50278 beschrieben.
Ein zu lösendes Problem besteht darin, in einheitlicher und effizienter Weise Netzressourcen bezüglich der oben erwähnte QoS vorzusehen, um den tatsächlichen Bedarf von Kunden, d.h., aus der Benutzerperspektive gesehen statt technisch in Bezug auf Bandbreite, so gut wie möglich zu decken. Dazu müssen die Netzressourcen, d.h., die QoS, entsprechend den Anforderungen und Erwartungen der Benutzer vergeben werden.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Zuteilen von Netzressourcen durch Just-in-Time-Modulation von Dienstgüte (QoS) gelöst, welches folgende Schritte umfasst

– Registrieren von QoS-Bedarf (16),
– Vorhersagen von QoS-Bedarf,
– Ableiten und Weitergeben von QoS-Bedarf (16) und QoS-Zuweisungen (14), und
– Koordinieren von QoS-Bedarf (16) einer Vielzahl von Benutzern,

– Registrieren eines einer Bandbreitenanforderung vorausgehenden Click-Stroms in einem Client-Endgerät eines Benutzers als Benutzerverhalten, welches die Echtzeitanpassung oder Modulation der QoS-Einstellungen (15) in einem Endgerät auslöst,
– Erzeugen eines QoS-Benutzerprofils (13) im Endgerät, welches ein Ereignisprotokoll umfasst, das Ressourcenanforderungen und eine Synthese des Benutzerverhaltens enthält,
– Vorhersagen von QoS-Bedarf (16) auf der Basis des aktuellen Benutzerverhaltens und des QoS-Benutzerprofils (13) durch eine trainierte Vorhersagekomponente im Endgerät, welche die Vorhersage/Benutzerkorrektur-Fehlerrate minimiert,
– Auswerten von QoS-Bedarf (16) und Abgleichen von QoS-Zuweisungen zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen (14),
– Koordinieren von QoS-Bedarf (16) einer Vielzahl von Benutzern auf der Basis von vorhergesagtem QoS-Bedarf (16), QoS-Benutzerprofilen (13), QoS-Benutzerpräferenzen (11) und zur Verfügung stehenden Ressourcen (15) durch einen Scheduling-Server.

Die Erfindung umfasst eine Beobachtung von Ressourcenanforderungen und des Benutzerverhaltens und eine Ableitung von QoS-Bedarf sowie eine entsprechende Vergabe von Netzressourcen in Bezug auf QoS. Ein Scheduler moduliert die QoS in Abhängigkeit von der Dienstnutzung und dem Benutzerverhalten „just in time". „Modulation" bedeutet hier eine Änderung der QoS entsprechend dem QoS-Bedarf. Im Folgenden wird der Begriff „Anpassung der QoS" synonym zu „QoS-Modulation" verwendet.
Das Benutzerverhalten wird auf der Grundlage des jeweiligen Ereignisstroms erfasst, und es wird eine Vorhersage der erforderlichen Ressourcen, z.B. Bandbreite, Verzögerung usw., durchgeführt. Die Ressourcen werden entsprechend dem erwarteten oder vorhergesagten Bedarf vergeben. Die Anpassung der QoS kann auf einer Analyse des Benutzerverhaltens und einer Synthese basieren, die z.B. in einem Benutzerprofil gespeichert ist. Die Modifizierung von QoS-Einstellungen kann für den Benutzer transparent gemacht werden. Der Benutzer kann einbezogen werden, wenn die QoS, z.B. die Bandbreite, vorübergehend erhöht wird, und eventuell mit entsprechenden Gebühren belastet werden.
Die Erfindung umfasst vorteilhafte Scheduling-Szenarios, in denen die modulierte QoS durch Dienstwahl ausgelöst wird, in denen die QoS prädiktiv moduliert wird, in denen QoS-Einstellungen für den Benutzer transparent sind und in denen der Benutzer interaktiv beteiligt ist.
AUFGABEN UND VORTEILE DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist das oben beschriebene Verfahren.
Die Erfindung besteht außerdem in einem Telekommunikationsnetz mit einem Client-Endgerät und einem Scheduler-Server, wobei das Client-Endgerät umfasst:

– Registriermittel zum Registrieren von Dienstgüte, QoS-Bedarf (16),
– Vorhersagemittel zum Vorhersagen von QoS-Bedarf (16),
– Mittel zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen (14),

– Auswerte- und Abgleichmittel zum Auswerten von QoS-Bedarf (16) und Abgleichen von QoS-Zuweisungen zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen (14), und
– Koordinierungsmittel zum Koordinieren des QoS-Bedarfs (16) einer Vielzahl von Benutzern,

– Registriermittel zum Registrieren eines einer Bandbreitenanforderung vorausgehenden Click-Stroms in einem Client-Endgerät eines Benutzers als Benutzerverhalten, welches die Echtzeitanpassung oder Modulation der QoS-Einstellungen (15) auslöst,
– Verarbeitungsmittel zum Erzeugen eines QoS-Benutzerprofils (13), welches ein Ereignisprotokoll umfasst, das Ressourcenanforderungen und eine Synthese des Benutzerverhaltens enthält,
– Vorhersagemittel zum Vorhersagen (8, 10) von QoS-Bedarf auf der Basis des aktuellen Benutzerverhaltens und des Benutzerprofils (13) durch eine trainierte Vorhersagekomponente, welche die Vorhersage/Benutzerkorrektur-Fehlerrate minimiert,

– Koordinierungsmittel zum Koordinieren von QoS-Bedarf (16) einer Vielzahl von Benutzern auf der Basis von vorhergesagtem QoS-Bedarf (16), QoS-Benutzerprofilen (13), QoS-Benutzerpräferenzen (11) und zur Verfügung stehenden Ressourcen (15).

Die Erfindung besteht weiterhin in einem Client-Endgerät, welches umfasst:

– Registriermittel zum Registrieren von Dienstgüte, QoS-Bedarf,
– Vorhersagemittel zum Vorhersagen von QoS-Bedarf,
– Mittel zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen,

– Registriermittel zum Registrieren eines einer Bandbreitenanforderung vorausgehenden Click-Stroms am Client-Endgerät als Benutzerverhalten, welches die Echtzeitanpassung oder Modulation der QoS-Einstellungen (15) auslöst,
– Verarbeitungsmittel zum Erzeugen eines Benutzerprofils (13), welches ein Ereignisprotokoll umfasst, das Ressourcenanforderungen und eine Synthese des Benutzerverhaltens enthält,
– Vorhersagemittel zum Vorhersagen von QoS-Bedarf (16) auf der Basis des aktuellen Benutzerverhaltens und des Benutzerprofils (13) durch eine trainierte Vorhersagekomponente, welche die Vorhersage/Benutzerkorrektur-Fehlerrate minimiert.

Die Erfindung besteht ferner in einem entsprechenden Computersoftware-Produkt. Sie realisiert einen Scheduler zur effizienten Nutzung von Netzressourcen durch Just-in-Time-Modulation von QoS in Abhängigkeit von Dienstnutzung und Benutzerverhalten, welcher Scheduling- oder Dispositionsmittel zum Auswerten und Abgleichen des QoS-Bedarfs und Weitergeben der QoS-Zuweisungen in Abhängigkeit von Ressourcenanforderungen, QoS- Benutzerprofilen, QoS-Benutzerpräferenzen und Verfügbarkeit von Ressourcen umfasst.
Weiterhin realisiert die Erfindung ein Netz zur effizienten Nutzung von Netzressourcen durch Just-in-Time-Modulation von QoS in Abhängigkeit von Dienstnutzung und Benutzerverhalten, welches umfasst: mindestens ein Client-Endgerät, das QoS-Bedarf, QoS-Benutzerprofile und QoS-Benutzerpräferenzen liefert, mindestens einen Scheduling-Server, der durch Auswertung von QoS-Bedarf, Abgleichen des QoS-Bedarfs mit QoS-Ressourcen und Weitergabe des QoS-Bedarfs in Abhängigkeit von QoS-Benutzerprofil-Informationen und QoS-Benutzerpräferenzen QoS-Zuweisungen liefert, und Netzelemente, die QoS-Zuweisungen verteilen und QoS-Bedarf und QoS-Zuweisungen weitergeben.
Es ist deshalb Aufgabe und ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass QoS auf der Grundlage einer feinen Granularität angepasst und so ein Hochleistungsnetz simuliert wird.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Benutzer die Beurteilung der QoS nicht selbst vornehmen muss.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das vorgeschlagene Szenario eine feinere Granularität für QoS-Änderungen aufweist: Dienste statt Verbindung, Benutzer statt Teilnehmer, Echtzeit statt nur einmal, moduliert statt fest.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Endbenutzer niedrige Abonnementsgebühren bei zusätzlichem Komfort-Dienst zahlen und ihnen trotz dieser niedrigen Gebühren erstklassige Dienstqualität geboten wird. Betreiber können ihre Netze genauer dimensionieren und zusätzliche Einkommensströme von Benutzern generieren, die normalerweise billige Abonnements nehmen würden.
Diese und viele andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Durchschnittsfachmann aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Standes der Technik, welches das Problem bei einer Bronze-QoS veranschaulicht.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Standes der Technik, das die Lösung bei einer Gold-QoS veranschaulicht.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Anwendungsfalldiagramms (nach „The Unified Modeling Language User Guide", Booch et al., Addison Wesley, 1999, Kapitel 17) für die Beziehung zwischen interagierenden Komponenten, die QoS-Ressourcen und -bedarf gemäß der Erfindung verwalten.
4 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Erfindung veranschaulicht, wenn QoS adaptiv auf der Basis der Dienstwahl verwaltet wird.
5 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Erfindung veranschaulicht, wenn QoS adaptiv auf der Basis einer Beobachtung des Benutzerverhaltens und einer Vorhersage verwaltet wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die nachfolgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich der Erläuterung dient und in keiner Weise als Beschränkung zu verstehen ist. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich für solche Fachleute ohne weiteres bei Betrachtung der in der Beschreibung enthaltenen Offenbarung.
1 zeigt ein Diagramm, in dem auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse die QoS aufgetragen ist. Die durchgezogene Linie ist der Benutzerbedarf an QoS, und die gestrichelte Linie ist die zur Verfügung stehende Ressource einer Bronze-QoS.
Die strukturierten Flächen kennzeichnen die Situationen, in denen der QoS-Bedarf größer als die zur Verfügung stehende QoS-Ressource ist. Es ist ein Szenario dargestellt, in dem der Benutzer zunächst surft, „surf" 1, wobei die verfügbare QoS zum ersten Mal überschritten wird, und dann in „chat" 2 innerhalb der verfügbaren QoS chattet. Nach dem Chatten startet der Benutzer in „movie" 3 eine Film und überschreitet dabei die verfügbare Bandbreite bei weitem. Zusätzlich surft der Benutzer in „+surf" 4, während der Film abläuft. Schließlich startet der Benutzer in „ftp" 5 eine FTP-Sitzung, wobei die verfügbare Bandbreite ebenfalls überschritten wird.
Das Diagramm veranschaulicht den Mangel an QoS in bestimmten Stoßbetriebssituationen („burst situations"). Es veranschaulicht weiterhin die Vergeudung der QoS-Ressource in den dazwischen liegenden Zeiten.
2 zeigt ein Diagramm, in dem auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse die QoS aufgetragen ist. Die durchgezogene Linie ist der Benutzerbedarf an QoS, und die gestrichelte Linie ist die zur Verfügung stehende Ressource einer Gold-QoS.
Die strukturierten Flächen kennzeichnen die Situationen, in denen der QoS-Bedarf größer als die verfügbare QoS-Ressource ist. Das Diagramm zeigt ein Szenario, in dem ein Benutzer zunächst surft „surf" 1, wobei die verfügbare QoS nicht überschritten wird, und dann in „chat" 2 innerhalb der verfügbaren QoS chattet. Nach dem Chatten startet der Benutzer in „movie" 3 einen Film, wobei die verfügbare QoS nicht überschritten wird. Erst wenn der Benutzer in „+surf" 4 zusätzlich zu surfen beginnt, während der Film läuft, wird die verfügbare QoS überschritten. Schließlich startet der Benutzer in „ftp" 5 eine FTP-Sitzung, wobei die verfügbare QoS ebenfalls nicht überschritten wird.
Das Diagramm veranschaulicht den aufgelösten Mangel an QoS in bestimmten Stoßbetriebssituationen gegenüber 1. Es veranschaulicht auch die starke Vergeudung der QoS-Ressource in den dazwischen liegenden Zeiten.
3 zeigt ein Anwendungsfalldiagramm (Use Case Diagram) der vorliegenden Erfindung. Es enthält einen Anwendungsfall für den QoS-Scheduler, „scheduler-QoS-module" 7, einen die Client-Funktionalität darstellenden Anwendungsfall, „client-QoS-module" 8, und einen Anwendungsfall für Netzelemente, „network-element-QoS-module" 12. Der Client-Anwendungsfall „client-QoS-module" 8 ist untergliedert in einen Steuer-Anwendungsfall „QoS-preferences" 11 und einen Profilierungs-Anwendungsfall „client-profiling-module" 10, der wiederum durch den Anwendungsfall „QoS-profiles" 13 untergliedert ist. Der Anwendungsfall „scheduler-QoS-module" 7 ist durch einen Anwendungsfall „scheduler-profiling-module" 6 untergliedert, welcher das Verhalten einer Vielzahl von Benutzern darstellt. Das Diagramm zeigt ferner einen Akteur (Benutzer), im Folgenden „Benutzer" genannt.
Der Benutzer hat einen bestimmten QoS-Bedarf, ausgedrückt als z.B. in Form von Ressourcenanforderungen oder eines Click-Stroms beobachtbares Verhalten. Der Anwendungsfall „client-QoS-module" 8 ist für das Verhalten und die Ableitung des QoS-Bedarfs zuständig. Dies kann durch Erfassen der Anforderungen und Ableiten eines QoS-Bedarfsprofils geschehen, welches durch den Anwendungsfall „client-profiling-module" 10 modelliert wird, der QoS-Benutzerprofile vom Anwendungsfall „QoS-profiles" erhält. Ein Benutzer hat die Möglichkeit, den Bedarf sowie die Profilierung durch bestimmte bevorzugte Strategien zu steuern. Deshalb ist der Anwendungsfall „QoS-preferences" 11 eingeführt.
Auf der Netzseite ist eine Scheduler-Komponente durch den Anwendungsfall „scheduler-QoS-module" dargestellt. Sie umfasst einen Anwendungsfall „scheduler-profiling-module" 6, welcher eine Vielzahl von QoS-Benutzerprofilen sowie zur Verfügung stehende QoS-Ressourcen zusammenfügt. Sie steht über „QoS Demands" 16 mit dem Anwendungsfall „client-QoS-module" 8 in Beziehung. Der Anwendungsfall „scheduler-QoS-module" 7 modelliert das Einplanen von QoS-Ressourcen entsprechend dem QoS-Bedarf. Somit steht er mit dem Anwendungsfall „network-element-QoS-module" 12 in Beziehung. Die Beziehung trägt die Bezeichnung „Grants QoS". Der Anwendungsfall „network-element-QoS-module" 12 liefert die zugewiesene QoS an einen Clienten; dies ist durch die Beziehung „Provides QoS" zwischen dem Anwendungsfall „network-element-QoS-module" 12 und dem Anwendungsfall „client-QoS-module" 8 dargestellt.
Die Figur veranschaulicht das allgemeine Funktionsprinzip der Erfindung. Auf der Clientseite wird der Bedarf abgeleitet, auf der Netzelementseite stehen Ressourcen zur Verfügung und die verfügbare QoS muss entsprechend dem Bedarf zugeteilt (Disposition oder Scheduling) werden.
4 zeigt ein Diagramm, in dem wie in 1 und 2 auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse die QoS aufgetragen ist. Die durchgezogene Linie ist der Benutzerbedarf an QoS, und die gestrichelte Linie ist die zur Verfügung stehende Ressource, wenn die QoS auf der Basis einer Dienstwahl angepasst ist.
Die strukturierten Flächen kennzeichnen die Situationen, in denen der QoS-Bedarf größer als die zur Verfügung stehende, zugewiesene QoS-Resssource ist. Es wird angenommen, dass für das Szenario genügend QoS-Ressourcen zur Verfügung stehen. Die Darstellung veranschaulicht die Verbindung zwischen der angeforderten QoS und der zugewiesenen QoS. Übersteigt die angeforderte QoS die verfügbaren QoS-Ressourcen, dann ist offensichtlich eine Disposition erforderlich.
Die Darstellung zeigt ein Szenario, in dem ein Benutzer zunächst in „surf" 1 surft, wobei die zur Verfügung stehende QoS anfänglich überschritten und nach einer Anpassung der Bedarf gedeckt ist. Wenn der Benutzer in „chat" 2 chattet, steht die erforderliche QoS zur Verfügung. Nach dem Chatten startet der Benutzer in „movie" 3 einen Film, wobei der Bedarf kurzzeitig die verfügbare QoS weit überschreitet. Nach der Anpassung ist der Bedarf wieder durch die verfügbare QoS gedeckt. Wenn der Benutzer in „+surf" 4 zusätzlich surft, während der Film läuft, tritt die gleiche Situation ein, d.h., die verfügbare QoS wird zunächst überschritten, dann wird der QoS-Bedarf gedeckt. Das Gleiche gilt, wenn der Benutzer in „ftp" 5 eine FTP-Sitzung startet.
Die Darstellung veranschaulicht die Wirkung der Erfindung: wie durch eine Dienstwahl auf der Basis einer Just-in-Time-Anpassung von verfügbarer QoS QoS-Ressourcen eingespart werden und QoS-Bedarf gedeckt wird.
5 zeigt ein Diagramm, in dem wie in 4 und 2 auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse die QoS aufgetragen ist. Die durchgezogene Linie ist der Benutzerbedarf an QoS, und die gestrichelte Linie ist die zur Verfügung stehende Ressource, wenn die QoS entsprechend dem beobachteten Benutzerverhalten und einer Vorhersage des Bedarfs angepasst ist.
Hier übersteigt für das gleiche Benutzeranforderungsprofil wie in 4 kein QoS-Bedarf die zur Verfügung stehende QoS. Die Darstellung veranschaulicht die Wirkung der Just-in-Time-QoS-Anpassung entsprechend dem beobachteten Benutzerverhalten und einer Vorhersage: wie in perfekter Weise QoS-Ressourcen eingespart werden und QoS-Bedarf gedeckt wird.
In einem Szenario, in dem eine modulierte QoS z.B. durch Dienstwahl ausgelöst wird, wird dem Endbenutzer eine Erfahrung zuteil, die der beim Gold-Abonnement ähnelt (siehe 2 und 4). Für den Betreiber führt dies zu einer niedrigeren Basislinie der bereitgestellten QoS, z.B. Bandbreite (siehe 4 und 5), zusammen mit einigen zusätzlichen Bursts. Darüber hinaus kann der Betreiber sicher sein, dass – im Gegensatz zum Gold-Dienst – der QoS-Bedarf zu allen Zeiten den tatsächlichen Bedürfnissen der Endverbraucher entspricht. Für den Betreiber ermöglichen die statistisch gemittelten Bursts zusammen mit der Genauigkeit des QoS-Bedarfs eine Optimierung seines Netzes sowohl in Bezug auf Netzgestaltung als auch in Bezug auf Kosten. Deshalb kann ein solcher Dienst dem Endverbraucher zu einem konkurrenzfähigeren Preis angeboten werden.
Das Szenario, bei dem die QoS auf Vorhersagebasis moduliert wird, verbessert das obige Szenario in dem Sinne, dass

• mehr Situationen (die über den klassischen Begriff einer „Anwendung" hinausgehen) berücksichtigt werden können,
• die Basislinie für die QoS-Bereitstellung noch weiter heruntergesetzt werden kann:
– niedrigere Kosten für den Betreiber
– mehr Bursts im QoS-Bedarf, wodurch der Betreiber sein Netz effizienter dimensionieren kann,
• die Änderung der QoS unmittelbar vor dem tatsächlichen Beginn des Dienstes erfolgt, wodurch sich eine optimale Transparenz (z.B. keine Verzögerung beim Start eines Videos) für den Endbenutzer ergibt,
• es optimal in Bezug auf die Benutzererfahrung ist, die sogar über einen Gold-Dienst hinausgeht.

Die QoS-Profile können auf der Basis des jeweiligen Click-Stroms des Benutzers und von mit dem Benutzer verbundenen Ereignissen erstellt werden, wobei das Verhalten der Benutzer-Grundgesamtheit als Bezug dient. Die Technologie zum Erstellen solcher Profile ist bereits vorhanden.
Die Ereignisse, welche die Echtzeitanpassung/Modulation der QoS-Einstellungen auslösen, können basieren auf dem Click-Strom des Benutzers, auf einer Sequenz in diesem Strom, auf dem Starten von lokalen Anwendungen, dem Zugriff auf spezifische URLs, dem Zugriff auf ein bestimmtes Muster enthaltende URLs, dem Zugriff auf einen speziellen Server, auf DNS-Nachschlägen, zeitlich festgelegten Ereignissen (gegebenenfalls abgeleitet vom Profil), Vorhersagen aus Vergleichen des Profils mit der Benutzer-Grundgesamtheit, auf einem Dienst, der vom Benutzer als anspruchsvoll gekennzeichnet wurde, usw.
Die Online(Echtzeit)-Modifizierung von QoS-Einstellungen kann für den Benutzer transparent sein oder der Benutzer kann durch eine Anfrage einbezogen werden, ob er bereit ist, z.B. seine Bandbreite vorübergehend zu erhöhen (und gegebenenfalls eine entsprechende Gebühr zu zahlen). Die genaue Betriebsweise kann entsprechend dem Geschäftsmodell des Betreibers gewählt werden.
Die Erfindung ist in verschiedenen Netzzugangsszenarios anwendbar.
Szenario 1: Benutzererfahrung und Preis. Neben den gängigen Breitbanddiensten (Internetzugang, Spielnetze, VoIP, ...) abonniert der Benutzer einen Komfortdienst, der ihm bei Bedarf die optimale Bandbreite zusichert. Dies ist eine Optimierung auf der Basis von Erfahrung und Kosten, während die Bandbreite dann, wenn kein Bedarf besteht, reduziert wird, wodurch der Preis sinkt. Die Preisgestaltungsstrategie des Betreibers kann trotzdem sowohl einen Pauschaltarif als auch „Pay-Per-Bit" beinhalten.
Szenario 2: Proaktiv nach Servicesequenz. Ein System, das die vorgeschlagene Technologie verwendet, kann den einer Anforderung einer großen Bandbreite vorausgehenden Click-Strom erkennen, z.B. durchsucht der Benutzer jeden Tag die gleiche Webseite, um sein tägliches Nachrichtenvideo abzurufen. Erst unmittelbar bevor er das Video anfordert, wird seine Bandbreite so erweitert, dass beim Start des Videos keine Verzögerung wahrzunehmen ist. Für den Benutzer ist die Erfahrung genau die gleiche wie bei einem sehr teuren Gold-Abonnement, und der Betreiber kann sicher sein, dass nach dem Ende des Videos die Bandbreite wieder zur Verfügung steht.
Szenario 3: Dienstwahlanwendungen. Auch wenn nicht im Web gesurft und somit nicht mit einem Netzelement oder mit serverseitiger Software interagiert wird, kann der lokale Click-Strom anzeigen, dass der Benutzer im Begriff ist, eine anspruchsvolle Anwendung, z.B. ein Online-Spiel, FTP, NetMeeting usw., zu starten. Mit dieser Kontext-Kenntnis ist es möglich, die Genauigkeit der Dienstwahlvorhersage zu erhöhen. Die vorgeschlagene Click-Strom-basierte Technology wird benutzt, um ein „On Service Select QoS Change Scenario" zu ermöglichen, wenn die Welt der Offline-Anwendungen plötzlich Internet-Konnektivität benötigt.
Szenario 4: Vergleich des Benutzerprofils mit der Benutzer-Grundgesamtheit. Ein solcher Vergleich kann zeigen, dass andere Benutzer mit ähnlichen Profilen eine garantierte Bandbreite verlangen, wenn sie auf eine bestimmte Seite zugreifen, z.B. auf Sport-Videos, Online-Finanztransaktionen usw. Das System wird oder kann die Benutzererfahrung entsprechend hochstufen (oder dies vorschlagen), z.B. durch gemeinsame Nutzung von Netzressourcen bei Sport-Videos durch Rundsenden.
Szenario 5: Präferenzen: Kennzeichnen eines Dienstes als ein eine grobe Bandbreite erfordernder Dienst. Ein System, das die vorgeschlagene Technologie verwendet, kann dem Benutzer eine „Erhöhe-Benutzererfahrung"-Schaltfläche anzeigen, welche diesen Dienst als einen anspruchsvollen Dienst kennzeichnet. Das Benutzerprofil und Präferenzen werden aktualisiert, und das nächste Mal wird die QoS modifiziert, bevor der Benutzer den Dienst startet.
Das Beobachtungs- und Scheduling-Verfahren kann folgende Prozeduren umfassen. Alle Benutzer werden bei ihrer Nutzung von Anwendungen und Diensten in Hinblick auf QoS-Präferenzen beobachtet. Anforderungen werden in Echtzeit einem zentralen QoS-Scheduler mitgeteilt oder im Stapelbetrieb von den Protokollen auf der Benutzerseite abgerufen. Aus diesen Verhaltensinformationen werden in dem QoS-Scheduler orthogonale Achsen synthetisiert. Diese Achsen werden für die Definition der Eingangskanäle einer Vorhersagekomponente, z.B. eines neuronalen Netzes, verwendet. Das neuronale Netz wird mit den von den Benutzern empfangenen Daten trainiert und dann auf der Benutzerseite durch den QoS-Scheduler installiert.
Der Scheduler kann nach folgender Regelkette arbeiten. Es wird die Fehlerrate (Vorhersage zu Benutzerkorrektur) gemessen und vom QoS-Scheduler für alle Benutzer im Netz erfasst. Die Profile des neuronalen Netzes werden vom QoS-Scheduler durch eine Aktualisierung über das Netz korrigiert (Stapelverarbeitung).
Die Präferenzen können zum Beispiel folgende Strategien umfassen, die jeweils eine Scheduling-Granularität definieren:

• Benutzerbedarf kann eine Optimierung sein, die dem Benutzer bei Bedarf die optimale Bandbreite zusichert und dann, wenn kein Bedarf besteht, die Bandbreite reduziert.
• Proaktiv kann zur Vorhersage eines Bedarfs den Ereignisstrom verwenden.
• Benutzerprofil und Benutzer-Grundgesamtheit kann einen Vergleich durchführen, der zeigt, dass andere Benutzer mit ähnlichen Profilen beim Zugriff auf eine bestimmte Seite eine garantierte Bandbreite verlangen. Das System wird/kann die Benutzererfahrung entsprechend hochstufen.
• Statische Präferenzen kann einen Dienst als einen eine hohe QoS erfordernden Dienst definieren. Der Benutzer führt einen Präferenzenkennzeichnungs-Dialog zum Kennzeichnen eines Dienstes, der eine bestimmte QoS erfordert.

Alternative Ausführungsbeispiele
Die Erfindung kann zum Beispiel in einer kollaborativen verteilten Umgebung angewendet werden. Dies bedeutet, dass die Scheduler-Funktionalität sowie die Client-Funktionalität und die Netzelement-Funktionalität als verteiltes System realisiert werden können. Zur besseren Verständlichkeit ist die Dekomposition „hardwarezentrisch" beschrieben, wobei die Funktionalität an Netzknoten, also an Hardware-Objekte gebunden ist. Es kann vorteilhafter sein, bestimmte Netzwerkmanagement-Komponenten zu erweitern oder sogar Komponenten als mobile Agenten über das Netz zu verteilen. Die dargestellte Architektur dient lediglich zur Erläuterung.

Claims

Verfahren zum Zuteilen von Netzressourcen durch Just-in-Time-Modulation von Dienstgüte, QoS, welches folgende Schritte umfasst: – Registrieren von QoS-Bedarf (16), – Vorhersagen von QoS-Bedarf, – Auswerten von QoS-Bedarf (16) und Abgleichen von QoS-Zuweisungen zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen (14), – Ableiten und Weitergeben von QoS-Bedarf (16) und QoS-Zuweisungen (14), und – Koordinieren des QoS-Bedarfs (16) einer Vielzahl von Benutzern, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – Registrieren eines einer Bandbreitenanforderung vorausgehenden Click-Stroms in einem Client-Endgerät eines Benutzers als Benutzerverhalten, welches die Echtzeitanpassung oder Modulation der QoS-Einstellungen (15) in einem Endgerät auslöst, – Erzeugen eines QoS-Benutzerprofils (13) im Endgerät, welches eine Ereignisprotokoll umfasst, das Ressourcenanforderungen und eine Synthese des Benutzerverhaltens enthält, – Vorhersagen von QoS-Bedarf (16) auf der Basis des aktuellen Benutzerverhaltens und des QoS-Benutzerprofils (13) durch eine trainierte Vorhersagekomponente im Endgerät, welche die Vorhersage/Benutzerkorrektur-Fehlerrate minimiert, und – Koordinieren von QoS-Bedarf (16) einer Vielzahl von Benutzern auf der Basis von vorhergesagtem QoS-Bedarf (16), QoS-Benutzerprofilen (13), QoS-Benutzerpräferenzen (11) und zur Verfügung stehenden Ressourcen (15) durch einen Scheduling-Server.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung, Vorhersage, Ableitung und Weitergabe und die Koordinierung in Bezug auf definierte QoS-Benutzerpräferenzen (11) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die QoS-Benutzerpräferenzen (11) eine QoS-Bedarfsstrategie angeben, die einen Notplan definiert, der beschreibt, welcher QoS-Bedarf (16) unter welchen Umständen geltend gemacht werden sollte.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Vorhersage durch ein neuronales Netz realisiert wird.
Telekommunikationsnetz mit einem Client-Endgerät und einem Scheduler-Server, wobei das Client-Endgerät umfasst: – Registriermittel zum Registrieren von Dienstgüte, QoS-Bedarf (16), – Vorhersagemittel zum Vorhersagen von QoS-Bedarf (16), – Mittel zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen (14), und wobei der Scheduler-Server umfasst: – Auswerte- und Abgleichmittel zum Auswerten von QoS-Bedarf (16) und Abgleichen von QoS-Zuweisungen zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen (14), und – Koordinierungsmittel zum Koordinieren des QoS-Bedarfs (16) einer Vielzahl von Benutzern, dadurch gekennzeichnet, dass das Client-Endgerät ferner umfasst: – Registriermittel zum Registrieren eines einer Bandbreitenanforderung vorausgehenden Click-Stroms in einem Client-Endgerät eines Benutzers als Benutzerverhalten, welches die Echtzeitanpassung oder Modulation der QoS-Einstellungen (15) auslöst, – Verarbeitungsmittel zum Erzeugen eines QoS-Benutzerprofils (13), welches ein Ereignisprotokoll umfasst, das Ressourcenanforderungen und eine Synthese des Benutzerverhaltens enthält, – Vorhersagemittel zum Vorhersagen (8, 10) von QoS-Bedarf auf der Basis des aktuellen Benutzerverhaltens und des Benutzerprofils (13) durch eine trainierte Vorhersagekomponente, welche die Vorhersage/Benutzerkorrektur-Fehlerrate minimiert, und dass der Scheduler-Server ferner umfasst: – Koordinierungsmittel zum Koordinieren von QoS-Bedarf (16) einer Vielzahl von Benutzern auf der Basis von vorhergesagtem QoS-Bedarf (16), QoS-Benutzerprofilen (13), QoS-Benutzerpräferenzen (11) und zur Verfügung stehenden Ressourcen (15).
Client-Endgerät, welches umfasst: – Registriermittel zum Registrieren von Dienstgüte, QoS-Bedarf, – Vorhersagemittel zum Vorhersagen von QoS-Bedarf, – Mittel zum Ableiten und Weitergeben von QoS-Zuweisungen, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: – Registriermittel zum Registrieren eines einer Bandbreitenanforderung vorausgehenden Click-Stroms am Client-Endgerät als Benutzerverhalten, welches die Echtzeitanpassung oder Modulation der QoS-Einstellungen (15) auslöst, – Verarbeitungsmittel zum Erzeugen eines Benutzerprofils (13), welches ein Ereignisprotokoll umfasst, das Ressourcenanforderungen und eines Synthese des Benutzerverhaltens enthält, – Vorhersagemittel zum Vorhersagen von QoS-Bedarf (16) auf der Basis des aktuellen Benutzerverhaltens und des Benutzerprofils (13) durch eine trainierte Vorhersagekomponente, welche die Vorhersage/Benutzerkorrektur-Fehlerrate minimiert.
Client-Endgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner Kommunikationsmittel zur Übermittlung der QoS-Benutzerprofile (13) an einen Scheduler-Server umfasst.
Computersoftware-Produkt zum Zuteilen von Netzressourcen durch Just-in-Time-Modulation von Dienstgüte, das bei seinem Ablauf das Verfahren nach Anspruch 1 durchführt.