EP1706966A1 - Optimierung der verkehrsverteilung bei mehrwegerouting - Google Patents

Optimierung der verkehrsverteilung bei mehrwegerouting

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Publication number
EP1706966A1
EP1706966A1 EP05701478A EP05701478A EP1706966A1 EP 1706966 A1 EP1706966 A1 EP 1706966A1 EP 05701478 A EP05701478 A EP 05701478A EP 05701478 A EP05701478 A EP 05701478A EP 1706966 A1 EP1706966 A1 EP 1706966A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
traffic
distribution
link
links
distribution weights
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05701478A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gero Schollmeier
Christian Winkler
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.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1706966A1 publication Critical patent/EP1706966A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/24—Multipath
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/125—Avoiding congestion; Recovering from congestion by balancing the load, e.g. traffic engineering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/02—Topology update or discovery
    • H04L45/03—Topology update or discovery by updating link state protocols

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the traffic distribution in a communication network formed with nodes and links with multipath routing.
  • the subject of the invention is relevant to the field of network technologies, in particular that of internet technology, and that of switching technology.
  • Multi-way routing plays an increasingly important role, particularly in the case of packet-based networks, such as the IP (Internet Protocol) network.
  • Multi-way routing means that traffic to a destination is distributed over several routes or routes and thus routed to the destination. Multi-way routing has the advantage of less susceptibility to interference and often allows better traffic distribution.
  • the currently most widespread method for multi-path routing in packet-based networks is the ECMP (Equal Cost Multi Path) method based on the OSPF (Single Shortest Path Routing) protocol.
  • ECMP Equal Cost Multi Path
  • OSPF Single Shortest Path Routing
  • the object of the invention is to provide a method for optimized traffic distribution in communication networks with multi-way routing.
  • the invention is based on the idea of distributing weights for the
  • a distribution weight is a measure of the relative traffic load, which is transported via a link to which the distribution weight is assigned.
  • a communication network with multi-path routing which is formed with nodes and links, is assumed. Multi-way routing means that a node of the communication network has a plurality of outgoing links, which represent different options for routing to a fixed destination.
  • a destination is determined, for example, by an address or a set of addresses, the routing within the communication network being the same for these addresses in the case of a set of addresses.
  • a destination can be given, for example, by an edge node or edge router to which all traffic or all data packets with specific addresses are routed.
  • the communication network can in principle be a fixed network or a mobile network.
  • the distribution weights for the distribution of the traffic are adapted to the links that can be used for routing to the destination in accordance with the load or availability of the individual links.
  • the load or availability is described by a parameter and, depending on the value of this parameter for a link, the distribution weight of this link is increased or decreased relative to the other distribution weights.
  • This parameter can denote, for example, the absolute traffic load, the relative traffic load related to the link bandwidth, any traffic-related costs incurred when using the link, the link availability, the duration of traffic on the respective link or the load capacity of the end nodes of the respective link.
  • the distribution weights are adjusted in such a way that the distribution weights of links with a higher parameter value are reduced relative to the distribution weights of the other links. If, for example, the parameter is given by the traffic load on the respective link, the distribution weight of one is more strongly compared to the other links. loaded link is lowered, ie less traffic is distributed to this link. The consequence is a redistribution of traffic from loaded links to less loaded links.
  • the mean value of the parameter can be taken as the reference point for the adjustment or change of the distribution weights. Depending on whether the parameters for a link have a positive or a negative deviation from the mean, the associated distribution weight can be reduced or increased. This increase or decrease in distribution weights can be carried out in proportion to the distance of the parameter for the respective link from the mean.
  • the distribution weights are adjusted iteratively, with the distribution weights being adjusted in each step.
  • This iterative approach can proceed as follows:
  • the distribution weights are initialized with start values • A fixed number of iterations is carried out • The distribution weights resulting from the number of iterations are used for routing in the communication network to the destination
  • This iterative approach is further developed by taking into account the load on the following nodes from the redistributed traffic. If the parameter in the first iteration is given by the absolute traffic load or the relative traffic load related to the bandwidth, this can be done by changing the value of the parameter after each iteration for the subsequent iteration. The value of the parameter is then changed in a way that takes into account the effect of the redistribution of traffic on subsequent nodes or links. This change can occur, for example, by adding a value to the parameter, which is given by the traffic, multiplied by a factor, via the link under consideration to the destination. This measure ensures that the traffic already transported to the destination via the respective link is taken into account. It counteracts an excessive increase in this proportion.
  • the method according to the invention can be carried out for all nodes of the communication network to which traffic distribution is carried out, so that the traffic distribution is improved in the entire communication network. It also makes sense that procedures are not just for getting to one
  • Target but for all targets different for routing within the network.
  • "Different destinations within the network” means that these destinations do not necessarily correspond one-to-one to the destination information used for routing traffic. For example, there is a very large number of addresses on the Internet, of which one in a communication network subnet of the Internet, a large number leads to routing within the communication network which is identical, ie has the same input and output nodes. The routing for this large number of addresses is meaningfully interpreted as a single destination within the scope of the method.
  • the corresponding traffic load should be known at the start of the procedure.
  • the traffic volume within the network can, for example, be measured or calculated using the so-called traffic matrix, which indicates how much traffic is to be transported between a source and a destination node. A redefinition of the traffic volume within the network, and thus the traffic load on the links, can be made in different phases in the method and used for the further implementation of the method. • In an iterative approach, the traffic volume can be redetermined after each iteration to change the distribution weights. • After determining the link costs for one node, the traffic volume can be redetermined before the link costs for the next node are determined accordingly.
  • the traffic volume can be redetermined after the link costs have been adjusted in accordance with the invention for all routes to a destination. • After completing the procedure and determining all link costs, it makes sense to redetermine the traffic volume and to calculate the final traffic distribution in the network.
  • the method can be implemented as software on routers, for example, Internet routers that support Equal Cost Multi Path (ECMP).
  • ECMP Equal Cost Multi Path
  • an IP network and ECMP multipath routing are assumed.
  • the ECMP protocol and the OSPF protocol are used to calculate least-cost paths for routing within the network using a metric.
  • nodes which have two or more in the sense of the metric are equivalent
  • Least cost paths to a destination have all or at least some of these least cost paths used for routing. With a variety of alternative least cost paths, it is possible to limit the number of paths used in order to ensure more uniform conditions within the network.
  • distribution weights can be introduced and initial values can be assigned. The initial distribution weights are set so that an equal distribution takes place in all possible ways. The distribution weights are expediently normalized to 1 as part of the method, so that the starting values for the distribution weights are equal to 1 / n for a node which has an n-way alternative for a destination.
  • three loops are run through: the outermost loop runs through all possible destinations for routing within the network.
  • the second loop which is dependent on the destination, runs through all nodes which are involved in the routing to the respective destination.
  • the third loop corresponds to an iterative change in the distribution weights for a specific node and a specific target.
  • the number of these iterations is 10, for example to 100.
  • the traffic on the individual links within the network is used as input for these iterations. This can be calculated, for example, or can be calculated using the traffic matrix using known traffic volumes entering and leaving the network boundaries.
  • the iterative adjustment of the distribution weights is shown in more detail with the aid of the figure.
  • the figure shows a node J and links on which traffic to other nodes K1, K2 and K3 can be distributed to a specific destination. The distribution is based on the distribution weights W (J, K1, D) ...
  • DELTA is an appropriately chosen adjustment or damping variable, which is 1: n_IT, where n__IT is the number of the iteration. DELTA has the effect that the change of the distribution weights is damped at higher iterations and thus oscillations are avoided.
  • the index K runs through the values Kl to K3, i.e. the distribution weights for the links leading from in node J to the
  • the load on subsequent nodes can also be taken into account in the following way.
  • new values for the TRAF (K) are calculated for each iteration by
  • TRAF (K) NE rj TRAF (K) ALT + ALPHA x T (K), K e ⁇ Kl, K2, K3 ⁇ ,
  • the modification in the context of this further development means that nodes with a low total traffic load are not subjected to too much new traffic towards the destination, which is then distributed by the subsequent nodes, etc.
  • the change therefore counteracts the fact that traffic to a destination is concentrated on a link which, compared to the other links, has a lower, possibly significantly lower, total traffic load.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Ver­kehrsverteilung in einem Kommunikationsnetz mit Mehrwegerou­ting. Für einen Knoten (j) des Kommunikationsnetzes, welcher über mehrere Alternativen bzw. abgehende Links für das Rou­ting zu einem Ziel verfügt, werden Verteilgewichte (w (j, k1, D) , w (j, k2, D) , w (j, k3, D)) eingeführt. Diese Verteil­gewichte (w (j , k1, D) , w (j , k2, D) , w (j , k3, D)) werden nach Maßga­be der Verkehrsbelastung der abgehenden Links relativ zuein­ander verändert, um den auf höher belastete Links verteilten Verkehr zu erniedrigen bzw. den auf weniger belastete Links verteilten Verkehr zu erhöhen. Dadurch wird eine gleichmäßi­gere Verkehrsverteilung im Kommunikationsnetz realisiert.

Description

Beschreibung
Optimierung der Verkehrsverteilung bei Mehrwegerouting
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verkehrsverteilung in einem mit Knoten und Links gebildeten Kommunikationsnetz mit Mehrwegerouting.
Der Erfindungsgegenstand besitzt Relevanz für das Gebiet der Netzwerktechnologien, insbesondere das der Internettechnologie, und das der Vermittlungstechnik.
Vor allem bei paketbasierten Netzen, wie beispielsweise dem IP (Internet Protocol) Netz, spielt so genanntes Mehrwegerou- ting eine immer wichtigere Rolle. Mehrwegerouting bedeutet, dass Verkehr zu einem Ziel über mehrere Routen bzw. Wege verteilt wird und so zu dem Ziel geleitet wird. Mehrwegerouting hat den Vorteil einer geringeren Störanfälligkeit und erlaubt häufig eine bessere Verkehrsverteilung.
Das derzeit wohl am weitesten verbreitete Verfahren für Mehrwegerouting in paketbasierten Netzen ist das auf das OSPF (Single Shortest Path Routing) Protokoll aufsetzende ECMP (Equal Cost Multi Path) Verfahren. Im Rahmen dieses Verfah- rens werden zu einem Ziel mehrere im Sinne einer Metrik äquivalente Pfade bestimmt und der Verkehr an einem Knoten auf die zu dem Ziel führenden Ausgangslinks gleichmäßig verteilt.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zur optimierten Verkehrsverteilung in Kommunikationsnetzen mit Mehrwegerouting anzugeben.
Die Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung basiert auf der Idee, Verteilgewichte für die
Verteilung von Verkehr auf mehrere Pfade zu einem Ziel einzuführen und diese Verteilgewichte im Sinne einer optimierten Verkehrsverteilung anzupassen. Ein Verteilgewicht ist dabei ein Maß für die relative Verkehrslast, welche über einen Link, dem das Verteilgewicht zugeordnet wird, transportiert wird. Es wird dabei von einem Kommunikationsnetz mit Mehrwe- gerouting ausgegangen, welches mit Knoten und Links gebildet ist. Mehrwegerouting bedeutet dabei, dass ein Knoten des Kommunikationsnetzes eine Mehrzahl von abgehenden Links aufweist, welche verschiedene Möglichkeiten für das Routing zu einem festen Ziel darstellen. Ein Ziel ist beispielsweise durch eine Adresse oder eine Menge von Adressen bestimmt, wobei bei einer Menge von Adressen das Routing innerhalb des Kommunikationsnetzes für diese Adressen gleich ist. Ein Ziel kann beispielsweise durch einen Randknoten oder Randrouter gegeben sein, zu welchem aller Verkehr oder alle Datenpakete mit bestimmten Adressen geroutet werden. Das Kommunikationsnetz kann prinzipiell ein Festnetz oder ein Mobilnetz sein.
Erfindungsgemäß werden die Verteilgewichte für die Verteilung des Verkehrs auf die für das Routing zu dem Ziel verwendbaren Links nach Maßgabe der Last oder Verfügbarkeit der einzelnen Links angepasst. Die Last bzw. Verfügbarkeit wird durch einen Parameter beschrieben und je nachdem, welchen Wert dieser Parameter für einen Link besitzt, wird das Verteilgewicht dieses Links relativ zu den anderen Verteilgewichten erhöht oder erniedrigt. Dieser Parameter kann beispielsweise die absolute Verkehrslast, die auch die Linkbandbreite bezogenen relative Verkehrslast, etwaige bei der Linkbenutzung anfallende verkehrsabhängige Kosten, die Linkverfügbarkeit, die Laufzeit von Verkehr auf dem jeweiligen Link oder die Belastbarkeit der Endknoten des jeweiligen Links bezeichnen.
Die Anpassung der Verteilgewichte wird so vorgenommen, dass Verteilgewichte von Links mit einem höheren Parameterwert relativ zu den Verteilgewichten der anderen Links erniedrigt werden. Wenn beispielsweise der Parameter durch die Verkehrslast auf dem jeweiligen Link gegeben ist, wird das Verteilgewicht eines im Vergleich zu den anderen Links stärker be- lasteten Link erniedrigt, d.h. weniger Verkehr wird auf diesen Link verteilt. Die Konsequenz ist eine Umverteilung von Verkehr von belasteten Links zu weniger belasteten Links . Als Bezugspunkt für die Anpassung bzw. Änderung der Verteil- gewichte kann der Mittelwert des Parameters genommen werden. Je nachdem, ob der Parameter für einen Link eine positive o- der eine negative Abweichung vom Mittelwert besitzen, kann das zugehörige Verteilgewicht erniedrigt bzw. erhöht werden. Diese Erhöhung bzw. Erniedrigung von Verteilgewichten kann proportional zum Abstand des Parameters für den jeweiligen Link zum Mittelwert durchgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird, die Anpassung von Verteilgewichten iterativ durchgeführt, wobei in jedem Schritt eine Anpassung der Verteilgewichte vorgenommen wird. Dieses iterative Vorgehen kann folgendermaßen vor sich gehen:
• Die Verteilgewichte werden mit Startwerten initialisiert • Eine feste Anzahl von Iterationen wird durchgeführt • Die sich nach der Anzahl der Iterationen ergebenden Verteilgewichte werden für das Routing in dem Kommunikationsnetz zu dem Ziel verwendet
Es kann sinnvoll sein, in dem iterativen Verfahren bei der Änderung der Verteilgewichte eine von der Nummer der Iteration abhängige Dämpfungsgröße zu verwenden, welche eine mit der Anzahl der Iterationen zunehmende Verringerung der Änderung von Verteilgewichten bewirkt. Durch diese Dämpf ngsgroße werden Situationen wie z.B. ein Oszillieren eines Verteilungsge- wichts zwischen zwei Werten verhindert.
Eine Weiterbildung dieses iterativen Vorgehens ist dadurch gegeben, dass man die Belastung von folgenden Knoten durch den umverteilten Verkehr berücksichtigt. Wenn der Parameter bei der ersten Iteration durch die absolute Verkehrslast oder die auf die Bandbreite bezogene relative Verkehrslast gegeben ist, kann dies durch eine Änderung des Wertes des Parameters nach jeder Iteration für die darauf folgende Iteration erreicht werden. Der Wert des Parameters wird dann in einer Weise verändert, die die Auswirkung der Umverteilung des Verkehrs auf folgende Knoten bzw. Links berücksichtigt. Diese Veränderung kann beispielsweise geschehen, indem zu dem Parameter ein Wert dazu addiert wird, welcher durch den mit einem Faktor multiplizierten über den betrachteten Link zu dem Ziel transportierten Verkehr gegeben ist. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, dass der bereits über den jeweiligen Link zu dem Ziel transportierte Verkehr berücksichtigt wird. Sie wirkt einer übermäßigen Erhöhung dieses Anteils entgegen. Wenn beispielsweise der gesamte über einen Link geführte Verkehr relativ gering ist, der zu dem Ziel geführte Verkehr dagegen einen hohen Anteil davon ausmacht, bewirkt die Verände- rung des Parameters, indem eine Größe proportional des über diesen Link zu dem Ziel geführten Verkehrs addiert wird, dass die Parameter für diesen Wert schneller zum Mittelwert hin konvergiert und folglich weniger Verkehr auf diesen Link umverteilt wird (der Mittelwert muss dabei nach jeder Verände- rung der Parameter neu berechnet werden) . Dass weniger Verkehr auf diesen Link umverteilt wird, ist sinnvoll im Hinblick auf diesen Link nachfolgende Knoten bzw. Links, deren gesamte Verkehrsbelastung nicht notwendigerweise ebenso niedrig ist, wie die des betrachtenden Links.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für alle- Knoten des Kommunikationsnetzes, an den Verkehrsverteilung vorgenommen wird, durchgeführt werden, so dass im ganzen Kommunikations- netz die Verkehrsverteilung verbessert wird. Ebenso ist es sinnvoll, dass Verfahren nicht nur für die Wege zu einem
Ziel, sondern für alle für das Routing innerhalb des Netzes unterschiedene Ziele durchzuführen. „Innerhalb des Netzes unterschiedene Ziele" bedeutet dabei, dass diese Ziele nicht notwendigerweise eins zu eins den für das Routing des Ver- kehrs verwendeten Zielinformationen entsprechen. Beispielsweise gibt es im Internet eine sehr hohe Anzahl von Adressen, von denen in einem Kommunikationsnetz, welches ein Teilnetz des Internets bildet, eine Vielzahl zu einem Routing innerhalb des Kommunikationsnetzes führt, welches identisch ist, d.h. den gleichen Eingangs- und Ausgangsknoten aufweist. Das Routing für diese Vielzahl von Adressen wird sinnvoller Weise im Rahmen des Verfahrens als ein einziges Ziel interpretiert.
Wenn der Parameter ein Maß ist für die Verkehrsbelastung, dann sollte bei Beginn des Verfahrens die entsprechende Verkehrsbelastung bekannt sein. Das Verkehrsaufkommen innerhalb des Netzes kann beispielsweise gemessen oder mittels der so genannten Verkehrsmatrix, welche angibt, wie viel Verkehr zwischen einem Quell- und einem Zielknoten zu befördern ist, berechnet werden. Eine Neubestimmung des Verkehrsaufkommens innerhalb des Netzes, und damit der Verkehrsbelastung der Links, kann bei dem Verfahren in verschiedenen Phasen gemacht und für die weitere Durchführung des Verfahrens verwendet werden. • Bei iterativem Vorgehen kann nach jeder Iteration zur Änderung der Verteilgewichte eine Neubestimmung des Ver- kehrsaufkommens vorgenommen werden. • Es kann nach der Bestimmung der Linkkosten für einen Knoten eine Neubestimmung des Verkehrsaufkommens vorgenommen werden, bevor eine entsprechende Bestimmung der Linkkosten für den nächsten Knoten vorgenommen wird. • Es kann eine Neubestimmung des Verkehrsaufkommens vorgenommen werden, nachdem für alle Routen zu einem Ziel die erfindungsgemäße Anpassung der Linkkosten vollzogen wurde. • Es ist sinnvoll, nach Abschluss des Verfahrens und Be- Stimmung aller Linkkosten eine Neubestimmung des Verkehrsaufkommens vorzunehmen und die endgültige Verkehrsverteilung im Netz zu berechnen.
An welchen Stellen, und ob während des Verfahrens eine Neuberechnung der Verkehrsverteilung und deren Verwendung für die Verfahren durchgeführt wird, hängt von dem Kommunikationsnetz, der Topologie des Kommunikationsnetzes und auch der zur Verfügung stehenden Rechenleistung ab. Das Verfahren kann auf Routern als Software implementiert werden, beispielsweise ist an Internetrouter zu denken, die Equal Cost Multi Path (ECMP) unterstützen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand einer Figur näher erläutert.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird von einem IP-Netz und von ECMP Mehrwegerouting ausgegangen. Zu Beginn werden mittels des ECMP-Protokolls bzw. des OSPF-Protokolls Least-Cost-Pfade für das Routing innerhalb des Netzes anhand einer Metrik berechnet. Wie beim ECMP-Verfahren vorgesehen, werden für Kno- ten, welche zwei oder mehr im Sinne der Metrik äquivalente
Least-Cost-Pfade zu einem Ziel haben, alle oder zumindest ein Teil dieser Least-Cost-Pfade für das Routing verwendet. Es ist möglich bei einer Vielzahl alternativer Least-Cost-Pfade die Anzahl der verwendeten Pfade zu beschränken, um für gleichmäßigere Bedingungen innerhalb des Netzes zu sorgen. Nach der Berechnung der Pfade können Verteilgewichte eingeführt und mit initialen Werten belegt werden . Die anfänglichen Verteilgewichte werden so festgelegt, dass eine Gleichverteilung auf alle möglichen Wege stattfindet. Sinnvoller- weise werden im Rahmen des Verfahrens die Verteilgewichte auf 1 normiert, so dass die Startwerte für die Verteilgewichte bei einem Knoten, der für ein Ziel n-Wege-Alternative hat, gleich 1/n sind.
Im Rahmen des AusführungsbeiSpieles werden drei Schleifen durchlaufen: die äußerste Schleife durchläuft alle möglichen Ziele für Routing innerhalb des Netzes. Die zweite, von dem Ziel abhängige Schleife durchläuft sämtliche Knoten, die bei dem Routing zu dem jeweiligen Ziel involviert sind. Die drit- te Schleife entspricht einer iterativen Veränderung der Verteilgewichte für einen bestimmten Knoten und ein bestimmtes Ziel. Die Anzahl dieser Iterationen beträgt beispielsweise 10 bis 100. Als Input für diese Iterationen wird das Verkehrsaufkommen auf den einzelnen Links innerhalb des Netzes verwendet. Dies kann beispielsweise berechnet oder anhand bekannter, an den Netzgrenzen ein- und austretenden Verkehrs- mengen mittels der Verkehrsmatrix berechnet werden. Die iterative Anpassung der Verteilgewichte wird anhand der Figur näher dargestellt. In der Figur ist ein Knoten J dargestellt, sowie Links auf denen Verkehr zu anderen Knoten Kl, K2 und K3 zu einem bestimmten Ziel verteilt werden können. Die Vertei- lung erfolgt nach Maßgabe der Verteilgewichte W(J, K1,D)...
W(J,K3,D). Diese Verteilgewichte hängen zusätzlich von dem jeweiligen Ziel D (D steht für Destination) ab (äußerste Schleife) ab. Die Anpassung dieser Verteilgewichte ist abhängig von dem gesamten, über den jeweiligen Link transportier- ten Verkehr. Dieser Verkehr wird mit TRAF (Kl)... TRAF(K3) (in der Figur nicht eingezeichnet) bezeichnet. Der Mittelwert des über die Links zu den Knoten Kl bis K3 transportierten Verkehrs wird mit TRAF_AV bezeichnet. Bei jeder Iteration berechnen sich nun die neuen Verteilgewichte für K e {Kl, K2, K3} wie folgt:
W(J,K, D) NEu = W (J, K, D) AIlT- (TRAF (K) -TRAF_AV) /TRAF_AV x DELTA
DELTA ist dabei eine zweckmäßig gewählte Versteilgröße bzw. Dämpfungsgröße, die gleich 1 : n_IT ist, wobei n__IT gleich der Nummer der Iteration ist. DELTA hat den Effekt, dass bei höheren Iterationen die Änderung der Verteilgewichte gedämpft und so Oszillationen vermieden werden. Bei der obigen Formel durchläuft der Index K die Werte Kl bis K3, d.h. die Verteil- gewichte für die von im Knoten J wegführenden Links zu dem
Ziel werden angepasst. Ergibt sich bei der Iteration ein Wert von W(J,K,D)NEU< 0 so wird W(J, K,D) = 0 gesetzt. Ergibt sich W(J,K,D)NE0 > 1, so wird W(J,K,D) = 1. Anschließend werden die W(J,K,D) so normiert, dass ihre Summe 1 ergibt. Durch die o- bige Formel wird eine Verkehrsumverteilung zwischen den Links zu den Knoten Kl bis K3 bewirkt, welche Links mit hohem Verkehrsaufkommen entlasten und Links mit niedrigem Verkehrsauf- kommen stärker belasten. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels können auch unterschiedliche Linkbandbreiten berücksichtigt werden. Man verwendet dann die relative Verkehrslast auf den Links anstelle des absoluten Verkehrs, also den auf die Link- bandbreite bezogenen Verkehrswert. Dadurch wird in einfacher Weise die Berücksichtigung von unterschiedlichen Linkbandbreiten möglich. In der obigen Formel sind dann anstatt der TRAF (K) die auf die Bandbreite B (K) bezogenen relativen Werte TRAF(K)/B(K) zu verwenden und TRAF_AF ergibt sich dann als Summe über diese relativen Werte.
Gemäß einer Weiterbildung kann auch die Belastung von nachfolgenden Knoten auf folgende Weise berücksichtigt werden. Dazu werden für jede Iteration neue Werte für die TRAF (K) be- rechnet, indem
TRAF(K)NErj = TRAF(K)ALT+ ALPHA x T (K) , K e {Kl, K2, K3},
gesetzt wird. Dabei ist Alpha ein Faktor zwischen 0,5 und 2 und (K) der bereits vorhandene Verkehr des Knotens K zu dem Ziel. Die Werte TRAF(K)neu werden dann an der Stelle der alten Werte für die nächste Iteration verwendet. Der Durchschnitt der Werte TRAF (K) ne πtuss dann für die nächste Iteration ebenfalls berechnet werden. Durch diese Weiterbildung wird die Belastung der nachfolgenden Knoten Kl bis K3 durch die Umverteilung berücksichtigt, um zu verhindern, dass das lokale Optimum der Verkehrsverteilung im Knoten J durch die Verkehrsumverteilung einen der Knoten Kl bis K3 in Bedrängnis bringt. D.h. der Verkehr der einzelnen Knoten in Richtung Ziel wird berücksichtigt. Die Modifikation im Rahmen dieser Weiterbildung veranlasst, dass Knoten mit einer geringen Gesamtverkehrsbeaufschlagung nicht mit zu viel neuem Verkehr in Richtung Ziel beaufschlagt werden, der dann von den Folgeknoten weiter verteilt werden uss. Die Veränderung wirkt also dem entgegen, dass sich Verkehr zu einem Ziel auf einen Link konzentriert, welcher im Vergleich zu den anderen Links eine ge- ringere, evtl. deutlich geringere, gesamte Verkehrslast trägt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Verkehrsverteilung in einem mit Knoten (j, kl, k2, k3) und Links gebildeten Kommunikati- onsnetz mit Mehrwegerouting, wobei ein Knoten (j) des Kommunikationsnetzes eine Mehrzahl von abgehenden Links aufweist, welche Wegealternativen für das Routing zu einem Ziel korrespondieren und auf welche Verkehr zu dem Ziel verteilbar ist, demgemäss - Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) für die Verteilung des Verkehrs zu dem Ziel den abgehenden Links zugeordnet werden und
- die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) nach Maßgabe eines die Last oder Verfügbarkeit der einzelnen Links betreffenden Parameters angepasst werden, wobei bei zwei
Links mit unterschiedlichen Parameterwerten das Verteilgewicht des Links mit dem höheren Parameterwert relativ zu dem Verteilgewicht des anderen Links erniedrigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) nach Maßgabe der Abweichung des Wertes des Parameters für den jeweiligen Link von dem über die Mehrzahl abgehender Links ge- nommenen Mittelwert für den Parameter angepasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Links der Mehrzahl, deren Parameterwert vom Mittel- wert abweicht, die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) angepasst werden, wobei die Verteilgewichte von Links, deren Parameterwert über dem Mittelwert liegt, ernied- rigt und Verteilgewichte von Links, deren Parameterwert über dem Mittelwert liegt, erhöht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung bzw. eine Erniedrigung von Verteilgewichten
(w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) proportional zum Abstand des Parameterwertes für den jeweiligen Link zum Mittelwert durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) iterativ angepasst werden, wobei bei jedem Schritt eine Anpas- sung der Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) mit Startwerten initialisiert werden,
- eine Anzahl von Iterationen durchgeführt wird und
- die sich nach der Anzahl der Iterationen ergebenden Verteilgewichte für das Routing in dem Kommunikationsnetz zu dem Ziel verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Änderung von Verteilgewichten eine von der Nummer der Iteration abhängige Dämpfungsgröße verwendet wird, welche eine mit der Anzahl der Iterationen zunehmende Verringerung der Änderung von Verteilgewichten (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) bewirkt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Parameter bei der ersten Iteration durch die absolute Verkehrslast oder die auf die Linkbandbreite bezogene relative Verkehrslast gegeben ist,
- der Wert des Parameters bei den Iterationen für die darauffolgende Iteration verändert wird, wobei die Veränderung den über den Link zu dem Ziel transportierten Verkehr berücksich- tigt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Veränderung durch Addition des mit einem Faktor multip- lizierten, über den Link zu dem Ziel transportierten Verkehr erfolgt .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels sich ergebenden Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) eine Neuberechnung der VerkehrsVerteilung in dem Kommunikationsnetz durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für mehrere Knoten des Kommunikationsnetzes, an denen Verkehrsverteilung vorgenommen wird, durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für mehrere im Zuge des Routings innerhalb des Kommunikationsnetzes unterschiedene Ziele durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter durch die absolute Verkehrslast, die auf die Linkbandbreite bezogene relative Verkehrslast, bei der Link- benutzung anfallende verkehrsabhängige Kosten, die Link- Verfügbarkeit, die Laufzeit des jeweiligen Links oder die Belastbarkeit der Endknoten des jeweiligen Links gegeben ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) eines Knotens zu einem Ziel normiert werden und diese Normierung bei Änderungen beibehalten wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilgewichte (w(j,kl,D), w(j,k2,D), w(j,k3,D)) für eine Mehrwegerouting im Rahmen des ECMP (Equal Cost Multipath) Verfahrens angepasst werden,.
16. Router mit einem Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
EP05701478A 2004-01-23 2005-01-11 Optimierung der verkehrsverteilung bei mehrwegerouting Withdrawn EP1706966A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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