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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Telekommunikationstechnologie.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des
Datenübertragungsbandes,
welches von einem paketgeschalteten Dienst in einem Datenübertragungssystem
genutzt wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Datenübertragungssystem
besteht aus einer großen
Anzahl unterschiedlicher Teile: Endgeräte, Router, Netzwerke von verschiedenen Dienstanbietern,
etc. Eine einzelne Ende-Ende-Datenverbindung
kann Netzwerke involvieren, welche von unterschiedlichen Parteien
verwaltet werden. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit
kann in unterschiedlichen Teilen der Ende-Ende-Datenverbindung variieren.
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Die
Dienste, welche in einem Telekommunikationsnetzwerk geliefert werden,
variieren in einem weiten Bereich. Für einige Dienste ist es ausreichend,
dass Information an einen Empfänger
ohne jegliche Anforderungen bezüglich
der Zeit oder Qualität übertragen
werden. Andere Dienste wiederum erfordern eine gleichmäßige und
nicht unterbrochene Datenübertragungsgeschwindigkeit
von Ende zu Ende. Ein Beispiel eines Dienstes von diesem Typ ist eine
Echtzeit-Videobildübertragung.
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Eine
wesentliche Eigenschaft eines paketgeschalteten Datennetzwerkes
besteht darin, dass es eine gewisse maximale Datenübertragungskapazität besitzt.
Wenn die von den Nutzern des Datennetzwerkes geforderte Kapazität die maximale Übertra gungskapazität übersteigt,
dann ist es notwendig, die Kapazität auf der Basis gewisser Prinzipien
aufzuteilen. Im schlimmsten Fall werden einige der Nutzer des Datennetzwerkes
momentan oder vollständig ohne
Datenübertragungskapazität belassen.
Die Übertragungskapazität von paketbasierter
Datenübertragung
ist typischerweise durch einen "Engpass" begrenzt, welcher
durch einen gegebenen Teil der Übertragung
gebildet ist, welcher die Übertragungskapazität reduziert.
Der Engpass kann ein Teil des eigenen oder des angemieteten Netzwerkes
des Operators sein. Es können
auch andere Faktoren auftreten, welche einen Beitrag zur Schaffung
des Engpasses leisten. Geographische Faktoren, Kostenfragen bezüglich des
Bildens oder Mietens eines Netzwerks und, im Falle von Funknetzwerken,
die Übertragungskapazität des Luftraumes
sind Umstände,
welche zur Bildung von Engpässen
führen.
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Wenn
die benötigten
Frequenzen lizenziert werden können
oder wenn der Aufbau von optischen Faserkabelverbindungen frei erlaubt
ist, kann die Situation über
hohe Netzwerkerstellungskosten gelöst werden. In diesem Fall beruht
das Prinzip beim Gestalten der Datenübertragungskapazität darauf,
dass alle individuellen Teilnehmer ihre maximale Kapazität aufbrauchen,
bis diese durch irgend eine andere technische Eigenschaft bzw. Merkmal
des Datennetzwerks begrenzt ist.
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In
der vorliegenden Anmeldung bezieht sich der Term "Operator" auf eine Partei,
welche Dienste über
ein Datennetzwerk für
unterschiedliche Kunden anbietet. Operatoren bzw. Betreiber haben
einen ansteigenden Bedarf in der Lage zu sein, in einer Umgebung
mit niedriger Kapazität
für das
Wohl einiger ausgewählter
Kunden und/oder Dienste zu arbeiten. "Ausgewählte Kunden" bezieht sich hier auf Kunden, welche
separat mit dem Betreiber über
die Qualität des
Dienstes übereingekommen
sind. Um in der Lage zu sein, die Kunden in einer optimalen Weise
zu bedienen, muss der Operator informiert werden, falls ein Dienstprozess,
welcher über
ein Netzwerk übertragen
wird, nicht in der Weise implementiert wurde, wie dies mit dem Kun den
vereinbart wurde. Wenn ein garantiertes Übertragungsband über mehrere
Netzwerke an einen Kunden zusammen mit einem gegebenen Dienst verkauft
wird, muss ein ausreichendes Übertragungsband
für den
Dienst sichergestellt werden.
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Das
Problem des Aufteilens der Übertragungskapazität wird besonders
bei mobilen Kommunikationsnetzwerken sichtbar, bei welchen Teilnehmern
eine höhere
Kapazität
als zuvor angeboten wird. Das Erhöhen der Übertragungskapazität des aktuellen Übertragungssystems
ist ein langsamer und teurer Vorgang.
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Das
gegenwärtige
Problem besteht darin, dass das Aufteilen der Übertragungskapazität in Funkübertragungssystemen
kein gesteuerter Prozess ist und dass die Kapazität nicht
unter allen Umständen
für die
Kunden oder Dienste ausreichend ist.
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Die
WO-A2-9824250 bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der
Leistungsfähigkeit
eines mobilen Kommunikationssystems, welches ein Vielfachzugriffs-Reservierungsprotokoll
benutzt. In dem Verfahren wird eine exklusive Priorität für das Benutzen
wenigstens eines Kanals dem Tragen des abwärts gerichteten Paketverkehrs
zugeordnet. Ein zweiter Kanal ist für das Freigeben nicht konkurrierenden
Zugriffs auf aufwärts
gerichteten Paketverkehr reserviert, und für wenigstens eine exklusive Nutzungspriorität ist ein
dritter Kanal zum Ausführen des
aufwärts
gerichteten Paketverkehrs zugeordnet. In der hier als Referenz aufgeführten Veröffentlichung
wird einer Mobilstation eine Bandbreite sowohl für Paketübertragungen als auch für eine konstante aufwärts gerichtete
und abwärts
gerichtete Verzögerung
garantiert.
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Die
WOA1-9952305 bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Qualität des Dienstes
in einem Paketfunksystem und auf ein Paketfunksystem. In dem Verfahren
wird die Qualität
des Dienstes mit dem Aufwand an Daten gesteuert, welcher an Teilnehmerendgeräte in einer Übertragung
zu senden ist. Die Erfindung basiert auf der Idee, dass Teilnehmerendgeräte, welche
der gleichen Funkquelle zugeordnet sind, abwechselnd bedient werden.
Von den Teilnehmerendgeräten,
welche der gleichen Funkquelle zugeordnet sind, wird das Teilnehmerendgerät, welches
zu bedienen ist, immer auf das folgende umgeschaltet, wenn das Mobiltelefonnetzwerk
eine Bestätigung
der Datenblöcke
anfordert, welche zu dem vorherigen Teilnehmerendgerät gesandt
wurden. In der Erfindung kann die Dienstzeit innerhalb der Teilnehmer
unterschiedlicher Dienstklassen variieren. Durch Steuern der Länge einer
Bestätigungsfolge,
d.h. des Betrages der Daten, welche an jedes Teilnehmerendgerät in einer Übertragung
gesandt werden, können
die Datenübertragungen
verschiedener Dienstklassen innerhalb unterschiedlicher Teilnehmer
mit einem unterschiedlichen Betrag an Funkquellen oder Übertragungszeit
geliefert werden.
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Aufgabe der
Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile
zu eliminieren oder sie wenigstens signifikant herabzusetzen. Eine
spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Verfahrensart
zum Optimieren der Benutzung der Übertragungskapazität eines
Datenübertragungssystems zu
veröffentlichen.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren der Übertragungskapazität eines Datenübertragungssystems
und das Steuern der Qualität
des Dienstes, welcher vom Kunden empfangen wird.
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Übertragungsbandes,
welches durch einen paketgeschalteten Dienst in einem Datenübertragungssystem
benutzt wird, in welchem die Teilnehmerendgeräte drahtlose bzw. Funkendgeräte sind,
welche von den Teilnehmern benutzt werden und welches eine oder
mehrere Datenübertragungsverbindungen
aufweist, welche eine begrenzte Übertragungskapazität besitzen.
In dem Verfahren wird eine Übereinstimmung
zwischen den Ortsdaten und den Datenübertragungsverbindungen, welche
eine begrenzte Datenübertragungskapazität besitzen,
geschaffen. Außerdem
wird bestimmt, ob neue oder vorherige Ortsdaten eines Funkendgerätes eines Teilnehmers
wenigstens einer Datenübertragungsverbindung
entsprechen, welche begrenzte Datenübertragungskapazität besitzt.
Die Ortsdaten bestehen z.B. aus einer geographischen Koordinate,
einem Zellidentifiziergerät,
einem Basisstations-Identifiziergerät, Wegleitdaten oder anderen
Ortsdaten, welche unzweifelhaft auf die Übertragungstopologie des Datenübertragungssystems
bezogen werden können.
Die Teilnehmerortsdaten können
auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Die Ortsdaten eines
Teilnehmers können
z.B. bestimmt werden, wenn der Kunde in das Datenübertragungssystem eintritt
oder aus ihm herausgeht oder wenn der Ort des Kunden sich in dem
Datenübertragungssystem ändert oder
wenn der Kunde selbst ein Aktualisieren des Ortes anfordert. Sie
können
auch auf der Basis der Ortsdaten des Funkendgerätes bestimmt werden: der Datenübertragungsverbindung,
welche durch das Funkendgerät
genutzt wird, der Kapazität der
Verbindung und der Bandsteuertechnologie, welche für die Datenübertragungsverbindung
von einer Übertragungstopologie
des Datenübertragungssystems
verantwortlich ist.
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Entsprechend
der Erfindung werden Dienstbeschreibungen und Dienstpegelparameter
der Teilnehmer, welche die Datenübertragungsverbindung benutzen,
welche begrenzte Datenübertragungskapazität hat, herausgeholt,
wobei die Dienstbeschreibung die Eigenschaft des Dienstes bezüglich der durch
sie erforderten Bandbreite beschreibt und die Bandbreite des Datenübertragungsverkehrs
der Teilnehmer, welche die Datenübertragungsverbindung nützen, welche
begrenzte Datenübertragungskapazität besitzt,
reguliert wird, basierend auf den Dienstbeschreibungen und Dienstpegelparametern
und der Kapazität
der Übertragungsverbindung
durch die Bandsteuertechnologie, welche für die Datenübertragungsverbindung verantwortlich
ist. Die Teilnehmerdaten beinhalten z.B. eine Qualitätsklassifikation
des Teilnehmers, die Art des Teilnehmers, den Ort des Teilnehmers
und die Art der Daten, welche sich auf den Teilnehmer beziehen.
Der Verkehr wird z.B. durch Vergleichen der Qualitätsklassifizierungen, welche
für die
Teilnehmer definiert sind, und durch Gewähren eines großen Datenübertragungsbandes an
einen Teilnehmer, welcher eine höhere
Qualitätsklassifikation
besitzt, reguliert.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung werden Protokolldaten erzeugt, wenn das Datenübertragungsband,
welches durch den Teilnehmer oder Dienst angefordert wurde, nicht
in seiner Gesamtheit zugeordnet werden kann.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird eine Information erhalten, welche anzeigt, welche Teilnehmer
und Dienste eine Datenübertragungsverbindung
mit einer Regulierung zu unterschiedlichen Zeiten nutzen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist das Datenübertragungssystem
ein mobiles Kommunikationsnetzwerk oder ein Breitbandfunk-Kommunikationsnetzwerk
auf.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es, die Übertragungskapazität eines
paketgeschalteten Datenübertragungssystems
zu optimieren und zu steuern, speziell bei so genannten Engpass-Punkten. Durch
Anwenden des Verfahrens der Erfindung kann Datenübertragungskapazität Teilnehmern
zugeteilt werden, mit welchen im Voraus ein gewisser Grad von Dienst
vereinbart wurde.
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Liste der
Zeichnungen
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Nachfolgend
wird die Erfindung im Detail durch Hinzufügen eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, in welchem
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1 die
Betriebsweise des Verfahrens der Erfindung darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 stellt
ein bevorzugtes Beispiel der Betriebsweise des Verfahrens der Erfindung
in einem Datenübertragungssystem
SYSTEM dar. Die vorliegende Erfindung besteht aus den folgenden
Unterbereichen bzw. -gruppen:
- – einer
neuen Art der Anwendung der paketbasierten Bandsteuertechnologie,
- – Modellierung
einer Übertragungstopologie
bezüglich
Bandeinschränkungen,
- – Vergleichbarkeit
der veränderlichen
Kundenortsdaten mit dieser Übertragungstopologie,
- – Modellierung
von Kundendiensten und Qualitätsklassifikationen,
- – einem
Algorithmus, welcher die Datenübertragung
bei "Engpässen" steuert.
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Bei
dem Verfahren der Erfindung werden Kunden identifiziert, welche
einen Datenverkehr über Kommunikationsengpässe besitzen. "Engpass" bezieht sich auf
einen Teil des Datennetzwerkes, bei welchem die Informationsübertragungskapazität begrenzt
ist. Die Orte der Engpässe
werden in der Übertragungstopologie
TPL modelliert. Die Ortsdaten, die mit dem Kunden verbunden sind,
können
z.B. eine geographische Koordinate, ein Zell-Identifiziergerät, ein Basisstations-Identifiziergerät, Wegleitdaten
oder andere Ortsdaten sein, welche unzweideutig auf die Übertragungstopologie
TPL bezogen werden können.
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Wenn
ein Kunde in das Datennetzwerk NET eintritt, über das Datennetzwerk NET austritt,
seinen Ort in ihm ändert
oder ein Aktualisieren des Ortes anfordert, wird Information darüber weiterhin übertragen.
Wenn das Datennetzwerk NET zusätzlich
in der Lage ist, Information bezüglich
des Dienstes, welcher durch den Kunden genutzt wird, dessen Beginn
und Ende, herzustellen, wird entsprechende Information in ähnlicher
Weise weiter übertragen.
Entsprechend der Stufe A erzeugt das Datennetzwerk NET die Kundenortsdaten.
Die Übertragungstopologie
bestimmt die existierenden Engpässe
und ihre Orte im Datennetzwerk NET, Stufe A. Wenn die Ortsdaten
mit den Engpasspunkten übereinstimmen,
welche in der Übertragungstopologie
definiert sind, werden die Kunden hinter dem regulierten Punkt ausgewählt, Stufe 1.
Die Identitätsdaten
und die Ortsdaten des Kunden werden weiter zu dem Algorithmus 2 übertragen,
Stufe C. Die Dienstinformation, welche in einer Stufe A erhalten
werden kann, wird auch auf die Algorithmen 2 übertragen.
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Basierend
auf den Kundenortsdaten bestimmen die Algorithmen 2 aus
der Übertragungstopologie
die betroffene Datenübertragungsverbindung,
deren Typ bzw. Art und Kapazität
ebenso wie die verantwortliche Bandsteuertechnologie für die Datenübertragungsverbindung,
Stufen D und E. Die "Bandsteuertechnologie" 4 bezieht
sich auf die aktuelle Technologie, welche das Datenübertragungsband physikalisch
steuert. Die Steuertechnologie kann auf irgendeinen Teil des Datenübertragungssystems SYSTEM
verteilt oder konzentriert sein, z.B. auf Telefonschaltzentren,
Router bzw. Überleiteinrichtungen, Schalter,
etc. In dem konzentrierten Steuerverfahren behalten die Algorithmen 2 die
Information bezüglich aller
Kunden, welche den Engpass nutzen, und die benutzten Dienste, zwischen
denen Bandbreite in einer Weise aufgeteilt wird, welche durch die
Algorithmen beschrieben wird. Das Verfahren der Erfindung nimmt
keine Haltung bezüglich
der Platzierung, der Struktur oder der physikalischen Beschaffenheit
der Implementierung der Bandsteuertechnologie 4 oder der
benutzten Protokolle an.
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Zusätzlich haben
die Algorithmen Zugriff auf Information bezüglich der Qualitätsklassifikationen SLA
der Kunden. Die Qualitätsklassifikationen,
welche mit den Kunden verbunden sind, werden aus den Kundendaten
CUS, Stufe F, erhalten. Die Kundendaten beinhalten z.B. die Identität, die Qualitätsklassifizierung,
den Typ bzw. die Art und den Ort des Kunden und den Datentyp, welcher
mit dem Kunden verbunden ist. Die "Qualitätsklassifizierungen" SLA beziehen sich
auf die Diensteigenschaften und Erfordernisse, welche mit einem
gegebenen Kunden verbunden sind. Die Qualitätsklassifizierungen SLA sind kundenabhängig. Beispielsweise,
falls ein Kunde bereit ist, mehr als einen normalen Preis für einen Dienst
zu zahlen, kann ihm eine Qualitätsklassifizierung
zugeordnet werden, welche höher
ist als für
einen Kunden, welcher weniger bezahlt. Außerdem haben die Algorithmen 2 Zugriff
auf die Dienstbeschreibungsdaten SD. Die Dienstbeschreibungsdaten
SD bestehen z.B. aus Daten, welche die Art der Dienste in Bezug
auf die durch sie geforderte Bandbreite beschreiben. Basierend auf
der Basisinformation bezüglich
der Datenübertragungsverbindung,
welche der Steuerung unterliegt, den Dienstbeschreibungsdaten SD
und den Kundendaten CUS erzeugen die Algorithmen 2 eine
Regel, welche die Datenübertragung über die
Datenübertragungsverbindung,
welche reguliert wird, steuert, Stufe G. Die Algorithmen 2 haben
in sich selbst Zugriff auf Information, wie z.B. darauf, welche
Kunden über
die Datenübertragungsverbindung
kommunizieren, welche reguliert wird, und welche Dienste sie nutzen.
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Das
Verfahren der Erfindung nimmt keine Stellung bezüglich der aktuellen Implementierung
der Algorithmen 2 ein. Im einfachsten Fall besteht die Funktion
des Algorithmus z.B. darin, die SLA-Klassifizierungen (SLA, Service
Level Agreement bzw. Übereinkunft über den
Service-Grad) (hoch/niedrig) der Kunden zu beobachten, welche Datenverkehr über eine
kritische Datenübertragungsverbindung haben.
Basierend auf den vorher erwähnten
Klassifizierungen erzeugt der Algorithmus eine Regel auf der Basis,
auf welcher die Bandsteuertechnologie 4 eine Priorität für paketgeschaltete
Kommunikation von Kunden gibt, welche als "hoch" klassifiziert
sind im Verhältnis
zu paketgeschalteter Kommunikation von Kunden, welche als "niedrig" klassifiziert sind,
welche die gleiche Datenübertragungsverbindung
nutzen.
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Wenn
die Kundenidentitätsdaten
CID sich von den Paketsidentitätsdaten
PID unterscheiden, welche durch die Bandsteuertechnologie 4 erfordert werden,
dann wird eine relevante Anfrage im Datennetzwerk NET durchgeführt, Stufen
H und I. Die "Kundenidentitätsdaten" CID beziehen sich
z.B. auf die MSISDN. Nummer (MSISDN, Mobile Subscriber Integrated
Services Digital Number bzw. Digitalnummer für Integrierte Dienste von Mobilen
Teilnehmern) eines mobilen Kommunikationsnetzwerkes. Die Bandsteuertechnologie 4 ist
nicht notwendigerweise in der Lage, die Kundenidentitätsdaten
CID zu nutzen. Die Paketidentitätsdaten
PID, welche den Kundenidentitätsdaten
CID entsprechen, werden aus dem Datennetzwerk NET bestimmt. Die "Paketidentitätsdaten" PID beziehen sich
z.B. auf die öffentlichen IP-Adressen
(IP, Internet Protocol bzw. Internet-Protokoll). Die Regel, welche
durch den Algorithmus 2 erzeugt ist, und die Paketidentitätsdaten
PID werden an die Bandsteuertechnologie 4 übertragen.
In der durch die Algorithmen 2 beschriebenen Weise steuert
die Bandsteuertechnologie 4 die paketbasierte Kommunikation
des Kunden in Bezug zu anderen Kunden, welche über die Datenübertragungsverbindung,
welche der Regulierung unterliegt, kommunizieren, Stufe J.
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Da
der Engpass eine begrenzte Datenübertragungskapazität besitzt,
werden nicht notwendigerweise alle Kunden oder Dienste dem Datenübertragungsband
zugeordnet, das sie erfordern. Wenn die Algorithmen 2 nicht
in der Lage sind, das Band zuzuordnen, welches für einen gegebenen Kunden oder Dienst
definiert ist, dann wird eine entsprechende Notiz in ein Protokoll-File
LOG eingegeben, Stufe K. Die Daten, welche in das Protokoll-File
LOG eingegeben wurden, beinhalten z.B. das Datum, die Zeit, die Kundenidentitätsdaten
CID, die Paketidentitätsdaten PID,
die Information über
die Datenübertragungsverbindung,
den benutzten Dienst und andere Details, welche sich auf die Nichtimplementierbarkeit
des Dienstes beziehen.
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Das
Datennetzwerk NET oder ein Teil davon ist z.B. ein existierendes
oder zukünftiges
Mobilkommunikationsnetzwerk oder ein Breitbandfunk-Datenübertragungsnetzwerk.
Das mobile Kommunikationsnetzwerk ist z.B. ein GSM-Netzwerk (GSM,
Global System for Mobile Communications bzw. Globales System für Mobile
Kommunikation), ein GPRS-Netzwerk (GPRS, General Packet Radio Sercive
bzw. Allgemeiner Paketfunkdienst), ein UMTS-Netzwerk (UMTS, Universal Mobile Telecommunication
System bzw. Universelles Mobiles Telekommunikationssystem). Das
Breitbandfunk-Datenübertragungsnetzwerk
ist z.B. ein WLAN-Netzwerk (WLAN, Wireless Local Area Network bzw.
Drahtloses Funknetzwerk).
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Die
Erfindung ist nicht auf die Beispiele ihrer Ausführungsformen, welche oben beschrieben
wurden, beschränkt;
stattdessen sind viele Variationen innerhalb des Umfangs der erfinderischen
Idee möglich,
welche in den Ansprüchen
definiert sind.