DE60214667T2

DE60214667T2 - Wegbestimmung in einem datennetzwerk

Info

Publication number: DE60214667T2
Application number: DE60214667T
Authority: DE
Inventors: Balázs SZVIATOVSZKI; Aron Szentesi; Alpár JUTTNER
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: DE60214667D1; US20020141345A1; WO2002062012A2; ATE339830T1; US6956821B2; EP1356642B1; WO2002062012A3; AU2002228537A1; EP1356642A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Datenkommunikationen und im Besonderen eine Pfadbestimmung und -auswahl in einem Datennetzwerk und Vorrichtungen dafür.
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Das Internet bietet Zugriff auf eine riesige Vielfalt von Informationsressourcen von globalen Informationsquellen. Internetserviceprovider (ISPs) müssen fähig sein, ihre Datennetzwerke anzupassen, um rasches Wachstum und Kundenbedarf für zuverlässigere und differenziertere Dienste zu tragen. Gleichzeitig müssen ISPs das ständig anwachsende Volumen des Internetverkehrs effizient handhaben. Bei einer Grundebene muss ein Internetserviceprovider eine physikalische Topologie bereitstellen, die die Bedürfnisse seiner Kunden trifft, und dann Kundenverkehrsflüsse auf diese physikalische Topologie abbilden.
Verkehrs-Engineering behandelt das Abbilden von Verkehrsflüssen auf eine bestimmte physikalische Topologie, welches typischerweise als ein Nebenprodukt eines Folgens eines kürzesten Pfades auftritt, der durch das Interior Gateway Protocol (IGP) des ISP berechnet ist. Unglücklicherweise ist ein Abbilden für einen IGP kürzesten Pfad nicht ein gesteuerter oder besonders effizienter Prozess und resultiert in einer Überzuteilung einer Bandbreite bei individuellen Verbindungen. IGPs verteilen nicht eine Information, so wie eine Bandbreitenverfügbarkeit oder Verkehrscharakteristika, was bedeutet, dass die Verkehrslast in dem Netzwerk nicht bei Berechnung für einen IGP kürzesten Pfad berücksichtigt wird. Als ein Ergebnis ist ein Verkehr nicht gleichmäßig über die Netzwerkverbindungen verteilt, was eine uneffiziente Verwendung der Netzwerkressourcen bewirkt, zum Beispiel sind manche Verbindungen verstopft, während andere Verbindungen nicht voll genutzt verbleiben. Weil existierende IGPs nicht eine Bandbreitenverfügbarkeit und Verkehrscharakteristika beim Berechnen kürzester Pfade durch das Netzwerk berücksichtigen, können sie darüber hinaus tatsächlich zur Netzwerkverstopfung beitragen.
Eine Verkehrs-Engineering-Aufgabe sollte deshalb sein, ISPs eine Steuerung über die Platzierung von Verkehrsflüssen in dem Datennetzwerk bereitzustellen, zum Beispiel einen Verkehrsfluss weg von dem durch das IGP ausgewählten kürzesten Pfad auf einen möglicherweise weniger verstopften physikalischen Pfad zu verschieben. 1 zeigt ein Beispiel eines Verkehrs-Engineering-Pfades S-C-D-T im Vergleich zu einem IGP kürzesten Pfad S-A-T über ein Netzwerk 10 eines Dienstproviders von einem Quellenpunkt oder Knoten S zu einem Abschlusspunkt oder Knoten T. Demgemäß sollte Verkehrs-Engineering verwendet werden, um die Verkehrslast auf vielfältigen Verbindungen, Routern und Vermittlungen bzw. Switches in dem Netzwerk so zu balancieren, dass (1) keine dieser Komponenten übermäßig oder im vollen Umfang genutzt wird, und (2) die Bandbreite und andere Ressourcen über das gesamte Netzwerk effizient genutzt werden.
Nebenbedingungsbasiertes Routen fügt eine weitere Steuerung über eine Verkehrsplatzierung hinzu durch Spezifizieren von Nebenbedingungen, die ein Pfad erfüllen sollte. Eine bestimmte Routenspezifizierung, die eine Quelle, ein Ziel, eine Bandbreite, eine Priorität und Randbedingungen spezifiziert, wird in einen Pfad umgewandelt, welcher die tatsächlichen benachbarten Router-"Sprünge" spezifiziert, auf welchen eine Aufbaunachricht eines Pfades Sprung-um-Sprung geroutet werden kann. Das Ziel einer Pfadauswahl ist ein Umwandeln einer Routenspezifizierung in einen Pfad. Der endgültige Pfad wird manchmal als ein expliziter Pfad bezeichnet, um zu betonen, dass jeder Routersprung spezifiziert ist. Dies ermöglichst ISPs, das Netzwerk auf einer höheren Abstraktionsebene im Sinne von Ressourcen und Nebenbedingungen zu sehen, eher als Knoten und Verbindungen.
Eine Verkehrs-Engineering-Architektur, die nebenbedingungsbasiertes Routen und IGP verwendet, ist in der Veröffentlichung "Traffic Engineering for the New Public Network" (Dedicated Systems Magazine 2000Q4) offenbart und ein Verfahren zum Bestimmen einer mit Pfaden in einem digitalen Netzwerk verknüpften Prioritätsebene ist im US-Patent 5,881,050 offenbart.
Eine verbesserte Steuerung über eine Pfadauswahl stellt eine Anzahl von Vorteilen bereit: Die Fähigkeit, Pfade um bekannte Engpässe oder Verstopfungspunkte in dem Netzwerk herum zu wählen, eine Steuerung darüber, wie ein Verkehr erneut geroutet wird, wenn Pfadstörungen vorliegen, eine effizientere Verwendung einer Bandbreite und von anderen Netzwerkressourcen durch Sicherstellen einer gleichmäßigen Nutzung des gesamten Netzwerkes, eine verbesserte Betriebseffizienz, die in niedrigeren Kosten resultiert, verbesserte Leistungseigenschaften des Netzwerks durch Minimieren eines Paketverlusts, Minimieren verstopfungsbezogener Verzögerungen und Maximieren eines Durchsatzes, und erhöhte und verbesserte Dienste für die Kunden.
Am Anfang ist es hilfreich, manche auf Verkehrs-Engineering bezogene Begriffe zu definieren. Jedes Netzwerkgerät wird als ein Knoten bezeichnet und hat eine oder mehrere logische Adressen. Es gibt zwei Kategorien von Knoten einschließlich (1) Hosts wie Personalcomputern, Workstations, Großrechnern, Datei-Servern, und anderen Typen von Computern, und (2) Routern, die Pakete zwischen Hosts und anderen Routern weiterleiten, um Hosts, die nicht mit derselben Verbindung verbunden sind, ein Kommunizieren zu ermöglichen. Eine Verbindung ist eine direkte Verbindung zwischen zwei Knoten.
Mit Verwenden von Routing-Protokollen tauschen Router Information untereinander über das Netzwerk und Hosts aus, mit welchen sie verbunden sind. Dies ermöglicht ihnen, Routing-Tabellen zu bilden, die zum Auswählen eines Pfades für ein gegebenes Paket von der Quelle zu dem Ziel verwendet sind. Es kann mehr als ein Router entlang des Pfades zwischen zwei Hosts sein. Jeder Router macht nur eine individuelle Entscheidung, welcher der nächste Host oder Router (der nächste Netzwerk-"Sprung") ist, an welchen ein Paket weitergeleitet werden muss, um sein endgültiges Ziel zu erreichen. Man kann sich eine Routenspezifizierung vorstellen als Quell- und Ziel-Internetprotokoll (IP) Adressen, eine Sequenz freier und strenger Sprünge und eine Menge von Nebenbedingungen. In diesem Zusammenhang ist ein Pfad eine Sequenz strenger Sprünge. Nebenbedingungsbasiertes Routen beschreibt den Prozess eines Umwandelns einer "Routenspezifizierung" in einen "Pfad", wo jeder freie Sprung in der Routenspezifizierung in eine Sequenz strenger Sprünge gemäß den Nebenbedingungen der Routenspezifizierung transformiert wird. Der Prozess eines Transformierens eines freien Sprungs in eine Sequenz strenger Sprünge wird als Pfadberechnung bezeichnet. Sobald der Pfad bereit ist zum Weiterleiten von Datenpaketen, ist der Pfad betriebsbereit.
Multi-Protocoll Label Switching (MPLS) wächst als eine viel versprechende Routing/Weiterleitungs-Technologie für den Kern des Internets heran, da es mehr Flexibilität anbietet als eine IP-über-ATM-Routing-Technologie. Obwohl die vorliegende Erfindung in anderen Routing- und Weiterleitungs-Technologien verwendet werden kann, findet die vorliegende Erfindung demgemäß eine besonders vorteilhafte Anwendung auf die MPLS-Technologie. Kurz gefasst richtet bzw. lenkt MPLS einen Fluss bzw. Strom von IP-Paketen entlang des vorbestimmten Pfades durch ein Netzwerk. Dieser Pfad wird ein Label-Switched Path (LSP) genannt. In einem LSP fließt ein Verkehr in eine Richtung von einem Eintrittsrouter (ähnlichen Knoten S in 1) zu einem Austrittsrouter (ähnlich Knoten T in 1). Ein LSP wird geschaffen durch Verketten eines oder mehrerer markierungsvermittelter Sprünge, wobei dem Paket ermöglicht wird, von einem Label-Switching Router (LSR) zu einem anderen LSR über eine MPLS-Domäne oder einen Backbone weitergeleitet zu werden. Wenn ein Eintritts-LSR ein IP-Paket empfängt, fügt er einen MPLS-Header dem Paket hinzu und leitet es an den nächsten LSR in dem LSP weiter. Das markierte Paket wird entlang des LSP durch jeden LSR weitergeleitet, bis es den Schluss des LSP erreicht, wo der MPLS-Header entfernt wird, und das Paket wird basierend auf der IP-Zieladresse des Pakets weitergeleitet. Bezeichnenderweise ist der tatsächliche Pfad eines LSP nicht auf das beschränkt, was das IGP als den kürzesten Pfad wählen würde, um die Ziel-IP-Adresse zu erreichen.
Die "Multiprotocol Label Switching", "Internet Traffic Engineering" und "Differentiated Services" Arbeitsgruppen der Internet Engineering Task Force (IETF) betrachten architekturelle Verbesserungen für die grundlegende, Best Effort, IP-Infrastruktur des Internets, welches – neben anderen Dingen – eine Bandbreitenreservierung für gesammelte Datenflüsse eine Option machen würde. Manche der Eigenschaften dieser verbesserten Architektur enthalten eine Verteilung an alle Netzwerkknoten der unreservierten Bandbreite unter Verwenden von "Erweiterungen" von verbindungszustandsinneren Routing-Protokollen, so wie IS-IS oder OSPF, bandbreitengebundene Pfadauswahl, explizites Routen von LSPs über einen berechneten Pfad, und eine Zulassungssteuerung von LSPs. Diese für die IP-Netzwerkarchitektur vorgeschlagenen Änderungen, die von der gut verstandenen Best Effort Welt abweichen, schaffen eine Anzahl von Gelegenheiten und Herausforderungen.
Eine Herausforderung ist die Art, in welcher Pfade ausgewählt werden, wenn LSPs Bandbreitenerfordernisse und unterschiedliche Prioritätsebenen haben. Tatsächlich können LSPs mehrfache Aufbau- und Halteprioritäten haben. Die Aufbaupriorität spezifiziert die Wichtigkeit eines Errichtens eines LSP, wohingegen die Haltepriorität spezifiziert, wie wichtig es für einen bereits errichten LSP ist, seine reservierten Ressourcen "in seiner Gewalt" zu haben. Ein LSP mit einer höheren Aufbaupriorität kann einen LSP mit einer niedrigeren Haltepriorität "vorbelegen". Wenn, bei einem Pfadaufbau, nicht genug freie Bandbreite auf einer Verbindung verfügbar ist, werden, mit anderen Worten, ein oder mehrere LSPs für eine niedrigere Priorität vorbelegt, um den LSP für eine höhere Priorität zu beherbergen. Für N unterschiedliche Prioritätsebenen würde eine Vorbelegungs-"Kette" für den ungünstigsten Fall N-1 Ebenen sein. Falls die Vorbelegungskette lang ist, erhöht sich die Konvergenzzeit des Netzwerks (d.h. die zum erneuten Routen aller vorbelegten LSPs benötigte Zeit). Da es möglich ist, mehrfache LSPs für eine niedrigere Priorität auf mehrfachen Verbindungen vorzubelegen, kann ein erneutes Routen einer großen Anzahl bereits errichteter LSPs erforderlich sein.
Constrained Shortest Path First (CSPF) Algorithmen behandeln eine Priorität eines LSP auf eine stark vereinfachende Weise. Beim Berechnen eines Pfades für einen LSP werden, genauer genommen, Bandbreitenreservierungen von LSPs für eine niedrigere Priorität nicht berücksichtigt. Es gibt einen Berücksichtigungsbedarf für: (1) LSP mehrfache Ebenen Prioritäten und (2) LSP Vorbelegung bei einer Pfadberechnung. Die vorliegende Erfindung adressiert beide dieser Bedürfnisse. In einer beispielhaften Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Pfadberechnungsmethodik bereit, die eine verfügbare Ressourcenreservierungsinformation berücksichtigt einschließlich der Prioritätsebenen existierender LSPs, und im Besonderen LSPs für eine niedrigere Priorität. Im Nachfolgenden bedeutet der Begriff "prioritätsbewusste" Pfadberechnung ein Berücksichtigen auf irgendeine Weise der Prioritätsebene des angeforderten Pfades zusammen mit einer oder mehreren niedrigeren Prioritätsebenen existierender Pfade beim Berechnen eines Netzwerkpfades für den angeforderten Pfad. Eine weitere bevorzugte Aufgabe einer solchen prioritätsbewussten Pfadberechnungsmethodik ist ein Minimieren einer Vorbelegung von LSPs für einen niedrigere Priorität. Hier bedeutet im Nachfolgenden der Begriff "vorbelegungsbewusste" Pfadberechnung ein Berücksichtigen, wie ein angeforderter Pfad einen existierenden Pfad oder Pfade betreffen könnte.
Allgemeiner beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit dem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bestimmen eines neuen Pfades durch ein Datennetzwerk und einem Verfahren zum Auswählen eines neuen Pfades durch ein Datennetzwerk. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich ferner mit einem Router zur Verwendung in einem Datenkommunikationsnetzwerk.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Berechnen eines Pfades durch ein Netzwerk bereit, das Prioritätsebenen bereits errichteter Pfade berücksichtigt. Wenn zum Beispiel eine Anforderung empfangen wird zum Berechnen eines Pfades von einem Quellknoten zu einem Zielknoten durch ein Datennetzwerk zum Tragen einer Verbindung, eine bestimmte Prioritätsebene bezeichnend und eine bestimme Ressourcenmenge/Typ, zum Beispiel ein Bandbreitenerfordernis, wird eine Verkehrs-Engineering-Information einschließlich einer Prioritätsebeneninformation von Verbindungen in existierenden Pfaden beurteilt. Mögliche neue Pfade werden bestimmt unter Berücksichtigen von Prioritätsebenen errichteter Pfade. Von diesen bestimmten Pfaden ist der ausgewählte Pfad vorzugsweise einer, der den geringsten Vorbelegungseffekt auf Verkehr für eine niedrigere Priorität hat.
Ein Beurteilen der Verkehrs-Engineering-Information enthält, zum Beispiel, Bestimmen der Bandbreitenreservierung für Netzwerkverbindungen, Vermerken bzw. Beachten für jede Verbindung der maximalen Bandbreite als auch der verfügbaren Bandbreite bei jeder Prioritätsebene. Verbindungen mit ungenügenden Ressourcen werden aus der Betrachtung eliminiert. Andere "kostspielige" Pfade, zum Beispiele zu viele Routersprünge, können auch (aber nicht notwendigerweise) eliminiert werden. Für die verbleibenden Kandidatenpfade werden die folgenden Bestimmungen für jede Verbindung getätigt: Welche niedrigeren Prioritätsebenen werden durch den Aufbau des neuen Pfades betroffen sein (zum Beispiel auf welcher Prioritätsebene existierende Pfade vorbelegt sein werden), wie viel reservierte Bandbreite bei jeder Prioritätsebene vorbelegt sein wird, und wie viel freie Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene verfügbar ist. Es wird ein Pfad ausgewählt, der einen Aspekt einer Vorbelegung reduziert oder vorzugsweise minimiert, zum Beispiel belegt der ausgewählte Pfad (1) den Pfad für eine niedrigste Prioritätsebene, (2) die geringste Menge einer reservierten Bandbreite und/oder (3) hat der ausgewählte Pfad die höchste Menge einer unreservierten Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene.
In einem Beispiel, ohne eine Implementierung in dem MPLS Zusammenhang einzuschränken, kann die vorliegende Erfindung in einem Label-Switched Router implementiert sein, der ein Paketweiterleitungsmodul in einer Datenstufe und eine Anzahl von Modulen in einer Steuerstufe enthält. In der Steuerstufe eines LSR ergießt sich die Information unter Verwenden verfügbarer IGP-Routing-Protokolle (zum Beispiel IS-IS oder OSPF), einschließlich existierender Bandbreitenreservierungen und Prioritätsinformation von einem IGP-Erweiterungsmodul. Ein Verkehrs-Engineering-Pfadauswahlmodul enthält eine Verkehrs-Engineering-Datenbank zum Speichern der IGP-Erweiterungsreservierungsinformation und berechnet Pfade mit der angeforderten Bandbreite und Prioritätspfade gemäß einer oder mehreren Vorbelegungsminimierungs-Strategien.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vielfältigen Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einfacher mit Verweis auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, worin ähnliche Bezugszeichen ähnliche strukturelle Elemente bezeichnen, und in welchen:
1 ein Diagramm eines Datennetzwerks ist, das einen IGP kürzesten Pfad mit einem Verkehrs-Engineering-Pfad vergleicht;
2 eine Pfadberechnungsmethodik gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das eine Minimierungs-Vorbelegungspfad-Berechnungsmethodik gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein Funktionsblockdiagramm ist, das bei Knoten in einem Datennetzwerk durchgeführte Verkehrs-Engineering-Funktionen veranschaulicht;
5 ein Beispiel einer MPLS-Weiterleitungstabelle ist;
6 ein Diagramm ist, das ein Markierungsvermitteln durch einen markierungsvermittelten Router (Label Switched Router, LSR) veranschaulicht.
7 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften LSR ist, in welchem die vorliegende Erfindung implementiert sein kann; und
8 ein Flussdiagramm ist, das LSR Edge-Router-Vorbelegungsstrategien gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Zu Erklärungszwecken und nicht als Einschränkung sind in der folgenden Beschreibung spezifische Details bekannt gemacht, so wie bestimmte Ausführungsformen, Protokolle, Datenstrukturen und Techniken, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jedoch wird dem Fachmann ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen angewendet werden kann, die von diesen spezifischen Details abweichen. An anderen Stellen sind detaillierte Beschreibung wohl bekannter Verfahren, Systeme und Geräte weggelassen, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht mit unnötigen Details undeutlich zu machen. Darüber hinaus sind individuelle Funktionsblöcke in manchen der Figuren gezeigt. Der Fachmann wird erkennen, dass die Funktionen implementiert werden können mit Verwenden individueller Hardware-Schaltungsanordnungen, mit Verwenden von Software, die in Verbindung mit einem geeignet programmierten digitalen Mikroprozessor oder einem Allzweckcomputer funktioniert, mit Verwenden eines Application Specific Integrated Circuit (ASIC) und/oder mit Verwenden eines oder mehrerer digitaler Signalprozessoren (DSPs).
Eine erste allgemeine beispielhafte Ausführungsform einer Pfadberechnungsmethodik gemäß der Erfindung wird nun in Verbindung mit der in 2 veranschaulichten Pfadberechnungsprozedur (Block 12) beschrieben. Anfangs wird eine Anforderung bei einem Knoten, zum Beispiel bei einem Knoten bei der Kante eines Datennetzwerks, empfangen, um einen Pfad von einem Quellknoten (S) zu einem Abschluss oder Endknoten (T) durch ein Datennetzwerk zu errichten, um eine Verbindung zu tragen (Block 14). Eine Prioritätsebene und ein zum Tragen der Verbindung benötigtes Ressourcenerfordernis wird bestimmt (Block 16). Die Schritte in Block 14 und 16 sind Teil der Routenspezifizierung. Eine Verkehrs-Engineering-Datenbank, die in dem Knoten aufrechterhalten wird, enthält Prioritätsebeneninformation von Verbindungen in existierenden Pfaden, empfangen von anderen Netzwerkknoten. Einer oder mehrere Pfade werden dann berechnet, unter Berücksichtigen von Prioritätsebenen eingerichteter Pfade, wie in der Verkehrs-Engineering-Datenbank widergespiegelt (Block 20).
Ein nicht-einschränkendes Beispiel, wie Prioritätsebenen bei der Pfadberechnung berücksichtigt werden können, ist, welcher und/oder wie viel Verkehr für eine niedrigere Priorität für jeden Pfad vorbelegt ist. Ein Grund für ein Berücksichtigen von Prioritätsebenen eingerichteter Pfade beim Berechnen eines neuen Pfades ist, dass der zum Tragen einer Verbindung durch das Netzwerk ausgewählte Pfad vorzugsweise der eine sein sollte, der die Vorbelegung von Pfaden für eine niedrigere Priorität minimiert. Dieses verbessert die Stabilität eines Datennetzwerks für mehrfache Prioritätsebenen, resultiert in geringerem erneuten Routen in dem Netzwerk, und stellt eine effiziente Nutzung von Netzwerkressourcen bereit, während eines gleichzeitigen Beherbergens unterschiedlicher Prioritätsebenen von Verkehr.
3 zeigt eine Pfadberechnungsprozedur (Block 30) für eine minimierte Vorbelegung gemäß einem Beispiel zum Minimierung einer Vorbelegung in Pfadberechnungen, die Prioritätsebenen eingerichteter Pfade berücksichtigen. Ähnlich zu 2 wird eine Anforderung eines Pfades vom Knoten S an Knoten T empfangen, und eine Aufbauprioritätsebene und eine zum Tragen dieser Verbindung benötigte Bandbreite werden bestimmt (Block 34). Die Bandbreitenreservierungen für existierende Netzwerkverbindungen werden bestimmt (Block 36). Für jede Verbindung werden die maximale Bandbreite und verfügbare Bandbreite bei jeder Prioritätsebene vermerkt. Verbindungen mit ungenügenden Ressourcen für die angeforderte Verbindung können eliminiert oder "abgeschnitten" werden (Block 38). Die verbleibenden Pfade sind auf Pfade für "geringste Kosten" beschränkt, zum Beispiel Pfade mit der geringsten Anzahl von Routersprüngen (Block 40). Für die verbleibenden Pfade wird eine Bestimmung getätigt, (1) welche niedrigeren Prioritätsebenen durch den Aufbau des neuen Pfades betroffen sein werden (d.h., auf welcher Prioritätsebene LSPs vorbelegt sein werden), (2) wie viel reservierte Bandbreite bei jeder Prioritätsebene vorbelegt sein wird, und (3) wie viel freie Bandbreite bei der geringsten Prioritätsebene verfügbar ist (d.h. freie Bandbreite auf der Verbindung) (Block 42). Der Pfad, der die Pfade für die geringste Prioritätsebene, die geringste Menge einer reservierten Bandbreite bei den niedrigeren Prioritätsebenen vorbelegt, und/oder die meiste unreservierte Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene (d.h. freie Bandbreite) hat, wird als der berechnete Pfad ausgewählt (Block 44).
Dieser Ansatz für eine Pfadberechnung verringert die Anzahl vorbelegter Pfade für eine geringere Priorität, was in weniger erneutem Routen in dem Netzwerk und einer größeren Netzwerkstabilität resultiert, weil zuvor eingerichteter Verkehr nur dort gestört wird, wo es notwendig ist. Diese Vorteile werden ohne Modifizierung aktuell vorgeschlagener IGP TE Erweiterungen erreicht. Darüber hinaus ist die Komplexität einer solchen prioritäts- und vorbelegungsbewussten Pfadberechnung in derselben Ordnung wie konventionelle CSPF-Algorithmen.
Obwohl die vorliegende Erfindung in irgendeinem Netzwerkknoten für irgendeinen Pfadberechnungsansatz mit Verwenden irgendeines oder mehrerer einer Vielfalt von Datenkommunikationsprotokollen eingesetzt werden kann, wird nun eine bevorzugte, beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsform in dem Zusammenhang von Multi-Protocol Label Switching (MPLS) bekannt gemacht. Wie in dem Hintergrund erwähnt, hat die IETF auf Multiprotocol Label Switching und Differentiated Services Technologien basierte Verkehrs-Engineering-Ansätze berücksichtigt. MPLS verwendendes Verkehrs-Engineering involviert vier funktionale Komponenten. Diese vier funktionalen Komponenten sind in dem in 4 gezeigten Verkehrs-Engineering-Funktionen-Block 50 gezeigt. Die vier Verkehrs-Engineering-Funktionen enthalten: Paketweiterleiten 52, Informationsverteilung und Speicherung bezüglich einer Netzwerktopologie und Ressourcen 54, Pfadberechnung und Auswahl 56 und Pfadaufbau und Steuersignalisieren 58. Jede Komponente 52 bis 58 ist ein individuelles funktionales Modul mit Schnittstellen dazwischen. Die Paketweiterleitungskomponente 52 ist verantwortlich für ein Lenken bzw. Richten eines Flusses von IP-Paketen entlang eines vorbestimmten Pfades über ein Datennetzwerk, so wie in 1 gezeigt. Der Pfad wird ein Label-Switched Path (LSP) genannt. Ein LSP ist erforderlich zum Tragen von Verkehr in einer einzelnen Richtung von einem Eintrittsrouter (so wie dem in 1 gezeigten Knoten S) zu einem Austrittsrouter (so wie dem in 1 gezeigten Knoten T). Ein LSP wird erschaffen durch Verketten eines oder mehrerer markierungsvermittelter Sprünge, die es einem Paket ermöglichen, von einem Label Switching Router (LSR) zu einem anderen LSR über das MPLS-Netzwerk weitergeleitet zu werden.
Wenn ein Eintritts-LSR ein IP-Paket empfängt, fügt er einen MPLS-Header diesem Paket hinzu und leitet es weiter zu dem nächsten LSR in dem LSP. Das markierte Paket wird entlang des LSP durch jeden LSR weitergeleitet, bis es den Schluss T des LSP erreicht. Bei diesem Punkt wird der MPLS-Header entfernt, und das Paket wird basierend auf seiner IP-Zieladresse weitergeleitet. Bedeutsamerweise ist der physikalische Pfad des LSP nicht auf das beschränkt, was das IGP als den kürzesten Pfad wählen würde, um die Ziel-IP-Adresse zu erreichen.
Paketweiterleiten bei jedem LSR basiert auf Markierungstauschen. Jedes MPLS-Paket trägt einen Kapselungs-Header, der ein Markierungsfeld für eine feste Länge enthält. Wenn ein eine Markierung enthaltendes Paket bei einem LSR ankommt, untersucht der LSR die Markierung und verwendet sie als einen Index in seiner MPLS-Weiterleitungstabelle. Jeder Eintrag in der Weiterleitungstabelle enthält ein Eingangsschnittstellen-Ankunftsmarkierungs-Paar, das auf einen Satz einer Weiterleitungsinformation gebildet ist, die auf alle bei der spezifischen Schnittstelle mit derselben Ankunftsmarkierung ankommenden Pakete angewendet ist. Ein Beispiel einer MPLS-Weiterleitungstabelle ist in 5 gezeigt. Die MPLS-Weiterleitungstabelle enthält ein Eingangsschnittstellenfeld, ein Eingangsmarkierungsfeld, ein Ausgangsschnittstellenfeld und ein Ausgangsmarkierungsfeld.
6 veranschaulicht ein Markierungstauschen in einem LSR basierend auf der Information in der MPLS-Weiterleitungstabelle von 5. Ein Paket wird auf der eine Markierung 17 enthaltenden Eingangsschnittstelle 2 empfangen. Mit Verwenden der Information von der in 5 gezeigten Weiterleitungstabelle ersetzt der LSR die Markierung 17 mit einem Ausgangsmarkierungswert von 12 und leitet das Paket heraus auf die Ausgangsschnittstelle 3 zu dem nächsten Sprung-LSR.
Wenn ein Paket ein MPLS-Backbone-Netzwerk erreicht, untersucht somit der Eintritts-LSR den IP-Header, klassifiziert das Paket, weist eine Markierung zu, kapselt das Paket in einen MPLS-Header, und leitet das gekapselte Paket zu dem nächsten Sprung in dem LSP weiter. Während das Paket den LSP durchquert, verwendet jeder LSR die Markierung, um die Weiterleitungsentscheidung zu tätigen, ohne den ursprünglichen IP-Header zu konsultieren. Die eingehende Schnittstelle und Markierung werden als Nachschlageschlüssel in der MPLS-Weiterleitungstabelle verwendet. Die aktuelle Markierung wird mit einer neuen Markierung ersetzt und das Paket wird zu dem nächsten Sprung entlang des LSP weitergeleitet. Dieser Prozess wird bei jedem LSR in dem LSP wiederholt, bis das Paket den Austritts-LSR erreicht. Wenn das Paket bei dem Austritts-LSR ankommt, wird die Markierung entfernt, und das Paket wird basierend auf der Ziel-IP-Adresse weitergeleitet, die in dem ursprünglichen IP-Header enthalten ist, gemäß dem herkömmlichen kürzesten Pfad, der durch das IP-routende Protokoll berechnet ist.
Verkehrs-Engineering erfordert eine detaillierte Kenntnis über die Netzwerktopologie als auch eine dynamische Information über eine Netzwerkbelastung. Das Informationsverteilungs- und Speichermodul 54 wird verwendet, um dieses Verkehrs-Engineering-Erfordernis zu erfüllen. "Erweiterungen" zu dem Internet-Gateway-Protocol (IGP) werden eingesetzt, so dass Verbindungsattribute als Teil einer Verbindungszustandsanzeige eines jeden Routers enthalten sind, üblicherweise als "Informationsflutung" bezeichnet. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit Bandbreitenreservierungs-, Prioritätsebenen- und, vorzugsweise, Vorbelegungs-bezogenen Attributen und Mechanismen von MPLS. Beispielserweiterungen enthalten IS-IS-Erweiterungen und OSPF-Erweiterungen. Der durch das Verbindungszustands-IGP verwendete konventionelle Flutungsalgorithmus stellt sicher, dass diese Verbindungsattribute an alle Router in der MPLS-Routing-Domäne verteilt werden.
Die nächste Komponente ist die Pfadberechnung und Auswahl 56. 7 zeigt einen LSR 70 mit einem Verkehrs-Engineering- und Pfadauswahl-Modul 72. Modul 72 ist in der Steuerungsstufe des LSR, wohingegen das Paketweiterleitungsmodul 82 (dessen Funktionen oben beschrieben sind) in der Datenstufe des LSR ist. Ein IGP-Routing-Modul 80 führt eine Informationsflutung an andere Router als auch ein Lesen der gefluteten Information durch, die von anderen Routern empfangen ist, um eine Verkehrs-Engineering-Datenbank 74 aufrechtzuerhalten.
Für Zwecke der folgenden Beschreibung sind Verkehrs-Engineering-Steuerattribute basierend auf diesen klassifiziert, die aktuell in der Internet Engineering Task Force vorgeschlagen sind, die die Begriffe Verkehrskanäle (Traffic Trunks), verknüpfte Attribute und ressourcenverknüpfte Attribute verwenden. Ein Verkehrskanal ist ein anderer Begriff für eine Routenspezifizierung. Somit ist die Aufgabe, einen Pfad für einen Verkehrskanal auszuwählen. Zusätzlich zu grundlegenden Verkehrs-Engineering-Attributen, die die Quelle und das Ziel zwischen welchen der Verkehrskanal errichtet werden sollte, zusammen mit der zu reservierenden Bandbreite spezifizieren, sind auch "Vorbeleger" und "vorbelegbar" Attribute spezifiziert. In RSVP und Label Distribution Protocol (LDP) können mit Pfaden durch das Netzwerk verknüpfte Prioritäten in der Form von "Aufbau"-Prioritäten und "Halte"-Prioritäten spezifiziert sein. Die Aufbaupriorität spezifiziert die Wichtigkeit einer LSP-Errichtung, und die Haltepriorität spezifiziert, wie wichtig es für einen bereits errichteten LSP ist, seine reservierten Bandbreitenressourcen zu behalten. Sowohl Aufbau- als auch Halteprioritäten haben einen Bereich von null (höchste Priorität) bis sieben (niedrigste Priorität), d.h. acht Prioritätsebenen. Mit Verkehrskanälen verknüpfte Prioritäten werden verwendet zum Ermöglichen einer Zulassungssteuerung und von Vorbelegungsfunktionen in dem in 7 gezeigten Zulassungssteuerungs- und Vorbelegungsentscheidungsmodul 76. Ein LSP mit einer höheren Aufbaupriorität kann einen LSP mit einer niedrigeren Haltepriorität vorbelegen. Um eine kontinuierliche Vorbelegung zu vermeiden, sollten jedoch Halteprioritäten nicht niedriger sein als die Aufbaupriorität. Eine Vorbelegung kann auch verwendet werden, um sicher zu stellen, dass Verkehrskanäle für eine hohe Priorität durch relativ günstige Pfade, zum Beispiel auf kürzesten Pfaden, geroutet werden können.
Ähnlich den verkehrskanalbezogenen Attributen können Ressourcen bezogener Attribute verwendet werden, um das Routen von Verkehrskanälen durch eine spezifische Ressource zu erzwingen. Eine ressourcenbezogenes Attribut kann, mit anderen Worten, spezifiziert sein, um die für eine Zuteilung an Verkehrskanäle verfügbaren Ressourcen zu konfigurieren. IGP-Erweiterungen von OSPF und IS-IS führen diese Funktion durch durch Fluten der maximalen Bandbreite zusammen mit der maximalen reservierbaren Bandbreite einer Ressource, zum Beispiel eines Kanals oder einer Verbindung. IGP-Erweiterungen ermöglichen eine Vorbelegung existierender Ressourcenreservierungen. Unreservierte Bandbreite ist für jede Prioritätsebene auf einer spezifizierten Verbindung spezifiziert. Die unreservierte Bandbreite (BW) ist, mit anderen Worten, als die Menge einer Bandbreite spezifiziert, die noch nicht auf jeder der acht Prioritätsebenen für eine spezifizierte Verbindung reserviert ist, d.h. ein unreservierter BW-Vektor B_u = (B_u0, B_u1, ... B_u7). Wenn ein höchster Prioritäts-LSP errichtet ist (Ebene 0), nimmt die verfügbare reservierte Bandbreite auf den verbleibenden sieben Prioritätsebenen auf einer spezifischen Verbindung ab, d.h. B_u1 – B_u7 nimmt ab. Falls ein LSP für eine niedrigste Ebene auf einer Verbindung errichtet ist, wird andererseits nur B_u7 in dem unreservierten Bandbreitenvektor B_u verändert. Der unreservierte Bandbreitenvektor B_u ist Teil der gefluteten Ressourceninformation, die der Verkehrs-Engineering-Datenbank 74 für jede Verbindung gespeichert ist.
Nachdem Netzwerkverbindungsattribute und Topologieinformation durch das IGP-Routing-Modul 80 geflutet und in der Verkehrs-Engineering-Datenbank 74 von LSRs in dem Netzwerk gespeichert sind, verwendet das Verkehrs-Engineering-Pfadauswahlmodul 72 in jedem Eintritts-LSR eine Information in seiner Verkehrs-Engineering-Datenbank 74, um die Pfade für jeden angeforderten LSP zu berechnen. Der Pfad für jeden LSP kann entweder durch eine strenge oder eine freie bzw. lose explizite Route dargestellt sein. Eine explizite Route ist eine vorkonfigurierte Sequenz von LSRs (Teil der Routenspezifizierung), die Teil des berechneten Pfades des LSP sein sollte. Wenn der Eintritts-LSR sämtliche LSRs in dem LSP spezifiziert, ist der LSP durch eine strikte explizite Route identifiziert. Falls der Eintritts-LSR jedoch nur manche der LSRs in dem LSP spezifiziert, ist der LSP eine freie bzw. lose explizite Route. Strenge und freie explizite Routen geben dem Pfadauswahlprozess eine Flexibilität, aber ermöglichen es auch, den Pfadauswahlprozess einzuschränken, wo notwendig.
Der Eintritts-LSR bestimmt den physikalischen Pfad für jeden LSP durch Anwenden eines Constrained Shortest Path First (CSPF) Algorithmus auf die Information in der Verkehrs-Engineering-Datenbank 74. CSPF ist ein kürzester-Pfad-zuerst-Algorithmus, der modifiziert sein kann, um spezifische Einschränkungen oder Nebenbedingungen zu berücksichtigen beim Berechnen des kürzesten Pfades über das Netzwerk. Eine Eingabe an den CSPF-Algorithmus enthält: Topologie-Verbindungszustandsinformation, die von der IGP-gefluteten Information erlernt und in der Verkehrs-Engineering-Datenbank 74 gespeichert ist, Attribute, die mit dem Zustand von Netzwerkressourcen verknüpft sind einschließlich einer Gesamtverbindungsbandbreite, reservierten Verbindungsbandbreite, verfügbarer Verbindungsbandbreite, usw., die durch IGP-Erweiterungen getragen und auch in der Verkehrs-Engineering-Datenbank 74 gespeichert sind, und administrative Attribute, die benötigt sind zum Tragen des Verkehrs, der den vorgeschlagenen aufzubauenden LSP durchquert, einschließlich erforderlicher Bandbreitenerfordernisse, maximaler Sprungzahl, maximaler Verzögerung, usw. CSPF betrachtet jeden Kandidatenknoten und Verbindung für einen LSP, Annehmen oder Verwerfen einer spezifischen Pfadkomponente basierend auf einer Ressourcenverfügbarkeit oder ob ein Auswählen der Pfadkomponente eine bestimmte Nebenbedingung verletzt. Die Ausgabe der CSPF-Berechnung ist ein Pfad, welcher mit der Hilfe einer expliziten Route spezifiziert ist, die aus einer Sequenz von LSR Adressen besteht, die dem Netzwerk den kürzesten Pfad bereitstellt, der die spezifizierten Nebenbedingungen erfüllt. Diese Route wird dann an das Signalisierungssteuermodul 78 weitergereicht, welches den Weiterleitungszustand in den LSRs entlang des LSP errichtet. Der CSPF-Algorithmus wird für jeden LSP wiederholt, den der Eintritts-LSR erzeugen soll.
Weil die in der Verkehrs-Engineering-Datenbank ansässige Information über den Zustand des Netzwerks bei irgendeinem bestimmten Zeitpunkt normalerweise veraltet ist, berechnet der CSPF einen Pfad, der für annehmbar gehalten wird. Jedoch ist es nicht bekannt, dass der Pfad annehmbar ist, bis der LSP ihn tatsächlich über das Pfadaufbau- und Steuermodul 58 in 5B errichtet. In dem LSR 70 in 7 werden diese Pfadaufbau- und Steuerfunktionen durch das Zulassungssteuer- und Vorbelegungsentscheidungsmodul 76 und das Signalisierungssteuermodul 78 durchgeführt. Das Signalisierungssteuermodul 78 verwendet Erweiterungen 73 für entweder das Resource Reservation Protocol (RSVP) oder das LDP Protokoll, um den LSP auf dem expliziten Pfad (strenger Sprung) zu errichten. Das Signalisierungssteuermodul 78 erkundigt sich bei dem Zulassungssteuer- und Vorbelegungsentscheidungsmodul in jedem LSR entlang des berechneten Pfades, ob der Aufbau des ausgewählten LSP tatsächlich durch diesen LSR getragen werden kann. Das Zulassungssteuer- und Vorbelegungsentscheidungsmodul 76 in diesen LSRs konsultiert jeweils seine entsprechende Verkehrs-Engineering-Datenbank 74, um zu bestimmen, ob genügende Ressourcen vorliegen, zum Beispiel genügend Bandbreite, um den ausgewählten LSP zu tragen. Wenn dies so ist, fährt der Pfadaufbau fort. Wenn dies nicht so ist, kann das Zulassungssteuer- und Vorbelegungsentscheidungsmodul 76 Ressourcenreservierungen für LSPs für einen niedrigere Priorität vorbelegen zum Tragen der aktuellen Anforderung. Wenn keine vorzubelegenden Reservierungen für eine niedrigere Priorität vorliegen, wird der LSP-Aufbau blockiert.
8 zeigt ein Flussdiagramm für beispielhafte LSR Edge-Router Vorbelegungsstrategien (Block 100). Von in der Verkehrs-Engineering-Datenbank gespeicherter, gefluteter Verbindungszustandsinformation wird die höchste Prioritätsebene, auf welcher eine Vorbelegung auftreten muss zum Errichten des neuen LSP-Pfades, bestimmt (Block 102). Die Bandbreite, die durch den neuen LSP bei jeder Prioritätsebene auf der Verbindung vorbelegt sein wird, wird bestimmt (Block 104). Die Gesamtbandbreite, die auf allen Prioritätsebenen für diese Verbindung durch den neuen LSP vorbelegt sein wird, wird bestimmt (Block 106). Die unreservierte Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene für diese Verbindung wird auch bestimmt. Von diesen Bestimmungen wird eine oder mehrere Vorbelegungsminimierungsstrategien implementiert zum Auswählen des LSP-Pfades. Beispielhafte Vorbelegungsstrategien enthalten:

• Minimiere betroffene Prioritätsebenen entlang des Pfades,
• bei der betroffenen Prioritätsebene, minimiere eine betroffene Bandbreite,
• maximiere eine unreservierte Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene,
• setze irgendeine Kombination des obigen ein,
• vervollständige irgendeines der obigen mit einer oder mehreren anderen Strategien vor oder nach einer Vorbelegungsreduzierung (zum Beispiel schränke zuerst eine Pfadauswahl auf Pfade für geringste Kosten ein basierend auf den ursprünglichen OSPF-Verbindungskosten als eine Verbindungsmetrik, maximiere dann eine freie Bandbreite, minimiere dann betroffene Prioritätsebenen, minimiere dann eine betroffene Bandbreite bei den betroffenen Ebenen, usw.).

Durch Auswählen eines kürzesten Pfades, auf welchem die Wahrscheinlichkeit eines Vorbelegens von Verkehr für eine niedrigere Priorität die geringste ist, wird die Netzwerkstabilität wegen eines geringeren erneuten Routens in dem Netzwerk erhöht. Durch Verringern der Anzahl vorbelegter LSPs für eine niedrigere Priorität wird die Vorbelegungskette, d.h. die Anzahl betroffener LSPs, verringert, wodurch eine schnellere Wiederherstellung bereitgestellt wird.
Ein nicht einschränkendes Beispiel der vorliegenden Erfindung in einem Bandbreiten-beschränkten CSPF-Algorithmus wird nun beschrieben. Das CPSF-Verfahren gemäß dieser Beispielsimplementierung der Erfindung ist sowohl prioritätsbewusst als auch vorbelegungsbewusst. Während ein Algorithmus für einen kürzesten Pfad in vielen Anwendungen wünschenswert ist, ist die Erfindung nicht auf Algorithmen für einen kürzesten Pfad beschränkt.
Ein aufzubauender LSP hat einen bestimmten Satz von Prioritätsattributen "s" und eine bestimmte Bandbreitenerfordernis B_LSP. Für diese LSP-Pfad-Berechnung markiert das Verkehrs-Engineering-Pfadauswahlmodul 72 alle Verbindungen in seiner Datenbank 74 als "ungültig", die eine unreservierte Bandbreite bei der Prioritätsebene der LSP-Aufbaupriorität haben, die geringer als die Bandbreitenerfordernis des LSP ist. Dies kann als ein einfacher Ungleichheitsvergleich B_us < B_LPS bestimmt werden. Mit anderen Worten werden Verbindungen eliminiert oder "abgeschnitten", die nicht genug unreservierte Bandbreite zum Tragen des LSP mit der gegebenen Priorität s haben. Als nächstes wird ein Algorithmus für einen kürzesten Pfad (so wie der wohlbekannte Dijkstra CSPF Algorithmus) auf den nicht als "ungültig" in der Datenbank 74 markierten Verbindungen ausgeführt. Solch ein Algorithmus minimiert die ursprünglichen Verbindungs-"Kosten" (zum Beispiel OSPF- oder IS-IS-Kosten) des Pfades. Der resultierende Pfad (falls es einen gibt) ist der Pfad des LSP. Dieser Typ eines Algorithmus für einen kürzesten Pfad belegt LSPs für eine niedrigere Priorität vor durch Behandeln von Bandbreitenreservierungen für eine niedrigere Ebene, als ob sie nicht existierten. Wenn das LSP-Pfadaufbau-Signalisieren den explizit berechneten LSP-Pfad durchquert, überprüfen deshalb die Zulassungssteuer- und Vorbelegungsentscheidungsmodule 76 bei jedem Sprung, um sicherzustellen, dass der Pfad, der basierend auf der "alten" Verbindungsdateninformation berechnet ist, die in der TE-Datenbank 74 gespeichert ist, immer noch angemessen ist im Lichte der aktuellen Verbindungszustandsinformation. Tatsächlich kann nicht genug unreservierte Bandbreite bei der Prioritätsebene des LSP wegen einer Änderung anderer LSP-Reservierungen vorliegen, seit der Zeit, wo die Datenbank aktualisiert wurde.
Um vorbelegungsbewusst zu werden, sind Maße bereitgestellt zum Bestimmen oder Schätzen, wie viel und/oder wo eine Vorbelegung auftreten wird, wenn ein neuer LSP-Pfad errichtet wird. Die geschätzten Vorbelegungsmaße werden verwendet zum Einschränken einer Pfadauswahl. Der kürzeste Pfad mit der geforderten Bandbreite, der geforderten Prioritätsebene und der geringsten Vorbelegung wird ausgewählt.
In aktuell vorgeschlagenen IGP-Erweiterungen, kann nur zusammengefasste Information über reservierte Ressourcen bereitgestellt werden. Vorgeschlagene IGP-Erweiterungen stellen, mit anderen Worten, nicht eine Information für individuelle LSPs auf entfernten Verbindungen bereit. Weder die Anzahl von LSPs noch deren Bandbreitenwerte werden bereitgestellt. Die zusammengefasste Information kann auch ausreichen, um zu bestimmen, ob eine Verbindung die geforderten Ressourcen hat zum Beherbergen eines neuen LSP bei einer gewissen Prioritätsebene. Jedoch ist solch eine zusammengefasste Information nicht ausreichend zum Bestimmen des Vorbelegungseffektes der neuen Verbindung, die auf existierenden LSPs für eine niedrigere Priorität aufgebaut ist. Obwohl eine detaillierte LSP-Information nicht für eine Pfadberechnung verfügbar ist, können heuristische Verfahren verwendet werden, um eine Vorbelegung basierend auf zusammengefasster Information über reservierte Ressourcen, die verfügbar von IGP-Erweiterungen ist, zu minimieren.
Die folgende Reservierungs-bezogene Information kann für jede Verbindung in dem Netzwerk verteilt werden zum Konstruieren von Erweiterungen für Verbindungs-Zustands-IGPs:

• Die wahre Verbindungskapazität, d.h. eine maximale Bandbreite B_MAX,
• die maximale reservierbare Bandbreite auf der Verbindung B_max,
• ein unreservierter Bandbreitenvektor B_u = (B_u0, B_u1, ..., B_u7), der die tatsächlichen unreservierten Bandbreitenwerte bei jeder Prioritätsebene enthält. Die unreservierte Bandbreite bei der geringsten Ebene B_u7 ist die verfügbare freie Bandbreite der Verbindung.

Beim Implementieren eines prioritätsbewussten und vorbelegungsbewussten CSPF in einem LSR werden Verbindungen identifiziert, die genug unreservierte Bandbreite bei der Halteprioritätsebene gleich der Aufbaupriorität des neuen LSP haben, d.h. B_us < B_LSP. Für die identifizierten Verbindungen wird die Menge einer Bandbreite berechnet, die vorbelegt sein wird, wenn der neue LSP errichtet wird, der diese Verbindung verwendet.
Es wird ein neuer mit einer Priorität s und einer Bandbreite B_LSP aufzubauender LSP betrachtet. Für jede Verbindung ist B_sum der Bandbreitenwert, der auf dieser Verbindung durch den neuen LSP vorbelegt sein wird:
B_sum = 0 bedeutet, dass keine Vorbelegung auf Verbindungen auftritt, die mehr unreservierte Bandbreite bei der geringsten Prioritätsebene (B_u7) haben als die angeforderte Bandbreite B_LSP. Somit kann der prioritätsbewusste und vorbelegungsbewusste CSPF-Algorithmus einen Pfad auswählen, der die gesamte oder summierte vorbelegte Bandbreite B_sum auf der Verbindung minimiert. In Situationen, wo keine Vorbelegung auftritt, d.h. B_sum = 0, ist der breiteste Pfad, der erreicht werden kann, vorzugsweise ausgewählt durch Untersuchen der freien Bandbreite der Verbindung B_u7. Dies erreicht eine vorbelegungsbewusste Auswahl für einen breitesten Pfad. Somit ist eine erste Heuristik zum Bestimmen eines besten Pfades ein Auswählen der Verbindungen mit der geringsten vorbelegten Bandbreite B_sum.
Eine andere Heuristik zum Auswählen eines Pfades ist ein Betrachten einer Schätzung einer vorbelegten Bandbreite pro Prioritätsebene. Ein Vektor B_p von Bandbreitenwerten, die auf einer Verbindung durch einen neuen LSP bei jeder Verbindung vorbelegt sein werden, ist durch das Folgende gegeben: Bp = (Bp0, Bp1, Bp2, ..., Bp7) (2)
Obwohl B_p nicht in der durch das IGP gefluteten Information enthalten ist, kann er mit Verwenden der in der ursprünglichen gefluteten Information bereitgestellten Parameter abgeleitet werden. Eine Prozedur zum Ableiten von B_p ist unten zur Schau gestellt.
Prozedur Berechne Bw Vorbelegungsvektor (B_u, B_LSP)
B_p = 0
B_u(–1) = B_max
für (i = 7, i ≥ 0, i --)
falls B_LSP ≤ B_ui Zurückgeben B_p
B_pi = min ((B_LSP – B_ui), (B_n(i-1) – B_ui))
Ende von für
Zurückgeben B_p
Ende von Prozedur.
Der Bandbreitenvorbelegungsvektor B_p stellt nützliche Information bereit. Zum Beispiel kann die höchste betroffene Prioritätsebene auf einer Verbindung von diesem Vektor abgeleitet werden durch Erfassen des kleinsten Bandbreitenvorbelegungswertes, der nicht null gleicht, d.h. B_pi ≠ 0. Man betrachte das folgende Beispiel:
Es sei eine 100 Mb/s Verbindung mit dem unreservierten Bandbreitenvektor und ein LSP mit einer Bandbreitenerfordernis B_LSP = 70 Mb/s und einer Aufbaupriorität s = 3 angenommen. Da die bei Prioritätsebene 3 verfügbare Bandbreite B_u3 = 100 MB/s ist, kann der 70 Mb/s an Bandbreite erfordernde neue LSP diese Verbindung verwenden. Wenn diese Verbindung in dem Pfad des LSP enthalten sein wird, wird eine Vorbelegung auftreten. Die Pro-Prioritätsebene vorbelegten Bandbreitenwerte werden basierend auf der Vorbelegung B_p Prozedur berechnet, die oben umrissen und nun beschrieben ist. Für Priorität 7 ist B_u7 = 0 kleiner als B_LSP. Deshalb wird der Minimum-Operator "min" verwendet. Der zweite Term zeigt an, dass bei dieser Ebene kein LSP vorliegt, so dass B_p7 = 0. Ähnlich ist B_p6 = 0. Für i = 5 zeigt der zweite Term an, dass 20 Mb/s auf der 5. Prioritätsebene vorbelegt sein sollte. Auf Ebene 4 gibt es einen 40 Mb/s LSP mit Priorität 4. Da der neue LSP 20 Mb/s bei der vorherigen Ebene 5 vorbelegte und 20 Mb/s auf der Verbindung frei sind, werden bei dieser Ebene 4 nur die verbleibenden benötigten 30 Mb/s vorbelegt sein. Dies wird durch den ersten Term in der "min"-Operation garantiert. Bei dem nächsten Umlauf mit i = 3 endet die Prozedur nach einem Prüfen der "falls"-Operation. Demgemäß ist der Bandbreitenvorbelegungsvektor für diese Verbindung B_p = (0, 0, 0, 0, 30, 20, 0, 0).
Die drei 100 Mb/s Verbindungen unten sind in Verbindung mit der freien Bandbreite B_u7 und Bandbreitenvorbelegungsvektor B_p Maßen beschrieben, um zu entscheiden, welche Verbindung wünschenswerter ist, für den ausgewählten Pfad verwendet zu werden. Der Bandbreitenvorbelegungsvektor B_p wurde oben für die erste Verbindung berechnet. Die ähnlich berechneten Bandbreitenvorbelegungsvektoren für die zweite und dritte Verbindung sind enthalten.
B 1 / p = (0, 0, 0, 0, 30, 20, 0, 0), B_u7 = 20 Mb/s
B 2 / p = (0, 0, 0, 0, 0, 10, 30, 30), B_u7 = 0 Mb/S
B 3 / p = (0, 0, 0, 0, 0, 20, 20, 30), B_u7 = 0 Mb/s
Bandbreite wird auf der ersten Verbindung auf den niedrigsten vier Prioritätsebenen vorbelegt. Auf der zweiten und der dritten Verbindung ist nur die fünfte Prioritätsebene betroffen. Es kann wünschenswert sein, solche Verbindungen für einen Pfadaufbau zu verwenden, wo nur niedrigere Prioritätsebenen betroffen sind. Der Bandbreitenvorbelegungsvektor B_p zeigt, dass die zweite Verbindung eine weniger betroffene Bandbreite auf der fünften Prioritätsebene hat als die Dritte. Dies macht die zweite Verbindung wünschenswerter als die Dritte.
Unter Betrachten der freien Bandbreite belegte der 70 Mb/s LSP nur 50 Mb/s LSPs für eine niedrigere Priorität auf der ersten Verbindung, weil die freie Bandbreite dieser Verbindung 20 Mb/s ist. Auf den anderen zwei Verbindungen, vor einer LSP-Errichtung, gibt es keine freie Bandbreite, weil 70 Mb/s vorbelegt sind. Ein Maß für eine freie Bandbreite würde deshalb anzeigen, dass die erste Verbindung wünschenswerter ist.
Demgemäß können Beispielsmaße zum Schätzen einer Vorbelegung auf einer Verbindung eine freie Bandbreite (unreservierte Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene) und einen Bandbreitenvorbelegungsvektor enthalten. Mit Verwenden solcher heuristischen Maße können Vorbelegungsminimierungsmetriken zur Verwendung in CSPF-Algorithmen konstruiert werden. Zuerst wird eine Verbindungsmetrik für jede Verbindung in einem Pfad bestimmt unter Verwenden des mit der Verbindung verknüpften heuristischen Maßes bzw. der mit der Verbindung verknüpften heuristischen Maße. Als zweites wird eine Pfadmetrik für jede Pfadmetrik bestimmt durch "Akkumulieren" oder verarbeiten der Verbindungsmetriken für die Verbindungen in seinem Pfad. Bei dem Dijkstra CSPF-Algorithmus wird dieses erreicht durch Definieren einer Akkumulatorfunktion. Als drittes werden dann die Pfadmetriken verglichen, um einen der Pfade mit dem besten Pfadmetrikwert auszuwählen. Bei dem Dijkstra CSPF-Algorithmus wird dieses durch Definieren einer Komparatorfunktion erreicht.
Als ein Beispiel kann eine freie Bandbreite B_sum als eine zu maximierende Verbindungsmetrik gewählt werden. Man betrachte zwei Verbindungen L1 und L2, die einen Pfad P1 ausmachen. Es sei angenommen, dass Verbindung L1 eine freie Bandbreite B_sum = 0 hat, und Verbindung L2 B_sum = 50 hat. Deshalb ist Verbindung L1 die "Engpass"-Verbindung. Die Akkumulatorfunktion ist definiert, so dass die Pfadmetrik der Metrik der Engpassverbindung entspricht. Für Pfad P1 ist die Pfadmetrik deshalb 0. Für einen anderen Pfad P2 mit Verbindungen L3 und L4 sei angenommen, dass Verbindung L3 B_sum = 50 hat, und Verbindung L4 B_sum = 50 hat. Deshalb ist die Metrik für Pfad P2 50. Die Komparatorfunktion ist zum Vergleichen der Pfadmetriken für beide Pfade definiert und wählt Pfad P2 aus, weil er die größere Pfadmetrik hat.
Eine ähnliche Prozedur kann angewendet werden, um den Pfad mit den geringsten betroffenen niedrigeren Prioritätsebenen zu bestimmen. Unter Verwenden des Bandbreitenvorbelegungsvektors B_p Maßes als eine Verbindungsmetrik können die betroffenen Prioritätsebenen minimiert werden durch Vorbelegen nur dieser LSPs mit der niedrigsten Priorität. Eine Komparatorfunktion ist für das Bandbreitenvorbelegungsvektor-Maß wie folgt definiert:
B 1 / p < B 2 / l, wenn für deren erste (von 0 zählend) unterschiedliche Koordinate mit Index i, B 1 / pi < B 2 / pi.
Mit dieser Definition implementiert die Komparatorfunktion zwei gleichstandsauflösende Konzepte. Wenn zwei Pfade unterschiedliche höchst-betroffene Prioritätsebenen haben, wird der Pfad mit der niedrigeren Prioritätsebene gewählt. Wenn aber die betroffenen Prioritätsebenen dieselben sind, wird der "kleinere" Pfad ausgewählt mit der geringsten vorbelegten Bandbreite auf der höchsten betroffenen Prioritätsebene.
Um die betroffenen Prioritätsebenen B_p entlang des Pfades des LSP-Aufbaus zu minimieren, können zwei Arten von Akkumulatorfunktionen verwendet werden. Von der gefluteten Bandbreitenreservierungsinformation ist es ungewiss, ob dieselben LSPs auf zwei aufeinander folgenden Verbindungen oder auf unterschiedlichen ausgeführt werden. Falls die LSPs auf zwei aufeinander folgenden Verbindungen ausgeführt werden, ist B_p eine Konkavmetrik. Als ein Beispiel kann der Bandbreitenvorbelegungsvektor B_p als eine zu minimierende Verbindungsmetrik gewählt werden. Man betrachte zwei Verbindungen L1 und L2, die einen Pfad P1 ausmachen. Es sei angenommen, dass Verbindung L1 einen Bandbreitenvorbelegungsvektor B¹ _p hat, und Verbindung L2 einen Bandbreitenvorbelegungsvektor B² _p hat. Wenn B¹ _p < B² _p basierend auf der zuvor für die Komparatorfunktion definierten "<"-Operation, hat Verbindung L2 das wenigst günstige oder "schlechteste" Maß, d.h. höhere Prioritätsebenen sind auf dieser Verbindung betroffen.
Für eine Konkavmetrik ist die Akkumulatorfunktion definiert, so dass die Pfadmetrik einer Metrik der "schlechtesten" Verbindung entspricht, d.h. der größte B_p Vektor wird als die Metrik des Pfades genommen. Die Komparatorfunktion ist definiert zum Vergleichen der Pfadmetriken für beide Pfade und wählt den Pfad mit dem kleineren B_p aus. Wenn B_p nicht eine Konkavmetrik ist, sollte die vorbelegte Bandbreite pro Ebene auf jeder Verbindung des neuen LSP minimiert sein. Um dieses in der Akkumulatorfunktion zu erreichen, werden die Elemente des B_p Vektors Stück für Stück addiert, um die Metrik des Pfades zu bestimmen. Man betrachte zwei Verbindungen L1 und L2, die einen Pfad P ausmachen. Es sei angenommen, dass Verbindung L1 einen Bandbreitenvorbelegungsvektor B¹ _p hat und Verbindung L2 einen Bandbreitenvorbelegungsvektor B² _p hat. Die Pfadmetrik ist somit ein B_p Vektor, wobei B_pi = B¹ _pi + B² _pi für alle acht Prioritätsebenen.
Wenn keine Vorbelegung vorliegt, wird der breiteste Pfad verwendet zum Aufnehmen der freien Bandbreite als ein letztes (neuntes) Element in dem Bandbreitenvorbelegungsvektor. Mit Verwenden der oben definierten Komparatorfunktion wird –B_u7 als das neunte Element in B_p verwendet. In diesem Fall soll die vorbelegte Bandbreite minimiert werden, wohingegen eine freie Bandbreite maximiert wird. Die Strategie zum Minimieren der betroffenen Prioritätsebenen wählt breiteste Pfade in Form einer freien Bandbreite aus, wenn niedrigere Prioritätsebenen nicht auf irgendeiner Verbindung des Pfades betroffen sind.
Wenn mehrfache Pfadmetriken vorliegen, kann es wünschenswert sein, die Reihenfolge eines Metrikvergleichs in der Komparatorfunktion zu spezifizieren. Selbstverständlich ist diese beispielhafte CSPF-Implementierung nicht auf solche oder eine bestimmte Reihenfolge beschränkt. Man betrachte das Beispiel, wo die Reihenfolge der Metriken vorzugsweise eine Vorbelegung ohne beeinträchtigendes Treffen der CPSF-Erfolgsrate oder der Pfadlänge von LSPs für eine hohe Priorität minimiert. Um dieses zu erreichen, werden Verbindungen, für welche B_us < B_LSP gilt, zuerst eliminiert oder "abgeschnitten". (s ist wiederum die Aufbaupriorität des LSP, für welchen der Pfad berechnet ist.) Für die verbleibenden Verbindungen kann eine Pfadauswahl auf kürzeste Pfade basierend auf den ursprünglichen Kosten beschränkt sein (d.h. OSPF- oder IS-IS-Kosten). Durch Verwenden der Verbindungskosten als die erste Metrik in der Komparatorfunktion des Dijkstra CPSF-Algorithmus werden LSPs für eine hohe Priorität immer auf kürzesten Pfaden geroutet, ungeachtet von Verkehr für eine niedrigere Priorität. Eine Vorbelegungsinformation wird vorzugsweise danach verwendet beim Auswählen eines Kandidatenpfades unter anderenfalls kürzesten Machbaren. Tabelle 1 zeigt beispielhafte Ordnungen von Metriken. Andere Ordnungen und Kombinationen von Metriken sind möglich und als in der fünften Zeile dargestellt vergegenwärtigt. Jedoch ist es vorzuziehen, dass eine Vorbelegungsminimierungsmetrik verwendet wird.
Beispielhafte Metriken und Ordnungen vorgeschlagener Algorithmen
Tabelle 1
Während die vorliegende Erfindung bezüglich bestimmter veranschaulichender Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen und veranschaulichten, spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist. Unterschiedliche Formate, Ausführungsformen und Anpassungen neben den hier gezeigten und beschriebenen als auch viele Modifizierungen, Variationen und äquivalente Anordnungen können verwendet werden, um die Erfindung zu implementieren. Somit soll der vorliegenden Erfindung der breiteste Bereich zugesprochen werden, der konsistent mit den Prinzipien und den hierin offenbarten neuen Merkmalen. Demgemäß soll die vorliegende Erfindung nur auf den Bereich der hier im Nachfolgenden angefügten Ansprüche eingeschränkt sein.

Claims

Verfahren zum Bestimmen und Auswählen eines Kommunikationspfades durch ein Datennetzwerk mit den Schritten zum: Bestimmen einer mit in dem Datennetzwerk etablierten Pfaden verknüpften Prioritätsebene; Bestimmen von Kandidatenpfaden durch das Netzwerk; Bestimmen einer mit jedem Kandidatenpfad verknüpften Prioritätsebene; Bestimmen eines mit jedem Kandidatenpfades verknüpften Ressourcenerfordernisses; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch den weiteren Schritt zum: Auswählen (44) eines der Kandidatenpfade unter Berücksichtigen (42) eines Einflusses, den ein Errichten des einen Pfades auf errichtete Pfade haben wird, die eine Prioritätsebene haben, die niedriger als die mit dem einen Pfad verknüpfte Prioritätsebene ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Berücksichtigen (42), welche oder wie viele Prioritätsebenen errichteter Pfade durch unterschiedliche Pfadkandidaten vorbelegt sein würden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) als den einen Pfad eines kürzesten Pfades von Kandidatenpfaden mit einer erforderlichen Bandbreite und einer erforderlichen Priorität mit wenigstens einem Vorbelegungseffekt auf errichtete Pfade.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) des einen Pfades, der eine Vorbelegung errichteter Pfade für eine niedrigere Priorität reduziert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) des einen Pfades, der einen errichteten Pfad für eine niedrigste Prioritätsebene vorbelegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) des einen Pfades, der eine geringste Menge reservierter Ressourcen eines errichteten Pfades vorbelegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) des einen Pfades, der eine größte Menge unreservierter Ressourcen eines errichteten Pfades bei einer geringsten Prioritätsebene bewahrt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Berücksichtigen einer Vorbelegung eines errichteten Pfades in dem Datennetzwerk durch den einen Pfad beim Auswählen des einen Pfades.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner den Schritt umfassend zum: Verwenden eines oder mehrerer Vorbelegungsparameter zum Schätzen der Vorbelegung.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der eine oder die mehreren Vorbelegungsparameter eine maximale Bandbreite für jede Verbindung in dem Datennetzwerk enthalten.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der eine oder die mehreren Vorbelegungsparameter eine maximale reservierbare Bandbreite für jede Verbindung in dem Datennetzwerk enthalten.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der eine oder die mehreren Vorbelegungsparameter eine verfügbare Bandbreite bei jedem von mehrfachen Prioritätsebenen für jede Verbindung in dem Datennetzwerk enthalten.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen des einen Pfades, der eine minimale Anzahl von Prioritätsebenen vorbelegt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) des einen Pfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite vorbelegt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner den Schritt umfassend zum: Bei einer durch eine Errichtung des einen Pfades betroffenen Prioritätsebene, Auswählen (44) des einen Pfades mit einer minimalen Bandbreite der betroffenen Prioritätsebene.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) des einen Pfades, der eine unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene maximiert.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner ein Einsetzen eines oder mehrerer der folgenden Schritte zum Reduzieren einer Vorbelegung umfasst: (1) Auswählen (44) des Kandidatenpfades, der eine minimale Anzahl von Prioritätsebenen vorbelegt; (2) Auswählen (44) eines Kandidatenpfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite vorbelegt; (3) bei einer durch eine Errichtung des Kandidatenpfades betroffenen Prioritätsebene, Auswählen (44) des Kandidatenpfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite der betroffenen Prioritätsebene vorbelegt, und; (4) Auswählen (44) des Kandidatenpfades, der eine unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene maximiert.
Verfahren gemäß Anspruch 17, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen (44) als einen kürzesten Pfad von Kandidatenpfaden, die eines oder mehr von (1) bis (3) erfüllen.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Pfade Label Switched Paths LSPs sind, die unter Verwenden von Multi-Protocol Label Switching MPLS eingerichtet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 19, ferner die Schritte umfassend zum: Bestimmen von Datennetzwerkverbindungs-Attributen, die durch vielfältige markierungsvermittelte Router in dem Datennetzwerk bereitgestellt sind, und Speichern der bestimmten Verbindungsattribute in einer Datenbank.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Datennetzwerkverbindungs-Attribute durch Interior Gateway Protocol IGP Erweiterungen bereitgestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 20, ferner die Schritte umfassend zum: Bestimmen einer höchsten Prioritätsebene, auf welcher eine Vorbelegung auftreten wird, um einen Kandidaten-LSP zu errichten; Bestimmen einer Bandbreite, die durch den Kandidaten-LSP vorbelegt sein wird; und Bestimmen einer Gesamtbandbreite, die auf allen Prioritätsebenen durch den Kandidaten-LSP und die unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene vorbelegt sein wird.
Verfahren gemäß Anspruch 22, das ferner ein Minimieren einer Vorbelegung errichteter Pfade durch Durchführen eines oder mehrerer der folgenden Schritte umfasst: (1) Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Anzahl von Prioritätsebenen vorbelegt; (2) bei einer durch eine Errichtung des Kandidatenpfades betroffenen Prioritätsebene, Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite der betroffenen Prioritätsebene vorbelegt, und; (3) Auswählen des Kandidatenpfades, der eine unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene maximiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend zum: Eliminieren von Kandidatenpfaden mit Verbindungen mit ungenügenden Ressourcen.
Verfahren gemäß Anspruch 24, ferner den Schritt umfassend zum: Eliminieren von Kandidatenpfaden, die nicht Pfade für geringste Kosten sind.
Verfahren gemäß Anspruch 24, ferner den Schritt umfassend zum: für nicht eliminierte Kandidatenpfade, Bestimmen eines oder mehrerer der folgenden: (1) welche niedrigere Prioritätsebene oder Ebenen durch eine Errichtung des ausgewählten Pfades betroffen sein werden, (2) wie viel reservierte Bandbreite bei jeder Prioritätsebene durch den ausgewählten Pfad vorbelegt sein wird, und (3) wie viel freie Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene verfügbar ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 26, ferner den Schritt umfassend zum: Auswählen von einem oder mehreren von (1) bis (3) eines Kandidatenpfades, der die niedrigste Prioritätsebene, die geringste Menge einer reservierten Bandbreite oder eine höchste Menge einer unreservierten Bandbreite bei der niedrigsten Prioritätsebene vorbelegt.
Vorrichtung zum Bestimmen und Auswählen eines Pfades durch ein Datennetzwerk mit: einer Datenbank (74) zum Speichern von Attributen von Verbindungen in dem Datennetzwerk, einschließlich einer Prioritätsebenen-Information, die mit den Datennetzwerkverbindungen verknüpft ist, wo ein Pfad eine oder mehrere Verbindungen enthält, und einer Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72), die mit der Datenbank (74) gekoppelt ist und zum Durchführen der folgenden Aufgaben konfiguriert ist: Bestimmen einer mit in dem Datennetzwerk errichteten Pfaden verknüpften Prioritätsebene; Bestimmen einer mit einem oder mehreren Kandidatenpfaden verknüpften Prioritätsebene; Bestimmen eines mit jedem Kandidatenpfad verknüpften Ressourcenerfordernisses; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Auswählen eines der Kandidatenpfade unter Berücksichtigen eines Einflusses, den ein Errichten des einen Pfades auf errichtete Pfade haben wird, die eine Prioritätsebene haben, die niedriger als die mit dem einen Pfad verknüpfte Prioritätsebene ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Berücksichtigen, welche oder wie viele Prioritätsebenen errichteter Pfade durch unterschiedliche Kandidatenpfade vorbelegt sein würden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Auswählen eines kürzesten Pfades von unterschiedlichen Kandidatenpfaden mit einer erforderlichen Bandbreite und einer erforderlichen Priorität mit einem geringsten Vorbelegungseffekt auf errichte Pfade.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Auswählen eines Kandidatenpfades, der eine Vorbelegung niedrigerer errichteter Pfade reduziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Auswählen eines Kandidatenpfades, der errichtete Pfade für eine niedrigste Prioritätsebene vorbelegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Auswählen eines Kandidatenpfades, der eine geringste Menge reservierter Ressourcen eines errichten Pfades vorbelegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) konfiguriert ist zum Auswählen eines Kandidatenpfades, der eine größte Menge reservierter Ressourcen eines errichteten Pfades bei einer niedrigsten Prioritätsebene bewahrt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die Vorrichtung ein Router (70) ist, die Datenverarbeitungs-Schaltungsanordnung (72) eine Pfadauswahl-Schaltungsanordnung enthält, die konfiguriert ist zum Auswählen des Kandidatenpfades unter Berücksichtigen einer Vorbelegungsinformation, die mit Datennetzwerkverbindungen verknüpft ist, die in der Datenbank gespeichert ist, und ferner umfassend: eine Datenpaketweiterleitungs-Schaltungsanordnung (82), die zum Weiterleiten von Datenpaketen auf errichteten Pfaden konfiguriert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Vorbelegungsinformation eine maximale Bandbreite für jede Datennetzwerkverbindung enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Vorbelegungsinformation eine maximale reservierbare Bandbreite für jede Datennetzwerkverbindung enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Vorbelegungsinformation eine verfügbare Bandbreite bei jeder von mehrfachen Prioritätsebenen für jede Datennetzwerkverbindung enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Auswählen eines Kandidatenpfades, der eine Anzahl vorbelegter Prioritätsebenen reduziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Auswählen eines Kandidatenpfades, der eine Gesamtmenge einer vorbelegten Bandbreite reduziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei, bei einer durch eine Errichtung des Kandidatenpfades betroffenen Prioritätsebene, die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Auswählen de Kandidatenpfades, der eine Bandbreite der betroffenen Prioritätsebene reduziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Auswählen des Kandidatenpfades, der eine unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene reduziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Einsetzen eines oder mehrere des Folgenden, um eine Vorbelegung zu reduzieren durch: (1) Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Anzahl von Prioritätsebenen vorbelegt; (2) Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite vorbelegt; (3) bei einer durch eine Errichtung des Kandidatenpfades betroffenen Prioritätsebene, Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite der betroffenen Prioritätsebene vorbelegt; und (4) Auswählen des Kandidatenpfades, der eine unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene maximiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 43, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Auswählen eines kürzesten Pfades von Kandidatenpfaden, die ein oder mehrere von (1) bis (3) erfüllen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Vorrichtung entworfen ist zum Bestimmen und Auswählen von Label Switched Paths LSPs, wobei der Router (70) ein Label Switched Router LSR ist, und die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung und Datenbank (74) Teil eines in der Vorrichtung enthaltenen Verkehrs-Engineering-Pfadauswahlmoduls (72) sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei der LSR (70) ein Modul (80) enthält, das ausgebildet ist zum Empfangen von Eigenschaftsattributen von vielfältigen markierungsvermittelten Routern in dem Datennetzwerk und zum Bereitstellen dieser zur Speicherung in der Datenbank (74).
Vorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum: Bestimmen einer höchsten Prioritätsebene, auf welcher eine Vorbelegung beim Etablieren eines Kandidaten-LSP auftreten wird; Bestimmen einer Bandbreite, die durch den Kandidaten-LSP vorbelegt sein wird; und Bestimmen einer Gesamtbandbreite, die auf allen Prioritätsebenen durch den Kandidaten-LSP und die unreservierte Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene vorbelegt sein wird;
Vorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Pfadauswahl-Schaltungsanordnung konfiguriert ist zum Minimieren einer Vorbelegung von Verbindungen durch Durchführen eines oder mehreren des Folgenden: (1) Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Anzahl von Prioritätsebenen vorbelegt; (2) bei einer durch eine Errichtung des Kandidatenpfades betroffenen Prioritätsebene, Auswählen des Kandidatenpfades, der eine minimale Menge einer Bandbreite der betroffenen Prioritätsebene vorbelegt, und; (3) Maximieren einer unreservierten Bandbreite bei einer niedrigsten Prioritätsebene entlang des Pfades.