DE69835829T2

DE69835829T2 - Ressourcenoptimierungsfunktion in einem daten- und telekommunikationssystem

Info

Publication number: DE69835829T2
Application number: DE69835829T
Authority: DE
Inventors: Jonas Malmkvist; Stefan Sandell
Original assignee: Telia AB
Current assignee: Telia AB
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: DE69835829D1; WO1999022575A2; EE03644B1; US6678736B1; USRE40333E1; NO330167B1; SE9704020D0; DK1027804T3; NO20002141L; EP1027804B1; EP1027804A2; NO20002141D0; SE510147C2; SE9704020L; EE200000185A; WO1999022575A3; ES2276479T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Übertragung von Datenströmen zwischen einem empfangenden Endgerät und einem sendenden Endgerät über wenigstens ein festes Netz, das irgendeine Anzahl von Knoten einschließt, und ein anderes Netz, das Verbindungen mit variabler Bandbreite und Qualität aufweist, wobei ein Ressourcenreservierungsprotokoll Ressourcen in dem festen Netz für die Datenströme reserviert.
EP 0 535 860 betrifft die Kontrolle von Überlast auf Hochgeschwindigkeits-Paketnetzen, die eine Vielfalt von unterschiedlichen Kommunikationsdiensten tragen, wie zum Beispiel Stimme, Video und diskontinuierliche (bursty) Datenübertragung. Ein Kommunikationsnetz wird beschrieben, das wenigstens einen Schalter oder eine Vermittlung aufweist, der bzw. die einen Rufcontroller für die gesamte Vermittlung und Bandbreitenzuordnung enthält, die für Echtzeit-Kommunikationsaktivitäten geeignet sind. Diese Paketvermittlung hat auch wenigstens einen Fernleitungscontroller für Pufferreservierung für ankommende Rufe als Reaktion auf Anforderungen für diskontinuierliche Datenübertragungen.
STAND DER TECHNIK
Ein Computer sendet Daten über ein Netz zu einem empfangenden Computer. Bei hierarchischer Kodierung wird ein Datenstrom (mit Echtzeitanforderungen, das heißt Anforderungen an kontrollierte Verzögerung) in getrennte Datenströme mit unterschiedlichen Prioritäten aufgeteilt. Die Datenströme haben unterschiedliche Qualitätsanforderungen. Durch ein Ressourcenreservierungsprotokoll werden dann Ressourcen in dem Netz für die Datenströme reserviert. Getrennte Reservierungen werden für jeden Datenstrom in allen Knoten von dem Empfänger zum Sender vorgenommen. Bei hierarchischer Kodierung entfernt der Knoten Datenströme gemäß einer vorbestimmten Priorität, wenn die Übertragungskapazität des Knotens sich verringert hat. Da die Datenströme Echtzeitanforderungen haben, werden Daten nicht gepuffert werden.
Wenn hierarchische Kodierung über einen Funkkanal mit großer Variation der Bandbreite und Qualität benutzt wird, wird sich die Anzahl von Datenströmen, die über den Funkkanal gesendet werden können, schnell ändern. Der Funkkanal ist die Übertragungsverbindung, die in den meisten Fällen eine Grenze für die Anzahl von Datenströmen setzen wird, die zum Empfänger übertragen werden können. Die Datenströme, die am Knotenpunkt, der dem Funkkanal am nächsten ist, angehalten werden, werden noch im festen Netz übertragen und belasten daher das feste Netz ohne notwendigen Grund. Zur selben Zeit will der Empfänger seine Reservierungen im Netz auch während der Zeit aufrechterhalten, in der einige Datenströme angehalten werden, da es nicht möglich sein kann, die Reservierung zurück zu gewinnen, wenn sie gelöscht ist. Für Unicast-Verkehr (Punkt-zu-Punkt- Verbindung), das heißt ein Empfänger von Datenströmen und getrennte Ressourcenreservierungen für jeden Empfänger, ist es möglich, dem Sender zu signalisieren, die Übertragung eines Datenstroms anzuhalten. Für Multicast-Verkehr (Gruppenruf), das heißt eine Mehrzahl von Empfängern derselben Datenströme, werden Ressourcen in Knoten reserviert, die Datenströme gemeinsam haben. Der Sender kann daher nicht die Übertragung irgendeines besonderen Datenstroms beenden, da dann alle anderen Empfänger beeinflusst werden sollten.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, dieses Problem zu lösen und Multicast-Verkehr zu schaffen, ohne dass das feste Netz ohne triftigen Grund belastet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zum Übertragen von Datenströmen zwischen einem empfangenden Endgerät und einem sendenden Endgerät über wenigstens ein festes Netz, das irgendeine Anzahl von Knoten einschließt, und ein anderes Netz, das Verbindungen mit variabler Bandbreite und Qualität aufweist, wobei ein Ressourcenreservierungsprotokoll Ressourcen in dem festen Netz für die Datenströme reserviert, wobei wenn Übertragungskapazität eines Knotens abnimmt und Qualitätserfordernis eines konkreten Datenstroms nicht mehr aufrecht erhalten wird, der konkrete Datenstrom durch das Protokoll entfernt wird, woraufhin der Knoten mit Hilfe des Protokolls eine Meldung, die in anderen Knoten ausgeführt wird, die mit den Ressourcenreservierungen versehen sind, an das sendende Endgerät überträgt, welche Meldung die Schritte einschließt:

– die Ressourcenreservierung für den besonderen Datenstrom zu aktualisieren;
– die Ressourcenreservierung zeitweilig für anderen Verkehr zu verwenden; und
– den konkreten Datenstrom bis zu einer weiteren Nachricht zu entfernen.

Die Erfindung zeigt eine Vielzahl von Vorteilen im Vergleich mit bekannter Technik. Zum Beispiel wird das feste Netz mit dieser Ressourcenoptimierungsfunktion eine beträchtliche Kapazitätsverbesserung haben, da das Netz nicht durch Daten belastet wird, die in jedem Falle beim Knoten mit fehlender Kapazität entfernt werden.
Der Empfänger wird seine Ressourcenreservierungen während der Zeit, während der ein Datenstrom angehalten wird, nicht verlieren, was passieren kann, wenn der Empfänger neue Ressourcenreservierungen jedes Mal machen muss, wenn die Anzahl von Datenströmen geändert wird.
Ressourcen, die in anderen Fällen während der Zeit nicht benutzt würden, während der ein Datenstrom zeitweise angehalten wird, können nun benutzt werden.
Beim Multicast-Verkehr werden Daten in einem Knoten verworfen oder entfernt, der so nah wie möglich beim Empfänger angeordnet ist, ohne dass andere Empfänger des Multicast-Verkehrs beeinflusst werden.
Weitere Charakteristiken der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Tele- und Datenkommunikationssystems zum Übertragen von Datenströmen gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer graphischen Darstellung, die sich auf hierarchische Kodierung gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 zeigt einen mobilen Computer 101, der mit einem festen Netz 102, das Knoten N aufweist, über einen Funkkanal mit variierender Qualität verbunden ist. Der gestrichelte Pfeil zeigt Datenströme, die zum mobilen Computer 101 übertragen werden. Der fett gezeichnete Pfeil zeigt Datenströme, die für alle Empfänger 101 und 103 gemeinsam sind.
Der mobile Computer 101 kann Unicast-Verkehr und Multicast-Verkehr empfangen. Beim Unicast-Verkehr befassen sich die Knoten getrennt mit den Ressourcenreservierungen der Datenströme. Beim Multicast-Verkehr befassen sich die Knoten mit gemeinsamen Ressourcenreservierungen, wenn die Datenströme für alle Empfänger 101 und 103 gemeinsam sind. In 1 beschäftigt sich der Knoten 104, der dem Empfän ger 105 am nächsten ist, mit den gemeinsamen Ressourcenreservierungen.
Die Erfindung ist in erster Linie für die Funktionalität im Knoten 106 an der Schnittstelle zum Funknetz und in den Knoten 104 und 107 bestimmt, durch die die Datenströme auf dem Weg vom Sender 105, das heißt einem Computer, zum Empfänger 101, das heißt dem mobilen Computer gelangen.
Die Funktionalität passt Ressourcenreservierungsprotokolle, die für feste Netze 102 geschaffen sind, an Netze an, die Verbindungen mit größeren Variationen in Bandbreite und Qualität aufweisen, vorzugsweise Funknetze. Bisher bekannte Technik beschäftigt sich nicht mit Ressourcenoptimierung bei Ressourcenreservierungen und hierarchischer Kodierung über Verbindungen mit variierender Qualität.
Theoretisch löst die Ressourcenoptimierungsfunktion das Netzwerkbenutzungsproblem bei hierarchischer Kodierung, sowohl für Unicast-Verkehr als auch für Multicast-Verkehr.
Wenn die Sendekapazität bei einem Knoten (in den meisten Fällen dem Knoten 106 beim Funkkanal), siehe 1, abnimmt und die Qualitätsanforderung eines Datenstroms nicht mehr aufrechterhalten wird, dann wird der fragliche Datenstrom entfernt werden. Danach sendet der Knoten eine Meldung zu den Knoten (die mit Ressourcenreservierungen versehen sind) zu dem Sender 105 (dem Computer in 1) mit dem folgenden Inhalt:

– Aktualisiere die Ressourcenreservierung für den Datenstrom, das heißt, halte die Ressourcenreservie rungen aufrecht, die zum Übertragen des Datenstroms erforderlich sind.
– Benutze die reservierte Ressource zeitweilig für anderen Verkehr.
– Entferne den Datenstrom bis auf weitere Nachricht.

Wenn die Übertragungskapazität des Knotens anwächst und die Qualitätsanforderung für einen Datenstrom befriedigt wird, soll der Datenstrom wieder übertragen werden. Der Knoten sendet eine Meldung zu den Knoten (die mit Ressourcenreservierungen versehen sind) in Richtung zum Sender 105 mit dem folgenden Inhalt:

– Aktualisiere die Ressourcenreservierung für den Datenstrom, das heißt, halte die Ressourcenreservierungen aufrecht, die zum Übertragen des Datenstroms erforderlich sind.
– Verwende die reservierte Ressource für den beabsichtigten Datenstrom.

Sowohl Unicast- als auch Multicast-Verkehr mit derselben Signalisierungsmeldung werden mit Multicast-Verkehr behandelt, Ressourcenreservierungen die für eine Mehrzahl von Empfängern 101 und 103 gemeinsam sind, werden nicht beeinflusst werden.
2 zeigt die interne Priorität der Datenströme, wobei der Datenstrom 1 die höchste Priorität hat und zeitlich nicht durch Bandbreitenfunktionen begrenzt ist.
Datenströme 3 werden streng zeitlich durch die Bandbreitenfunktion begrenzt. Die Datenströme werden daher hierarchisch kodiert, wobei der Datenstrom 1 die höchste Hierarchie hat.
Im Folgenden wird ein Beispiel eines vorstellbaren Szenarios gegeben:
Der Mobilcomputer 101 empfängt Verkehr mit Echtzeitanforderungen (gesteuerte Verzögerung) von einem sendenden Computer 105 (1).
Der mobile Computer 101 trifft die Auswahl, die Datenströme in einer Mehrzahl von Datenströmen mit unterschiedlichen Prioritäten (2) zu empfangen. In jedem Knoten werden Ressourcen getrennt für jeden Datenstrom reserviert.
Der Knoten 106, der dem Funkkanal am nächsten ist, empfängt momentane Information darüber, welche Übertragungskapazität über den Funkkanal zur Verfügung steht.
Wenn die Bandbreite abnimmt, wird der dem Funkkanal nächste Knoten 106 gezwungen, den Datenstrom mit der niedrigsten Priorität (2) zu entfernen.
Um das Netz 102 nicht mit Daten zu überlasten, die in jedem Falle beim Knoten 106 verworfen oder entfernt werden sollen, wird eine Meldung zum Sender 105 (dem Computer) übertragen, die Übertragung des Datenstroms mit der niedrigsten Priorität zu beenden. Die Meldung, die zum Sender 105 übertragen wird, enthält auch die folgenden Anweisungen, die in allen Knoten ausgeführt werden, das heißt 107 und 104 auf dem Weg zum Sender 105:

– Aktualisiere die Ressourcenreservierung für den Datenstrom, das heißt, halte die Ressourcenreservierungen aufrecht, die erforderlich sind, um den Datenstrom zu übertragen.
– Verwende die reservierte Ressource zweiteilig für anderen Verkehr.
– Verwerfe den Datenstrom oder entferne ihn bis auf weitere Nachricht.

Sowohl Unicast- als auch Multicast-Verkehr können durch dieselbe Signalisierungsmeldung gesteuert werden. In den Fällen, wenn die Ressourcenreservierung gemeinsam ist, müssen alle nachfolgenden Knoten erfordern, dass gewisse Datenströme angehalten werden, wenn diese Anforderung in der gemeinsamen Reservierung weitergeleitet wird. Daher werden die Datenströme nicht immer in den Knoten 104 entfernt werden, wo die Ressourcenreservierung gemeinsam ist.
Die Bandbreite wird anwachsen, und der Knoten 106, der dem Funkkanal am nächsten ist, entscheidet, dass der Datenstrom der niedrigsten Priorität wieder übertragen werden kann.
Es wird dann eine Meldung zum Sender 105 übertragen, dass der Datenstrom der niedrigsten Priorität wieder gesendet werden kann. Diese Meldung, die zum Sender 105 übertragen wird, enthält die folgende Information, die in allen Knoten 107 und 104 auf dem Weg zum Sender 105 ausgeführt wird.

– Aktualisiere die Ressourcenreservierung für den Datenstrom, das heißt, halte die Ressourcenreservie rungen aufrecht, die zum Übertragen des Datenstroms erforderlich sind.
– Verwende die reservierte Ressource für den beabsichtigten Datenstrom.

Oben ist eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Schutzbereich wird durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren zum Übertragen von Datenströmen zwischen einem empfangenden Endgerät (101) und einem sendenden Endgerät (105) über wenigstens ein festes Netz (102), das irgendeine Anzahl von Knoten einschließt, und ein anderes Netz, das Verbindungen mit variabler Bandbreite und Qualität aufweist, wobei ein Ressourcenreservierungsprotokoll Ressourcen in dem festen Netz (102) für die Datenströme reserviert, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn Übertragungskapazität eines Knotens abnimmt und Qualitätserfordernis eines konkreten Datenstroms nicht mehr aufrecht erhalten wird, der konkrete Datenstrom durch das Protokoll entfernt wird, woraufhin der Knoten mit Hilfe des Protokolls eine Meldung, die in anderen Knoten ausgeführt wird, die mit den Ressourcenreservierungen versehen sind, an das sendende Endgerät (105) überträgt, welche Meldung die Schritte einschließt: – die Ressourcenreservierung für den besonderen Datenstrom zu aktualisieren; – die Ressourcenreservierung zeitweilig für anderen Verkehr zu verwenden; und – den konkreten Datenstrom bis zu einer weiteren Nachricht zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Übertragungskapazität des Knotens anwächst und das Qualitätserfordernis des konkreten Datenstroms erfüllt ist, der konkrete Datenstrom erneut übertragen wird und der Knoten mit Hilfe des Protokolls eine Meldung an die anderen Knoten, die mit den Ressourcenreservierungen versehen sind, zu dem sendenden Endgerät (105) hin überträgt, welche Meldung die Schritte einschließt: – die Ressourcenreservierung für den konkreten Datenstrom zu aktualisieren; und – die Ressourcenreservierung für den konkreten Datenstrom zu verwenden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Netz ein Funknetz ist, das wenigstens einen Funkanal einschließt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten eine Schnittstelle zum Funkkanal bildet, welcher Funkkanal eine Grenze setzt, was die Gesamtanzahl von Datenströmen betrifft, die von dem sendenden Endgerät (105) zum empfangenden Endgerät (101) übertragen werden können.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hierarchische Kodierung der Datenströme verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Multicast-Verkehr der konkrete Datenstrom in demjenigen der anderen Knoten entfernt wird, der so nahe wie möglich am sendenden Endgerät (105) angeordnet ist, ohne dass andere empfangende Endgeräte (103) des Multicast-Verkehrs beeinflusst werden, um Belastung des festen Netzes (102) durch den konkreten Datenstrom zu vermeiden, der in jedem Fall an dem Knoten mit abnehmender Übertragungskapazität entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten in dem festen Netz (102), der eine Schnittstelle zu dem Funkkanal bildet, zeitweilige Information über zur Verfügung stehende Übertragungskapazität auf dem Funkkanal empfängt, wobei der Knoten mit Hilfe des Protokolls Ressourcen in dem festen Netz bezüglich der Übertragungskapazität des Funkkanals reserviert.