DE69826724T2

DE69826724T2 - Dinamisches bandbreitenzuordnungsverfahren für ein kommunikationsnetzwerk insbesondere ein hochgeschwindigkeitsnetzwerk

Info

Publication number: DE69826724T2
Application number: DE69826724T
Authority: DE
Inventors: François-Arnaud REMAEL
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: CA2334301A1; JP2002520925A; EP1103158A1; DE69826724D1; EP1103158B1; JP3723452B2; CA2334301C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisches Durchsatzzuordnungsverfahren für ein Kommunikationsnetz, insbesondere ein Netz des Typs mit hohen Durchsätzen, wie zum Beispiel ein ATM-Netz (Asynchronous Transfer Mode).
Die ATM-Netze wurden konzipiert, um Multimediadatenströme zu unterstützen, wie zum Beispiel Daten, Sound, Bilder und Video. Die ATM-Technologie erlaubt es einem gleichen Träger Ströme zu übertragen, die unterschiedliche Durchsätze und Leistungsanforderungen aufweisen. Um derartige Merkmale aufweisen zu können, sind die ATM-Netze vorgesehen, um die Ressourcen verwalten und einen Service garantieren zu können.
Bevor er erstellt wird, muss ein Anschluss beim Netz dafür die Anfrage stellen, indem er die gewünschten Merkmale präzisiert und insbesondere den Durchsatz, den er reservieren will, und die gewünschte Servicequalität. Bei Bedarf präzisiert er in seiner Anfrage den Mindestdurchsatz, den ihm das Netz garantieren soll. Wenn das Netz der Ansicht ist, dass es ausreichende Ressourcen hat, um die Anfrage zu erfüllen, erstellt es den Anschluss, garantiert jedoch auch den verlangten Durchsatz und die Servicequalität.
Verschiedene Serviceklassen wurden festgelegt, die je nach Beschaffenheit der Datenquellen und der Anfragen nach gewünschter Leistung und Qualität seitens der entsprechenden Anschlüsse ihrerseits ein Prüfprotokoll des Verkehrs auf diesen Verbindungen definieren. Die im Allgemeinen in Betracht gezogenen Klassen sind die folgenden: die so genannte CBR-Klasse (Constant Bit Rate), die so genannte VBR-Klasse (Variable Bit Rate), die so genannte ABR-Klasse (Available Bit Rate) und eine benachbarte Klasse der ABR-Klasse, die ABT-Klasse genannt wird (ATM Block Transfer).
Um zu schematisieren, kann man sagen, dass in der CBR-Klasse eine Servicequalität hohen Niveaus spezifiziert ist, während hinsichtlich der Übertragungszeit oder der Synchronisationsstörung in der ABR-Klasse keine Servicequalität ausdrücklich spezifiziert ist. In der VBR-Klasse wird im Augenblick des Anschlusses eine bestimmte Anzahl von Prüfparametern definiert, wobei diese Parameter nach ihrem Definieren dem Netz dazu dienen, eine Servicequalität zu garantieren.
Die Mechanismen, die im Allgemeinen für die ABR und ABT genannten Serviceklassen, die hier allein betrachtet werden, angewandt werden, sind die folgenden. Für jeden der aktiven Anschlüsse durchläuft eine spezialisierte Zelle, die unten Ressourcenverwaltungszelle genannt wird, periodisch den gesamten Weg, den die Benutzerzellen dieses Anschlusses verfolgen. Beim Empfang dieser Zelle auf einem Knoten des Netzes wird ein Protokoll angewandt, um zu prüfen, ob der Durchsatz, der dem Anschluss bisher zugeordnet wurde, nicht einen Wert überschreitet, der in Abhängigkeit von anderen augenblicklichen Anschlüssen bestimmt wird. Ist das der Fall, ordnet dieser Knoten dem Anschluss einen neuen Durchsatz zu, dessen Wert in die Ressourcenverwaltungszelle platziert wird. An einem Ende des von den Benutzerzellen zurückgelegten Wegs angekommen, wird die Ressourcenverwaltungszelle zu der Quelle des betreffenden Anschlusses mit dem kleinsten entlang des Wegs zugelassenen Durchsatzwert zurückgesandt. Die Quelle muss daher ihren Durchsatz an diesen neuen Wert anpassen.
Ein Zuordnungsverfahren ist vorgesehen, um an den Knoten eines Netzes durchgeführt zu werden. Es erlaubt es, jeder der Quellen, deren Anschlüsse auf einem Knoten des Netzes konvergieren, und im Anschluss an eine seitens der Quelle formulierte Durchsatzanfrage einen Zellendurchsatz so zuzuordnen, dass das von der Ausgangsverbindung des Knotens gebotene Maximalband aufgeteilt wird.
Eine Beschreibung der für die Prüfung des Verkehrs in der ABR-Klasse angewandte Mechanismen erfolgt zum Beispiel von F. BONOMI und K. W. FENDICK in einem Artikel mit dem Titel „The rate-based flow control framework for the Available Bit Rate Atm service", erschienen in IEEE Network von März/April von 1995.
Die bekannten Durchsatzzuordnungsverfahren werden im Allgemeinen für Anschlüsse angewandt, die Daten unterstützen und verwenden in den Knoten Warteschlangen des Typs FIFO, was für die Videoübertragung aufgrund ihrer Besonderheit, die die Durchsätze betrifft, die notwendigerweise hoch sind, die Übertragungsverzögerungszeiten, die nicht zu groß sein können usw., nicht in Betracht gezogen werden kann.
Das Dokument KALAMPOUKAS L ET AL: 'AN EFFICIENT RATE ALLOCATION ALGORITHM FOR ATM NETWORKS MAX-MIN FAIRNESS' HIGH PERFORMANCE NETWORKING 6, IFIP 6TH. PALMA DE MALLORCA, 13.–15. September 1995, Nr. CONF. 6, 11. September 1995, Seiten 143–154, XP000624333 PUIGJANER R (ED) beschreibt ein iteratives Bandbreitenzuordnungsverfahren, das es erlaubt, ständig für jeden Anschluss die Bandbreite oder den Durchsatz anzupassen, der in Abhängigkeit von dem verfügbaren Band angefordert wird. Die Tatsache, dass ein zufrieden gestellter Anschluss eine Durchsatzvergeudung darstellen kann (wenn er zufrieden gestellt wird, wird ein Teil des zugewiesenen Bands nicht verwendet), wird nicht berücksichtigt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Durchsatzzuordnungsverfahren vorzuschlagen, das ein angemessenes Aufteilen der von den verschiedenen Echtzeitquellen, insbesondere Videoquellen verwendeten Bandbreite erlaubt.
Dazu ist ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, bei aufeinander folgenden Zyklen:

a) zu Beginn jedes Zyklus jedem der Anschlüsse einen Durchsatz zu zuweisen und
b) während des Zyklus einerseits jedem Anschluss, dessen geforderter Durchsatz größer ist als der ihm zugewiesene Durchsatz, den zugewiesenen Durchsatz zuzuordnen, wobei der Anschluss erfasst und als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wird, und andererseits, jedem Anschluss, dessen geforderter Durchsatz geringer ist als der ihm zugewiesene Durchsatz, entweder den bereits im vorhergehenden Zyklus zugeordneten Durchsatz, wenn der Anschluss bei diesem vorhergehenden Zyklus nicht als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wurde, oder den geforderten Durchsatz, wenn der Anschluss beim vorhergehenden Zyklus als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wurde, zuzuordnen, wobei der Unterschied zwischen dem Wert des zugewiesenen und dem Wert des zugeordneten Durchsatzes als Wert des nicht zugeordneten Durchsatzes erfasst wird,
c) und, am Ende des Zyklus, einen neuen Wert des Durchsatzes zu berechnen, der beim nächsten Zyklus jedem der Anschlüsse auf der Grundlage des erfassten nicht zugeordneten Durchsatzes und der Anzahl der begrenzten Anschlüsse zuzuweisen ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, jeder der Quellen bei einem Anfangszyklus einen Durchsatz zuzuweisen, der dem angemessenen Aufteilen des von der Ausgangsverbindung des Knotens gebotenen Maximalbands auf alle Quellen entspricht.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, den neuen Durchsatzwert zu berechnen, der jedem der beschränkten Anschlüsse beim nächsten Zyklus zuzuweisen ist, indem der zwischen den beschränkten Anschlüssen nicht zugeordnete Durchsatz angemessen aufgeteilt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, den neuen, beim nächsten Zyklus jedem der Anschlüsse zuzuweisenden Durchsatzwert zu berechnen, indem man den nicht zugeordneten Durchsatz, von dem man den Wert des überschüssig zugewiesenen Durchsatzes abzieht, auf die beschränkten Anschlüsse angemessen aufteilt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, ist das Verfahren vorgesehen, damit die Periode jedes Zyklus größer ist als die Neuverhandlungsperiode, die von den Ausstattungen des Netzes angewandt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verfahren vorgesehen, damit die Periode jedes Zyklus größer ist als die Neuverhandlungsperiode, die von den Ausstattungen des Netzes angewandt wird, erhöht um die maximale Dauer der Zeiten, die die Ressourcenquellenzellen der Anschlüsse jeweils brauchen, um den kompletten Weg von der betrachteten Quelle zum anderen Ende des Netzes und zum Zurückkehren zur Quelle zurückzulegen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verfahren vorgesehen, um die Anfragen seitens jeder der Quellen zu zählen, wobei das Verfahren nur Anfragen prüft, die eine gleiche Reihenfolgennummer haben.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verfahren vorgesehen, um einen Anschluss nach Empfang der Anfrage der entsprechenden Quelle zu kennzeichnen, wobei die Kennzeichnung zu Beginn jedes Zyklus annulliert wird, und das Verfahren nur die Anfragen der Quellen prüft, deren Anschlüsse bereits gekennzeichnet sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, die den Quellen jeweils zugewiesenen Durchsätze zu gewichten. Jeder Gewichtungsfaktor hängt vorteilhafterweise von dem von der entsprechenden Quelle verlangten garantierten Mindestdurchsatz ab. Er ist zum Beispiel gleich dem von der Quelle verlangten garantierten Mindestdurchsatz dividiert durch die Gesamtsumme der jeweils von allen Quellen verlangten garantierten Mindestdurchsätze. Der Durchsatz, der einer Quelle zugewiesen wird, kann daher gleich einem Durchsatzwert sein, den alle Quellen gemeinsam haben, den der Gewichtungsfaktor multipliziert.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, beim Empfang der Anfrage einer Quelle, deren Anschluss im vorhergehenden Zyklus nicht als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wurde, und wenn der jetzt geforderte Durchsatz größer ist als der im vorhergehenden Zyklus zugeordnete Durchsatz, den laufenden Zyklus zu unterbrechen und einen neuen Zyklus ausgehend von dieser Anfrage zu beginnen, wobei der jeder Quelle zugewiesene Durchsatz der Durchsatz ist, der von dem laufenden Durchsatz des betreffenden Anschlusses und dem Wert des angemessen auf alle Quellen verteilten Durchsatzes der höhere ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, im Kontext jedes Anschlusses eine Nummer zu wahren, die den laufenden Zyklus charakterisiert.
Die oben erwähnten Merkmale der Erfindung sowie weitere ergeben sich klarer bei der Lektüre der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erfolgt, die das erfindungsgemäße Verfahren ausgehend von einem willkürlichen Beispiel darstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in jedem Knoten eines Netzes implantiert. Dort wird für jede aktive Kommunikation, die auf den betreffenden Knoten konvergiert, ein Register Reg geführt, in dem der Durchsatzwert gespeichert ist, der dieser Kommunikation zugeordnet ist. In um eine Periode T beabstandeten Zeitpunkten sendet die Quelle jeder Kommunikation eine RM-Ressourcenverwaltungszelle auf den Weg der Kommunikation. Zu Beginn trägt diese RM-Zelle den Wert des von der Quelle geforderten Durchsatzes. An jedem Knoten werden der von der RM-Verwaltungszelle getragene Wert und der, der in dem Register Reg des Knotens gespeichert ist, verglichen. Wenn der im Register Reg gespeicherte Wert kleiner ist als der von der RM-Verwaltungszelle getragene Durchsatzwert, wird Letzterer geändert, indem er den in dem Register Reg gespeicherten Wert annimmt. Ist er jedoch gleich oder größer, wird der von der RM-Verwaltungszelle getragene Wert nicht geändert.
Am Ende des Netzes angekommen, wird die RM-Verwaltungszelle zu der Quelle zurückgesandt. Sie trägt daher den kleinsten Durchsatzwert, der der Kommunikation von dem Netz zugeordnet wurde, und der daher von diesem entlang des Wegs der Kommunikation zugelassen wird. Die Quelle passt daher ihren Benutzerzellensendedurchsatz an diesen neuen Wert an.
Zu bemerken ist, dass man hier die Zellen Benutzerzellen nennt, die Daten tragen, zum Beispiel Bilddaten und Sound-Daten, die von der Quelle zu ihrem Ansprechpartner gesendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft daher die Zuordnung eines Durchsatzes zu einer Kommunikation. Diese Zuordnung ist in dem Sinne dynamisch, dass sie Gegenstand einer Durchsatzneuverhandlung ist, die mit der Periodizität T des Sendens der RM-Ressourcenverwaltungszellen durchgeführt wird. Für jede Kommunikation, die auf ihm konvergiert, sieht daher jeder Knoten des Netzes in einer Periode T eine einzige und alleinige Durchsatzneuverhandlungsanfrage und beantwortet sie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem er für ihre Benutzerzellen einen Durchsatz zuordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher gemäß aufeinander folgenden Zyklen mit der Periode T angewandt. Es werden nun die verschiedenen Schritte des Verfahrens beschrieben, wie sie in einem Zyklus auftreten.
Wenn man das Maximalband, das die Ausgangsverbindung des betreffenden Knotens unterstützen kann, C nennt, ordnet eine möglichst angemessene Verteilung zwischen den N Quellen, deren Anschlüsse auf diesem Knoten konvergieren, jeder Quelle den Durchsatzwert C/N zu. Bei einem anfänglichen Zyklus wird dieser Wert R1 = C/N daher in jedes der Register Reg, die jeweils mit den aktiven Kommunikationen verbunden sind, platziert.
Bei jedem Zyklus können, wenn der Knoten die RM-Ressourcenverwaltungszelle empfängt, die von einer Quelle gesendet wird, deren Anschluss auf ihm konvergiert, zwei Fälle auftreten.
In einem ersten Fall ist der Wert Rq, der von der Quelle verlangt wird und der von der RM-Zelle getragen wird, kleiner als der Wert R1. Ein Register RΔ, das die Menge Δ an Band erfasst, die während des laufenden Zyklus nicht zugeordnet wurde, wird daher um den Unterschied R1 – Rq inkrementiert. Ferner wird die Kommunikation als eine Kommunikation gekennzeichnet, die ihren Durchsatz nicht über den Wert Rq erhöhen kann.
In dem anderen Fall ist der verlangte Wert Rq größer als der Wert R1. Die Anfrage der Quelle wird auf den Wert R1 beschränkt genannt und entsprechend gekennzeichnet. Ferner wird ein Zähler m inkrementiert, der die Anzahl beschränkter Anfragen zählt.
Am Ende des Zyklus, wenn alle Quellen ihre RM-Ressourcenverwaltungszelle übertragen haben, das heißt nach einer Zeit T, die der Sendeperiode der RM-Zellen durch die Quellen entspricht, ergibt sich folgende Situation.
Die Kommunikationen, deren Durchsatzanfragen Rq kleiner sind als der Wert R1, sind als Kommunikationen gekennzeichnet, die ihren Durchsatz nicht über diesen Wert Rq erhöhen können. Für die anderen ist der Durchsatzwert, der ihnen zugeordnet wird, für den Augenblick gleich dem Wert R1. Das gesamte noch nicht während des Zyklus zugeordnete Band wird in dem Register Δ gespeichert, und die Anzahl der beschränkten Kommunikationen wird in dem Zähler m gespeichert.
Man kennt daher die Anzahl der Anschlüsse, die ihren Durchsatz erhöhen möchten, und das Band, das für diese Erhöhung verfügbar ist. Erfindungsgemäß erlaubt man den Anschlüssen, die beschränkt wurden, beim nächsten Zyklus, ihren Durchsatz um einen Wert zu erhöhen, der dem Band der Ausgangsverbindung des Knotens entspricht, das noch nicht zugeordnet wurde, geteilt durch die Anzahl m beschränkter Kommunikationen.
Beim nächsten Zyklus wendet man daher das erfindungsgemäße Verfahren wieder mit einem neuen Wert von R1 an, wobei man nur den zuvor beschränkten Anschlüssen gestattet, ihren Durchsatz zu erhöhen.
Jetzt wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, indem zuerst ein willkürliches darstellendes Beispiel genommen wird, bei dem drei Kommunikationen C1, C2 und C3 eingesetzt werden (siehe 1). Die erste Kommunikation C1 hat eine Durchsatzanfrage, die zwei Einheiten entspricht, die zweite Kommunikation C2 hat sechs Einheiten und die dritte Kommunikation C3 neuen Einheiten. Die maximale Kapazität C der Ausgangsverbindung des Knotens beträgt fünfzehn Einheiten (C = 15).
Beim ursprünglichen Zyklus CY₁ wird jeder Kommunikation ein angemessen aufgeteilter Durchsatz R1 zugewiesen, dessen Wert daher R1 = C/N ist, wobei N die Anzahl der aktiven Kommunikationen ist, die auf dem betreffenden Knoten konvergieren. Hier N = 3. Man hat daher R1 = 5. Der insgesamt zugewiesene Durchsatz beträgt N·R1, das heißt fünfzehn Einheiten.
Gemäß der hier angewandten Terminologie ist die Zuweisung eines Durchsatzes zu einer Kommunikation nicht die Zuordnung. Für einen Anschluss, der zuvor beschränkt wurde, ist der Wert des zugewiesenen Durchsatzes der maximale Durchsatzwert, den der Knoten diesem Anschluss zuordnen kann. Bei einem Anschluss, der zuvor nicht beschränkt wurde, ist der Wert des zugewiesenen Durchsatzes ohne Beziehung zum Wert des zugeordneten Durchsatzes. Der Unterschied zwischen dem Wert des zugewiesenen Durchsatzes und dem Wert des zugeordneten Durchsatzes wird als Wert des nicht zugeordneten Bands erfasst.
Der Kommunikation C1 werden daher zwei Einheiten zugeordnet, und es bleiben daher drei Einheiten, die nicht zugeordnet wurden, und die daher in dem Register RΔ (Δ = 3) erfasst werden. Jeder der Kommunikationen C2 und C3, die auf den Wert von fünf Einheiten beschränkt wurden, werden nur diese fünf Einheiten zugeordnet. Nur für diese Kommunikationen C2 und C3 ist der zugeordnete Durchsatz gleich dem zugewiesenen Durchsatz.
Am Ende dieses Zyklus hat man daher Δ = 3 und m = 2 (Anzahl der beschränkten Kommunikationen = 2).
Beim nächsten Zyklus CY₂ werden die drei Einheiten, die im vorhergehenden Zyklus CY₁ nicht zugeordnet wurden, angemessen auf die zwei beschränkten Kommunikationen C₂ und C₃ verteilt, das heißt Δ/m = 3/2 = 1,5 Einheit pro Kommunikation. Dazu wird jeder auf den betrachteten Knoten aktiven Kommunikation ein Durchsatz zugewiesen, der angemessen aufgeteilt ist, nämlich R1 von (5 + 1,5) Einheiten, das heißt 6,5 Einheiten. Der gesamte zugewiesene Durchsatz beträgt daher N·R1 = 6,5 × 3 = 19,5 Einheiten.
Der Kommunikation C1 werden zwei Einheiten zugeordnet, und im Vergleich zu den 6,5 zugewiesenen Einheiten verbleiben 4,5 nicht zugeordnete Einheiten. Der Kommunikation C2 werden sechs Einheiten zugeordnet, die ihrer Anfrage entsprechen, und es bleibt daher 0,5 nicht zugeordnete Einheit, die, zu den bereits nicht zugeordneten 4,5 Einheiten der Kommunikation C1 hinzugefügt, fünf nicht zugeordnete Einheiten ergeben.
Der Kommunikation C3 werden 6,5 Einheiten zugeordnet. Diese Kommunikation C3 ist die einzige, die während dieses Zyklus beschränkt wurde. Am Ende des Zyklus hat man daher Δ = 5 und m = 1.
Für die Berechnung des beim nächsten Zyklus aufzuteilenden Bands muss man daher von den fünf nicht zugeordneten Einheiten den Durchsatz abziehen, der im Vergleich zur maximalen Kapazität C der Ausgangsverbindung des Knotens überschüssig zugewiesen wurde, das heißt (N·R1 – C) = (19,5 – 15) = 4,5 Einheiten. Das bei dem nächsten Zyklus aufzuteilende Band ist daher gleich: 5 – 4,5 = 0,5 Einheit, die es erlauben wird, den neuen Wert von R1 zu berechnen, der jetzt gleich 6,5 + 0,5 = 7 Einheiten ist.
Beim Zyklus CY₃ weist man daher jeder aktiven Kommunikation 7 Einheiten zu, die dem neuen Wert von R1 entsprechen. Der insgesamt zugewiesene Durchsatz beträgt daher 3 × 7 Einheiten, das heißt 21 Einheiten. Man kann feststellen, dass Δ am Ende des Zyklus Cy₃ Δ gleich 6 ist. Das beim nächsten Zyklus aufzuteilende Band beträgt daher Δ – (N·R1 – C) = 0.
Der Vorgang wird so von Zyklus zu Zyklus fortgesetzt.
Jetzt wird das erfindungsgemäße Verfahren formalisiert.
Das für alle Kommunikationen verfügbare Band ist das auf der Ausgangsverbindung des Knotens verfügbare Band, nämlich C.
Der Gesamtdurchsatz, der angemessen zu Beginn jedes Zyklus zugewiesen wird, wird Da genannt und sein Wert ist gleich N·R1, woher: Da = N·R1
Dieser insgesamt zugewiesene Durchsatz Da kann nun aber größer sein als die maximale Kapazität C der Ausgangsverbindung des Knotens. Daraus ergibt sich, dass ein Durchsatz überschüssig im Vergleich zu dieser Kapazität zugewiesen wurde. Dieser überschüssige Durchsatz De hat daher den folgenden Wert: De = Da – C = N·R1 – C
Man kann daher die folgende Relation schreiben: C = Da – De = Da – (N·1 – C) = Da + (C – N·R1)
Am Ende jedes Zyklus wurde der insgesamt zugewiesene Durchsatz Da in einem ersten Teil zugeordnet und in einem zweiten Teil nicht zugeordnet. In dem zugeordneten Teil be finden sich einerseits der tatsächlich den Anschlüssen, die beschränkt sind, zugeordnete Durchsatz, nämlich m·R1, wobei m die Anzahl der beschränkten Anschlüsse darstellt und R1 den Durchsatz, der jeder Kommunikation zugewiesen wurde und, andererseits der Gesamtdurchsatz, der den nicht beschränkten Anschlüssen zugeordnet wurde, nämlich
Was den zweiten nicht zugeordneten Teil betrifft, wurde dieser in dem Register RΔ erfasst. Man kann daher schreiben:
das heißt, wenn man in dem vorhergehenden Ausdruck ### ersetzt:
was man wie folgt neu schreiben kann:
Anhand dieser Relation sieht man, dass, wenn man beim nächsten Zyklus und den m Anschlüssen, die zuerst beschränkt wurden, den Wert zuweist, der zwischen Klammern steht, das Band angemessen aufgeteilt und komplett verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird wie folgt vorgegangen. Beim nächsten Zyklus beginnt man das Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder, indem man nur den Anschlüssen, die beschränkt wurden, gestattet, ihren Durchsatz erneut zu erhöhen. Dazu modifiziert man den Wert von R1, der jetzt gleich:
ist.
Zu Beginn jedes Zyklus hat man daher eine bestimmte Anzahl von Anschlüssen, denen es nicht gestattet ist, ihren Durchsatz zu erhöhen, während es den anderen gestattet ist, und dies bis zu einem Wert, der dem Wert entspricht, der in dem Register R1 gespeichert ist. Danach werden die Anschlüsse nacheinander durch das oben erläuterte Verfahren geprüft, damit man am Ende des Zyklus den verfügbaren noch nicht zugeordneten Durchsatz Δ und die Anzahl m der beschränkten Anschlüsse bestimmen kann. Davon ausgehend berechnet man einen neuen Wert von R1, der für die Prüfung des nächsten Zyklus verwendet wird. Dieser Prozess wird daher ständig von Zyklus zu Zyklus fortgesetzt.
Erfindungsgemäß unterbricht man den laufenden Zyklus, wenn ein Anschluss, der beim vorhergehenden Zyklus nicht beschränkt wurde, beim laufenden Zyklus seinen Durchsatz erhöhen will. Dann modifiziert man den Wert, der in dem Register R1 gespeichert ist, und man startet einen neuen Zyklus ausgehend von diesem Anschluss. Der neue Wert von R1 ist gleich dem Maximum zwischen dem Wert des zuvor dem betreffenden Anschluss zugeordneten Durchsatzes und dem angemessen verteilten Wert des Durchsatzes C/N, wobei C der Durchsatz ist, der auf der Ausgangsverbindung des betreffenden Knotens verfügbar ist, und N die Anzahl der im betreffenden Augenblick aktiven Anschlüsse ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und um sicherzustellen, dass bei einer Periode für jeden aktiven Anschluss, der auf den betreffenden Knoten konvergiert, tatsächlich eine Durchsatzneuverhandlung stattfindet, sieht man einen Zähler vor, der vorgesehen ist, um die Anfragen seitens jeder der Quellen zu zählen, wobei das Verfahren daher vorgesehen ist, nur die Anschlüsse zu prüfen, die eine gleiche Reihenfolgenummer haben.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgesehen, dass die Änderungsperiode des Registers R1 größer ist als die Neuverhandlungsperiode, die von den dazu vorgesehenen Ausstattungen des Netzes angewandt wird.
Vorteilhafterweise steigert man diese Periode um den maximalen Wert der jeweils von den RM-Ressourcenverwaltungszellen der aktiven Anschlüsse zum Zurücklegen des kompletten Wegs von der Quelle zum anderen Ende des Netzes und Zurückkehren zur Quelle benötigten Zeiten. Man ist daher sicher, dass die Einheit der Quellen Zeit hatte, sich an die von den verschiedenen Knoten des Netzes zugelassenen Durchsätze anzugleichen, Angleichung, die erst stattfinden kann, nachdem die RM-Ressourcenverwaltungszelle, die die Information trägt, die dem der Quelle zugeordneten Durchsatz entspricht, Zeit hatte, bis zur Quelle zurückzukehren. Diese Vorgehensweise erlaubt dem Verfahren eine gewisse Robustheit in Bezug auf die Unterbrechung bestimmter Verbindungen.
Sollte ein Anschluss innerhalb der gleichen Periode zwei Anfragen machen, wird nur die zweite berücksichtigt, damit sie die Aufteilung der Bandbreite auf die Quellen nicht stört. Jeder Anschluss wird dazu als eine Anfrage durchgeführt habend gekennzeichnet, und diese Kennzeichnung wird zu Beginn jedes Zyklus gelöscht. Bei einem gegebenen Zyklus wird daher eine Anfrage nicht mehr akzeptiert, wenn sie von einem Anschluss stammt, der bereits markiert wurde.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist man jedem Zyklus eine Reihenfolgennummer zu, die bei jedem neuen Zyklus um eine Einheit inkrementiert wird, um zu vermeiden, dass ein gleicher Anschluss während des gleichen Zyklus zweimal analysiert wird. Diese Reihenfolgennummer wird für jeden Anschluss nach der Analyse in dem Zyklus gespeichert. Nehmen wir daher an, dass wir im Zyklus Cy sind. In diesem Zyklus wird ein gegebener Anschluss vor der Analyse mit der Nummer Cy – 1 gespeichert. Nach der Analyse wird die Nummer Cy gespeichert.
Bevor einer Quelle ein Durchsatz zugeordnet wird, prüft man, ob die für den betreffenden Anschluss gespeicherte Reihenfolgennummer um eine Einheit kleiner ist als die des laufenden Zyklus. Ist das der Fall, wird die Zuordnung durchgeführt. Anderenfalls wird sie nicht durchgeführt, denn das bedeutet, dass der Anschluss in dem laufenden Zyklus bereits analysiert wurde.
Wenn man einen Zyklus Cy im Anschluss an eine Anfrage um Durchsatz eines nicht beschränkten Anschlusses, der größer ist als der bisher verlangte, unterbricht und man einen neuen Zyklus beginnt, weist man diesem Zyklus eine Nummer gleich der Nummer des unterbrochenen Zyklus Cy plus zwei Einheiten zu. Jede Prüfung führt daher zu einer neuen Zuordnung.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren ist der von der Videoquelle verlangte Durchsatz, der ihrem maximal verlangten Durchsatz entspricht, zumindest über einige Zyklen stationär. Wenn der Benutzer es wünscht, kann er diesen Parameter ändern, in der Praxis wird er es jedoch nur selten tun. Wenn jedoch aus Netzgrößengründen oder anderen Gründen die Anfragen der Quellen sehr oft geändert werden müssen, konnte aufgezeigt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren dann zu einer Zuordnung der Durchsätze mit dem Wert C/N tendiert, so dass man den Vorteil verliert, das verfügbare Band verwenden zu können, um es auf die Quellen, deren Anfragen die höchsten sind, zu verteilen.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren stellt jede Quelle eine Anfrage auf maximalen Durchsatz. Das Verfahren gilt nun auch für den Fall, in dem man eine Gerechtigkeit berücksichtigen möchte, die zu den garantierten Mindestdurchsätzen der Quellen proportional ist. Dazu geht man wie folgt vor.
Man dividiert den Wert C der Ausgangsverbindung des betreffenden Knotens verfügbaren Durchsatzes durch die Summe der garantierten Mindestdurchsätze Dmg_i (i = 1 bis N). Man erzielt daher einen Faktor, der die Gewichtung jedes angemessen zugewiesenen Durchsatzes erlaubt, hier R_i genannt. Man hat in der Tat daher:
wobei DMG_i der an die Quelle C_i angewandte Gewichtungsfaktor ist.
Jeder Anschluss C_i wird daher auf den Durchsatzwert R_i beschränkt. Wenn man ein Register R in Betracht zieht, in dem der Wert des gesamten allen Anschlüssen zugewiesenen Durchsatzes gespeichert ist, ist der Durchsatzwert R_i, der einem Anschluss zugewiesen wird, gleich: Ri = DMGi·R
Am Ende jedes Zyklus wird der von diesem Register neu berechnete Wert durch die folgende Relation gegeben, die zu der oben erwähnten analog ist:
wobei
die Summe der Gewichtungsfaktoren darstellt, Δ den nicht zugeordneten Durchsatz darstellt und
die Summe der Gewichtungsfaktoren nur der beschränkten Anschlüsse darstellt.

Claims

Verfahren zum dynamischen Zuordnen von Durchsätzen, das dazu vorgesehen ist, an den Knoten eines Netzes angewandt zu werden, wobei das Verfahren darin besteht, jedem Anschluss, der auf einem Knoten des Netzes konvergiert, und nach einer Durchsatzanfrage, die periodisch von der diesem Anschluss entsprechenden Quelle erstellt wird, einen Durchsatz von Zellen zuzuordnen, der entweder gleich der Anfrage oder gleich dem Durchsatz ist, der von den Quellen, welchen ein ihrer Anfrage entsprechender Durchsatz zugeordnet ist, frei gelassen und auf alle restlichen Quellen verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Zuordnen des Durchsatzes darin besteht, bei aufeinander folgenden Zyklen: a) zu Beginn jedes Empfangszyklus der Anfragen seitens der entsprechenden Quellen an den Anschlüssen einen Durchsatz (R1, R_i) in Betracht zu ziehen, der zugewiesener Durchsatz genannt wird, und ihn jedem der Anschlüsse zuzuweisen, und b) während des Zyklus Folgendes zuzuordnen b1) jedem Anschluss, dessen geforderter Durchsatz (Rq) größer ist als der zugewiesene Durchsatz (R1, R_i), den zugewiesenen Durchsatz (R1, R_i), wobei der Anschluss erfasst (m) und als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wird, b2) jedem Anschluss, dessen geforderter Durchsatz (Rq) geringer ist als der zugewiesene Durchsatz (R1, R_i), entweder den bereits im vorhergehenden Zyklus zugeordneten Durchsatz, wenn der Anschluss bei diesem vorhergehendem Zyklus nicht als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wurde, oder den geforderten Durchsatz (Rq), wenn der Anschluss beim vorhergehenden Zyklus als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wurde, wobei der Unterschied zwischen dem Wert des zugewiesenen Durchsatzes und dem wert des zugeordneten Durchsatzes als Wert des nicht zugeordneten Durchsatzes (Δ) erfasst wird, c) und, am Ende des Zyklus, einen neuen Wert des zugewiesenen Durchsatzes (R1, R_i) für den folgenden Zyklus mittels der folgenden Relation zu berechnen:
wobei C der Wert an Durchsatz des durch die Ausgangsverbindung des Knotens gebotenen Maximalbands, N die Anzahl der auf dem Knoten aktiven Anschlüsse, Δ der nicht zugeordnete Durchsatz und m die Anzahl der begrenzten Anschlüsse ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, jeder der Quellen bei einem anfänglichen Zyklus einen Durchsatz zuzuweisen, der dem angemessenen Aufteilen des von der Ausgangsverbindung des Knotens gebotenen Maximalbands auf alle Quellen entspricht: R1 = C/Nwobei C der Wert an Durchsatz des von der Ausgangsverbindung des Knotens gebotenen Maximalbands und N die Anzahl der auf dem Knoten aktiven Anschlüsse ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu vorgesehen ist, dass die Periode jedes Zyklus größer ist als die Neuverhandlungsperiode, die von den Ausstattungen des Netzes angewandt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu vorgesehen ist, dass die Periode jedes Zyklus größer ist als die Neuverhandlungsperiode, die von den Ausstattungen des Netzes angewandt wird, erhöht um die maximale Dauer der Zeiten, die die Ressourcenverwaltungszellen RM der Anschlüsse jeweils brauchen, um den kompletten Weg von der betrachteten Quelle zum anderen Ende des Netzes und Zurückkehren zur Quelle zurückzulegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu vorgesehen ist, dass die Anfragen seitens jeder der Quellen gezählt werden, wobei das Verfahren nur Anfragen prüft, die eine gleiche Reihenfolgennummer haben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu vorgesehen ist, einen Anschluss nach Empfang der Anfrage der entsprechenden Quelle zu kennzeichnen, wobei die Kennzeichnung zu Beginn jedes Zyklus annulliert wird und das Verfahren nur die Anfragen der Quellen prüft, deren Anschlüsse bereits gekennzeichnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, durch einen Gewichtungsfaktor jeden der den Anschlüssen zugewiesenen Durchsätze zu gewichten.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gewichtungsfaktor vom garantierten Mindest durchsatz abhängt, den die entsprechende Quelle verlangt hat.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor einer Quelle gleich dem von der Quelle verlangten garantierten Mindestdurchsatz dividiert durch die Gesamtsumme der jeweils von allen Quellen verlangten garantierten Mindestdurchsätze ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der einem Anschluss zugewiesene Durchsatz gleich dem Wert der Summe der Durchsätze ist, die allen Anschlüssen zugewiesen sind, die der Gewichtungsfaktor multipliziert, wobei der Wert der Summe des zugewiesenen Durchsatzes von der folgenden Relation gegeben wird:
wobei Δ den nicht zugeteilten Durchsatz darstellt und
die Summe der Gewichtungsfaktoren nur der Anschlüsse, die begrenzt wurden, darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfang der Anfrage einer Quelle, deren Anschluss im vorhergehenden Zyklus nicht als begrenzter Anschluss gekennzeichnet wurde, und, wenn der jetzt geforderte Durchsatz größer ist als der im vorhergehenden Zyklus zugeordnete Durchsatz, das Verfahren darin besteht, den laufenden Zyklus zu unterbrechen und einen neuen Zyklus ausgehend von dieser Anfrage zu beginnen, wobei der jeder Quelle zugewiesene Durchsatz der Durchsatz ist, der von dem laufenden Durchsatz des betreffenden Anschlusses und dem wert des angemessen auf alle Quellen verteilten Durchsatzes der höhere ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, im Kontext jedes Anschlusses eine Nummer zu wahren, die den laufenden Zyklus charakterisiert.