DE60307707T2

DE60307707T2 - Einfache Zugangskontrolle für IP basierte Netze

Info

Publication number: DE60307707T2
Application number: DE60307707T
Authority: DE
Inventors: Jani Lakkakorpi
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Vringo Infrastructure Inc
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-03-21
Also published as: US7489632B2; EP1686741A2; EP1347603A1; EP1686741A3; EP1347603B1; DE60307707D1; ATE337660T1; US20030179704A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft IP-Netze und insbesondere einen Zugangsregelungsmechanismus für IP-Netze.
Die Entwicklung von Mobilkommunikationsgeräten und Mobilfunknetzen ist mit großer Geschwindigkeit vorangeschritten. Zuerst ermöglichten analoge Mobilfunknetze Sprachkommunikations- und einfache Funkrufmerkmale. Später boten digitale Mobilfunknetze fortgeschrittenere Leistungsmerkmale für Sprach- und Datenkommunikation, wie Verschlüsselung, Rufnummernüberprüfung und Kurznachrichtendienst-Textnachrichten (SMS-Textnachrichten). In jüngerer Zeit wird nun die Mobile-IP-Netztechnologie der dritten Generation (3G) entwickelt, um Benutzern leichten Zugriff auf inhaltsreiche Medien, Informationen und Unterhaltung mit Mobilfunkgeräten zu ermöglichen.
Mit zunehmender Weiterentwicklung von Mobilfunkgeräten und Mobilfunknetzen und dem Verfügbarwerden von mehr Daten für die Benutzer sind auch die Anforderungen an den Netzen weiter gestiegen. Diese gestiegenen Anforderungen können zu einer starken Überlastung eines Netzes führen.
Eine Methode, mit der versucht wurde, die Überlastung eines Netzes zu mildern, ist das Hinzufügen von mehr Bandbreite. Dieser Ansatz hat aber viele Nachteile. Das Hinzufügen von mehr Bandbreite ist kostspielig und gewährleistet nicht, dass ein Netz nicht überlastet werden wird. Im Endeffekt wird durch die gestiegene Nachfrage alle verfügbare Bandbreite genutzt werden.
Was benötigt wird, ist eine Methode, mit der einfach ermittelt werden kann, wann ein neuer Fluss in das Netz akzeptiert werden sollte, um Überlastung zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf diese und andere Erörterungen gemacht.
Die Veröffentlichung der PCT-Patentanmeldung Nr. 00/30295 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum verteilten Treffen von Zugangsgewährungsentscheidungen auf der Basis lokaler Informationen.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf das Behandeln der oben erwähnten Mängel, Nachteile und Probleme und wird durch Lesen und Durcharbeiten der folgenden Patentbeschreibung verstanden.
Nach einem Aspekt der Erfindung richtet sich ein einfacher Zugangsregelungsmechanismus darauf, zu ermitteln, wann ein neuer Fluss in ein IP-gestütztes Netz akzeptiert wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung basiert die Entscheidung, ob ein neuer Fluss akzeptiert wird, auf der Streckenüberlastung für die verfügbaren Strecken von der Quelle des neuen Flusses zum Ziel des neuen Flusses. Jede Leitungslast in den Strecken wird berechnet, um die Streckenüberlastung zu ermitteln. Die Leitungslast kann Echtzeitlast für Echtzeitverkehr, Gesamtlast für anderen Verkehr und dergleichen sein. Die Leitungslast kann jede beliebige Teilmenge der Gesamtlast sein, die auf der Anzahl von Bytes basiert, die aus gewissen DiffServ-Router-Ausgangswarteschlangen für eine beliebige Verkehrsklasse entfernt werden. Zum Beispiel kann Echtzeitlast für Expedited-Forwarding-Verkehr mit beschleunigter Weiterleitung (EF), der auf eine Warteschlange mit höchster Priorität abgebildet wird, als überlastet betrachtet werden, wenn die Schwelle größer als 0,8·Leitungsbandbreite ist. Andere Verkehrsschwellen können auf höhere Schwellen eingestellt werden, z.B. Schwelle = 0,95·Leitungsbandbreite.
Wenn alle Strecken überlastet sind, wird der neue Fluss nicht akzeptiert. Wenn wenigstens eine der Strecken nicht überlastet ist, wird der neue Fluss akzeptiert.
Nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird die Leitungslast mit einer Exponential-Mittelbildungsgleichung ermittelt. Ein konfigurierbarer Wichtungsfaktor kann je nachdem festgelegt werden, wie schnell nach Wunsch des Operators die Reaktion auf Änderungen der Leitungslasten an jedem Knoten in dem Netz sein soll. Ein Messdauerfaktor kann für die Dauer der Leitungslastmessung festgelegt werden.
Nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der neue Fluss akzeptiert, wenn die Leitungslast unter einer vorbestimmten Schwelle liegt. Es können mehrere verschiedene Schwellen konfiguriert werden. Zum Beispiel können für verschiedene Dienstklassen verschiedene Schwellen verwendet werden.
Erfindungsgemäß können die Leitungslasten von einem dedizierten Netzelement wie einem Bandbreitenmakler überwacht werden.
1 illustriert ein beispielhaftes Mobile-IP-Netz, in dem die Erfindung betrieben werden kann;
2 zeigt eine schematische Darstellung, die einen Überblick über ein beispielhaftes System illustriert, in dem Lokalnetze und ein Weitverkehrsnetz durch Router miteinander verbunden sind;
3 ist eine schematische Darstellung, die einen beispielhaften Bandbreitenmakler zeigt, der die Aufgabe hat, Informationen bezüglich der Leitungslasten im Netz zu verarbeiten;
4 illustriert einen Überblick über einen einfachen Zugangsregelungsprozess;
5 zeigt eine beispielhafte Gleichung zum Darstellen von Leitungslast;
6 zeigt einen Prozess für einen einfachen Zugangsmechanismus für ein IP-gestütztes Netz und
7 illustriert eine ein dediziertes Netzelement nutzende einfache Zugangsregelung gemäß Aspekten der Erfindung.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen, die Teil hiervon bilden, und in ihr werden durch Illustration spezifische beispielhafte Ausgestaltungen gezeigt, durch die die Erfindung ausgeübt werden kann.
Die folgende ausführliche Beschreibung darf daher nicht in begrenzendem Sinne ausgelegt werden und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die angehängten Ansprüche definiert.
In der Beschreibung und den Ansprüchen haben die folgenden Begriffe durchgehend die hierin eindeutig mit ihnen assoziierten Bedeutungen, sofern der Zusammenhang dies nicht deutlich anders vorschreibt. Der Begriff „Knoten" bezieht sich auf ein Netzelement wie einen Router, das eine Belastung für einen Übertragungsabschnitt in einer Strecke überwacht. Der Begriff „Leitungslast" bezieht sich auf die mit dem Knoten assoziierte Belastung. Der Begriff „Bandbreitenmakler" bezieht sich auf ein dediziertes Netzelement, das die mit dem Netz assoziierte Topologie und Leitungslasten kennt. Der Begriff „Fluss" bezieht sich auf einen Datenpaketfluss. Der Begriff Unterstützungsknoten bezieht sich sowohl auf „GGSN"- als auch auf „SGSN"-Knoten. Der Begriff „Benutzer" bezieht sich auf jede beliebige Person oder jeden beliebigen Kunden wie ein Unternehmen oder eine Organisation, die ein mobiles Gerät für die Kommunikation oder den Zugriff auf Ressourcen über ein Mobilfunknetz einsetzt. Der Begriff „Operator" bezieht sich auf jeden beliebigen Techniker oder jede beliebige Organisation, die ein IP-gestütztes Netz instandhält oder wartet. Der Begriff „Kennung" beinhaltet eine MSISDN-Nummer, eine IP-Adresse oder sonstige anderen Informationen, die sich auf den Standort oder die Identität des Benutzers beziehen. In Bezug auf die Zeichnungen bezeichnen in den Darstellungen gleiche Nummern stets die gleichen Teile. Außerdem beinhaltet ein Verweis auf das Singular auch einen Verweis auf das Plural, sofern nicht anders angegeben wird oder es nicht mit der Offenbarung hierin übereinstimmt.
Veranschaulichendes Betriebsumfeld
In 1, auf die jetzt Bezug genommen wird, wird ein beispielhaftes Mobile-IP-Netz dargestellt, in dem die Erfindung betrieben werden kann. Wie in der Figur gezeigt wird, umfasst das Mobile-IP-Netz 100 Mobilstation (MS) 105, Funkzugangsnetz (RAN) 110, SGSN 115, Kernnetz 120, Router 125_A-F , Bandbreitenmakler (BB) 300, GGSN 135_A-B , Datennetz 140 und Datennetz 145.
Im Folgenden werden nun die Verbindungen und Funktionsweise für das Mobile-IP-Netz 100 beschrieben. MS 105 ist an das Funkzugangsnetz (RAN) 110 gekoppelt. Allgemein kann MS 105 ein beliebiges Gerät aufweisen, das eine Verbindung zu einem Funknetz wie einem Funkzugangsnetz 110 aufbauen kann. Zu derartigen Geräten zählen Mobiltelefone, Smartphones, Funkrufempfänger, Funkfrequenz-(RF-)Geräte, Infrarot-(IR-) Geräte, integrierte Geräte, die eines oder mehrere der vorangehenden Geräte in sich vereinen, und dergleichen. Zu MS 105 können auch andere Geräte zählen, die eine drahtlose Schnittstelle haben, wie z.B. PDA-Geräte (Personal Digital Assistants), handgehaltene Computer, Personalcomputer, Mehrprozessorsysteme, mikroprozessorgestützte oder programmierbare Verbraucherelektronik, Netzwerk-PC, tragbare Computer und dergleichen.
Funkzugangsnetz (RAN) 110 verwaltet die Funkressourcen und stellt dem Benutzer einen Mechanismus für den Zugang zu dem Kernnetz 120 bereit. Funkzugangsnetz 110 transportiert Informationen von und zu funkkommunikationsfähigen Geräten wie MS 105. Funkzugangsnetz 110 kann drahtlose und verdrahtete Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann Funkzugangsnetz 110 einen Mobilfunkturm aufweisen, der mit einem verkabelten Telefonnetz verbunden ist. Im typischen Fall trägt der Turm Kommunikation von und zu Mobiltelefonen, Funkrufempfängern und anderen drahtlosen Geräten und das verkabelte Telefonnetz trägt Kommunikation zu Festnetztelefonen, Fernmeldeverbindungen und dergleichen. Wie in der Figur gezeigt wird, weist RAN 110 Router 125_A-C auf. Router 125_A-C können ihre eigenen Leitungslasten sowie mit anderen Knoten im Netz verbundene Prozessleitungslasten berechnen. Die Router können eine Warnnachricht an andere Router in dem Netz senden, wenn ihre Leitungslast eine konfigurierbare Schwelle übersteigt. Wenn es wenigstens eine Leitungslast in jeder verfügbaren Strecke von einer Quelle zu einem Ziel für einen neuen Fluss gibt, die über der konfigurierbaren Schwelle liegt, wird der neue Fluss, der versucht, in das Netz einzutreten, abgewiesen. Alternativ kann ein Bandbreitenmakler oder irgendein anderes dediziertes Netzelement zum Verarbeiten von Informationen bezüglich der Leitungslasten der Knoten in dem Netz verwendet werden. Kurz beschrieben, kann BB 300 zum Überwachen von und als Hilfe zum Durchführen der einfachen Zugangsregelung für IP-gestützte Netze verwendet werden. Gemäß dieser speziellen Ausgestaltung informiert jeder Router BB 300 über seine Leitungslast und empfängt Informationen bezüglich der Leitungslasten für die anderen Knoten in dem Netz.
Einige Knoten können General Packet Radio Service-Knoten (GRPS-Knoten) sein. Beispielsweise kann SGSN-Knoten (Serving GPRS Support Node) 115 Daten von Mobilstationen wie MS 105 über RAN 110 senden und empfangen. SGSN 115 pflegt auch Standortinformationen bezüglich MS 105. SGSN 115 kommuniziert durch Kernnetz 120 zwischen MS 105 und GGSNs (GGSN: Gateway GPRS Support Node) 135_A-B . Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kommuniziert BB 300 mit RAN 110 und Kernnetz 120.
Kernnetz 120 ist ein IP-Paket-gestütztes Backbone-Netz, das Router wie z.B. Router 125_D-F zum Verbinden der Unterstützungsknoten in dem Netz aufweist. Router sind Zwischengeräte in einem Kommunikationsnetz, die die Nachrichtenweitersendung beschleunigen. In einem einzelnen Netz, das viele Computer durch ein Netz möglicher Verbindungen verknüpft, empfängt ein Router übertragene Nachrichten und leitet sie über verfügbare Routen an ihre richtigen Ziele weiter. Router können eine einfache Rechenvorrichtung oder eine komplexe Rechenvorrichtung sein. Beispielsweise kann ein Router ein Computer mit Speicher, Prozessoren und Netzschnittstelleneinheiten sein.
GGSNs 135_A-B sind durch Router 125_A-C an das Kernnetz 120 gekoppelt und dienen als drahtlose Gateways zu Datennetzen wie Netz 140 und Netz 145. Netze 140 und 145 können das öffentliche Internet oder ein privates Datennetz sein. GGSNs 135_A-B erlauben MS 105 Zugang zu Netz 140 und Netz 145.
Bandbreitenmakler (BB) 300 ist durch Kommunikationsmedien an RAN 110 und Kernnetz 120 gekoppelt. In BB 300 können von einem Operator Anweisungen zum Verwalten der Zugangsregelung neuer Flüsse für Mobile-IP-Netz 100 einprogrammiert werden. Insbesondere kann der Operator konfigurierbare Schwellen und Regeln erstellen, die dazu beitragen, ein überlastungsfreies Netz sicherzustellen. BB 300 kann Leitungslasten von den Routern in dem Netz empfangen und in Reaktion auf die empfangenen Leitungslasten Informationen bezüglich der Leitungslasten für die Knoten in dem Netz erstellen und an die Router senden. Zum Beispiel können die Informationen die Leitungslasten für alle anderen Router in dem Netz sein. Die Informationen können auch Konfigurationsregeln für die Router sein.
Der Operator kann Schwellenniveaus zum Ermitteln, ob ein neuer Fluss akzeptiert werden soll oder nicht, auf der Basis verschiedener Dienstklassen für einen jeweiligen Benutzer oder eine jeweilige Benutzergruppe festsetzen. Wie oben erwähnt, kann für diesen Zweck ein dediziertes Netzelement wie BB 300 verwendet werden. Beispielsweise hätte mit einer Expedited-Forwarding-(EF-)Klasse transportierter dialogbezogener Verkehr von Benutzergruppe A ein Schwellenniveau, während mit einer Assured-Forwarding-(AF-)Klasse mit garantiertem Weiterleiten transportierter dialogbezogener Verkehr von Benutzergruppe B ein anderes Dienstleistungsniveau hätte. Der spezifische Benutzer von MS 105 kann durch die MSISDN-Nummer (Mobile Station Integrated Services Digital Network-Nummer) des Benutzers, die SGSN- und GGSN-Unterstützungsknoten bekannt ist, einer dieser Benutzergruppen zugeordnet werden.
Des Weiteren können Computer und andere verwandte elektronische Geräte mit Netz 140 und Netz 145 verbunden werden. Das öffentliche Internet selbst kann aus einer riesigen Zahl derartiger verknüpfter Netze, Computer und Router gebildet sein. Mobile-IP-Netz 100 kann noch viele andere Komponenten als die in 1 gezeigten aufweisen. Die abgebildeten Komponenten reichen aber aus, um eine veranschaulichende Ausgestaltung zum Ausüben der vorliegenden Erfindung zu offenbaren.
Die zum Übertragen von Informationen in den Übertragungsabschnitten wie oben beschrieben verwendeten Medien illustrieren eine Art von maschinenlesbaren Medien, nämlich Kommunikationsmedien. Allgemein beinhalten maschinenlesbare Medien alle Medien, auf die eine Rechenvorrichtung zugreifen kann. Kommunikationsmedien verkörpern gewöhnlich maschinenlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder sonstige Daten in einem modulierten Datensignal wie einer Trägerwelle oder einem anderen Transportmechanismus und schließen alle beliebigen Medien zum Bereitstellen von Informationen ein. Der Begriff „moduliertes Datensignal" bedeutet ein Signal, bei dem wenigstens eine seiner Eigenschaften so eingestellt oder geändert ist, dass sie Informationen in dem Signal codiert. Zu Kommunikationsmedien gehören beispielsweise verdrahtete Medien wie Twisted-Pair-Kabel, Koaxialkabel, Lichtwellenleiter, Hohlleiter und andere verkabelte Medien und kabellose Medien wie Schall, RF, Infrarot und andere kabellose Medien.
2 zeigt ein weiteres beispielhaftes System, in dem die Erfindung betrieben wird, wobei eine Anzahl von Lokalnetzen („LAN") 200_a-d und Weitverkehrsnetz („WAN") 230 durch Router 210 miteinander verbunden sind. Bei einem verknüpften Satz von LANs – einschließlich denjenigen, die auf unterschiedlichen Architekturen und Protokollen basieren – wirkt ein Router als Verbindungsglied zwischen LANs und ermöglicht das Senden von Nachrichten von einem zum anderen.
Kommunikationsverbindungen in LANs weisen meist Twisted-Pair-Kabel, Lichtwellenleiter oder Koaxialkabel auf, während Kommunikationsverbindungen zwischen Netzen analoge Telefonleitungen, ganze oder bruchstückhafte dedizierte digitale Übertragungsabschnitte einschließlich T1, T2, T3 und T4, ISDN-Netze (Integrated Services Digital Network), DSL-Leitungen (Digital Subscriber Lines), drahtlose Übertragungsabschnitte oder andere Kommunikationsverbindungen nutzen können. Des Weiteren können Computer wie abgesetzter Computer 240 und andere verwandte elektronische Geräte über ein Modem und eine zeitweilige Telefonverbindung entweder mit LANs 220_a-d oder WAN 230 fernverbunden werden. Die Zahl der WANs, LANs und Router in 2 kann erhöht oder verringert werden. Das Internet selbst kann an sich aus einer riesigen Zahl derartiger verknüpfter Netze, Computer und Router gebildet sein, so dass eine Ausgestaltung der Erfindung über das Internet ausgeübt werden könnte.
3 ist eine schematische Darstellung, die einen beispielhaften Bandbreitenmakler zeigt, der die Aufgabe hat, Informationen bezüglich der Leitungslasten im Netz zu verarbeiten. Dementsprechend kann BB 300 Daten bezüglich dem einfachen Zugangsregelungsmechanismus empfangen und senden. Beispielsweise kann BB 300 Leitungslastdaten senden und von den Komponenten im IP-Netz Leitungslastdaten empfangen.
BB 300 kann noch mehr als die in 3 gezeigten Komponenten aufweisen. Die abgebildeten Komponenten reichen aber aus, um eine veranschaulichende Ausgestaltung zum Ausüben der vorliegenden Erfindung zu offenbaren. Wie in 3 gezeigt wird, ist BB 300 über Netzschnittstelleneinheit 310 mit RAN 110 und Kernnetz 120 oder einem anderen Kommunikationsnetz verbunden. Netzschnittstelleneinheit 310 weist die notwendigen Schaltungen zum Verbinden des BB 300 mit dem Kernnetz 120 auf und ist zur Verwendung mit diversen Kommunikationsprotokollen, einschließlich dem COPS-Protokoll, das über dem TCP läuft, aufgebaut. Es können auch andere Kommunikationsprotokolle verwendet werden, einschließlich z.B. UDP-Protokolle. Meist ist Netzschnittstelleneinheit 310 eine in BB 300 enthaltene Karte.
BB 300 weist auch Verarbeitungseinheit 312, fakultativen Video-Display-Adapter 314 und einen Massenspeicher auf, die alle über Bus 322 verbunden sind. Der Massenspeicher weist im Allgemeinen RAM 316, ROM 332 und wenigstens eine permanente Massenspeichervorrichtung auf, wie z.B. Festplattenlaufwerk 328, ein Bandlaufwerk, ein CD-ROM/DVD-ROM-Laufwerk 326 und/oder ein Diskettenlaufwerk. Der Massenspeicher speichert Betriebssystem 320 zum Steuern des Betriebs von BB 300. Diese Komponente kann ein Allzweckbetriebssystem 320 umfassen, wie es dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, z.B. UNIX, LINUX^TM oder Microsoft WINDOWS NT^®. Das grundlegende Eingabe-Ausgabe-System („BIOS") 318 ist zum Steuern des elementaren Betriebs von BB 300 ebenfalls bereitgestellt.
Der oben beschriebene Massenspeicher illustriert einen weiteren Typ von maschinenlesbaren Medien, nämlich Computerspeichermedien. Computerspeichermedien können flüchtige und nichtflüchtige, entfernbare und nichtentfernbare Medien umfassen, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technik zum Speichern von Informationen, wie z.B. maschinenlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule und sonstige Daten, implementiert sind. Beispiele für Computerspeichermedien sind z.B. RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher und andere Speichertechnik, CD-ROM, DVD (Digital Versatile Disks) oder andere optische Speichermedien, Magnetbandkassetten, Magnetband, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das zum Speichern der gewünschten Informationen verwendet werden kann und auf das eine Rechenvorrichtung zugreifen kann.
Der Massenspeicher speichert auch Programmcode und Daten für das einfache Zugangsregelungsprogramm 330 (siehe Figuren und diesbezügliche Besprechung unten) und Programme 334. Einfaches Zugangsregelungsprogramm 330 weist computerausführbare Anweisungen auf, die, wenn sie von BB 300 ausgeführt werden, zum Ausführen des einfachen Zugangsregelungsmechanismus über das IP-gestützte Netz beitragen. BB 300 kann eine JAVA Virtual Machine, eine HTTP-Handler-Anwendung zum Empfangen und Verarbeiten von HTTP-Anfragen, JAVA-Applets für die Übertragung an einen WWW-Browser, der auf einem Client-Computer ausgeführt wird, einen IPsec-Handler, einen TLS-Handler (TLS: Transport Layer Security) und eine HTTPS-Handler-Anwendung zum Verarbeiten von sicheren Verbindungen aufweisen. Entweder der IPsec-Handler oder der TLS-Handler können zum Bereitstellen von Sicherheitsschutz für das COPS-Protokoll verwendet werden. Die HTTPS-Handler-Anwendung kann für die Kommunikation mit externen Sicherheitsanwendungen (nicht abgebildet) zum Senden und Empfangen von privaten Informationen auf sichere Weise verwendet werden.
BB 300 kann auch eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle 324 zum Kommunizieren mit externen Geräten, wie einer Maus, einer Tastatur, einem Scanner oder anderen in 3 nicht gezeigten Eingabegeräten, umfassen. Desgleichen kann BB 300 ferner zusätzliche Massenspeichereinrichtungen wie CD-ROM/DVD-ROM-Laufwerk 326 und Festplattenlaufwerk 328 umfassen. Festplattenlaufwerk 328 wird von BB 300 zum Speichern von u. a. Anwendungsprogrammen, Datenbanken und Programmdaten, die vom einfachen Zugangsregelungsprogramm 330 verwendet werden, genutzt. Beispielsweise können Leitungslasten, die Topologie des Netzes, Benutzerdatenbanken, relationale Datenbanken und dergleichen gespeichert werden.
Einfache Zugangsregelung für IP-gestützte Netze
4 illustriert einen Überblick über einen einfachen Zugangsregelungsprozess 400 gemäß Aspekten der Erfindung. Nach einem Startblock bewegt sich der Prozess zu Block 410, wobei der Prozess an diesem Punkt die Überwachung auf neue Flüsse durchführt, die in das Netz einzutreten versuchen. Beim Übergang zum Entscheidungsblock 415 wird ermittelt, ob ein neuer Fluss angekommen ist. Wenn kein neuer Fluss vorliegt, kehrt der Prozess zu Block 410 zurück, um die Überwachung auf neue Flüsse fortzusetzen. Wenn ein neuer Fluss vorliegt, bewegt sich der Prozess weiter zu Block 420, wobei an diesem Punkt die Überlastung der Strecke ermittelt wird. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Leitungsüberlastung für alle möglichen Strecken von der Quelle zum Ziel des Flusses ermittelt. Für jede Strecke von der Quelle zum Ziel wird eine Leitungslast für jeden Übertragungsabschnitt in der Strecke berechnet. Ein Übertragungsabschnitt ist überlastet, wenn die Leitungslast größer als eine konfigurierbare Schwelle ist. Beispielsweise kann der Übertragungsabschnitt überlastet sein, wenn die Leitungslast größer als eine Schwelle von 90 ist. Es können auch andere Schwellen gewählt werden. Nach dem Weiterrücken auf Entscheidungsblock 425 wird entschieden, ob alle vom Fluss benutzbaren Strecken überlastet sind. Wenn die Strecken alle überlastet sind, rückt der Prozess zu Block 430 weiter, wo der neue Fluss verworfen wird. Mit anderen Worten heißt das, dass der neue Fluss von dem IP-gestützten Netz nicht akzeptiert wird. Wenn wenigstens eine der Strecken nicht überlastet ist, rückt der Prozess weiter auf Block 435, wobei der neue Fluss an diesem Punkt akzeptiert wird. Beim Übergang zu Block 440 wählt der Prozess die Strecke für den neuen Fluss. Nach einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die am wenigstens überlastete Strecke gewählt. Die Strecke kann auch mithilfe irgendeines anderen Verfahrens gewählt werden. Zum Beispiel kann die Strecke nach Hop-Count-Wert, kürzester Entfernung oder einem anderen Parameter gewählt werden. Die Strecke kann auch auf der Basis einer Dienstklasse gewählt werden. Der Prozess rückt dann zu einem Ende-Block weiter und kehrt zum Verarbeiten anderer Aktionen zurück.
5 zeigt eine beispielhafte Gleichung zum Darstellen der Leitungslast. Die Gleichung Leitungslast_i= (1 –w)·Leitungslast_i-1 + w·(8·Bytes pro Periode_i/(p·Leitungskapazität)) dient zum Berechnen von Leitungslast 510 nach einer Ausgestaltung der Erfindung. Wichtungsparameter „w" 520 ist konfigurierbar und ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung auf 0,5 eingestellt. Wichtungsparameter „w" 520 bezieht sich darauf, wieviel Gewicht früheren Leitungslastwerten in der Gleichung verliehen wird. Mit anderen Worten heißt das, dass Wichtungsparameter „w" 520 je nachdem eingestellt wird, wie schnell der Leitungslastwert nach Wunsch des Operators auf die Änderungen der Leitungslasten reagieren soll. Der Messdauerparameter „p" 530 ist die Zeitdauer der Messung der Last für den Knoten. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Messdauerparameter „p" 530 500 Millisekunden. Es können auch andere Messdauerparameter verwendet werden. Leitungskapazität 540 ist die Kapazität des jeweiligen gemessenen Übertragungsabschnitts. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Leitungskapazität in Bits pro Sekunde (bps) gemessen.
Die Leitungslast kann Echtzeitlast für Echtzeitverkehr, Gesamtlast für anderen Verkehr und dergleichen sein. Die Leitungslast kann jede beliebige Teilmenge der Gesamtlast sein, die auf der Anzahl von Bytes basiert, die aus gewissen DiffServ-Router-Ausgangswarteschlangen für eine beliebige Verkehrsklasse entfernt werden. Zum Beispiel kann Echtzeitlast für Expedited-Forwarding-Verkehr mit beschleunigter Weiterleitung (EF), der auf die Warteschlange höchster Priorität abgebildet wird, als überlastet betrachtet werden, wenn die Echtzeitlast größer als die Echtzeitschwelle ist (z.B. 0,8·Leitungsbandbreite). Andere Verkehrsschwellen können auf höhere Schwellen eingestellt werden, z.B. Gesamtschwelle = 0,95·Leitungsbandbreite.
6 zeigt einen Prozess für einen einfachen Zugangsmechanismus 600 für ein IP-gestütztes Netz. Nach einem Startblock bewegt sich der Prozess zu Entscheidungsblock 610, wo ermittelt wird, ob ein Timer abgelaufen ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Leitungslast für jeden Knoten in vorbestimmten Zeitabschnitten kalkuliert. Beispielsweise kann der Timer auf 500 Millisekunden eingestellt sein. Wenn der Timer nicht abgelaufen ist, wartet der Prozess, bis der Timer abgelaufen ist. Wenn der Timer abgelaufen ist, bewegt sich der Prozess zu Block 620, wobei an diesem Punkt die Leitungslast berechnet wird. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Leitungslast mithilfe der in 5 illustrierten Exponential-Mittelbildungsgleichung berechnet.
Beim Übergang zu Entscheidungsblock 630 wird ermittelt, ob die Leitungslast eine vorbestimmte Schwelle übersteigt. Der Übertragungsabschnitt und jede beliebige Strecke, in der sich der Übertragungsabschnitt befindet, ist überlastet, wenn die Leitungslast über der vorbestimmten Schwelle liegt. Die vorbestimmte Schwelle kann auf viele verschiedene Werte eingestellt werden. Beispielsweise kann die Schwelle auf 90 % Leitungskapazität eingestellt sein. Außerdem kann mehr als eine Schwelle verwendet werden, um zu ermitteln, wann ein Übertragungsabschnitt überlastet ist. Beispielsweise kann für jede verschiedene Dienstklasse eine andere Schwelle gewählt werden. Wenn die Schwelle überschritten wird, rückt der Prozess zu Entscheidungsblock 635 weiter, wobei an diesem Punkt ermittelt wird, ob ein Überlastungsbit gesetzt ist, um anzuzeigen, dass der Übertragungsabschnitt nicht überlastet ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Bit in dem Knoten auf einen Wert von eins gesetzt, wenn der Übertragungsabschnitt überlastet ist, und auf null gesetzt, wenn der Übertragungsabschnitt nicht überlastet ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein dediziertes Netzelement wie ein Bandbreitenmakler die Überlastungszustände der Übertragungsabschnitte (siehe 7 und diesbezügliche Besprechung) aufrecht erhalten. Zum Darstellen, ob ein Übertragungsabschnitt überlastet ist, können auch andere Anzeiger verwendet werden. Wenn an Block 635 das Überlastungsbit auf nicht überlastet gesetzt ist, geht der Prozess zu Block 640 über, wo eine Warnnachricht an die anderen Knoten in dem Netz gesendet wird, die anzeigt, dass ein bestimmter Übertragungsabschnitt überlastet ist. Nach dem Weiterrücken auf Block 645 setzt der Prozess das Überlastungsbit in dem Knoten, um anzuzeigen, dass sein Übertragungsabschnitt überlastet ist. Nach dem Weiterrücken auf Block 665 wird der Timer eingestellt. Wenn das Überlastungsbit bereits auf überlastet gesetzt wurde, bewegt sich der Prozess weiter auf Block 665, um den Timer einzustellen. Die Knoten brauchen nicht darüber informiert zu werden, dass der Übertragungsabschnitt überlastet ist, wenn das Überlastungsbit bereits gesetzt wurde, da alle Knoten bereits benachrichtigt wurden, dass der Übertragungsabschnitt überlastet ist.
Wenn die Schwellenlast nicht überschritten wurde, rückt der Prozess zu Entscheidungsblock 650 weiter, wo ermittelt wird, ob das Überlastungsbit auf überlastet gesetzt wurde. Wenn das Überlastungsbit gesetzt ist, geht der Prozess über zu Block 655, wobei an diesem Punkt eine Link OK-Nachricht an alle Hosts gesendet wird. Diese Nachricht informiert die anderen Knoten im Netz, dass der Übertragungsabschnitt wieder verwendet werden kann. An diesem Zeitpunkt ist der Übertragungsabschnitt nicht mehr überlastet und kann neue Flüsse akzeptieren. Nach dem Weiterrücken auf Block 660 wird das Überlastungsbit gesetzt, um anzuzeigen, dass der Knoten nicht überlastet ist. Nach dem Weiterrücken auf Block 665 wird der Timer eingestellt. Der Prozess wird gemäß einer zeitgesteuerten Zeitspanne wiederholt. Der Prozess rückt dann zu einem Ende-Block weiter und kehrt zum Verarbeiten anderer Aktionen zurück.
7 illustriert eine ein dediziertes Netzelement nutzende einfache Zugangsregelung gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Nach einem Startblock bewegt sich der Prozess zu Block 710, wobei an diesem Punkt von einem Knoten im Netz Leitungslastinformationen empfangen werden. Nach dem Weiterrücken auf Block 720 werden die Streckeninformationen in Reaktion auf die empfangene Leitungslast aktualisiert. Nach dem Übergang zu Block 730 können Lastinformationen an den Knoten gesendet werden. Die Lastinformationen können viele verschiedene Typen von Daten enthalten. Die Lastinformationen können die Leitungslasten für jeden Knoten in dem Netz enthalten. Die Lastinformationen können auch Routing-Regeln für die Knoten enthalten.

Claims

Verfahren für einen Zugangsregelungsmechanismus für ein IP-basiertes Netz (100), mit: Ermitteln, wann ein Fluss ankommt; Berechnen einer Leitungslast für jeden Übertragungsabschnitt in einer Strecke von einer Quelle zu einem Ziel, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Ermitteln, wann ein Übertragungsabschnitt in der Strecke überlastet ist anhand eines dedizierten Netzelements (300) auf der Basis einer Exponential-Mittelbildungsgleichung: Leitungslast_i= (1 –w)·Leitungslast_i-1 + w·(8·Bytes pro Periode_i/(p·Leitungskapazität)), wobei die Leitungskapazität Bits pro Sekunde, w ein Wichtungsparameter und p ein Messdauerparameter ist; und Ablehnen des Flusses, wenn ein Übertragungsabschnitt in der Strecke überlastet ist; ansonsten Akzeptieren des Flusses.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ermitteln, wann die Strecke überlastet ist, ferner das Vergleichen jeder Leitungslast mit einer vorbestimmten Schwelle umfasst, um zu ermitteln, wann die Strecke überlastet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Netz (100) ein Funkzugangsnetz (RAN) (110) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Berechnen der Leitungslast für jeden Übertragungsabschnitt in der Strecke von der Quelle zum Ziel ferner Folgendes umfasst: jeder Knoten (125) in der Strecke berechnet seine Leitungslast und wenn ermittelt wird, dass der Übertragungsabschnitt überlastet ist, Sicherstellen, dass die anderen Knoten (125) in dem Netz benachrichtigt werden, dass der Übertragungsabschnitt überlastet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das dedizierte Netzelement (300) ein Bandbreitenmakler ist.
Vorrichtung für einen Zugangsregelungsmechanismus für ein IP-basiertes Netz (100), umfasstend: einen Prozessor (312) und ein maschinenlesbares Medium (316); eine Netzschnittstelleneinheit (330), eingerichtet zum Kommunizieren mit Knoten (125) im Netz, gekennzeichnet, durch ein auf einem dediziertem Netzelement (300) ausgeführtes Zugangsregelungsprogramm (330) zum Durchführen von Aktionen umfassend: Berechnen einer Leitungslast; in Reaktion auf die berechnete Leitungslast Ermitteln, wann der Übertragungsabschnitt überlastet ist, wobei die Leitungslast von einer Exponential-Mittelbildungsgleichung: Leitungslast_i= (1 –w)·Leitungslast_i-1 + w·(8·Bytes pro Periode_i/p·Leitungskapazität)) dargestellt wird, wobei w ein Wichtungsparameter und p ein Messdauerparameter ist, und Übermitteln des Überlastungszustands des Übertragungsabschnitts an die Knoten (125) im Netz.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Ermitteln, wann die Übertragungsstrecke überlastet ist, ferner das Vergleichen der Leitungslast mit einer vorbestimmten Quelle umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der das IP-basierte Netz (100) ein Funkzugangsnetz (RAN) (110) umfasst.
System für einen Zugangsregelungsmechanismus für ein IP-basiertes Netz (100), umfassend: Knoten (125), wobei die Knoten eine Netzschnittstelleneinheit eingerichtet zum Kommunizieren über das Netz (100) aufweisen, gekennzeichnet durch einen dedizierten Bandbreitenmakler (300), der zum Verarbeiten von Prozessinformationen bezüglich mit den Knoten assoziierter Leitungslasten angeordnet ist, wobei der Bandbreitenmakler (300) Folgendes aufweist: eine zum Kommunizieren mit den Knoten (125) angeordnete Netzschnittstelleneinheit (310) und ein Zugangsregelungsprogramm (330), das unter der Steuerung eines Betriebssystems ausgeführt wird und zum Durchführen von Aktionen funktionsfähig ist, darunter: Empfangen einer Leitungslast von jedem der Knoten (125), wobei jede der Leitungslasten von ihrem jeweiligen Knoten dargestellt wird und mit einer Exponential-Mittelbildungsgleichung: Leitungslast_i= (1 – w)·Leitungslast_i-1 + w·(8·Bytes pro Periode_i/(p·Leitungskapazität)) berechnet wird, wobei w ein Wichtungsparameter und p ein Messdauerparameter ist, Aktualisieren von Streckeninformationen bezüglich der empfangenen Leitungslast und Senden von Lastinformationen an jeden der Knoten (125).
System nach Anspruch 9, bei dem das IP-basierte Netz (100) ein Funkzugangsnetz (RAN) (110) umfasst.
System nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem das Aktualisieren der Streckeninformationen bezüglich der empfangenen Leitungslast ferner das Ermitteln, wann die Strecke überlastet ist, und das Ablehnen eines Flusses, wenn die Strecke überlastet ist, ansonsten das Akzeptieren des Flusses umfasst.
System nach Anspruch 11, bei dem das Ermitteln, wann die Strecke überlastet ist, ferner das Vergleichen der Leitungslast mit einer vorbestimmten Schwelle umfasst.
Vorrichtung für einen Zugangsregelungsmechanismus für ein IP-basiertes Netz (100), umfassend: ein Mittel zum Ermitteln, wann ein Fluss ankommt; ein Mittel (330) zum Berechnen einer Leitungslast für jeden Übertragungsabschnitt in einer Strecke von einer Quelle zu einem Ziel, gekennzeichnet durch ein dediziertes Mittel (300) zum Ermitteln, wann ein Übertragungsabschnitt in der Strecke überlastet ist auf der Basis einer Exponential-Mittelbildungsgleichung: Leitungslast_i= (1 –w)·Leitungslast_i-1 + w·(8·Bytes pro Periode_i/(p·Leitungskapazität)), wobei die Leitungskapazität Bits pro Sekunde, w ein Wichtungsparameter und p ein Messdauerparameter ist; und Ablehnen des Flusses, wenn ein Übertragungsabschnitt in der Strecke überlastet ist; ansonsten Akzeptieren des Flusses.
Computerprogramm, umfassend Computerprogrammcodemittel zum Durchführen der folgenden Schritte, wenn sie auf einem Computer abgearbeitet werden: Berechnen einer Leitungslast auf der Basis aller von dem Übertragungsabschnitt empfangenen Lasten; Ermitteln wann der Übertragungsabschnitt überlastet ist, in Reaktion auf die berechnete Leitungslast auf der Basis einer Exponential-Mittelbildungsgleichung: Leitungslast = (1 – w)·Leitungslast_i-1 + w·(8·Bytes pro Periode_i/(p·Leitungskapazität)), wobei w ein Wichtungsparameter und p ein Messdauerparameter ist, und Übermitteln des Überlastungszustands des Übertragungsabschnitts an die Knoten (125) im Netz.
Computerprogramm nach Anspruch 14, das ausgeführt ist, um beim Ermitteln, wann der Übertragungsabschnitt überlastet ist, einen weiteren Schritt des Vergleichens der Leitungslast mit einer vorbestimmten Schwelle durchzuführen.