DE69916747T2 - Verfahren zur Bereitstellung von Dienstgüte in IP-Netzwerken für verzögerungsempfindliche Verkehr - Google Patents

Verfahren zur Bereitstellung von Dienstgüte in IP-Netzwerken für verzögerungsempfindliche Verkehr Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Netzwerke mit Internetprotokoll (IP) und insbesondere den Transport von verzögerungsempfindlichem Verkehr über IP-Netzwerke.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Öffentliche Fernsprechwähl- und Nebenstellennetzwerke unterstützen eine globale Netzwerkinfrastruktur für Sprachdienste unter Verwendung einer Leitungsvermittlungsmethodologie. Diese Netzwerke verwenden Zeichengabe zur Herstellung von Anrufverbindungen und Routing-Pläne in Netzwerkvermittlungen. Durch die Möglichkeit der Zeichengabe während des Aufbaus von Anrufverbindungen können einzelne Verbindungen Anrufverbindungsanforderungen zurückweisen, während diese einzelne Vermittlung nicht die verfügbare Bandbreite zur Unterstützung einer neuen Anrufverbindung besitzt. Da jede Vermittlung in einem Verbindungsweg auf der Basis von Begrenzungen bezüglich der verfügbaren Bandbreite eine Anforderung einer neuen Anrufverbindung zurückweisen kann, können vermittelte Sprechnetzwerke hergestellten Verbindungen garantierte Dienstqualität bereitstellen. Die Dienstqualität in vermittelten Sprechnetzen ist garantiert, da als Grundsatz gilt, daß es vorzuziehen ist, neue Anrufverbindungsversuche zu blockieren, statt einer neu verbundenen Verbindung zu erlauben, die Leistung hergestellter verbundener Verbindungen zu verschlechtern.
  • Das explosive Wachstum von Intranetz und dem öffentlichen Internet auf der Basis des Internetprotokolls (IP) hat eine große Netzwerkinfrastruktur von Routern auf IP-Basis erzeugt. In letzter Zeit hat man begonnen, diese große IP-Netzwerkinfrastruktur als Vehikel für die Echtzeitübertragung von Sprache über das Internet, die auch als Internet-Telefonie bekannt ist, zu verwenden. Jedes Jahr erhält die Internet-Telefonie einen größeren Anteil an dem Fernsprechmarkt. Im Gegensatz zu vermittelten Sprachdienstnetzwerken erfolgt jedoch keine Zeichengabe von in IP-Netzwerken enthaltenen Routern. Da die Zeichengabe zwischen Quellen-, Ziel- und Zwischenroutern in IP-Netzwerken nicht vorgesehen ist, können keine neuen Verbindungen in den IP-Routern zurückgewiesen werden, auch wenn die Router über ihre jeweilige Bandbreitenkapazitäten belastet sind. Deshalb erfährt die Echtzeitübertragung über das Internet Grade der Verzögerung und des Jitters, die öffentlichen Fernsprechwählnetzwerken und Nebenstellenanlagen nicht zugeordnet sind. Stattdessen wird die Übertragung über das Internet und andere IP-Netzwerke über einen Best-Effort-Übertragungsmodus erzielt. Folglich bietet Telefonie-über-IP-Netzwerke zur Zeit keine Dienstqualitätsgarantie für Sprache und andere verzögerungsempfindliche Übertragungen.
  • Thomas J. Kostas et al, "Real-Time Voice Over Packet-Switched Networks", IEEE Network, Band 12, Nr. [1], 1998, Seiten 18–27, betrachten die Durchführbarkeit und erwartete Dienstqualität von Audioanwendungen über IP-Netzwerke, wie zum Beispiel das Internet. Insbesondere untersuchen diese Autoren mögliche Architekturen für Sprache-über-IP und besprechen gemessene Verzögerungs- und Verlusteigenschaften des Internet.
  • Aus GB-A-2317308 ist ein Verfahren zum Konstruieren eines virtuellen privaten Netzwerks mit einer garantierten Bandbreite bekannt. Zwischen Routern, die mit dem Internet verbunden sind, wird ein IP-Tunnel konstruiert. Die Bandbreite des IP-Tunnels wird durch Einrichten eines Reservierungsbetriebsmittelprotokolls (RSVP – Reservation Resource Protocol) auf dem IP-Tunnel garantiert.
  • Paul P. White, "RSVP and Integration Services in the Internet: A Tutorial", IEEE Communications Magazine, Band 35, Nr. [5], 1997, Seiten 100–106, gibt ein Tutorium darüber, wie RSVP von Endanwendungen benutzt werden kann, um sicherzustellen, daß sie die Ende-zu-Ende-Dienstqualität erhalten, die sie erfordern.
  • Die ITU-T-Empfehlung H.323 (6.2.1998), Abschnitt 6.4, beschreibt die Merkmale eines Gatekeepers, der u. a. den Netzwerkzugriff unter Verwendung von ARQ/ACF/ARJ H.225.0-Nachrichten auf der Basis von Autorisierungs-, Bandbreiten- und anderen Kriterien autorisieren und außerdem die Anzahl von H.323-Endgeräten steuern kann, die gleichzeitig auf das Netzwerk zugreifen dürfen, indem H.225.0-Zeichengabe verwendet wird, um Verbindungen von einem Endgerät aufgrund von Bandbreitenbegrenzungen zurückzuweisen. Diese Funktion ist auch während einer aktiven Verbindung, wenn ein Endgerät zusätzliche Bandbreite anfordert, wirksam.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung wird in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Es wird eine Dienstqualitätsgarantie für Sprache und andere verzögerungsempfindliche Übertragungen in einem Netzwerk mit Internetprotokoll (IP) bereitgestellt, indem der für IP-Paketübertragung zwischen Quelle- und Ziel-Randeinrichtungen verwendete IP-Netzwerkweg identifiziert und virtuell IP-Netzwerkwegbandbreite für Prioritätssprachverkehr vorgesehen wird. Priorität für Sprachpakete und Zulassungssteuerung neuer Sprachverbindungen (und von anderem verzögerungsempfindlichem Verkehr) auf der Basis der verbleibenden verfügbaren Kapazität über den IP-Netzwerkweg garantiert, daß Sprache mit hoher Priorität (und anderer verzögerungsempfindlicher Verkehr) strenge Verzögerungsanforderungen erfüllt. Ein virtueller Provisionierungsserver wird verwendet, um Bandbreitenkapazitätsdaten für jedes Wegsegment in dem IP-Netzwerk zu führen und die Bandbreitenkapazitätsdaten zu einem Zeichengabe-Gateway weiterzuleiten. Das Zeichengabe-Gateway bestimmt, ob eine zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente angenommen oder zurückgewiesen werden soll, auf der Basis verfügbarer Bandbreitenkapazität für einen IP-Netzwerkweg. Das Zeichengabe-Gateway signalisiert dann der Ursprungsquellenrandeinrichtung seine Bestimmung bezüglich Annahme oder Zurückweisung. Dienstqualitätsgarantien bezüglich annehmbarer Verzögerungs- und Jittereigenschaften für die Echtzeitübertragung über ein IP-Netzwerk werden deshalb gegeben, ohne daß eine direkte Signalisierung der einzelnen IP-Router, über die ein IP-Netzwerkweg hergestellt wird, notwendig ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich bei Durchsicht der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 ein Diagramm eines Sprache-über-IP-Netzwerks zwischen Paketleitungs-Gateway-Randeinrichtungen und eines virtuellen Provisionierungsservers, wobei der virtuelle Provisionierungsserver mit mehreren Zeichengabe-Gateways kommuniziert, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Diagramm eines Sprache-über-IP-Netzwerks zwischen Paketleitungs-Gateway-Randeinrichtungen und eines virtuellen Provisionierungsservers, wobei der virtuelle Provisionierungsserver mit einem zusammen mit einem Paketleitungs-Gateway angeordneten Zeichengabe-Gateway kommuniziert und mehr als einem Paketleitungs-Gateway 215 in dem Netzwerk Zeichengabe-Gatewayfunktionalität bereitstellt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Diagramm eines Sprache-über-IP-Netzwerks zwischen Paketleitungs-Gateway-Randeinrichtungen und eines virtuellen Provisionierungsservers, wobei der virtuelle Provisionierungsserver weiterhin Funktionen als ein Betriebsmittelmanager eines virtuellen privaten Netzwerks (VPN) durchführt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Diagramm der Bandbreitenzuteilungsstruktur, die einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist; und
  • 5 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Algorithmus zur Verbindungszulassungssteuerung für mehrere virtuelle private Netzwerke, die sich eine Strecke in einem gemeinsamen Netzwerk teilen, gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1, 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungsformen für IP-Netzwerke 205 zwischen Paketleitungs-Gateway-Randeinrichtungen 215, einschließlich eines virtuellen Provisionierungsservers 230, gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 kommuniziert der virtuelle Provisionierungsserver 230 mit einem Zeichengabe-Gateway 250, das jeder Paketleitungs-Gateway-Randeinrichtung 215 zugeordnet ist. In 2 kommuniziert der virtuelle Provisionierungsserver 230 mit einem zusammen mit einem Paketleitungs-Gateway 215 angeordneten Zeichengabe-Gateway 250, unter Bereitstellung von Zeichengabe-Gatewayfunktionalität für mehr als ein Paketleitungs-Gateway 215 in dem Netzwerk. In 3 führt der virtuelle Provisionierungsserver 230 zusätzliche Funktionen als Betriebsmittelmanager für ein virtuelles privates Netzwerk durch.
  • Die vorliegende Erfindung wird als in einer Umgebung verwendet beschrieben, in der Sprachverkehr aus regulären Leitungsvermittlungen des öffentlichen Fernsprechwählnetzes, wie zum Beispiel Vermittlungen 210 des synchronen Transfermodus stammt und an solchen endet und über Wege zwischen Routern in einem IP-Netzwerk 205 geführt wird. Diese Leitungsvermittlungen können jedoch auch als einfache Zugriffsmultiplexer oder Randvehikel implementiert werden, wie für Fachleute erkennbar ist. Außerdem ist für Fachleute erkennbar, daß die vorliegende Erfindung mit beliebigem IP-Datagrammverkehr (zusätzlich zu Sprache) ausgeübt werden kann, obwohl die vorliegende Erfindung den größten Nutzen für den Transport von verzögerungsempfindlichem IP-Datagrammverkehr liefert. Die Umsetzung aus einem Leitungssignal- zu einem IP-Format findet in Paketleitungs-Gateways (PCGs) 215 statt, die als Alternative auch als Dienstzugriffskonzentratoren (SACs) oder Internet-Fernsprech-Gateways bekannt sind. Zusätzlich zu der Umsetzung zwischen Leitungs- und IP-Formaten stellen die Paketleitungs-Gateways 215 außerdem Sprachkomprimierung/-dekomprimierung, Stilleunterdrückung/-einfügung und andere für spezifische Anwendungen notwendige wohlbekannte Funktionen bereit.
  • Die Zeichengabe-Gateways 250 dienen zur Bereitstellung der entsprechenden Schnittstelle und Verschaltung zwischen Zeichengabemechanismen und außerdem zur Bestimmung der Annahme oder Zurückweisung einer aus einem zugeordneten Paketleitungs-Gateway stammenden neuen Verbindungsanforderung. Leitungsnetzwerke, wie zum Beispiel öffentliche Fernsprechwählnetze, verwenden in der Regel das Zeichengabesystem 7 (SS7) zur Übermittlung von Anforderungen eines Verbindungsaufbaus und -abbaus. IP-Endpunkte und Zwischenrouter verwenden für das Sitzungsmanagement ITU-T H.323 oder SIP (Session Initiation Protocol). Deshalb stellen die Zeichengabe-Gateways 250 ein höheres Protokoll bereit, das in den Paketleitungs-Gateways 215 zur Ermöglichung von Umsetzungen von Zeichengabemechanismen zwischen öffentlichen Fernsprechwählnetzen und IP-Netzwerken 250 verwendet wird. Es sollte beachtet werden, daß nicht in jedem Paketleitungs-Gateway ein residentes Zeichengabe-Gateway 250 erforderlich ist. Stattdessen kann die Zeichengabe-Gatewayfunktion an einem einzigen Standort für alle Paketleitungs-Gateways implementiert werden, wobei Steuersignale aus dem einzigen Zeichengabe-Gateway zu -entsprechenden Paketleitungs-Gateways übertragen werden. Zum Beispiel zeigen 1 und 3 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen jedes Paketleitungs-Gateway 215 ein residentes Zeichengabe-Gateway 250 führt. 2 zeigt jedoch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der nur PCG#1 ein residentes Zeichengabe-Gateway 250 führt. Die Funktionen des Zeichengabe-Gateway werden in PCG#2, PCG#3 und PCG#4 durch Übertragung entsprechender Steuersignale zwischen dem in PCG#1 residenten Zeichengabe-Gateway und den übrigen Paketleitungs-Gateways bereitgestellt. Die Übertragung kann über das versorgte IP-Netzwerk 205 innerhalb einer TCP/IP-Sitzung, einem Hilfsübertragungsmedium oder in einem beliebigen anderen wohlbekannten Mittel zum Datentransport stattfinden.
  • Ein einzigartiges Merkmal der vorliegenden Erfindung wird durch den virtuellen Provisionierungsserver 230 bereitgestellt. Der virtuelle Provisionierungsserver dient dazu, den Zeichengabe-Gateways 250 Netzwerkbandbreitenfähigkeitsinformationen zuzuführen, so daß die Zeichengabe-Gateways bestimmen können, ob sie eine neue Verbindungsanforderung an einem zugeordneten Paketleitungs-Gateway 215 annehmen oder zurückweisen. Die Basis für Zulassungs-/Verweigerungsentscheidungen für neue Verbindungen wird hergestellt, um. Garantien bereitzustellen, daß Dienstqualitätseigenschaften, wie zum Beispiel Verzögerung, Jitter und Verlust von Anrufverbindungen, für hergestellte Sprechverbindungen unter einer garantierten Schwelle gehalten werden.
  • Der virtuelle Provisionierungsserver 230 übermittelt die Netzwerkbandbreitenfähigkeitsinformationen mindestens einmal zu Beginn des Netzwerkbetriebs zu den Zeichengabe-Gateways 250 und sporadisch immer dann, wenn das zugrundeliegende IP-Netzwerk aufgrund von Streckenausfällen, der Herstellung neuer Strecken, der Hinzufügung von Bandbreite zu bestehenden Strecken usw. Änderungen an seinen Streckenbandbreiten erfährt. In der Regel ist einem IP-Netzwerk ein Netzwerkmanagementsystem (NMS) zugeordnet, und seine Funktionen sind in der Technik wohlbekannt. In Assoziation mit der vorliegenden Erfindung führt das Netzwerkmanagementsystem jedoch die zusätzliche Funktion durch, den virtuellen Provisionierungsserver von etwaigen Änderungen an den Streckenbandbreiten wie oben erwähnt zu unterrichten.
  • 1–3 zeigen einen Netzwerkweg 255 für den Transport von IP-Paketen zwischen PCG#1 und PCG#2. Der Weg 255 verläuft über die zwischengeschalteten Komponenten Router #1 und Router #2. Die Router 220 werden auf der physikalischen Schicht in dem IP-Netzwerk 205 durch mehrere Routertransportsegmente 225 der physikalischen Schicht verbunden. Der dargestellte Netzwerkweg 255 wird über eine Vielzahl dieser Routertransportsegmente 225 der physikalischen Schicht hergestellt. Ein Netzwerkweg 255 besteht aus mehreren Wegstrecken, die über die Vielzahl von Routertransportsegmenten 225 der physikalischen Schicht hergestellt werden. Der virtuelle Provisionierungsserver 230 gibt in Zusammenarbeit mit dem Provisionierungsmechanismus des öffentlichen Fernsprechwählnetzes und der durch das Zeichengabe-Gateway 250 implementierten Zulassungssteuerung eine Qualitätsgarantie für Sprachverkehr, während eine Benutzung der übrigen Kapazität in dem IP-Netzwerk durch anderen Verkehr unter Verwendung des wohlbekannten Best-Effort-Modus zugelassen wird. Eine ähnliche Provisionierung kann die Dienstgarantie auf mehrere Verkehrsklassen, zum Beispiel Videokonferenzen, erweitern.
  • Angesichts der Tatsache, daß spezifische STM-Vermittlungen 210 an entsprechende Paketleitungs-Gateways 215 angebunden sind, kann die Sprechverbindungstransportkapazität leicht unter Verwendung von standardmäßigen verkehrstechnischen Verfahren vorhergesagt werden, um die zwischen Paketleitungs-Gateways 215 notwendige Kapazität zu bestimmen. Spezifische Formatvariablen, wie zum Beispiel die Art des verwendeten Komprimierungsverfahrens, die Stilleunterdrückungsfähigkeit usw. bestimmen die Netzwerkwegbandbreitenanforderungen zwischen jedem Paar Paketleitungs-Gateways 215. Der virtuelle Provisionierungsserver 230 führt und verwaltet Daten entsprechend den Übertragungsfähigkeiten der IP-Netzwerkrouter 220 und der Routertransportsegmente 225 der physikalischen Schicht zwischen diesen Routern 220. Der virtuelle Provisionierungsserver wird gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bestimmung der Kapazitätsanforderungen über jeden Weg zwischen IP-Netzwerkroutern 220 verwendet, um die notwendigen Bandbreitenanforderungen zwischen Paketleitungs-Gateways 215 zu erfüllen. Die Kapazitätsanforderungen über jedes Netzwerkelement, wie zum Beispiel die Router 220 und die Routertransportsegmente 225 der physikalischen Schicht, werden virtuell innerhalb verfügbarer Bandbreitenkapazität für Anforderungen von verzögerungsempfindlichem Verkehr provisioniert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Bandbreite als virtuell provisioniert betrachtet, da das Zulassen/Verweigern neuer verbundener Verbindungen nicht in jedem einzelnen Router 220 gesteuert wird, sondern in den Paketleitungs-Gatewayrandeinrichtungen 215. Verbleibende Bandbreitenkapazität über Netzwerkelemente wird erst dann einem verzögerungsunempfindlichen Pakettransport zur Verfügung gestellt, nachdem die Provisionierung von Bandbreite für verzögerungsempfindliche Sprachrahmen oder IP-Pakete in den Paketleitungs-Gateways 215 durchgeführt wurde. Als Alternative kann eine provisionierte Mindestbandbreitenkapazität über jeden IP-Netzwerkweg für verzögerungsunempfindlichen Verkehr reserviert werden, wobei die verbleibende Bandbreite für die Verwendung durch verzögerungsempfindlichen Verkehr zugeteilt wird. Ein Diensttypenfeld (TOS) in dem IP-Paketkopfteil dient zur Unterscheidung zwischen verzögerungsempfindlichen und verzögerungstoleranten Verkehrstypen. Somit kann Sprachpaketen gegenüber Datenpaketen Priorität gegeben werden, um sicherzustellen, daß Verzögerung und Paketverlust den Dienstqualitätsanforderungen entsprechen.
  • Wenn die für einen spezifischen Weg 255 verwendeten IP-Netzwerkrouter 220 und Routertransportsegmente 225 der physikalischen Schicht nicht die notwendige Bandbreitenkapazität zur Erfüllung bestimmter Kapazitätsanforderungen besitzen, teilt der virtuelle Provisionierungsserver 230 den Paaren von Paketleitungs-Gateways 215, die um diese Kapazität konkurrieren, Teile der Engpaßkapazität zu und benachrichtigt das zugeordnete Zeichengabe-Gateway 250 über diese Zuteilung. Außerdem berechnet der virtuelle Provisionierungsserver 230 die Notwendigkeit zusätzlicher Kapazität in dem IP-Netzwerk 205, um aktuelle und zukünftige Bandbreitenbedürfnisse zu erfüllen. Durch zentrales Berechnen und Bestimmen erforderlicher Netzwerkbandbreitenprovisionierung und Benachrichtigung der Zeichengabe-Gateways 205 in dem IP-Netzwerk 205 über die Bandbreitenzuteilung bestimmt der virtuelle Provisionierungsserver 230 die maximale Anzahl von Sprechverbindungen, die gleichzeitig von einem beliebigen Paar von Paketleitungs-Gateways 215 unterstützt werden kann. Da die Zeichengabe-Gateways 250 die Zeichengabeverschaltung zwischen SS7 und H.323/SIP bereitstellen, können sie auch die Anzahl verbundener Verbindungen, die zwischen Paaren von Paketleitungs-Gateways 215 bestehen, verfolgen. Wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und bereits beschrieben wurde, kann ein Zeichengabe-Gateway 250 verwendet werden, um mehr als ein Paketleitungs-Gateway 215 zu steuern, und kann außerdem zur Verfolgung der Anzahl verbundener Verbindungen, die zwischen anderen Netzwerk-Paketleitungs-Gateways 215 (PCG #2, PCG #3 und PCG #4 in der in 2 dargestellten vorliegenden Ausführungsform) bestehen, verwendet werden.
  • Wie bereits beschrieben, tauscht der virtuelle Provisionierungsserver 230 außerdem Daten mit einem Netzwerkmanagementsystem (NMS) 240 aus. Das Netzwerkmanagementsystem ist eine wohlbekannte Netzwerksteuerung, die zum Führen von Informationen des IP-Netzwerks 205 bezüglich Netzwerkelementkapazitäten, Netzwerkbandbreite und Kapazitätsbedarf und Wachstumsdaten, Streckenausfällen usw. verwendet wird. Das Netzwerkmanagementsystem 240 ist betreibbar, um Nachrichten und Signale mit den Netzwerkroutern 220 auszutauschen und um diese Netzwerkinformationen über Zeichengabekanäle 235 bereitzustellen und zu führen. Das Netzwerkmanagementsystem 240 bestimmt oder steuert jedoch keine Zulassungs-/Verweigerungsentscheidungen für neue Anrufverbindungen in den Paketleitungs-Gateways 215. Das Netzwerkmanagementsystem 240 liefert dem virtuellen Provisionierungsserver 230 Informationen über die Topologie, Kapazitäten, Ausfallereignisse usw. des IP-Netzwerks 205. Der virtuelle Provisionierungsserver 230 verwendet diese Informationen zur Aktualisierung seiner Berechnungen und signalisiert dem Netzwerkmanagementsystem 240, ob Änderungen in dem IP-Netzwerk, zum Beispiel das Aktualisieren von Routingalgorithmusgewichten, implementiert werden müssen. Routingalgorithmusgewichte dienen zur Bestimmung des Routing-Weges zur Weiterleitung eines IP-Pakets. Die Verwendung und Implementierung solcher Routingalgorithmusgewichte ist in der Technik der IP-Vernetzung wohlbekannt. Wenn aufgrund von Ausfallereignissen notwendige Kapazitäten vorübergehend nicht erzielt werden können, bestimmt der virtuelle Provisionierungsserver 230 die maximale Anzahl von Verbindungen, die auf betroffenen Wegen durch das Netzwerk unterstützt werden kann, und informiert die zugeordneten Zeichengabe-Gateways 250, wodurch ein Mechanismus zum Drosseln der Anzahl verbundener Verbindungen an den verschiedenen Netzwerkpaketleitungs-Gateway-Randeinrichtungen 215 bereitgestellt wird.
  • Obwohl die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kontext der Konnektivität zwischen PSTN-Vermittlungen und Zeichengabe-Gateways 250 zur Verwaltung der Zeichengabeumsetzung und Zulassungssteuerung beschrieben wird, kann sie auch zur Unterstützung der Telefonie zwischen PCs und der Telefonie zwischen einem PC und einem Fernsprecher über eine PSTN-Vermittlung verwendet werden. Um für diese Verbindungen Verbindungsqualität zu garantieren, ist es wichtig, Nachrichten von dem virtuellen Provisionierungsserver 230 zu dem Zeichengabe-Gateway 250 bereitzustellen, so daß das Zeichengabe-Gateway über die Verbindungskapazitäten für PCG-zu-PCG-Wege für ein Minimum von Telefonieverkehr mit Ursprung aus dem PSTN und PCs informiert wird. Da ein Netzwerkbetreiber möglicherweise in diesem Fall nicht die Codierungsrate steuert (d. h. wenn Anrufe aus PCs stammen), wird zusätzlich eine Verkehrsüberwachungsfunktion in dem PCG verwendet, um zu überwachen, daß den Verkehrsannahmen, die bei der Verbindungsaufbauzeichengabe verwendet werden, entsprochen wird.
  • Sprechverbindungen, die von einem PC ausgehen, kann eine niedrigere Priorität im Vergleich zu denen mit Ursprung aus einem PSTN zugewiesen werden. Dadurch kann das Zeichengabe-Gateway 250 Verbindungen mit PC-Ursprung auf der Basis einer niedrigeren Bandbreitenausnutzung zurückweisen und die Verbindungen mit PSTN-Ursprung auf einer höheren Schwelle werden zurückgewiesen. Deshalb kann das Zeichengabe-Gateway 250 Anrufverbindungsqualität für Sprach- und andere dienstqualitätsempfindliche Dienste garantieren, indem die Verbindungszulassungssteuerung in den Paketleitungs-Gateways 230 durchgesetzt und vorzugsweise Sprachdiensten mit PSTN-Ursprung Priorität gegenüber anderen Diensten gegeben wird. Außerdem kann ein Dienstanbieter Kunden eine Vielzahl kritischer Dienstgarantien bereitstellen und ähnlich können mehrere Kunden ähnliche kritische Dienstgarantien über gemeinsame Wege in einem IP-Netzwerk 205 wünschen. Ein solches Beispiel wird im Kontext virtueller privater Netzwerke für Sprachverkehr präsentiert, wobei ein Netzwerkanbieter zur Verbindung von Firmenbenutzern an verschiedenen Standorten großflächige Dienste bereitstellt. Die Möglichkeit, zusammen mit öffentlichem Dienst über eine gemeinsame Infrastruktur mehrere virtuelle private Netzwerke bereitzustellen, ist sowohl für Dienstanbieter als auch für Firmenkunden attraktiv. Ein kritischer Vorteil der Bereitstellung eines virtuellen privaten Netzwerks besteht darin, daß der Dienstanbieter dem Benutzer sicheren Zugang liefern kann. Ein zweiter Vorteil ist die Möglichkeit, eine Dienstqualitätsgarantie zu geben, die mit der geleaster privater Leitungen zwischen Vermittlungen an Kundenstandorten (z. B. Nebenstellenanlagen) vergleichbar ist.
  • Kunden von virtuellen privaten Netzwerken handeln Bandbreite und Dienstqualitätsgarantien von einem Betreiber eines großflächigen Netzwerks oder Dienstanbieter aus. Der Netzwerkbetreiber garantiert diesen ausgehandelten Dienstgrad für alle Kunden von virtuellen privaten Netzwerken durch Verwendung der gemeinsamen Infrastruktur zur Erzielung von Multiplexgewinn. In zur Zeit verfügbaren Routern 220 verfügbare Fähigkeiten ermöglichen es dem virtuellen Provisionierungsserver 230, diese garantierten Dienste bereitzustellen. Zum Beispiel sind Router verfügbar, die Flüsse auf der Basis der Port-, Quellen- und Zielkennungen identifizieren können und die Gruppenflüsse gemäß dem ausgehandelten Dienstgrad und ausgehandelten Bandbreitengarantien in Klassen und/oder Superklassen kategorisieren. Diese Router sind betreibbar, um für jede Klasse, Superklasse usw. Mindest- und Höchstbandbreite zuzuteilen und zu verwalten. Das Hinzufügen von Puffer- und Warteschlangenmanagement in den Routern ergibt eine Aussonderung und Unterscheidung der Prioritätsbehandlung zwischen Flußklassen und -superklassen. Zusätzlich kann ein statistisches Multiplexen für Flüsse in einer Klasse und/oder unter Klassen in einer Superklasse bereitgestellt werden. Ein System für Dienst mit gewichteten fairen Warteschlangen (WFQ) gewährleistet das Management für Fluß-, Klassen- und Superklassenbandbreiten. Wenn eine dieser Klassen oder Superklassen eine ausgehandelte Bandbreitenzuteilung übersteigt, kann immer noch überlegene Dienstqualität bereitgestellt werden, wenn die anderen ausgehandelten Klassen oder Superklassen ihre zugeteilte Bandbreite nicht völlig ausnutzen. Deshalb wird nur die Dienstqualität, die Klassen oder Superklassen bereitgestellt wird, die ihre ausgehandelte Zuteilung von Bandbreite übersteigen, betroffen.
  • Mit Bezug auf 3 dient der virtuelle Provisionierungsserver 230 als Betriebsmittelmanager für virtuelle private Netzwerke. Der Betriebsmittelmanager für virtuelle private Netzwerke verwendet Optimierungsalgorithmen, um (i) Bandbreite zwischen virtuellen privaten Netzwerken und innerhalb von virtuellen privaten Netzwerken aufzuteilen, wenn der Kunde eine weitere Subklassifizierung von Diensten wünscht, und (ii) zur Steuerung des Flußrouting in dem Netzwerk. Wenn die benutzten Netzwerkrouter 220 Flußaufteilungsfähigkeit, aber keine flexible Routing-Fähigkeit aufweisen, dann werden Flußrouten durch das IP-Netzwerk 205 fixiert und Kapazitäten werden in dem Netzwerk auf der Basis des ausgehandelten Vertrags des virtuellen privaten Netzwerks durch den Betriebsmittelmanager des virtuellen privaten Netzwerks aufgeteilt. Der virtuelle Provisionierungsserver 230, der als Betriebsmittelmanager für virtuelle private Netzwerke wirkt, sendet diese Aufteilungsinformationen zu einzelnen Routern 220 in dem Netzwerk 205, so daß die Netzwerkrouter 220 Algorithmusgewichte, minimale Bandbreite, maximale Bandbreite, Pufferschwellen usw. setzen können. Die Kommunikation zwischen dem Betriebsmittelmanager für virtuelle private Netzwerke ist über einen VPN-Zeichengabeweg 270 zwischen dem virtuellen Provisionierungsserver 230 und einzelnen Routern gemäß 3 dargestellt. Der dargestellte VPN-Zeichengabeweg 270 ist lediglich eine Veranschaulichung und Fachleuten wäre eine beliebige Anzahl anderer Mittel für Zeichengaberouter 220 ersichtlich, einschließlich Kommunikation durch das Netzwerkmanagementsystem 240. Nachdem Aufteilungsinformationen in den Netzwerkroutern 220 empfangen wurden und die Aufteilung erreicht wurde, wird jedes virtuelle private Netzwerk mit seiner zugeteilten Mindestbandbreite hergestellt.
  • Wieder mit Bezug auf 1–3 können auch unter Verwendung von PSTN-Vermittlungen oder Multiplexern als Zugangsvehikel (STM-Vermittlungen 210 in dem vorliegenden Beispiel) und unter Verwendung des IP-Netzwerks 205 als Backbone wie zuvor beschrieben virtuelle private Netzwerke für Sprache unterstützt werden. Vorteilhafterweise wird die vorliegende Ausführungsform zur Herstellung virtueller privater Netzwerke für Sprache unter Verwendung von Netzwerkroutern 220 mit einfachen Prioritätsmechanismen erreicht. Das heißt, es ist keine Zeichengabe zwischen dem virtuellen Provisionierungsserver 230 und Netzwerkroutern 220 erforderlich, um die virtuellen privaten Netzwerke herzustellen und zu. führen. Stattdessen verwendet der virtuelle Provisionierungsserver 230 zusammengefaßte Kapazität, die zwischen zwei Gateways notwendig ist, um die virtuelle Provisionierung durchzuführen. Die Paketleitungs-Gateways 215 dienen in Verbindung mit den Zeichengabe-Gateways 250 zur Steuerung der Annahme oder Zurückweisung neuer Verbindungen von jedem Kunden eines virtuellen privaten Netzwerks unter Verwendung eines in dem virtuellen Provisionierungsserver 230 verankerten Annahme-/Zurückweisungsalgorithmus.
  • 4 und 5 zeigen und definieren einen beispielhaften Algorithmus zur Durchführung der Annahme oder Zurückweisung neuer Verbindungen über ein zwischen Paketleitungs-Gateways 215 hergestelltes virtuelles privates Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung. In Verbindung mit der begleitenden Beschreibung gelten die folgenden Definitionen:
    C = Gesamtstreckenbandbreite 310,
    W = Mindestbandbreite, die immer für kombinierten Verkehr verfügbar ist, der mit einem Dienst 315 mit verfügbarer Bitrate (ABR) oder Best-Effort-Daten unterstützt wird,
    C – W = Gesamtbandbreite, die für Verbindungszulassungssteuerzwecke 320 verfügbar ist,
    C – W – D1 = eine obere Schwelle für Verbindungszulassungssteuerzwecke 325,
    C – W – D2 = eine untere Schwelle für Verbindungszulassungssteuerzwecke 330,
    Bi(ni) = notwendige Bandbreite zur Unterstützung von ni-Verbindungen für VPNi mit einer spezifizierten Dienstqualität,
    Pi = vertragliche Mindestbandbreite für VPNi, Qi = vertragliche Maximalbandbreite für VPNi, und
    K = Anzahl von virtuellen privaten Netzwerken mit Dienstqualitätsgarantien, die sich die betrachtete Strecke teilen.
  • Wenn eine neue Verbindungsaufbauanforderung für VPNi an dem Zeichengabe-Gateway 250 ankommt, wird der 5 zugeordnete beispielhafte Algorithmus durchgeführt, um zu bestimmen, ob die neue Verbindung angenommen oder zurückgewiesen werden soll (gemäß Schritt 350). Die Bandbreite, die von K virtuellen privaten Netzwerken (VPNi; i = 1, 2, 3, ... K) verwendet wird, wird in dem Zeichengabe-Gateway 250 überwacht. Mit Bezug auf Schritt 355 wird, wenn die VPNi-Bandbreite, die zur Unterstützung einer zusätzlichen Verbindung notwendig ist, die maximale Bandbreitenzuteilung (Qi) übersteigt, die angeforderte neue Verbindung zurückgewiesen. Wenn die VPNi-Bandbreite, die zur Unterstützung einer zusätzlichen Verbindung notwendig ist, jedoch nicht die maximale Bandbreitenzuteilung (Qi) übersteigt, dann wird Schritt 360 durchgeführt. Gemäß Schritt 360 wird, wenn die VPNi-Bandbreitenbenutzung nach der Verbindung der neuen Verbindung zwischen dem Bereich von null bis (C – W – D2) liegen würde, die neue Verbindung angenommen. Wenn die VPNi-Bandbreitenbenutzung nach der Verbindung der neuen Verbindung jedoch größer als (C – W – D2) wäre, dann wird Schritt 365 durchgeführt. Gemäß Schritt 365 wird, wenn die VPNi-Bandbreitenbenutzung zwischen dem Bereich von (C – W – D1) bis (C – W) liegen würde, eine neue Verbindungsaufbauanforderung für VPNi nur dann angenommen, wenn die Bandbreitenbenutzung durch VPNi nicht seine Mindestzuteilung Pi überschritten hat. Andernfalls wird die Verbindung gemäß Schritt 370 zurückgewiesen. Wenn die VPNi-Bandbreitenbenutzung jedoch zwischen dem Bereich von (C – W – D2) bis (C – W – D1) liegt, wird eine neue Verbindungsaufbauanforderung für VPNi probabilistisch gemäß Schritt 375 auf der Basis eines Sliding-Scale-Algorithmus angenommen oder zurückgewiesen. Es sei q = (1 – p) das Verhältnis der Bandbreitenbenutzung über (C – W – D2), geteilt durch (D2 – D1). In dem Zeichengabe-Gateway 250 wird eine Zufallszahl x erzeugt, um den Algorithmus auf probabilistischer Basis zu unterstützen (gemäß Schritt 380). Wenn der Wert von x kleiner oder gleich der Wahrscheinlichkeit p ist, dann wird die neue Verbindung angenommen (gemäß Schritt 385). Für eine Verbindung, die zwischen ihrem Quellen- und Ziel-PCG mehrere Strecken durchquert, wird der Algorithmus von 4 und 5 für jede zur Herstellung der Verbindung verwendete Wegstrecke wiederholt. Die Verbindung wird nur dann zwischen Quellen- und Ziel-PCG verbunden, wenn der Algorithmus für jede Strecke in dem Weg eine positive Bestimmung (die Verbindung anzunehmen) ergibt.
  • Während der Implementierung des beispielhaften Algorithmus von 5 werden die Bandbreitenbenutzungsdaten Bi(ni) als Funktion der Zahl ni für Verbindungen über VPNi verwendet. Wenn die Verbindungen eine konstante Bitrate aufweisen, ist Bi(ni) eine einfache lineare Funktion von ni. Wenn die Verbindungen jedoch natur- oder entwurfsgemäß eine variable Bitrate aufweisen, wie zum Beispiel Sprache mit Stillebeseitigung, on/off-Datenquellen usw., dann ist Bi(ni) in der Regel eine nichtlineare Funktion von ni. Die nichtlineare Beschaffenheit von Bi(ni) ist auf das statistische Multiplexen von zufälligem Variieren von Quellen mit variabler Bitrate zurückzuführen, wie in der Technik wohlbekannt ist. Die spezifische Beschaffenheit einer Bi(ni)-Funktion im Kontext des Paketsprachemultiplexens wird zum Beispiel in einer Veröffentlichung von K. Sriram und Y. T. Wang mit dem Titel "Voice Over ATM Using AAL2 and Bit Dropping: Performance and Call Admission Control", Proceedings of the IEEE ATM Workshop, Mai 1998, Seiten 215–224, besprochen.
  • Der vorherige Bezug auf den virtuellen Provisionierungsserver (VPS) wird im Kontext eines IP-Netzwerks beschrieben, das mehrere verbundene OSPF-Domänen (Open Shortest Path First) enthält. Die vorliegende Erfindung kann auch in einem IP-Netzwerk implementiert werden, das aus mehreren verbundenen administrativen Bereichen besteht, wobei jeder administrative Bereich aus mehreren OSPF-Domänen besteht. Jeder administrative Bereich ist in der Regel ein IP-Netzwerk, das zu einem einzelnen Internetdienstanbieter oder -betreiber gehört, obwohl eine solche Konfiguration nicht erforderlich ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mit jedem administrativen Bereich, der einen Gateway-VPS aufweist, implementiert werden. Jeder jeweilige VPS kann zusammen mit dem Gateway-Router für diesen jeweiligen administrativen Bereich angeordnet werden, obwohl die gemeinsame Anordnung kein erforderlicher Aspekt der Ausführungsform ist. Jedes Paar jeweiliger Gateway-VPS bestimmt die Kapazitätsanforderungen zwischen ihren jeweiligen Gateway-Routern. Ferner führt jeder Gateway-VPS den VPS, die sich in jeder der OSPF-Domänen in seinem administrativen Bereich befinden, die notwendigen Bandbreitenkapazitätsinformationen zwischen Paaren benachbarter administrativer Bereiche zu. Somit werden den Zeichengabe-Gateways an beliebiger Stelle in dem größeren IP-Netzwerk angemessen die notwendigen Informationen für das Zulassen/Verweigern von Verbindungen zugeführt, darunter solche, die aus einem administrativen Bereich stammen und in einem anderen enden.
  • Fachleuten werden im Hinblick auf die obige Beschreibung zahlreiche Modifikationen und alternative Ausführungsformen der Erfindung einfallen. Obwohl die vorliegende Erfindung im Kontext eines einzigen virtuellen Provisionierungsservers, der zur Versorgung eines gesamten IP-Netzwerks und zur Steuerung aller Zeichengabe-Gateways in diesem Netzwerk verwendet wird, beschrieben wurde, ist sie zum Beispiel auch gleichermaßen für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anwendbar, die für einen Mehrfachdomänenbetrieb betreibbar ist. Das heißt, in den Fällen, in denen das Verbindungs-Routing von einer mit einer ersten IP-Domäne verbundenen ersten Telefonie-Gateway-Quelle aus durchgeführt wird und das Ziel ein zweites Telefonie-Gateway ist, das durch eine andere IP-Domäne verbunden wird, umfaßt die Verbindungsverarbeitung ein Routing innerhalb von Domänen zu dem Gateway-Router in der ersten Domäne, ein Routing zwischen Gateway-Routern in dazwischenliegenden Domänen und ein Routing innerhalb von Domänen von dem Gateway-Router zu dem Telefonie-Gateway in der letzten Domäne. Protokolle wie zum Beispiel OSPF (Open Shortest Path First) bestimmen das Routing in einer Domäne, während ein Border-Gateway-Protokoll (BGP) für das Routing zwischen Domänen zwischen Gateway-Domänen verwendet wird. Bei einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden mehrere virtuelle Provisionierungsserver verwendet (einer für jede IP-Domäne). Jeder virtuelle Provisionierungsserver verwaltet die virtuelle Provisionierung von Routern in seiner jeweiligen Domäne, einschließlich Gateway-Border-Routern. Zusätzlich bestimmt jedes Paar von virtuellen Schnittstellen-Provisionierungsservern die Kapazitätsanforderungen zwischen ihrem jeweiligen Paar von Schnittstellen-Gateway-Border-Routern. Genauso, wie es für die Einzeldomänenausführungsform der vorliegenden Erfindung galt, wird die Zulassungs-/Verweigerungssteuerung an dem Ursprungs- und Abschluß-Paketleitungs-Gateway freigegeben, ohne daß den inkorporierten Routern direkt signalisiert wird. Bei der Mehrfachdomänenausführungsform ist diese Fähigkeit auf die gemeinsam benutzte Kenntnis von Routing-Protokollen innerhalb von Domänen und zwischen Domänen zwischen den virtuellen Schnittstellen-Provisionierungsservern zurückzuführen und auch auf die statische Beschaffenheit von Routeralgorithmusgewichten.
  • Zusätzlich gilt die obige Beschreibung für Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung, bei denen Dienstgarantien gegeben werden, ohne Zeichengabemechanismen zwischen Routern und dem zugeordneten virtuellen Provisionierungsserver hinzuzufügen. Die vorliegende Erfindung wäre jedoch gleichermaßen für solche Fälle anwendbar, bei denen der virtuelle Provisionierungsserver betreibbar ist, um den Netzwerkroutern direkt zu signalisieren; eine solche Ausführungsform würde jedoch genauer als einen Server, bei dem die Provisionierung realer als virtuell ist, aufweisend beschrieben (da die Provisionierung nicht in den entsprechenden Ursprungs- und Abschluß-Gateways, sondern in den Routern gesteuert wird). Diese alternative Ausführungsform verwendet Zustandsaustauschprotokolle für OSPF (Open Shortest Path First) und BGP (Border Gateway Protocol), die erweitert werden, um dynamische Topologie und Kapazitätsinformationen bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch in sich entwickelnden IP-Netzwerken verwendet werden, bei denen das wohlbekannte MPLS (Multi-Protocol Label Switching) in den Netzwerk-IP-Routern verwendet wird. In einem IP-Netzwerk auf MPLS-Basis führt der virtuelle Provisionierungsserver eine Wissensbasis möglicher Mehrfachwege zwischen Paaren von Quelle und Ziel von Paketleitungs-Gateway-Randeinrichtungen. Die Zeichengabe-Gateways empfangen Informationen von dem virtuellen Provisionierungsserver bezüglich alternativer Wege und zugeordneter Kapazitäten zwischen PCG-Paaren und läßt eine neue Sprechverbindungsanforderung zu, wenn Kapazität über einem beliebigen der verfügbaren Wege verfügbar ist. Andernfalls wird die Verbindungsanforderung zurückgewiesen.
  • Die vorliegende Beschreibung ist folglich nur als Veranschaulichung aufzufassen und ist zum Zwecke des Belehrens von Fachleuten die beste Art der Ausführung der Erfindung und soll nicht alle möglichen Formen dieser darstellen. Außerdem versteht sich, daß die verwendeten Wörter keine Beschränkung, sondern Beschreibungswörter sind und daß Einzelheiten der Struktur wesentlich verändert werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, und die exklusive Verwendung aller Modifikationen, die in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche fallen, werden vorbehalten.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Bereitstellen einer Dienstqualitätsgarantie für verzögerungsempfindlichen Verkehr, der über einen Weg in einem Netzwerk mit dem Internetprotokoll IP, das einen virtuellen Provisionierungsserver aufweist, übermittelt wird, wobei eine Quellen-Übergangseinrichtung eine Schnittstelle zum Starten des verzögerungsempfindlichen Verkehrs in dem IP-Netzwerk bereitstellt, mit den folgenden Schritten: Festlegen einer Priorität von verzögerungsempfindlichem IP-Verkehr gegenüber verzögerungsunempfindlichem Verkehr in einem Zeichengabe-Gateway; und Empfangen einer Anforderung, eine zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente einzurichten, in dem Zeichengabe-Gateway; dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zeichengabe-Gateway aus dem virtuellen Provisionierungsserver mindestens einmal zu Beginn des Netzwerkbetriebs ein Wert empfangen wird, der eine Bandbreitenkapazität für den Weg darstellt, ein Teil der Bandbreitenkapazität für verzögerungsunempfindlichen Verkehr reserviert wird; in dem Zeichengabe-Gateway der die Bandbreitenkapazität für den Weg darstellende Wert mit einer Gesamtbandbreite verglichen wird, die notwendig wäre, wenn die zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente über den Weg eingerichtet werden würde; und in dem Zeichengabe-Gateway ein Signal erzeugt wird, das die Anforderung, die zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente einzurichten, verweigert, wenn die notwendige Gesamtbandbreite größer als der die Bandbreitenkapazität für den Weg darstellende Wert ist, es aber verzögerungsunempfindlichem Verkehr ermöglicht, den Teil der Bandbreitenkapazität zu benutzen und etwaige unbenutzte Bandbreite der Bandbreitenkapazität zu benutzen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anforderung, die zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente über den Weg einzurichten, aus der Quellen-Übergangseinrichtung übermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Quellen-Übergangseinrichtung ein Paketleitungs-Gateway ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Übermittelns des die Anforderung, die zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente einzurichten, verweigernden Signals von dem Zeichengabe-Gateway zu der Quellen-Übergangseinrichtung.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit den folgenden Schritten: Erzeugen eines die Anforderung, die zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente einzurichten, autorisierenden Signals in dem Zeichengabe-Gateway, wenn die notwendige Gesamtbandbreite kleiner oder gleich der die Bandbreitenkapazität für den Weg darstellenden Wert ist; und Übermitteln des die Anforderung, die zusätzliche verzögerungsempfindliche Verkehrskomponente einzurichten, autorisierenden Signals von dem Zeichengabe-Gateway zu der Quellen-Übergangseinrichtung.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Zeichengabe-Gateway eine Menge des verzögerungsempfindlichen Verkehrs über mehrere Wege in dem IP-Netzwerk überwacht und steuert, wobei die mehreren Wege in dem IP-Netzwerk zum Übermitteln des verzögerungsempfindlichen Verkehrs von der Quellen- Übergangseinrichtung zu einer Ziel-Übergangseinrichtung verwendet werden, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfaßt: Identifizieren, in dem Zeichengabe-Gateway, mindestens eines der mehreren Wege in dem IP-Netzwerk als eine am stärksten begrenzende verfügbare Bandbreitenkapazität aufweisend; und Begrenzen der Menge des von der Quellen-Übergangseinrichtung gestarteten verzögerungsempfindlichen Verkehrs auf höchstens die am stärksten begrenzende verfügbare Bandbreitenkapazität.
  7. Verfahren zum Bereitstellen einer Dienstqualitätsgarantie für Echtzeit-Sprachübertragungsverkehr, der zwischen einem Quellen-Paketleitungs-Gateway und einem Ziel-Paketleitungs-Gateway über ein Netzwerk mit dem Internetprotokoll IP, das mehrere Router aufweist, übermittelt wird, wobei das Quellen-Paketleitungs-Gateway eine Schnittstelle zum Starten des Echtzeit-Sprachübertragungsverkehrs in dem IP-Netzwerk über einen IP-Netzwerkweg bereitstellt, mit den folgenden Schritten: Aufteilen, aus einer dem IP-Netzwerkweg zugeordneten Bandbreitenkapazität, einer ersten provisionierten Bandbreitenkapazität für ein erstes virtuelles Privatnetz VPN, wobei das VPN vertraglich für den zwischen dem Quellen-Paketleitungs-Gateway und dem Ziel-Paketleitungs-Gateway übermittelten Echtzeit-Sprachübertragungsverkehr gebunden ist; Empfangen, in einem Zeichengabe-Gateway, einer Anforderung aus dem Quellen-Paketleitungs-Gateway, zusätzlich zu mehreren zur Zeit eingerichteten Anrufverbindungen über das erste VPN eine neue Anrufverbindung mit dem Ziel-Paketleitungs-Gateway einzurichten; und Festlegen einer Priorität von verzögerungsempfindlichen Anrufverbindungen gegenüber verzögerungsunempfindlichen Anrufverbindungen in dem Zeichengabe-Gateway; dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zeichengabe-Gateway ein zu Beginn des Netzwerkbetriebs empfangener Wert geführt wird, der die erste provisionierte Bandbreitenkapazität für das erste VPN darstellt; in dem Zeichengabe-Gateway der die erste provisionierte Bandbreitenkapazität für das erste VPN darstellende Wert mit einer erforderlichen ersten VPN-Bandbreitenkapazität verglichen wird, falls die neue Anrufverbindung eingerichtet werden sollte; und von dem Zeichengabe-Gateway ein Signal ausgesendet wird, das die Anforderung, die neue Anrufverbindung einzurichten, verweigert, wenn die erste VPN-Bandbreitenkapazität größer als der die provisionierte Bandbreitenkapazität für das erste VPN darstellende Wert ist, wenn die Anforderung aus einer verzögerungsempfindlichen Anrufverbindung stammt, aber es der neuen Anrufverbindung ermöglicht, etwaige unbenutzte Bandbreitenkapazität zu benutzen, wenn die Anforderung aus einer verzögerungsunempfindlichen Anrufverbindung stammt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit dem folgenden Schritt: Senden eines Signals aus dem Zeichengabe-Gateway, das die Anforderung, die neue Anrufverbindung einzurichten, autorisiert, wenn die erforderliche erste VPN-Bandbreitenkapazität, falls die neue Anrufverbindung eingerichtet werden sollte, kleiner oder gleich dem die provisionierte Bandbreitenkapazität für das erste VPN darstellenden Wert ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein virtueller Provisionierungsserver verwendet wird, um dem Zeichengabe-Gateway den die provisionierte Bandbreitenkapazität für das erste VPN darstellenden Wert zuzuführen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der virtuelle Provisionierungsserver so ausgelegt ist, daß er über den IP-Netzwerkweg mehrere virtuelle Privatnetze aufrechterhält.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Dienstqualitätsgarantie hergestellt wird, indem die Verzögerung des zwischen dem Quellen-Paketleitungs-Gateway und dem Ziel-Paketleitungs-Gateway übermittelten Echtzeit-Sprachübertragungsverkehrs unter einem garantierten Schwellenwert gehalten wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Dienstqualitätsgarantie hergestellt wird, indem das Jitter des zwischen dem Quellen-Paketleitungs-Gateway und dem Ziel-Paketleitungs-Gateway übermittelten Echtzeit-Sprachübertragungsverkehrs unter einem garantierten Schwellenwert gehalten wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine Leitungsnetzwerkvermittlung verwendet wird, um die mehreren zur Zeit eingerichteten Anrufverbindungen und die neue Anrufverbindung von dem Quellen-Paketleitungs-Gateway zu liefern und zu akzeptieren.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Leitungsnetzwerkvermittlung eine Vermittlung mit Synchronem Transfermodus STM ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der mehreren Router zur Unterstützung von Mehrprotokoll-Label-Vermittlung betreibbar ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 9, wobei mehrere Router mit Mehrprotokoll-Label-Vermittlung MPLS verwendet werden, um mehrere Wege zwischen dem Quellen-Paketleitungs-Gateway und dem Ziel-Paketleitungs-Gateway einzurichten.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der virtuelle Provisionierungsserver weiterhin so betreibbar ist, daß er dem Zeichengabe-Gateway mehrere, Bandbreitenkapazitäten für jeden der mehreren Wege zwischen dem Quellen-Paketleitungs-Gateway und dem Ziel-Paketleitungs-Gateway darstellende Werte zuführt.
  18. Verfahren nach Anspruch 9, wobei mehrere virtuelle Provisionierungsserver verwendet werden, um entsprechend jeweils mehrere Open-Shortest-Path-First-Domänen zu versorgen.
  19. Verfahren nach Anspruch 9, wobei mehrere virtuelle Provisionierungsserver verwendet werden, um entsprechend jeweils mehrere administrative Bereiche zu versorgen.
  20. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit dem folgenden Schritt: Reservieren eines Teils der Bandbreitenkapazität für verzögerungsunempfindlichen Verkehr.
DE69916747T 1998-09-22 1999-09-14 Verfahren zur Bereitstellung von Dienstgüte in IP-Netzwerken für verzögerungsempfindliche Verkehr Expired - Lifetime DE69916747T2 (de)

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US09/158,694 US6529499B1 (en) 1998-09-22 1998-09-22 Method for providing quality of service for delay sensitive traffic over IP networks
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