EP1188268A1 - Verfahren zur überwachung der bitübertragungsgüte bei paketorientierter übertragung - Google Patents

Verfahren zur überwachung der bitübertragungsgüte bei paketorientierter übertragung

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EP1188268A1
EP1188268A1 EP00935175A EP00935175A EP1188268A1 EP 1188268 A1 EP1188268 A1 EP 1188268A1 EP 00935175 A EP00935175 A EP 00935175A EP 00935175 A EP00935175 A EP 00935175A EP 1188268 A1 EP1188268 A1 EP 1188268A1
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EP
European Patent Office
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transmission
packet
information
test information
bit
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Withdrawn
Application number
EP00935175A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Charzinski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1188268A1 publication Critical patent/EP1188268A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/24—Testing correct operation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0061—Error detection codes

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • IP packets Internet Protocol
  • Each packet is provided with a checksum to identify transmission errors.
  • bit errors can be determined at the receiving end.
  • the checksum is calculated, for example, using all information transmitted between two reference points.
  • two switching nodes can function as reference points, between which a transmission section formed from a plurality of partial sections is arranged.
  • the subsections are formed by regenerators arranged on the transmission section.
  • the checksum is calculated independently of one another both in the transmitting and in the receiving switching node.
  • a CRC calculation is carried out on the transmission side, which is passed on to the packet to be transmitted.
  • this also transmitted checksum is evaluated and compared with the calculation of a further checksum formed from the information received. If there is a difference from this comparison, the received packet is discarded.
  • the invention is based on the object of demonstrating a way in which more efficient monitoring of the physical transmission quality can be carried out in sections, even in connectionless switching.
  • An advantage of the invention is in particular that it is possible to capture the bit errors that occurred during the transmission process in sections, while the checksum method used in the prior art only allows an end-to-end statement.
  • a second piece of test information is formed in a sending regenerator via this and possibly further information of the packet to be sent out in accordance with an algorithm, which is also given to the packet and is only evaluated in the receiving regenerator, and which is compared with a piece of test information formed here using the same further algorithm becomes.
  • FIG. 1 switching nodes which terminate a transmission section
  • FIG. 2 shows the frame structure into which IP packets are inserted during transmission
  • FIG. 1 shows a configuration on which the method according to the invention is carried out. Accordingly, two switching nodes R A , RB are shown, which terminate a transmission section UA. A plurality of regenerators RG ⁇ ... RG n are arranged in the transmission section UA between the switching nodes R A , R B. Two of these regenerators each terminate subsections TA, with which the whole
  • Transmission section UA is formed from these subsections TA.
  • the switching nodes R A , R B should be designed as an IP router.
  • IP packets are routed via the transmission section UA using the WDM (Wave Division Multiplexing) transmission method.
  • the sending switching node is the IP router R A and the receiving switching node is the IP router R B.
  • the sending IP router R A transmits IP packets of different lengths to the receiving IP router R B via the transmission section UA.
  • the transmission section UA is bidirectional, but for better understanding only the transmission from the sending IP router R A to the receiving IP router R B is shown.
  • FIG. 2 shows how the IP packets are sent via the transmission section UA.
  • an IP packet in the IP router R A is integrated into a frame structure R (encapsulation).
  • the IP packet is inserted into a payload packet field NP. This is preceded by a frame head RK.
  • Information about eg the beginning of the frame and the length of the frame is stored there.
  • a field for error detection FE is also provided, in which the result of checksum calculations is stored.
  • CRC test sequences can be used as checksum calculations. These test sequences are generated in the IP router R A and evaluated in the IP router R B (end-to-end). In this way, a statement can be made about the transmission quality of the entire transmission section UA ' arranged between the IP router R A and the IP router R B , and faulty packets can be recognized and discarded.
  • a parity field PM is now additionally provided, in which parity bits P are transmitted.
  • the parity bits P are determined, for example, according to the BIP calculation method (bit interleaved parity) in the sending regenerator and fed to the regenerator arranged on the receiving side via the relevant section TA in the parity field PM.
  • the parity bits P are transmitted with each user data frame in the parity field PM and are either within the frame R only on the payload package NP, on the payload package NP together with the checksum FE, or on the payload package NP together with the checksum FE and the frame header RK calculated. If the width of the parity field PM is 1 bit, a simple parity bit can be used for the calculation.
  • the parity bits P are evaluated and compared with an own parity evaluation carried out here. In accordance with the result, the parity bit P is reset and entered in the parity field PM. Furthermore, a statistic maintained here about any transmission errors that have occurred is updated in the receiving regenerator.
  • the number of bit errors occurring on a transmission section is estimated according to the maximum likelihood method as the number of bits in which the own calculation of the parity bits P of a regenerator differs from the received parity bits different.
  • the current bit error rate is used as the quotient of the estimate for the number Bit error occurred divided by the number of bits in the transmitted frame.
  • An estimate of the bit error rate, which is sufficient for performance monitoring purposes, is obtained by averaging a number of consecutive instantaneous estimates.
  • This procedure enables a bit-by-bit bit rate estimation.
  • the segmental bit error rate estimates stored in the individual regenerators can then be read out, for example, using X.25 protocols.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Bei einer verbindungslosen Verm ittlung, wie sie eine IP-Paketvermittlung darstellt, wird zur Überwachung der Bitübertragungsgüte jedes Paket mit einer Prüfsumme versehen. Mit Hilfe dieser Prüfsumme kann empfangsseitig lediglich eine Aussage darüber getroffen werden, dass auf dem gesammten Übertragungsabschnitt (end-to-end) ein Übertragungsfehler aufgetreten ist. Ein abschnittsweises Erfassen der während des Übertragungsvorganges aufgetretenen Bitfehler ist aber nicht möglich. Zur Lösung dieses Problems wird eine weitere Prüfinformation gebildet, die dem Paket mitgegeben wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Überwachung der Bitübertragungsgüte bei paketorientierter Übertragung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei zeitgemäßen Informationsverarbeitungssystemen werden In- formationen in IP-Paketen (Internet Protocol) übertragen.
Hierbei handelt es sich um eine verbindungslose Vermittlung, mittels der keine dauernde Verbindung zwischen der sendenden und der empfangenden Einrichtung erstellt wird.
Zum Erkennen von Übertragungsfehlern wird jedes Paket mit einer Prüfsumme versehen. Mit Hilfe dieser Prüfsumme können empfangsseitig Bitfehler ermittelt werden. Die Berechnung der Prüfsumme wird beispielsweise über alle zwischen zwei Referenzpunkten übertragenen Informationen durchgeführt. Als Re- ferenzpunkte können beispielsweise zwei Vermittlungsknoten fungieren, zwischen denen ein aus einer Mehrzahl von Teilabschnitten gebildeter Übertragungsabschnitt angeordnet ist. Die Teilabschnitte werden durch auf dem Übertragungsabschnitt angeordnete Regeneratoren gebildet.
Die Berechnung der Prüfsumme wird sowohl im sendenden als auch im empfangenden Vermittlungsknoten unabhängig voneinander durchgeführt. Dabei wird z.B. eine CRC-Berechnung sende- seitig vorgenommen, die dem zu übertragenen Paket mitgegeben wird. Empfangsseitig wird diese mitübertragene Prüfsumme ausgewertet und mit der Berechnung einer über die empfangenen Informationen gebildeten weiteren Prüfsumme verglichen. Ergibt sich aus diesem Vergleich eine Differenz, wird das empfangene Paket verworfen.
Mit dieser Vorgehensweise können somit Übertragungsfehler auf dem gesammten Übertragungsabschnitt, d.h. zwischen den beiden Vermittlungsknoten erkannt werden. Ein in vielen Fällen erforderliches abschnittsweises Ermitteln der Rate von Übertragungsfehlern ist mit dieser Vorgehensweise nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie auch bei verbindungsloser Vermittlung eine effizientere Überwachung der Bitübertragungsgüte abschnittsweise vorgenommen werden kann.
Die Erfindung wird, ausgehend vom Oberbegriff von Patentanspruch 1, durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere daß ein ab- schnittsweises Erfassen der während des Ubertragungsvorganges aufgetretenen Bitfehler möglich ist, während das beim Stand der Technik verwendete Prüfsummenverfahren lediglich eine end-to-end Aussage zuläßt. Hierzu wird in einem sendenden Regenerator über diese und gegebenenfalls weitere Informationen des auszusendenden Paketes nach Maßgabe eines Algorithmuses eine zweite PrüfInformation gebildet, die dem Paket ebenfalls mitgegeben und lediglich im empfangenden Regenerator ausgewertet wird, und die mit einer hier nach dem gleichen weiteren Algorithmus gebildete PrüfInformation verglichen wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 2 Vermittlungsknoten, die einen Übertragungsabschnitt abschließen, Figur 2 die Rahmenstruktur, in die IP-Pakete während der Übertragung eingefügt sind,
In Fig. 1 ist eine Konfiguration aufgezeigt, auf der das er- findungsgemäße Verfahren zum Ablauf gelangt. Demgemäß sind zwei Vermittlungsknoten RA, RB aufgzeigt, die einen Übertragungsabschnitt UA abschließen. Zwischen den Vermittlungsknoten RA, RB sind in den Ubertragungsabschnitt UA eine Mehrzahl von Regeneratoren RGι...RGn angeordnet. Jeweils 2 dieser Regene- ratoren schließen Teilabschnitte TA ab, womit der gesammte
Übertragungsabschnitt UA aus diesen Teilabschnitten TA gebildet wird. Die Vermittlungsknoten RA, RB sollen gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel als IP-Router ausgebildet sein.
Ferner wird davon ausgegangen, daß über den Übertragungsabschnitt UA IP-Pakete mit Hilfe des WDM (Wave Division Multi- plexing) Ubertragungsverfahrens geleitet werden. Gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel wird ferner davon ausgegangen, daß der sendende Vermittlungsknoten der IP-Router RA und der empfangende Vermittlungsknoten der IP-Router RB ist. Der sendende IP-Router RA überträgt IP-Pakete unterschiedlicher Länge über den Übertragungsabschnitt UA zum empfangenden IP- Router RB. Der Ubertragungsabschnitt UA ist bidirektional ausgebildet, zum besseren Verständnis ist jedoch lediglich die Übertragung vom sendenden IP-Router RA zum empfangenden IP-Router RB aufgezeigt.
In Fig. 2 ist aufgezeigt, wie die IP-Pakete über den Ubertragungsabschnitt UA gesendet werden. Demgemäß wird ein IP-Paket im IP-Router RA in eine Rahmenstruktur R eingebunden (Einkap- seiung) . Hierzu wird das IP-Paket in ein Nutzlastpaketfeld NP eingefügt. Diesem wird ein Rahmenkopf RK vorangestellt. Dort sind Informationen über z.B. den Rahmenanfang und die Rahmenlänge abgelegt. Ferner ist ein Feld zur Fehlererkennung FE vorgesehen, in dem das Resultat von PrüfSummenberechnungen abgelegt ist. Als PrüfSummenberechnungen können beispielsweise CRC-PrüfSequenzen verwendet werden. Diese PrüfSequenzen werden im IP-Router RA erzeugt und im IP-Router RB ausgewertet (end-to-end) . Damit kann hier eine Aussage über die Ubertragungsqualität des gesammten, zwischen dem IP-Router RA und dem IP-Router RB angeordneten Übertragungsabschnittes UA ' getroffen sowie fehlerhafte Pakete erkannt und verworfen werden.
Erfindungsgemäß ist nun zusätzlich ein Paritätsfeld PM vorgesehen, in dem Paritätsbits P übertragen werden. Die Pari- tätsbits P werden beispielsweise nach der BIP-Berechnungsmethode (Bit Interleaved Parity) im sendenden Regenerator ermittelt und über den betreffenden Teilabschnitt TA im Paritätsfeld PM dem empfangsseitig angeordneten Regenerator zugeführt. Die Paritätsbits P werden mit jedem Nutzdaten- rahmen im Paritätsfeld PM übertragen und werden innerhalb des Rahmens R entweder nur auf das Nutzlastpaket NP, auf das Nutzlastpaket NP zusammen mit der Prüfsumme FE, oder auf das Nutzlastpaket NP zusammen mit der Prüfsumme FE und dem Rahmenkopf RK errechnet. Wenn die Breite des Paritätsfeldes PM 1 Bit beträgt, kann ein einfaches Paritätsbit zur Berechnung herangezogen werden.
Im empfangsseitig angeordneten Regenerator werden die Paritätsbits P ausgewertet und mit einer hier vorgenommenen eigenen Paritätsbewertung verglichen. Nach Maßgabe des Ergebnisses wird das Paritätsbit P neu gesetzt und in das Paritätsfeld PM eingetragen. Weiterhin wird im empfangenden Regenerator eine hier geführte Statistik über aufgetretene Übertragungsfehler aktualisiert.
Da sich in den Paritätsbits P Mehrfachfehler gegenseitig aufheben können, wird die Anzahl der auf einem Übertragungs- abschnitt aufgetretenen Bitfehler nach der Maximum-Likelihood Methode als die Anzahl der Bits geschätzt, in denen sich die eigene Berechnung der Paritätsbits P eines Regenerators von den empfangenen Paritätsbits unterscheidet. Die momentane Bitfehlerrate wird als Quotient der Schätzung für die Anzahl aufgetretener Bitfehler geteilt durch die Anzahl der Bits im übertragenen Rahmen angenommen. Eine Schätzung der Bitfehlerrate, wie sie für Performance-Monitoring Zwecke durchaus ausreichend ist, erhält man durch Mittelung einer Anzahl auf- einanderfogender Momentanschätzungen.
Mit dieser Vorgehensweise wird eine abschnittsweise Bit- fehlerratenschätzung möglich. Die in den einzelnen Regeneratoren abgelegten abschnittsweisen Bitfehlerratenschätzun- gen können dann beispielsweise über X.25 Protokolle ausgelesen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der Bitübertragungsgüte bei paketorientierter Übertragung, mit einer Sendeeinrichtung (RA) , von der Informationen in Paketen nach Maßgabe einer erbindungslosen Vermittlung einer Empfangseinrichtung (RB) über einen, eine Mehrzahl von Ubertrag- ungseinrichtungen (RGι...RGn) aufweisenden Ubertragungsabschnitt (UA) zugeführt werden, wobei in der Sendeeinrichtung (RA) über die Informationen des auszusendenden Paketes nach Maßgabe eines Algorithmuses eine erste Prüfinformation (FE) gebildet wird, die dem Paket mitgegeben wird, und die bei Eintreffen des Paketes in der Empfangseinrichtung (RB) mit einer hier nach dem gleichen Algorithmus gebildete Prüfin- formation verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sendeeinrichtung (RA) oder einer sendenden Uber- tragungseinrichtung (RGι...RGn) über die Informationen des auszusendenden Paketes und gegebenenfalls weitere Informatio- nen nach Maßgabe eines weiteren Algorithmuses eine zweite Prüfinformation (P) gebildet wird, die dem Paket ebenfalls mitgegeben wird, und die in der Empfangseinrichtung (RB) oder einer empfangenden Übertragungseinrichtung (RGι...RGn) ebenfalls ausgewertet und mit einer hier nach dem gleichen weit- eren Algorithmus gebildete PrüfInformation verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung der Pakete über den Ubertragungsab- schnitt (UA) eine Rahmenstruktur (R) vorgesehen ist, in der das Paket (IP), ein Rahmenkopf (RK) sowie die erste (FE) und zweite Prüfinformation (P) abgelegt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die empfangsseitge Auswertung der ersten Prüfinformation (FE) die Übertragungsqualität des gesammten Übertragungsabschnittes (UA) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet , daß durch die empfangsseitge Auswertung der zweiten Prüfinformation (P) die Übertragungsqualität der einzelnen Teilabschnitte (TA) ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die weiteren Informationen der Rahmenkopf (RK) und/ oder die erste PrüfInformation (FE) sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pakete Informationen nach einem Internet-Protocol (IP-Pakete) übertragen.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite PrüfInformation (P) nach Maßgabe einer BIP- Berechnung (Bit Interleaved Parity) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende (RA) - und Empfangseinrichtung (RB) als Vermittlungsknoten ausgebildet sind.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtungen als Regeneratoren (RGi.. ..RGn) ausgebildet sind.
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