EP1157586A1 - Verfahren zum ermitteln eines verbindungsweges in einem kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten netzknoten - Google Patents
Verfahren zum ermitteln eines verbindungsweges in einem kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten netzknotenInfo
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- EP1157586A1 EP1157586A1 EP00912338A EP00912338A EP1157586A1 EP 1157586 A1 EP1157586 A1 EP 1157586A1 EP 00912338 A EP00912338 A EP 00912338A EP 00912338 A EP00912338 A EP 00912338A EP 1157586 A1 EP1157586 A1 EP 1157586A1
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Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
- Contemporary communication networks have a plurality of network nodes which are interlinked via connection paths. These are formed from several connection lines (trunks), which are combined to form connection line bundles (trunk groups).
- connection paths arranged between two or more network nodes.
- information can be transmitted using a synchronous (STM) or asynchronous (ATM) transfer mode.
- STM synchronous
- ATM asynchronous
- the information can have different bandwidths.
- information that is transmitted as narrowband signals is distinguished from information that is transmitted as wide-band or broadband signals.
- the connection between two neighboring, i.e. network nodes connected to one another via a bundle of connecting lines are of particular importance.
- connection paths conceivable with regard to the available capacity should be selected in such a way that optimal traffic quality (grade of service) results. This is necessary because a selected connection path should ensure the lowest possible probability of blocking (blocking probability) and the associated low probability of connection loss (connection loss probability) for subsequent connections.
- search strategy process A procedure with which these two tasks (search and selection) can be carried out is referred to as a search strategy process or search strategy (hunting strategy).
- connection in question a sequential search of all connecting lines in question is carried out. An attempt is made to determine the "smallest gap" that the new connection can just take up.
- the search process is started with the first connection line in the connection line bundle and continues step by step until all connection lines have been checked.
- the selection criterion is firstly the still available transmission capacity on the connection line is used in relation to the peak bit rate of the connection to be accommodated. It is examined whether the freely available transmission capacity is greater than or equal to the peak bit rate of this connection. In practice, several connection lines can meet this criterion it is then determined on which of these connecting lines the lowest remaining transmission capacity would remain if the new connection was accepted. The new connection is accepted on this connecting line. If sufficient free transmission capacity is not found , the connection in question is rejected.
- the known search strategy method has the disadvantage that when the trunk group is heavily loaded, in the event that a connection of a high-bit-rate connection is requested, this may be necessary. can no longer be accepted because there are many gaps, but none are large enough. In addition, an uneven load distribution (“unbalanced load”) results, in particular when the connecting line bundle is under low load.
- the invention has for its object to show a way how connection paths can be determined in a communication network even with inhomogeneous traffic.
- the object is achieved on the basis of the features specified in the preamble of patent claim 1 by the features specified in the characterizing part.
- the provision of a new search strategy is particularly advantageous in the invention.
- the search to ensure the largest gaps for high bit rate connections leads to excellent results in terms of blocking probability and load distribution. This clearly exceeds the search used in the state of the art to find the smallest suitable gap.
- FIG. 1 shows the configuration on which the method according to the invention is carried out;
- FIG. 2 shows the search algorithm according to the invention
- a communication network is shown in FIG. For the sake of simplicity, only 4 network nodes N ⁇ ... N are shown. Two network nodes, for example the network nodes Ni, N 4, are connected to one another via a connecting line bundle TG. A plurality of connecting lines T ⁇ ... T n are arranged in the connecting line bundle TG. Each of the connecting lines T ⁇ ... T n has a specified transmission capacity C s as the physical transmission parameter.
- connections are first classified into the highest bit rate and not the highest bit rate connections HBR, N-HBR.
- the criterion for which connections are to be regarded as highest bit rate is e.g. B. specified by the corresponding service.
- the connecting lines T ⁇ ... T n are then examined to determine whether the new connection V can be accommodated.
- a different search strategy is used depending on the connection of the connection V to the classes HBR, N-HBR.
- the search strategy is started with the first connection line Ti of the connection line bundle TG and always ends with the last connection line T n for connections with the highest bit rate after a search cycle, for connections with the highest bit rate after one or two search cycles.
- a connection V of the highest bit rate belonging to the class HBR is accepted on one of the connection lines T ⁇ ... T n when its free residual transmission capacity exceeds the peak bit rate of the connection V the most.
- the new connection V is thus sorted into the "largest gap".
- two criteria are thus required for the sorting. Firstly, the freely available residual transmission capacity of the connection line Ti just examined must be greater than or equal to the peak bit rate of the new connection V. On the other hand, the free residual transmission capacity must exceed the peak bit rate of the new connection V most, for this purpose a variable C r _Last_ Optimum is introduced, in which the largest value just determined is always entered In the HBR class, the search always ends after a search cycle.
- the new connection V is a connection which is not at the highest bit rate and is assigned to the class N-HBR, then it is accepted on one of the connection lines T ⁇ ... T n if its free residual transmission capacity after deducting a multiple as large as possible the peak bit rate Rp (HBR) of the highest bit rate connections (“ensuring the largest gaps for high bit rate connections”) at least exceeds the peak bit rate of the connection V.
- the new connection V is thus in the “smallest gap after deduction of the largest possible reservation budget for connections of the Class HBR "sorted. As can be seen from FIG. 2, two criteria are thus required for the sorting.
- the remainder from the modulo division of the freely available residual transmission capacity of the connection line T x just examined by the peak bit rate of connections with the highest bit rate must be greater than or equal to the peak bit rate of the new connection V.
- the remainder from modulo division of the free residual transmission capacity by the peak bit rate of connections with the highest bit rate must least exceed the peak bit rate of the new connection V.
- a variable C r _Last_Optimum is also introduced, in which the smallest value just determined is always entered. If the search is successful according to the criteria mentioned, the search for a search cycle ends for connections of the class N-HBR that are not at the highest bit rate.
- a second search cycle is started.
- the connection V is then accepted - without taking into account a reservation budget for connections of the HBR class - on one of the connecting lines T ⁇ ... T n when its free residual transmission capacity least exceeds the peak bit rate of the connection.
- the new connection V is thus sorted into the "smallest gap".
- two criteria for sorting are required.
- the freely available residual transmission capacity of the connection line Ti just examined must be greater than or equal to the peak bit rate of the new connection V.
- the remaining free transmission capacity has the Spit ⁇ zenbitrate the new compound V at least exceed.
- the smallest just determined value is always entered in the variable C r _Letzt_Optimum.
- the search ends at the latest after this second search cycle.
- connections were generally spoken of. This can be any type of connection. Connections that transmit information using a synchronous transfer method (STM) can thus be set up using the method according to the invention, as can connections that transmit information using an asynchronous transfer method (ATM).
- STM synchronous transfer method
- ATM asynchronous transfer method
Landscapes
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- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Um eine Verbindung auf einem aus mehreren Verbindungsleitungen bestehenden Verbindungsleitungsbündel (TG) zwischen zwei benachbarten Netzknoten (N1, N4) zuzulassen, ist von einem Absuchalgorithmus zu ermitteln, auf welcher der Verbindungsleitungen (T1,..., Tn) diese Verbindung noch untergebracht werden kann. Hierzu wird zunächst eine Klassifizierung dieser neuen Verbindung vorgenommen, nach deren Maßgabe unterschiedliche Suchzyklen zum Ablauf gelangen, mit denen eine Verbindungsleitung mit genügend freier Restübertragungskapazität ermittelt wird. Bei erfolgloser Suche ist die Verbindung abzuweisen.
Description
Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz zwischen zwei benachbarten Netzknoten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Zeitgemäße Kommunikationsnetze weisen eine Mehrzahl von Netz- knoten auf, die über Verbindungswege untereinander vermascht sind. Diese sind aus mehreren Verbindungsleitungen (Trunks) gebildet, die zu Verbindungsleitungsbündeln (Trunk Groups) zusammengefaßt sind.
Bei zeitgemäßen Kommunikationsnetzen werden über die zwischen zwei oder mehreren Netzknoten angeordneten Verbindungswege unterschiedliche Verkehrsgemische geleitet. So können beispielsweise Informationen mittels eines synchronen (STM) oder asynchronen (ATM) Transfermodus übertragen werden. Hierbei können die Informationen unterschiedliche Bandbreiten aufweisen. So werden in der Regel Informationen, die als Schmalbandsignale übertragen werden von solchen unterschieden, die als Weitband- oder Breitbandsignale übertragen werden. Damit kommt dem Verbindungsaufbau zwischen zwei benachbarten, d.h. über ein Verbindungsleitungsbündel miteinander verbundenen Netzknoten eine besondere Bedeutung zu.
Generell sind beim Verbindungsaufbau zwei Entscheidungen zu treffen, um einen Verbindungsweg zwischen zwei benachbarten Netzknoten zu ermitteln. Einerseits ist zu entscheiden, auf welchen der Verbindungsleitungen des Verbindungsleitungsbün- dels, welches die fraglichen Netzknoten verbindet, noch genügend Kapazität frei ist, um eine Verbindung herstellen zu können.
Andererseits ist aus den im Hinblick auf die verfügbare Kapazität denkbaren Verbindungswegen einer so auszuwählen, daß
sich eine optimale Verkehrsgüte (Grade of Service) ergibt. Dies ist insofern notwendig, da ein ausgewählter Verbindungsweg eine möglichst geringe Blockierwahrscheinlichkeit (Blocking Probability) sowie eine damit verbundene geringe Verbindungsverlustwahrscheinlichkeit (Connection Loss Probability) für nachfolgende Verbindungen sicherstellen sollte.
Ein Verfahren, mit dem diese beiden Aufgaben (Suche und Auswahl) vorgenommen werden können, wird als Absuchstrategiever- fahren oder Absuchstrategie (Hunting Strategy) bezeichnet.
Aus der Druckschrift „Probability of Loss of Data Traffics with different Bit Rates Hunting One Common PCM Channel, Proceedings of 8th International Teletraffic Congress (ITC 8), 1976, pp. 525.1 - 525.8, Lothar Katzschner, and Reinhard Scheller" ist ein derartiges Absuchstrategieverfahren bekannt .
Demgemäß wird eine sequentielle Absuche aller in Frage kom- menden Verbindungsleitungen vorgenommen. Dabei wird versucht, die „kleinste Lücke" die gerade noch die neue Verbindung aufnehmen kann, zu ermitteln. Hierbei wird der Suchvorgang mit der ersten Verbindungsleitung im Verbindungsleitungsbündel gestartet und schrittweise fortgesetzt, bis alle Verbindungs- leitungen überprüft sind. Als Auswahlkriterium wird zum einen die noch frei verfügbare Übertragungskapazität auf der Verbindungsleitung im Verhältnis zur Spitzenbitrate der unterzubringenden Verbindung herangezogen. Dabei wird untersucht, ob die frei verfügbare Übertragungskapazität größer gleich der Spitzenbitrate (Peak Bit Rate) dieser Verbindung ist. In der Praxis können mehrere Verbindungsleitungen dieses Kriterium erfüllen. Zum anderen wird dann ermittelt, auf welcher dieser Verbindungsleitungen bei Annahme der neuen Verbindung die geringste Restübertragungskapazität verbliebe. Auf dieser Verbindungsleitung wird die neue Verbindung angenommen. Wird keine ausreichende freie Übertragungskapazität gefunden, wird die in Frage kommende Verbindung abgewiesen.
Dieses bekannte Verfahren wurde insbesondere für eine homoge¬ ne Verkehrscharakteristik entwickelt, wo jeder Verbindungsaufbau mit der gleichen Kapazitätsanforderung von 64 kbit/s pro Verbindung einherging. Diese Homogenität des Verkehrs beim Verbindungsaufbau ist bei zeitgemäßen Kommunikationsnetzen aber oft nicht mehr gegeben. Neben den herkömmlichen Schmalbandverbindungen mit 64kbit/s treten beispielsweise Weitbandverbindungen auf mit nx64 kbit/s (im Falle von STM- basierten verbindungsorientierten Mehrfachratendiensten) oder gar Breitbandverbindungen mit beliebiger Bitratengranularität im Falle von ATM-Verkehr.
Damit ergeben sich aber vollkommen neue Anforderungen an den Verbindungsaufbau. So muß die Verkehrsleistungsfähigkeit für alle Verkehrstypen gleichermaßen mit möglichst geringer gegenseitiger Beeinflußung so hoch und so robust sein wie nur irgend möglich. Im Falle von ATM-Verkehr resultiert daraus die Forderung nach einer möglichst gleichmäßigen Lastverteilung (Load Distribution) über alle Verbindungsleitungen eines Verbindungsleitungsbündels hinweg. Andernfalls würden Verbindungen auf hoch ausgelasteten Verbindungsleitungen eine größere Verzögerungsdauer in den zugehörigen Warteschlangen erleiden als auf niederausgelasteten Verbindungsleitungen.
Das bekannte Absuchstrategieverfahren bringt den Nachteil mit sich, daß bei hoher Auslastung des Verbindungsleitungsbündels im Falle eines Verbindungswunsches einer hochbitratigen Verbindung diese u.U. nicht mehr angenommen werden kann, da zwar viele Lücken vorhanden sind, aber keine groß genug ist. Au- ßerdem resultiert insbesondere bei niedriger Auslastung des Verbindungsleitungsbündels eine ungleichmäßige Lastverteilung („Schieflast") .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei- gen, wie Verbindungswege in einem Kommunikationsnetz auch bei inhomogenem Verkehr ermittelt werden können.
Die Aufgabe wird ausgehend von den im Oberbegriff von Patent¬ anspruch 1 angegebenen Merkmalen durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere das Vorsehen einer neuen Absuchstrategie. Die Suche zum Sicherstellen der größten Lücken für hochbitratige Verbindungen führt zu exzellenten Ergebnissen im Bezug auf Blockierungswahrscheinlichkeit und Lastverteilung. Damit wird die beim Stand der Tech- nik verwendete Absuche zum Auffinden der kleinsten passenden Lücke deutlich übertroffen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteranspruch 2 angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines figürlich dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig 1 die Konfiguration, auf der das erfindungsgemäße Verfahren zum Ablauf gelangt Fig 2 den erfindungsgemäßen Absuchalgorithmus
In Fig 1 ist ein Kommunikationsnetz aufgezeigt. Dabei sind der Einfachheit halber lediglich 4 Netzknoten Nι...N aufgezeigt. Zwei Netzknoten, beispielsweise die Netzknoten Ni, N4 sind über ein Verbindungsleitungsbündel TG miteinander ver- bunden. Im Verbindungsleitungsbündel TG sind eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen Tι...Tn angeordnet. Jede der Verbindungsleitungen Tι...Tn weist als pysikalischen Übertragungsparameter eine spezifizierte Übertragungskapazität Cs auf. Die für weitere Verbindungen frei zur Verfügung stehende Restübertragungskapazität Cr(Ti) (i=l...n) ergibt sich aus der physikalischen Übertragungskapazität Cs minus der Summe
der Spitzenbitraten Rp-, der momentan darüber geleiteten m Verbindungen (j=l, 2...,m).
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß eine Verbindung V vom Netzknoten Ni zum Netzknoten N4 aufgebaut werden soll.
Die entsprechenden Verhältnisse sind in Fig. 2 wiedergegeben.
Demgemäß wird zunächst eine Klassifizierung der Verbindungen in höchstbitratige und nicht höchstbitratige Verbindungen HBR, N-HBR vorgenommen. Das Kriterium dafür, welche Verbindungen als höchstbitratig anzusehen sind, ist z. B. durch den entsprechenden Dienst vorgegeben. Im folgenden werden dann die Verbindungsleitungen Tι...Tn daraufhin untersucht, ob die neue Verbindung V untergebracht werden kann. Dabei kommt je nach Zugehörigkeit der Verbindung V zu den Klassen HBR, N-HBR eine unterschiedliche Absuchstrategie zum Ablauf.
Generell wird die Absuchstrategie mit der ersten Verbindungsleitung Ti des Verbindungsleitungsbündels TG gestartet und endet stets mit der letzten Verbindungsleitung Tn für höchstbitratige Verbindungen nach einem Suchzyklus, für nicht- höchstbitratige Verbindungen nach ein oder zwei Suchzyklen.
Eine der Klasse HBR zugehörige höchstbitratige Verbindung V wird auf einer der Verbindungsleitungen Tι...Tn dann angenommen, wenn deren freie Restübertragungskapazität die Spitzenbitrate der Verbindung V am meisten übersteigt. Die neue Verbindung V wird somit in die „größte Lücke" einsortiert. Wie aus Fig 2 ersichtlich, sind somit zwei Kriterien für die Ein- Sortierung erforderlich. Zum einen muß die frei verfügbare Restübertragungskapazität der gerade untersuchten Verbindungsleitung Ti größer gleich der Spitzenbitrate der neuen Verbindung V sein. Zum anderen muß die freie Restübertragungskapazität die Spitzenbitrate der neuen Verbindung V am meisten übersteigen. Hierzu wird eine Variable Cr_Letzt_ Optimum eingeführt, in der stets der größte gerade ermittelte Wert eingetragen ist. Für die höchstbitratigen Verbindungen
der Klasse HBR endet demnach die Suche immer nach einem Suchzyklus.
Handelt es sich bei der neuen Verbindung V um eine nicht- höchstbitratige Verbindung, die der Klasse N-HBR zugewiesen ist, so wird sie auf einer der Verbindungsleitungen Tι...Tn dann angenommen, wenn deren freie Restübertragungskapazität nach Abzug eines möglichst großen Vielfachen der Spitzenbitrate Rp(HBR) von höchstbitratigen Verbindungen („Sicherstel- len der größten Lücken für hochbitratige Verbindungen") die Spitzenbitrate der Verbindung V am wenigstens übersteigt. Die neue Verbindung V wird somit in die „kleinste Lücke nach Abzug eines größtmöglichen Reservierungsbudgets für Verbindungen der Klasse HBR" einsortiert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind somit zwei Kriterien für die Einsortierung erforderlich. Zum einen muß der Rest aus Modulo-Division der frei verfügbaren Restübertragungskapazität der gerade untersuchten Verbindungsleitung Tx durch die Spitzenbitrate von höchstbitratigen Verbindungen größer gleich der Spitzenbitrate der neuen Ver- bindung V sein. Zum anderen muß der Rest aus Modulo-Division der freien Restübertragungskapazität durch die Spitzenbitrate von höchstbitratigen Verbindungen die Spitzenbitrate der neuen Verbindung V am wenigsten übersteigen. Hierzu wird auch hier eine Variable Cr_Letzt_Optimum eingefürt, in der stets der kleinste gerade ermittelte Wert eingetragen ist. Bei erfolgreicher Suche gemäß den genannten Kriterien endet für nicht höchstbitratigen Verbindungen der Klasse N-HBR die Suche nach einem Suchzyklus.
Kann die neue Verbindung V auf keiner der Verbindungsleitungen einsortiert werden, wird ein zweiter Suchzyklus gestartet. Die Verbindung V wird dann - ohne Berücksichtigung eines Reservierungsbudgets für Verbindungen der Klasse HBR - auf einer der Verbindungsleitungen Tι...Tn angenommen, wenn deren freie Restübertragungskapazität die Spitzenbitrate der Verbindung am wenigsten übersteigt. Die neue Verbindung V wird somit in die „kleinste Lücke" einsortiert. Wie aus Fig. 2 er-
sichtlich, sind somit zwei Kriterien für die Einsortierung erforderlich. Zum einen muß die frei verfügbare Restübertragungskapazität der gerade untersuchten Verbindungsleitung Ti größer gleich der Spitzenbitrate der neuen Verbindung V sein. Zum anderen muß die freie Restübertragungskapazität die Spit¬ zenbitrate der neuen Verbindung V am wenigsten übersteigen. Hierzu wird in der Variablen Cr_Letzt_Optimum stets der kleinste gerade ermittelte Wert eingetragen. Für nicht- höchstbitratige Verbindungen der Klasse N-HBR endet demnach die Suche spätestens nach diesem zweiten Suchzyklus.
Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel wurde allgemein von Verbindungen gesprochen. Hierbei kann es sich um Verbindungen beliebigen Typs handeln. So können Verbindungen, die Informa- tionen nach einem synchronen Transferverfahren (STM) übertragen, ebenso nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebaut werden, wie Verbindungen, die Informationen nach einem asynchronen Transferverfahren (ATM) übertragen.
Claims
1. Verfahren zum Ermitteln eines Verbindungsweges in einem Kommunikationsnetz, mit einer Mehrzahl von Verbindungen, die jeweils über eine weite¬ re Mehrzahl von Verbindungsleitungen (Tι...Tn) zwischen zwei benachbarten Netzknoten (N1...N4) geleitet werden, und die auf diesen Verbindungsleitungen (Tι...Tn) Übertragungskapazitäten (RPj) reservieren, und mit wenigstens einer weiteren Verbindung (V) , die zusätzlich auf einer der Verbindungsleitungen (Tι...Tn) untergebracht werden soll, indem von einem Absuchealgorithmus ermittelt wird, auf welcher der Verbindungsleitungen (Tι...Tn) nach Maßgabe eines Annahmekriteriums diese Verbindung (V) noch untergebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klassifizierung der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) in zwei Klassen (HBR, N-HBR) vorgenommen wird, daß bei Zugehörigkeit zu einer Klasse (HBR) überprüft wird, ob die frei verfügbare Restübertragungskapazität Cr(Ti) der gerade untersuchten Verbindungsleitung (Ti) größer gleich der Spitzenbitrate der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) ist und in diesem Fall unter den derart ermittelten Verbindungsleitungen diejenige ausgewählt wird, deren freie Rest- Übertragungskapazität die Spitzenbitrate dieser Verbindung (V) am meisten übersteigt, und daß bei Zugehörigkeit zu der verbleibenden Klasse (N-HBR) überprüft wird, ob der Rest aus Modulo-Division der frei verfügbaren Restübertragungskapazität Cr(Ti) der gerade unter- suchten Verbindungsleitung ( i) durch die Spitzenbitrate (Rp(HBR)) von höchstbitratigen Verbindungen größer gleich der Spitzenbitrate der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) ist und in diesem Fall unter den derart ermittelten Verbindungsleitungen diejenige ausgewählt wird, deren Rest aus Mo- dulo-Division der freien Restübertragungskapazität durch die Spitzenbitrate von höchstbitratigen Verbindungen die Spitzenbitrate dieser Verbindung (V) am wenigsten übersteigt, oder andernfalls ein weiterer Suchzyklus gestartet wird, in dem überprüft wird, ob die frei verfügbare Restübertragungskapazität (Cr(Ti)) der gerade untersuchten Verbindungsleitung (T ) größer gleich der Spitzenbitrate der wenigstens einen weiteren Verbindung (V) ist und in diesem Fall unter den derart ermittelten Verbindungsleitungen diejenige ausgewählt wird, deren freie Restübertragungskapazität die Spitzenbitrate dieser Verbindung (V) am wenigstens übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Suchzyklus der Absuchstrategie mit der ersten Verbindungsleitung (Ti) des Verbindungsleitungsbündels (TG) gestartet wird, auf alle Verbindungsleitungen (Tι...Tn) angewandt wird und mit der letzten Verbindungsleitung (Tn) endet.
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