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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft die Übertragung
von Information in einem Kommunikationsnetz. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für reservierte
und dynamische Dienstgüte (QoS)
in einem Kommunikationsnetz.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
Kommunikationsnetz wie das Internet kann Informationspakete zwischen
miteinander verbundenen Kommunikationsstandorten übertragen. Information,
wie beispielsweise Text, Musik oder Video, wird an einem einleitenden
Standort in eine Anzahl von kleinen Informationspaketen unterteilt,
die über
das Netz unter Verwendung eines Protokolls wie dem Internet-Protokoll
(IP) übertragen
werden. Jedes Paket kann durch eine Anzahl von Kommunikationsstandorte
gehen, die „Pfad" oder „Route" genannt werden,
bevor es den Zielstandort erreicht. So werden einige Kommunikationsstandorte „Router" genannt, weil sie
ein Paket zur nächsten
Funkstrecke oder „Hop" der Route zum Ziel
routen. Wenn alle Pakete am Ziel angekommen sind, werden sie reassembliert,
um die Information zu erzeugen, wie beispielsweise Text, Musik oder
Video, die ursprünglich
gesendet wurde. „IP" wird ein „verbindungsloses" System genannt,
weil jedes einzelne Informationspaket einen anderen Pfad nehmen
kann, um den Zielstandort zu erreichen.
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Eine
Kommunikation, die sich nur auf das IP stützt, kann wegen Paketverlust, Änderung
der Paketreihenfolge und Paketduplizierung unzuverlässig sein.
Das IP-Weiterleitungsmodell wird oft als ein „Best-Effort"-System bezeichnet
und ein zusätzliches Ende-zu-Ende-Protokoll
wie das Übertragungssteuerungsprotokoll
(TCP) ist erforderlich, um Zuverlässigkeit zur Verfügung zu
stellen. Das TCP erreicht dies durch Mechanismen wie die Paketübertragungswiederholung,
wodurch die Gesamtverzögerung
der Informationsübermittlung
erhöht
wird.
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Das
Best-Effort-Kommunikationsmodell ist ausreichend für einige
Netzanwendungen wie beispielsweise Dateiübertragungsprotokoll (FTP)
und E-Mail. Für
andere Netzanwendungen, wie beispielsweise solche, die Multimediainformation
benutzen, können
jedoch die Verzögerung
und andere durch das Best-Effort-Modell hervorgerufene Probleme
unbefriedigend sein. Für
diese Anwendungen ist ein Verfahren erforderlich, das eine gewisse
Dienstgüte garantiert,
einschließlich
Garantien hinsichtlich Bandbreite, Verzögerung und Paketverlust.
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Um
diesen Bedarf zu befriedigen, wurde eine asynchroner Übertragungsmodus
(ATM) genannte Festverbindungs-Vermittlungstechnologie entwickelt. ATM
ist ein „Verbindungs"-orientiertes System,
weil ein spezifischer Pfad, vermittelte virtuelle Verbindung (SVC)
genannt, zwischen einem Ursprung und einem Ziel aufgebaut wird.
Jedes Informationspaket, das von diesem Ursprung zu diesem Ziel
fließt,
geht über dieselbe
SVC. Eine solche Anordnung ermöglicht dem
System, eine spezifische QoS für
einen spezifischen Fluss aufzubauen. Dies kann beispielsweise durch
Reservierung von Ressourcen wie der Bandbreite, entlang dem Pfad
der SVC erreicht werden, wenn die SVC erzeugt wird.
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Wegen
der Unterschiede zwischen IP und ATM wurden verschiedene Protokolle
entwickelt, um IP-Verkehr über
eine ATM-Netzinfrastruktur zu übermitteln.
Zwei solche Protokolle sind das Next Hop Resolution Protocol (NHRP)
und das Resource Reservation Setup Protocol (RSVP).
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist das NHRP-System ein reserviertes
(„provisioned"), von NHRP-Servern (NHS) 110, 120, 130, 140 und
NHRP-Clients (NHC) 10, 20 benutztes Reservierungsprotokoll,
das über
ein Netz 100 kommuniziert. Das Netz 100 kann aus
einer Anzahl von kleineren Netzen bestehen, logische IP-Teilnetze
(LIS) genannt, die unter Verwendung von ATM miteinander kommunizieren.
Wenn ein NHC-A 10 Information an einen NHC-B 20 unter Verwendung
der IP-Adresse des NHC-B 20 senden will, kann die Information
an einen Eingangs-NHS 110 gesendet werden. Der Eingangs-NHS 110 kann die
Information an den NHC-B 20 durch einen NHS-Y 120,
einen NHS-Z 130 und einen Ausgangs-NHS 140 weiterleiten.
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Offensichtlich
ist dies kein optimaler Kommunikationspfad zwischen NHC-A 10 und
NHC-B 20. Falls NHC-A 10 die ATM-Adresse des NHC-B 20 ermitteln
könnte,
wäre es
möglich,
die Information direkt unter Verwendung einer SVC vom NHC-A 10 an den
NHC-B 20 zu senden. Das NHRP ermöglicht dem NHC-A 10,
die IP-Adresse des NHC-B 20 an den Eingangs-NHS 110 in
einer NHRP-Adressen-„Auflösungsanforderung" zu senden. Der Eingangs-NHS 110 pflegt
eine Tabelle, die die IP-Adresse und ATM-Adresse eines jeden Teilnehmers
in seinem assoziierten LIS enthält.
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Falls,
wie in 1 gezeigt ist, der NHC-B 20 in einem
anderen LIS ist, wird dem Eingangs-NHS 110 die ATM-Adresse
des NHC-B 20 nicht bekannt sein. In diesem Fall kann der
Eingangs-NHS 110 die Auflösungsanforderung an den NHS-Y 120 weiterleiten.
Ebenso können
der NHS-Y 120 und der NHS-Z 130 die Anforderung
weiterleiten, bis sie den Ausgangs-NHS 140 erreicht. Der
Ausgangs-NHS 140 kann dann mit der ATM-Adresse des NHC-B 20 in entgegengesetzter
Richtung über
denselben Pfad antworten, den die Anforderung genommen hat. Mit dieser
Information kann der NHC-A 10 eine „Shortcut" genannte Ende-zu-Ende-Verbindung 150 aufbauen,
um IP-Pakete an den NHC-B 20 zu übertragen.
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Das
herkömmliche
NHRP-System hat jedoch mehrere Nachteile. Vor allem ist da die Unfähigkeit,
sich beim Transport von IP-Information die QoS-Fähigkeiten des ATM zunutze zu
machen. Es ist beispielsweise unmöglich, dass ein Sender die QoS-Präferenzen
oder -Beschränkungen
eines das NHRP verwendenden Empfängers
kennt. Außerdem können beim Übertragen
einer kleinen Anzahl von Paketen die Zeit und der Verkehr, die zum
Aufbau des Shortcuts 150 erforderlich sind, die Zeit und
den Verkehr übersteigen,
die durch den Shortcut 150 gespart wurden. Auch berücksichtigt
die herkömmliche NHRP-Implementierung nicht,
dass es spezifische Ursprünge
und/oder Ziele geben kann, die immer einen Shortcut mit einer spezifischen
QoS erfordern werden.
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Im
Gegensatz zum NHRP ist das RSVP ein generisches IP-Netz-Reservierungsprotokoll,
wodurch ermöglicht
wird, eine spezifische QoS für
einen IP-Datenfluss festzulegen. Wenn eine Anwendung eine spezifische
QoS anfordert, wird das RSVP benutzt, um die Anforderung entlang
dem Pfad des Datenstroms an jeden Router weiterzuleiten, um entlang
dem Datenpfad Ressourcen zu reservieren. Die zum Kommunizieren mit
dem RSVP benutzten Pfade sind „dynamisch", d. h. sie können sich
mit der Zeit ändern.
Es sollte beachtet werden, dass das RSVP nicht notwendigerweise
direkt mit der Nutzung von ATM zusammenhängt.
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Das
RSVP unterstützt
auch die Simultanübertragung
von Information an Mehrfachziele, die sogenannte Gruppensendung
(„multicast"). Wie in 2 gezeigt
ist, kann ein Sender-Host H1 210 Information an mehrere
Empfänger-Hosts
H3 230, H4 240 und H5 250 durch ein die
Router R1 260, R2 270, R3 280 und R4 290 enthaltendes
Netz als Gruppensendung übertragen.
Beim RSVP sind die Empfänger-Hosts 230, 240, 250 dafür verantwortlich,
Ressource-Reservierungen anzufordern. Jeder Empfänger-Host kann eine auf seinen
speziellen Bedarf zugeschnittene QoS anfordern, indem er RSVP-Reservierungsnachrichten „netzaufwärts" zum Sender-Host 210 sendet.
Genau wie sich die Daten netzabwärts
in den Routern 260, 270, 280, 290 verzweigen,
werden die netzaufwärts
gehenden Reservierungsnachrichten „zusammengeführt". Eine einzelne Reservierungsnachricht
muss nur netzaufwärts
fließen,
bis sie mit einer anderen Reservierungsnachricht zusammengeführt wird.
Ein einzelner Host kann sowohl als Sender als auch als Empfänger funktionieren,
und für
jede dieser Rollen könnte
eine andere QoS erforderlich sein.
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Bei
strenger Verwendung mit Bezug auf das IP kann ein RSVP-Gruppensendungsbaum
für jedes Blatt
im Baum eine andere QoS unterstützen.
Wenn er jedoch zum Übertragen
von Information mit Bezug auf den ATM benutzt wird, kann der typische Punkt-zu-Mehrpunkt-Baum
in einem ATM-System nur eine einzelne QoS unterstützen. Verschiedene Empfänger-Hosts
auf demselben Gruppensendungsbaum könnten aber verschiedene Fähigkeiten
haben und benötigen
deshalb verschiedene QoS. Die traditionelle ATM-Implementierung erfordert deshalb, dass
für jede
angeforderte QoS ein separater Weiterleitungsbaum erzeugt werden
muss. Dadurch wird die Verkehrsmenge im Netz erhöht. Als Alternative kann die
QoS eines einzelnen Baums kontinuierlich auf das Niveau des anspruchsvollsten
Empfängers eingestellt
werden. Das führt
dazu, dass einige Empfänger
eine QoS bekommen, die nicht angefordert wurde. Eine solche Anordnung
ist nicht wünschenswert,
da ein Netzbetreiber auf der Basis der angeforderten QoS jedem Empfänger einen
anderen Tarif berechnen kann.
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Im
Hinblick auf das Vorhergehende wird man erkennen, dass es einen
großen
Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung gibt, die reservierte QoS
in einem NHRP verwendenden Netz bereitstellen und die anderen oben
erörterten
Probleme lösen. Außerdem wird
man erkennen, dass es einen großen Bedarf
an einem Verfahren und einer Vorrichtung gibt, die dynamische QoS
in einem RSVP verwendenden Netz bereitstellen und die anderen oben
erörterten
Probleme lösen.
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EP 0790751 offenbart ein
Verfahren, in dem eine Quelle, wenn sie mit einem Ziel kommunizieren will,
eine über
ihren Next-Hop-Router an das Ziel geleitete Pfadnachricht sendet.
Nachdem das Ziel die Nachricht erhalten hat, leitet es Funkstrecke
um Funkstrecke eine Reservierungsanforderung unter Verwendung der
von der Pfadnachricht genommenen Route zurück an die Quelle. Wenn die
Quelle die Reservierung erhält,
sendet sie eine Abfrage an eine Policy-Abbildungs-Datenbasis (PMD).
Die Abfrage wird von der PMD verarbeitet, und es wird eine Antwort
an die Quelle zurückgeleitet,
die die erforderlichen ATM-Deskriptoren und QoS-Parameter sowie die
die verschiedenen PMD-spezifizierten Optionen betreffende Information
enthält.
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P.
P. White gibt in „RSVP
and Integrated Services in the Internet: A Tutorial" eine allgemeine Übersicht
darüber,
wie RSVP von Endanwendungen verwendet werden kann, um sicherzustellen,
dass sie die Ende-zu-Ende-QoS erhalten, die sie brauchen.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zum
Bereitstellen dynamischer Dienstgüte in einem Kommunikationsnetz,
das einen Senderkommunikationsstandort, einen ersten Empfängerkommunikationsstandort
und einen zweiten Empfängerkommunikationsstandort
enthält,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen einer ersten
RSVP(Resource Reservation Setup Protocol)-Anforderung für eine Verbindung
vom Senderkommunikationsstandort zum ersten Empfängerkommunikationsstandort;
dadurch gekennzeichnet, dass die erste RSVP-Anforderung erste Dienstgüteinformation
enthält;
und dass das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst: Aufbauen
eines ersten RSVP-Verbindungsbaums vom Senderkommunikationsstandort
zum ersten Empfängerkommunikationsstandort,
wobei der erste RSVP-Verbindungsbaum ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Baum mit einer ersten Dienstgüte ist,
die auf der ersten Dienstgüteinformation
basiert; Empfangen einer zweiten RSVP-Anforderung für eine Verbindung
vom Senderkommunikationsstandort zum zweiten Empfängerkommunikationsstandort,
wobei die zweite RSVP-Anforderung eine zweite Dienstgüteinformation
enthält;
und das Aufbauen von entweder einem zweiten RSVP-Verbindungsbaum
vom Senderkommunikationsstandort zum zweiten Empfängerkommunikationsstandort oder
einem Zweig vom ersten RSVP-Kommunikationsbaum zum zweiten Empfängerkommunikationsstandort
auf der Basis der ersten Dienstgüteinformation
und der zweiten Dienstgüteinformation.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine entsprechende
Vorrichtung nach Anspruch 9 bereit.
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Die
Nachteile des Standes der Technik werden zu einem beträchtlichen
Grad gemindert durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Bereitstellen von
reservierter und dynamischer QoS in einem Kommunikationsnetz. Dynamische
QoS wird in einem das RSVP benutzenden Netz bereitgestellt. Ein erster
RSVP-Gruppensendungs-Verbindungsbaum mit einer ersten QoS wird als
Antwort auf eine RSVP-Anforderung
aufgebaut. Wenn eine zweite RSVP-Anforderung empfangen wird, wird
ein neuer Baum erzeugt, falls die QoS in der zweiten RSVP-Anforderung
nicht in einem Schwellenbereich von der QoS des ersten Baums ist.
Falls die QoS in der zweiten RSVP-Anforderung im Schwellenbereich
ist, wird dem ersten Baum ein neuer Zweig hinzugefügt, und es
wird keine neue RSVP-Verbindung gebraucht.
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Mit
diesen und anderen Vorteilen und Merkmalen der Erfindung, die hierin
nachfolgend deutlich werden, kann das Wesen der Erfindung durch
Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung,
die angefügten
Ansprüche
und die verschiedenen beigefügten
Zeichnungen besser verstanden werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein NHRP verwendendes Kommunikationsnetz
zeigt.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein RSVP verwendendes Kommunikationsnetz
zeigt.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das zeigt, wie NHRP zum Bereitstellen von reservierter
QoS gemäß einer
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das zeigt, wie RSVP zum Bereitstellen von dynamischer
QoS gemäß einer
anderen Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, der beim Bereitstellen
von dynamischer QoS gemäß der in 4 gezeigten
Ausführungsart benutzt
werden kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
für reservierte
und dynamische QoS in einem Kommunikationsnetz. Insbesondere beschreiben
die folgenden Abschnitte Ausführungsarten,
die auf Folgendes abzielen: (1) reservierte QoS in einem NHRP verwendenden
Netz; und (2) dynamische QoS in einem RSVP verwendenden Netz.
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Reservierte QoS in einem NHRP
verwendenden Netz
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Es
wird jetzt detailliert auf die Zeichnungen Bezug genommen, worin
gleiche Teile überall
durch gleiche Referenznummern bezeichnet werden. 3 zeigt
reservierte QoS in einem NHRP verwendenden Netz. Eine Anzahl von
NHRP-Servern (NHS) 310, 320, 330, 340 und
NHRP-Clients (NHC) 301, 302 kommunizieren über ein
Netz 300. Das in 3 gezeigte
Netz 300 enthält
drei logische IP-Teilnetze (LIS), die unter Verwendung von ATM miteinander kommunizieren.
Wie mit Bezug auf 1 beschrieben ist: Wenn entschieden
wird, dass ein Shortcut 350 von einem Sender-NHC 301 zu
einem Empfänger-NHC 302 aufgebaut
werden soll, dann gibt der Sender-NHC 301, eine NHRP-Adressen-„Auflösungsanforderung" aus, die die IP-Adresse
des Empfänger-NHC 302 enthält Die Auflösungsanforderung wird
durch einen Eingangs-NHS 310, einen NHS-Y 320 und
einen NHS-Z 330 weitergeleitet, bis sie einen Ausgangs-NHS 340 erreicht.
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Die
als Antwort auf die Auflösungsanforderung
an den Sender-NHC 301 zurückgeleitete Nachricht wird
eine NHRP-„Auflösungsantwort"-Nachricht genannt.
Gemäß dieser
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung kann die typische NHRP-Auflösungsantwort-Nachricht
modifiziert werden, um zusätzlich
zur ATM-Adresse des Empfänger-NHC 302 QoS-Information
zu enthalten. Wie unten detailliert beschrieben ist, kann diese
QoS-Information dazu benutzt werden, eine SVC zu erzeugen, die eine
geeignete QoS hat wie beispielsweise eine garantierte Bandbreite.
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Wenn
der Ausgangs-NHS 340 die Auflösungsanforderung erhält, wird
er darauf mit der ATM-Adresse
des Empfänger-NHC 302 reagieren. Die
Verkehrsdeskriptorgrenzen für
den Ausgangsknoten können
in der verkäuferspezifischen
Erweiterung der Antwortnachricht gespeichert werden. Ein Verkäufererweiterungsfeld
kann eine Verkäufer-ID und
opake Daten enthalten und kann an eine NHRP-Anforderung oder -Antwort angehängt werden.
Die Verkehrsdeskriptorgrenzen können
die Maximalwerte für
die folgenden Parameter enthalten: Spitzenzellenrate (PCR); Dauerzellenrate
(SCR); minimale Zellenrate (MCR); und maximale Burstgröße (MBS).
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Die
QoS-Parameter können
in Kommunikationsvermittlungsstellen gespeichert werden und durch
die Eingangsvermittlungsstelle 310 und Ausgangsvermittlungsstelle 340 ausgetauscht
werden. Dies kann unter Verwendung des Verkäufererweiterungsfelds des NHRP-Pakets
geschehen. Gemäß dieser
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung, werden QoS-Parameter in das Verkäufererweiterungsfeld
eines NHRP-Pakets platziert, um zwischen der Eingangs- und Ausgangsvermittlungsstelle
transportiert zu werden.
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Beispielsweise
könnte
die Vermittlungsstelle für
das mit jedem Typ von IP-Fluss assoziierte Parameterprofil die Optionen
unterstützen,
UNI-4.0-Parameter (d. h. PCR, SCR, MCR, MBS, Trägerklasse, QoS-Klasse und HLI-Information)
zuzuweisen, die denen für
Verbindungen mit den Folgenden entsprechen: konstanter Bitrate (CBR),
echtzeitiger variabler Bitrate (VBR), nichtechtzeitiger VBR, nichtspezifizierter
Bitrate (UBR) oder verfügbarer
Bitrate (ABR). Diese Parameter können
für die
Richtung des Datenflusses spezifiziert werden: hinweg vom logischen
Port auf dem Eingangs-NHS 310 und hin zum Ausgangs-NHS 340.
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Zusätzlich zu
den mit IP-Flüssen
assoziierten Parameterprofilen könnte
ein NHS auch die folgende Information mit logischen Ports assoziieren: die
maximalen PCR-, die maximalen SCR-, die maximalen MCR- und die maximalen
MBS-Werte für
den Datenfluss zum und vom gegebenen logischen Port. Eine einzelne
Menge von Maximalwerten könnte
auf die Flüsse
in beiden Richtungen anwendbar sein.
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Die
im Parameterprofil für
einen gegebenen Fluss enthaltenen gewünschten minimalen Verkehrsparameter
sollten beschränkt
sein, damit sie die obigen Maximalwerte nicht übersteigen, die mit dem logischen
Port assoziiert sind, durch den der Fluss in das Netz eintritt.
Maximale PCR-, SCR-, MCR- und MBS-Defaultwerte
können
auch mit jedem logischen Port assoziiert werden. Falls schließlich die NHRP-Anforderung
von einer an den ATM angeschlossenen Endstation außerhalb
des Netzes kam, dann werden minimal berechnete Werte sowie andere
Parameter, die zum Aufbau eines UNI-4.0-Anrufs erforderlich sind,
an den einleitenden NHRP-Client unter Verwendung des Verkäufererweiterungsfelds der
NHRP-Antwort weitergeleitet. Das Verkäufererweiterungsfeld wird von
NHRP-Clients ignoriert, die es nicht interpretieren können.
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Wenn
der Sender-NHC 301 die NHRP-Auflösungsantwort erhält, wird
er die gewünschten
und maximalen QoS-Parameter abgleichen und versuchen, eine geeignete
SVC aufzubauen. Sobald die SVC aufgebaut ist, wird die Flussminderung
in der Vermittlungsstelle überwacht.
Wird Flussminderung detektiert, kann die SVC entfernt werden. Der
Sender-NHC 301 kann die Zieladresse und Verkehrsdeskriptorlimits
cachen, um zukünftigen
Shortcut-Aufbau zu beschleunigen, falls der Fluss wiederaufgenommen
wird.
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Wenn
eine NHRP-Antwort empfangen wird, kann der Sender-NHC 301 das
Minimum berechnen von (a) der PCR, die für die gegebene Richtung des Datenflusses
lokal gepflegt wird und (b) der vom Ausgangs-NHS 340 zurückgeleiteten
maximalen PCR für
dieselbe Richtung des Datenflusses. Minima für die SCR-, MCR- und MBS-Werte
können
auf ähnliche
Weise berechnet werden. Diese Werte, zusammen mit anderen erwünschten
Parametern, können benutzt
werden, um den SVC-Shortcut 350 aufzubauen. Da die SVC
nur in einer Richtung Verkehr tragen wird, kann für die entgegengesetzte
Richtung eine Null-Bandbreite
spezifiziert werden.
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Diese
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung unterstützt die Fähigkeit, für verschiedene Typen von IP-Flüssen Bandbreiten-
und QoS-Garantien zu reservieren. Ein „IP-Fluss", wie der Terminus hierin benutzt wird,
bezieht sich auf eine Paketmenge, die mit einem bestimmten Profil übereinstimmt, das
durch Quell- und Ziel-IP-Adressen, IP-Protokoll, Quell- und Zielportnummern
und Diensttyp(ToS)-Erfordernisse
definiert ist. Stellvertreterzeichen können für Parameter benutzt werden,
um den „ist
egal"-Status anzuzeigen.
Die QoS-Verkehrsdeskriptoren können
Parameter der Benutzernetzschnittstelle (UNI) 4.0 einschließen, die
in der Richtung des Datenflusses von Quelle zu Ziel spezifiziert
sind, d. h. vom Eingangs- zum Ausgangsknoten.
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Das
IP-Flussprofil kann auch Triggerkriterien enthalten, die Flussbeginn
und Flussminderung definieren. Dies könnte nützlich sein, weil die Zeit
und der Fluss, die für
den Aufbau des Shortcuts 350 erforderlich sind, größer sein
können
als die Zeit und der Fluss, die durch den Shortcut 350 gespart
werden, wenn eine kleine Anzahl von Paketen übertragen wird. Deshalb würde man
sich nur dann für
den Aufbau des Shortcuts 350 entscheiden, wenn die Anzahl
der während
eines spezifizierten Zeitintervalls für den IP-Fluss beobachteten Pakete eine spezifizierte
Schwelle überschreitet.
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Es
kann auch spezifische Ursprünge und/oder
Ziele geben, die immer einen Shortcut mit einer spezifischen Dienstgüte erfordern.
Deshalb können
diese Faktoren berücksichtigt
werden, wenn entschieden wird, den Shortcut 350 mit einer
geeigneten QoS aufzubauen. Beispielsweise könnte eine IP-Vermittlungsstelle
versuchen, IP-Flüsse
in ATM-SVCs mit Dienstcharakteristiken abzubilden, die auf der reservierten
Information für
den Port basieren, von dem der Fluss zuerst detektiert wurde. Die
folgenden Bedingungen sind ein weiteres Beispiel dafür, wann
eine NHRP-Auflösungsanforderung von
einem Proxy-NHC
gesendet werden könnte,
der im Eingangsknoten angeordnet ist: (1) ein IP-Paket kommt an
einem logischen Port an, für
den NHRP-Anforderungsinitiierung aktiviert wurde; (2) das Paket
gehört
zu einem IP-Fluss, mit dem ein Parameterprofil assoziiert wurde;
(3) eine entsprechende Shortcut-Verbindung existiert noch nicht;
und (4) die Anzahl der SVCs am Port für diesen Flusstyp übersteigt
nicht die reservierte Schwelle.
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Diese
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung eines NHC oder
einer Kommunikationsvermittlungsstelle implementiert werden, die
als ein Proxy-NHC funktioniert. Beide von diesen könnten die
NHRP-Auflösungsanforderung
ausgeben, um eine Ziel-ATM-Adresse zu ermitteln, sodass eine geeignete
SVC für
ein bestimmtes IP-Flussprofil aufgebaut werden kann. Zusätzlich zur ATM-Adresse könnte der
Client oder Proxy verwandte QoS-Limits und/oder Verkehrsdeskriptorparameter empfangen,
die in der Verkäufererweiterung
der Antwort gespeichert sind. Der Client oder Proxy könnte diese
Information dazu benutzen, die QoS-Garantien für den Shortcut 350 festzulegen.
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Eine
IP-Vermittlungsstelle könnte
das einfache Netzverwaltungsprotokoll (SNMP) dazu benutzen, um die
Abbildungen zwischen IP-Flüssen
und QoS-Parametern sowie die Abbildungen zwischen logischen Ports
und den Maximalparametern zu erzeugen, zu löschen und zu modifizieren.
Dies könnte erreicht
werden durch Erweiterung der SNMP-Verwaltungsinformationsbasis (SNMP-MIB),
und die Information kann, falls erwünscht, für externe Systeme zugreifbar
sein.
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Wenn
eine solche IP-Vermittlungsstelle zuerst eingesetzt wird, könnte sie
sich initialisieren und eine Tabelle von assoziierten maximalen
PCR-, SCR-, MCR- und MBS-Defaultwerten mit logischen Ports an der
Vermittlungsstelle erstellen. Diese Defaultwerte können auf
die Geschwindigkeit des logischen Ports basiert werden und können über die
zentrale Verwaltungsschnittstelle reservierbar sein.
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Es
wäre auch
möglich,
die Verhandlung von Bandbreitenparametern unter Verwendung von UNI-4.0-Signalisierung
zuzulassen, wenn die angeforderte Bandbreitenmenge auf der Route
nicht voll verfügbar
ist. Dies könnte
vom logischen Port abhängen,
für den
die QoS-Parameter gepflegt werden.
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Eine
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung zielt auf dynamische QoS in einem RSVP
verwendenden Netz. Es wird jetzt auf 4 Bezug
genommen: Ein Blockdiagramm zeigt, wie RSVP verwendet wird, um dynamische
QoS gemäß dieser Ausführungsart
bereitzustellen, wobei ein IP-Fluss zwischen einem Sender 410 und
einem ersten Empfänger 420 aufgebaut
werden kann. Insbesondere zielt diese Ausführungsart auf die Simultanübertragung
von Information an Mehrfachempfänger,
die sogenannte Gruppensendung („multicast"). Wie in 4 zu sehen
ist, kann ein Gruppensendungsfluss durch eine Anzahl von Routern 442, 444, 446 im
Netz fließen,
und dieser Pfad 450 wird meistens als ein Weiterleitungsbaum
(„delivery
tree") bezeichnet.
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Als
der erste Baum 450 erzeugt wurde, wurde eine spezifische
QoS vom ersten Empfänger 420 angefordert.
Jeder Router 442, 444, 446 im ersten Baum 450 reservierte
die Ressourcen, die für
die Unterstützung
der angeforderten QoS angemessen war. Wie vorher erklärt wurde,
erlaubt der ATM einem einzelnen Baum, wie beispielsweise dem ersten
Baum 450, nur eine einzelne QoS für eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
zu unterstützen.
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Ein
zweiter Empfänger
kann jedoch die Gruppensendungsinformation vom Sender 410 mit einer
QoS anfordern, die von der durch den ersten Baum 450 bereitgestellten
QoS verschieden ist. Falls die vom zweiten Empfänger angeforderte QoS außerhalb
eines Schwellenbereichs von der durch den ersten Baum 450 bereitgestellten
QoS liegt, wird nach der vorliegenden Erfindung ein zweiter Weiterleitungsbaum 470 vom
Sender 410 zum zweiten Empfänger 430 aufgebaut.
In diesem Fall wird der erste Baum 450 weiterhin die QoS
bereitstellen, die vom ersten Empfänger 420 angefordert
wurde, und der zweite Baum 470 wird die QoS bereitstellen,
die vom zweiten Empfänger 430 angefordert
wurde. Dies kann durch Abbilden der zweiten Anforderung in einen
neuen ATM-Punkt-zu-Mehrpunkt-Baum erreicht werden. D. h., falls
eine Reservierung für
einen anderen Dienst oder andere Parameter durch einen Empfänger eines
Gruppensendungsflusses angefordert wird, der schon auf einer ATM-Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
mit einem einzelnen Blatt liegt, sollte eine neue SVC aufgebaut
werden, der Fluss in sie abgebildet werden und die ursprüngliche
SVC gelöscht
werden.
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Im
Allgemeinen sollten einzelne IP-Flüsse, für die Reservierungen angefordert
werden, in einzelne ATM-Verbindungen abgebildet werden, die Verkehr
nur in die Richtung tragen, für
die die Reservierung zutrifft, es sei denn, das RSVP-Protokoll für Gruppensendungsunterstützung verlangt
die Zusammenführung
der Reservierungen.
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Falls
dagegen die durch den zweiten Empfänger angeforderte QoS im Schwellenbereich
liegt, ist der zweite Weiterleitungsbaum 470 nicht erforderlich.
Stattdessen wird ein Zweig 460 vom ersten Baum 450 zum
zweiten Empfänger 430 verlängert. So
würde nach
dieser Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung eine IP-Vermittlungsstelle IP-Flüsse in ATM-SVCs
abbilden, wobei Dienstcharakteristiken auf dynamischen Reservierungen
basieren und die Abbildung auf RSVP-Anforderungen von der Endstation
basiert.
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Beispielsweise
kann die erste Reservierungsanforderung von einem Empfänger eines
gegebenen Gruppensendungsflusses in eine ATM-Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
mit einem einzigen Blatt abgebildet werden. Jede nachfolgende Anforderung
durch einen anderen Empfänger
derselben Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
kann dem bestehenden ATM-Punkt-zu-Mehrpunkt-Baum für diese Gruppensendungsverbindung
als ein weiteres Blatt hinzugefügt
werden, falls (1) der angeforderte Dienst (gesteuerte Last oder
garantierter Dienst) mit dem angeforderten Dienst des ersten Blatts
dieses Baums übereinstimmt;
und (2) die angeforderte Bandbreite innerhalb eines reservierbaren
Bereichs oder einer Schwelle der angeforderten Bandbreite des ersten Blatts
dieses Baums liegt.
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Vorausgesetzt,
dass es drei QoS-Klassen gibt, wie beispielsweise Best-Effort, garantierten Dienst
und gesteuerte Last, dann wird es höchstens drei parallele virtuelle
Verbindungen geben durch Gruppieren von Empfängern derselben Gruppensendungsgruppe
auf der Basis der angeforderten QoS. Dadurch würde Netzbandbreite gespart.
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Falls
in diesem Fall die vom zweiten Empfänger 430 angeforderte
QoS höher
ist als die durch den ersten Baum 450 unterstützte QoS,
könnte
man den ersten Baum 450 upgraden, um die höhere QoS
bereitzustellen. Die Fähigkeit,
erneut zu verhandeln, um die Bandbreite für einen Baum zu erhöhen, ist
wünschenswert,
wenn die angeforderte Bandbreite größer ist als die des ersten
Blatts, aber innerhalb eines reservierbaren Bereichs des ersten
Blatts liegt. Eine zweite virtuelle Verbindung könnte erzeugt werden, oder die
erste virtuelle Verbindung könnte
abgebaut werden und mit der höheren
QoS-Anforderung wieder aufgebaut werden.
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Falls
ein dritter Empfänger
(in 4 nicht gezeigt) später eine QoD anfordert, kann
diese QoS mit der QoS verglichen werden, die ursprünglich dazu benutzt
wurde, um den Gruppensendungs-Weiterleitungsbaum
aufzubauen. Falls außerdem
eine Reservierung für
einen anderen Dienst oder andere Parameter von einem Empfänger eines
Gruppensendungsflusses angefordert werden, der sich schon auf einer
ATM-Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung mit mehr als einem Blatt befindet,
sollte eine neue SVC für
diesen Fluss aufgebaut werden, falls der angeforderte Dienst nicht
mit dem ursprünglichen
Baum übereinstimmt
oder die angeforderte Bandbreite außerhalb eines reservierbaren
Bereichs dieser Anforderung für das
erste Blatt liegt, das zum ursprünglichen
Baum hinzugekommen ist. Auf diese Weise kann das System verhindern,
dass die QoS eines Baums infolge einer großen Anzahl von kleinen Steigerungen
der QoS zu weit abwandert.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das eine Prozess zeigt, der benutzt werden kann,
wenn dynamische QoS gemäß der in 4 gezeigten
Ausführungsart
bereitgestellt wird. Nach dem Start in Schritt 500 wird
ein erster Baum aufgebaut mit einer ersten QoS in Schritt 520 als
Antwort auf eine in Schritt 510 empfangene Anforderung.
Wenn in Schritt 530 eine zweite Anforderung empfangen wird,
wird in Schritt 540 ermittelt, ob die QoS in der zweiten
Anforderung innerhalb des Schwellenbereichs von der QoS des aufgebauten
Baums liegt. Falls die QoS in der zweiten Anforderung nicht im Schwellenbereich
liegt, wird in Schritt 550 ein neuer Baum aufgebaut, und
der Prozess wird in Schritt 590 fortgesetzt.
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Falls
die QoS in der zweiten Anforderung innerhalb des Schwellenbereichs
liegt, wird in Schritt 560 dem bestehenden Baum ein Zweig
hinzugefügt. Falls
außerdem
in Schritt 570 die QoS in der zweiten Anforderung größer ist
als die QoS des bestehenden Baums, dann upgradet man in Schritt 580 die
QoS des bestehenden Baums, bevor der Prozess in Schritt 590 fortgesetzt
wird.
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Es
wird erwartet, dass die Unterstützung
der QoS entweder durch NHRP oder RSVP die Kapazitäten für Routing,
Paketweiterleitung und ATM-SVC-Aufbaue nicht mehr reduziert als
5% von den entsprechenden Kapazitäten bei deaktivierter QoS.
Im allgemeinen erwartet man von einer Verbindungsstelle, deren QoS
aktiviert ist, dass ihre Performance der Performance einer Verbindungsstelle gleichwertig
ist, die nur Route-Filterung ausführt.
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Obwohl
verschiedene Ausführungsarten hierin
spezifisch veranschaulicht und beschrieben werden, wird man erkennen,
dass Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung durch
die obigen Lehren erschöpfend
behandelt werden und sich im Geltungsbereich der angefügten Patentansprüche befinden.
Obwohl beispielsweise PCR-, SCR-, MCR- und MBS-Werte benutzt wurden,
um eine Ausführungsart
der Erfindung zu veranschaulichen, ist erkennbar, dass stattdessen
irgendwelche QoS-Parameter
benutzt werden könnten,
ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.