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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Leitweglenkung
eines Anrufs zu einem externen Netz von einem Knoten aus, welcher aus
einem privaten Netz mit einer Vielzahl von Zugangsamtsleitungen
zu einem externen Netz getätigt wird.
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Die
Erfindung betrifft private Telekommunikationsnetze. Derartige Netze
werden von Kommunikationsknoten gebildet, die untereinander durch
Bögen oder
Verkehrsadern verbunden sind, auf denen die Verbindungen und/oder
die Signalisierung geleitet werden. In einem solchen Netz weisen
einige der Knoten Amtsleitungen auf, die einen Zugang nach außerhalb
des Netzes ermöglichen,
zum Beispiel für einen
nach außerhalb
des Netzes bestimmten Anruf, oder auch für einen Überlauf aus dem Netz im Fall
einer Sättigung
der Netzressourcen.
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In
den bekannten privaten Netzen wird die zu einem externen Netz führende Amtsleitung
belegt, indem der Anruf vom anfordernden Teilnehmer bis zu dem Knoten
geleitet wird, der die physischen Zugänge der Amtsleitung enthält, und
indem anschließend ein
abgehender Anruf zu dem externen Netz von diesem Knoten aus durchgeführt wird.
Der Zugangsknoten ist eine statische Größe der Amtsleitung: Für einen
mit einem gegebenen Knoten des privaten Netzes verbundenen Teilnehmer
erfolgt die Belegung einer Amtsleitung immer auf dieselbe Weise.
Der Mechanismus ist derselbe im Fall des Überlaufs zum externen Netz.
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Ein
Knoten des privaten Netzes weist eine Liste von Überlaufamtsleitungen auf, die
im Fall von Problemen nacheinander genutzt werden. Im Fall der Sättigung
oder Nichtverfügbarkeit
der Zugänge
zu der angeforderten Amtsleitung wird der Anruf von dem Knoten,
welcher die physischen Zugänge
der Amtsleitung enthält,
zum Ursprungsknoten zurückgeleitet;
der Ursprungsknoten wiederholt die Amtsleitungsanforderung, indem
er die nächste
Amtsleitung aus der Liste verwendet. 1 zeigt
ein Beispiel eines Netzes, das nach diesem Prinzip funktioniert.
In 1 wurde ein privates Netz 1 dargestellt,
das drei Knoten 2, 3 und 4 umfasst. Die
Knoten 3 und 4 weisen jeweils einen Zugang 7 und 8 zu
einem externen Netz 6 auf, das ein anderes privates Netz
oder das öffentliche
Netz sein kann. Der Knoten 2 enthält eine Liste von Amtsleitungen
(7, 8); Im Fall der Anforderung einer Amtsleitungsbelegung
durch einen Teilnehmer des Knotens 2 sendet die Anforderung
der Amtsleitungsbelegung eine Liste von Leitwegen zurück, die
den Zugang zum Knoten 3 und zur Amtsleitung 7 ermöglichen.
Die Anforderung wird an den Knoten 3 übertragen, wie auf der Figur
durch den Pfeil 10 dargestellt; wenn die Ressourcen nicht
verfügbar
sind, wird die Anforderung an den Ausgangsknoten 2 zurückgesendet,
siehe den Pfeil 11 auf der Figur, und man geht zur zweiten
Amtsleitung 8 der Liste über, wie durch den Pfeil 12 dargestellt.
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Wenn
die Amtsleitung ebenfalls gesättigt oder
nicht verfügbar
ist, wird die Anforderung noch einmal an den Knoten 2 zurückgesendet.
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Ein
solches Verfahren, das außerdem
eine Funktion zur Wahl des kostengünstigsten Leitwegs (Least Cost
Routing) nutzt, wird in dem Dokument
DE 196
14 926 offenbart.
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Diese
Lösung
bereitet große
Verkehrsprobleme im Fall der Sättigung
der Amtsleitungen. Sie verlängert
die Dauer für
die Herstellung der Anrufe zu den externen Amtsleitungen. Sie ermöglicht kein
effizientes Management der verschiedenen im Netz verfügbaren Ressourcen
und bietet keine Möglichkeit, die
Anforderungen an die Belastung des Netzes anzupassen.
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Die
Erfindung schlägt
eine Lösung
für diese Probleme
vor; sie ermöglicht
ein effizienteres Management der Zugänge zu externen Netzen sowie der
Ressourcen des privaten Netzes. Sie begrenzt den Verkehr durch das
private Netz, der durch den Zugang zu den Amtsleitungen erzeugt
wird.
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Hierfür schlägt die Erfindung
ein Verfahren zur Leitweglenkung eines Anrufs zu einem externen Netz
von einem Knoten vor, der aus einem privaten Netz anruft, welches
eine Vielzahl von Zugangsleitungen zu einem externen Netz aufweist,
wobei jede Leitung mit einem Gateway-Knoten des privaten Netzes
verbunden ist, wobei das Verfahren umfasst:
- – die Berechnung
eines Kostenbetrages für
unterschiedliche mögliche
Leitweglenkungen zu dem externen Netz, wobei die Kosten einer Leitweglenkung
zu dem externen Netz von der verwendeten Leitung und von der Leitweglenkung
im privaten Netz zwischen dem anrufenden Knoten und dem Gateway-Knoten
dieser Leitung abhängen;
- – die
Wahl eines Leitwegs in Abhängigkeit
von den berechneten Kosten.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die Kosten einer Leitweglenkung zu dem externen Netz
eine fallende Funktion der auf der verwendeten Leitung ver fügbaren Ressourcen.
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Vorzugsweise
sind die Kosten einer Leitweglenkung zu dem externen Netz eine fallende
Funktion der Belastung der Verkehrsadern, welche für die Leitweglenkung
in dem privaten Netz genutzt werden.
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Die
Kosten einer Leitweglenkung zu dem externen Netz können auch
eine fallende Funktion der Anzahl von für die Leitweglenkung in dem
privaten Netz genutz ten Verkehrsadern sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung erfolgt der Schritt der Wahl so, dass die Kosten der
Leitweglenkung zu dem externen Netz minimiert werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren auch den Austausch von Wartungsmeldungen zwischen
den verschiedenen Gateway-Knoten in dem privaten Netz.
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In
diesem Fall enthält
eine Wartungsmeldung vorteilhafterweise Informationen über die
verfügbaren
Ressourcen einer Leitung eines Gateway-Knotens.
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Der
Schritt der Berechnung der verschiedenen möglichen Leitweglenkungen zu
dem externen Netz erfolgt vorzugsweise durch Anwendung des Dijkstra-Algorithmus.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung ersichtlich werden, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen gegeben wird, auf denen:
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1 eine
schematische Darstellung eines bekannten privaten Netzes zeigt;
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2 eine
schematische Darstellung eines privaten Netzes zeigt, in dem die
Erfindung zur Anwendung kommt;
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3 eine
Darstellung einer möglichen
Kostenfunktion in einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Die
Erfindung schlägt
vor, in einem privaten Netz die Ortsleitungen zusammenzufassen,
um logische Leitungen oder verteilte Leitungen zu bilden. Die Zusammenfassung
der Ortsleitungen zu verteilten Leitungen ermöglicht vom Standpunkt des Teilnehmers
oder des Knotens aus, der einen Zugang zu einem externen Netz anfordert,
dass das statische Management des Zugangs zu den Amtsleitungen ver mieden
wird. Die Erfindung schlägt
weiter vor, den Leitungen einen Kostenwert zuzuweisen, der für die Belastung
der Leitung sowie für
die Belastung im Netz für
den Zugang zu den Leitungen repräsentativ ist.
Die Berücksichtigung
dieser Kosten bei der Leitungswahl ermöglicht, die Belastung der Ressourcen des
Netzes zu optimieren; außerdem
ermöglicht
die Erfindung ein neues Verfahren für das Management der Sättigung
von Ressourcen und begrenzt den Nutzerverkehr im Netz im Fall einer
Sättigung;
sie arbeitet statt dieses Nutzerverkehrs mit einem Verkehr zwischen
Knoten mit einem weniger großen
Volumen.
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2 zeigt
ein Beispiel eines privaten Netzes gemäß der Erfindung. Das Netz 1 von 2 umfasst
wie jenes von 1 drei Knoten 2, 3 und 4,
wobei die Knoten 3 und 4 Leitungen 7 und 8 aufweisen, die
den Zugang zu einem externen Netz 6 ermöglichen. Die Erfindung schlägt vor,
die Leitungen 7 und 8 durch eine verteilte Leitung
darzustellen, welche die beiden Leitungen zusammenfasst. Die verteilte Leitung
umfasst mehrere lokale Teile oder Ortsleitungen – zwei im Fall von 1,
nämlich
die Leitungen 7 und 8 –, welche die physischen Zugänge enthalten sowie
einen globalen Teil 13, der zu den verschiedenen Knoten
des Netzes exportiert wird, um Zugang zu der verteilten Leitung
zu erhalten.
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In
einer solchen Ausführungsform
erfolgt der Zugang nach außen über einen
Zugang zu der verteilten Leitung 13, ohne dass der anrufende
Knoten genau anzugeben braucht, welche Ortsleitung 7 oder 8 genutzt
wird. Bei einer Leitungsbelegung sendet der anrufende Knoten S eine
Anforderung, die das externe Netz R angibt, zu dem der Zugang gewünscht wird;
eine Leitweglenkungsfunktion, die von der verteilten Leitung verwaltet
werden kann, sendet
- – die Ortsleitung Fi 7 oder 8 zurück, die
in der verteilten Leitung 13 für den Zugang nach außerhalb des
privaten Netzes gewählt
wurde, sowie
- – den
Knoten des privaten Netzes Pj 3 oder 4,
mit dem die Leitung verbunden ist, oder den Gateway-Knoten.
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Der
Gateway-Knoten kann auch durch eine Leitweglenkung ersetzt werden,
die den Zugang zum Gateway-Knoten ermöglicht.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine dynamische Leitweglenkung innerhalb der verteilten Leitung
zwischen den verschiedenen Ortsleitungen der verteilten Leitung.
Diese dynamische Leitweglenkung bietet die Möglichkeit, die Probleme nach
dem bisherigen Stand der Technik zu vermeiden, indem die verschiedenen
Ressourcen des Netzes verwaltet und indem der Teilnehmerverkehr
im Fall von Sättigungen der
Ressourcen vermieden wird. Die Wahl zwischen den verschiedenen Ortsleitungen
und die Leitweglenkung zu der gewählten Ortsleitung können auf
unterschiedliche Weise erfolgen. Nachfolgend wird eine mögliche Leitweglenkung
beschrieben, welche die Belastungen auf den Ortsleitungen und den
Verkehr für
den Zugang zu den Gateway-Knoten berücksichtigt. In dieser Ausführungsform
wird die genutzte Ortsleitung Fi so gewählt, dass
eine Kostenfunktion minimiert wird, die geschrieben werden kann
als Summe
- – von
Kosten dF(Fi), repräsentativ
für die
Belastung der Ortsleitung; und
- – von
Kosten dI(S, Pj),
repräsentativ
für die
Leitweglenkung durch das private Netz, um den Gateway-Knoten zu
erreichen.
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Mit
diesen Darstellungen ist der Zugang zu einem Netz R über die
verteilte Leitung derjenige, der
dF(Fi) + dI(S, Pj)
minimiert für die verschiedenen Leitungen
Fi, die den Zugang zum Netz R ermöglichen,
und für
die verschiedenen Leitweglenkungen zwischen dem anrufenden Knoten
S und dem Gateway-Knoten Pj der Leitung
Fi.
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3 zeigt
ein Beispiel des Teils der Kostenfunktion, die für die Belastung einer Ortsleitung
repräsentativ
ist. Dargestellt werden auf den Abszissen die auf der Leitung verfügbaren Ressourcen,
zum Beispiel in Bezug auf freie Kanäle oder restliche Verkehrskapazität. Auf den
Ordinaten werden die Kosten aufgetragen. Die Figur zeigt im Wesentlichen, dass
die Kosten eine fallende reelle Funktion einer reellen Variable
sind, bei der es sich um die Restverkehrskapazität handelt. Die Funktion ist
auf der Figur in Stufen dargestellt, für die Berechnungen sind jedoch
nur die Werte der Funktion für
ganzzahlige Werte der Restkapazität von Bedeutung, zum Beispiel ausgedrückt in Form
der Anzahl freier Kanäle.
Für den
Fall eines ISDN-Netzes, in dem die Amtsleitung eine Vielzahl von
T0- oder T2-Zugängen
enthalten kann, wird auf den Abszissen die Anzahl freier B-Kanäle aufgetragen.
Definitionsbedingt weisen die Kosten einen unendlichen Wert auf – das heißt einen Wert
größer als
alle anderen –,
wenn die Leitung getrennt ist, zum Beispiel falls die Steckverbindung
eines Kabels getrennt ist. Sie weisen einen "gesättigten" Wert auf, wenn überhaupt
kein Kanal verfügbar ist.
Sie weisen einen ersten Wert LoadCost1 auf, wenn ein einziger Kanal
verfügbar
ist, einen zweiten Wert LoadCost2, wenn 2 bis k Kanäle verfügbar sind, wobei
k eine ganze Zahl ist, und einen Wert LoadCost3 = 1, wenn mehr als
k Kanäle
verfügbar sind,
wobei LoadCost1 > LoadCost2.
Ein Wert von k in der Größenordnung
von 10 ist geeignet; die Wahl eines relativ geringen Wertes für k ermöglicht,
eine Neuberechnung der Leitweglenkungen zu vermeiden, solange die
Leitungen nur wenig ausgelastet sind. Andere Werte sind möglich, insbesondere
in Abhängigkeit
von der Kapazität
der Leitungen und der Anzahl der von einer Verbindung belegten Kanäle. Die
Wahl der Werte LoadCost1 und LoadCost2 ebenso wie die Wahl der Belastungswerte,
bei denen sich die Werte der Funktion ändern, hängt von der Art des Netzes
und von der gewünschten
Verteilung der Belastung zwischen den Leitungen ab.
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Der
Teil der Kostenfunktion, der für
die Leitweglenkung durch das private Netz repräsentativ ist, kann einfach
wie eine Strecke im privaten Netz berechnet werden – zum Beispiel
kann er repräsentativ für die Anzahl
der Verkehrsadern des privaten Netzes sein, die für den Zugang
zum Gateway-Knoten in Anspruch genommen werden. Man kann auch eine
andere Kostenfunktion verwenden; man könnte so für jede Verkehrsader eine Kostenfunktion
wie jene von 3 verwenden und anschließend die
Kosten einer Leitweglenkung als die Summe der Kosten der verschiedenen
von der Leitweglenkung in Anspruch genommenen Verkehrsadern berechnen.
Die Wahl der Kostenfunktion hängt
von der Art der Anforderungen ab und kann zum Beispiel zu einer
Optimierung der Ressourcen des privaten Netzes oder zu einer Minimierung
der Leitweglänge
führen.
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Man
kann als Kostenfunktion die Funktion verwenden, die in der von der
Anmelderin am selben Tag eingereichten Patentanmeldung unter dem
Titel "Routage des
appels avec débordements
dans un réseau
privé" (Leitweglenkung
von Anrufen mit Überläufen in
einem privaten Netz) beschrieben wurde. In dieser Anmeldung strebt
man eine Minimierung eines Kostenvektors für die Leitweglenkung an, wobei
dieser Kostenvektor eine Gebührenkomponente
aufweist, die aufgrund der Überläufe anfällt, und
eine Belastungskomponente der Verkehrsadern des privaten Netzes.
Um eine Reihenfolge bei derartigen Vektoren zu definieren, schlägt diese
Anmeldung vor, zunächst
die Gebührenkomponente
zu betrachten, die aufgrund der Überläufe anfällt; bei
gleichen Gebühren
strebt man eine Minimierung der Belastung der in Anspruch genommenen
Verkehrsadern an. Die Belastungskomponente ist dann eine fallende
Funktion der auf einer Verkehrsader verfügbaren Ressourcen.
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Die
Berechnung der Kostenfunktion innerhalb des privaten Netzes kann
durch Anwendung des Dijkstra-Algorithmus erfolgen. Dieser Algorithmus
ermöglicht
in einer an sich bekannten Weise die Berechnung eines kürzesten
Weges durch einen gewichteten bzw. bewerteten Graphen. Gemäß der Erfindung
hängt die
Bewertung einer Verkehrsader des Netzes von der gewählten Kostenfunktion
ab; um die Strecke zu minimieren, wird jeder Verkehrsader des privaten
Netzes dieselbe Bewertung zugewiesen, man kann aber auch für eine Verkehrsader
eine Bewertung wählen,
die für
ihre Belastung repräsentativ ist,
wie weiter oben erläutert.
In dem einen Fall wie in dem anderen oder für eine andere Kostenfunktion
ermöglicht
die Anwendung des Dijkstra-Algorithmus die Berechnung eines kürzesten
Weges.
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Vom
Standpunkt des Administrators des privaten Netzes aus wird die Erfindung
einfach dadurch angewendet, dass für jede Ortsleitung angegeben wird,
ob sie zu einer verteilten Leitung gehört oder nicht.
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In
einer Ausführungsform
können
die verschiedenen Leitungen der verteilten Leitung Wartungsmeldungen
austauschen; diese Meldungen können
enthalten:
- – Informationen über Zustandsänderungen
der physischen Zugänge
wie beispielsweise die Inbetriebnahme eines Kopplers oder das Trennen
der Steckverbindung eines Kabels;
- – Informationen über die Änderung
der Kosten aufgrund von Schwankungen der verfügbaren Ressourcen.
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Diese
Meldungen ermöglichen
eine Aktualisierung der verfügbaren
Ressourcen und ein dynamisches Management der Zugänge nach
außerhalb des
privaten Netzes. Die von den verschiedenen Leitungen erzeugten Wartungsmeldungen
führen
auf dem privaten Netz zu einem weniger starken Verkehr als in Lösungen nach
dem bisherigen Stand der Technik. Zum Beispiel kann eine Broadcasting-Meldung
zur Aktualisierung der Ressourcen einer verteilten Leitung eine
Größe im Bereich
von 25 Byte haben; eine Meldung zum Aufbau einer Verbindung weist
eine Mindestgröße von 250
Byte auf.
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Außerdem stellt
das Management der Leitungen gemäß der Erfindung
sicher, dass die Verbindung direkt zu einer physischen Amtsleitung
geleitet wird, die einen tatsächlichen
Zugang nach außerhalb des
privaten Netzes ermöglicht.
Man vermeidet auf diese Weise die Probleme mit der Dauer des Verbindungsaufbaus,
die sich in Systemen nach dem bisherigen Stand der Technik stellen.
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Vorteilhafterweise
sieht man vor, dass die verschiedenen in einer verteilten Leitung
zusammengefassten lokalen Teile einen Zugang zu derselben Tarifzone
ermöglichen
oder, vom privaten Netz aus betrachtet, hinsichtlich der Nutzungskosten
gleichwertig sind. In dem privaten Netz ermöglicht dies ein einfaches Management
der verteilten Leitung, indem die Zugänge zu der verteilten Leitung
global verwaltet werden, ohne dass die verschiedenen möglichen Kosten
innerhalb der verteilten Leitung verwaltet werden müssen.
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Wenn
das private Netz Verbindungen unterschiedlicher Qualitäten leitet,
zum Beispiel Sprachverbindungen und Datenverbindungen, dann kann die
Leitweglenkungsfunktion so angepasst werden, dass nur die Ortsverbindungen
vorgeschlagen werden, die die Herstellung eines Leitwegs für diese
Verbindungen ermöglichen.
Wenn man zum Beispiel in 1 annimmt, dass die Ortsleitung 7 kein
Leitweg für
Datenverbindungen sein wird, während
die Leitung 8 dies ist, kann die Leitweglenkungsfunktion
der verteilten Leitung bei einer "Sprach"-Verbindung die eine oder die andere
der Ortsleitungen für
eine Zugangsanforderung nach außen
zurücksenden;
dagegen würde
die Leitweglenkungsfunktion bei einer "Daten"-Verbindung nur die Ortsleitung 8 zurücksenden.
Die Anforderung zur Leitungsbelegung kann in diesem Fall nicht nur
das Netz angeben, zu dem der Zugang angefordert wird, sondern auch
die Qualität der
zu leitenden Verbindung. Außerdem
kann die in einer solchen Ausführungsform
genutzte Kostenfunktion die Restkapazität für die Qualität der angeforderten
Verbindung berücksichtigen.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele
und Ausführungsformen
beschränkt,
sondern sie kann in zahlreichen dem Fachmann zugänglichen Varianten gestaltet
werden. Sie findet auf weitere Typen privater Netze als die unter
Bezugnahme auf die Beispiele beschriebenen Anwendung, und insbesondere
auf private Netze, die eine komplexere Topologie als jene von 2 aufweisen.
Sie findet Anwendung für
Zugänge
zu einer Vielzahl von externen Netzen, zum Beispiel das öffentliche
Fernsprechnetz, mindestens ein öffentliches
terrestrisches Mobilfunknetz, mindestens ein satellitengestütztes öffentliches
Mobilfunknetz usw. Sie findet auf private Netze Anwendung, und zwar
unabhängig
von der Anzahl der verschiedenen Verbindungsqualitäten, die
nicht auf das Beispiel von zwei möglichen Qualitäten beschränkt ist.
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Die
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf 2 in dem
einfachen Fall eines Zugangs zu einem einzigen externen Netz beschrieben.
Sie findet ebenso auch auf den Fall Anwendung, in dem das private Netz
Zugänge
zu verschiedenen externen Netzen aufweist.
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Schließlich erwähnen die
Beschreibung und die Ansprüche
den Dijstra-Algorithmus.
Es versteht sich, dass dieser Begriff nicht nur die von Dijkstra
vorgeschlagene Algorithmusversion des kürzesten Pfades abdeckt, sondern
auch die ihm nahekommenden Versionen und insbesondere den Bellman-Algorithmus
oder den Floyd-Algorithmus. Es ist darauf hinzuweisen, dass der
Bellman-Algorithmus nur für
Graphen ohne Kreise gilt.