EP1784956A1 - Wiederherstellung von zuständen in einem kommunikationsnetz mittels redundanter zustandshaltung - Google Patents

Wiederherstellung von zuständen in einem kommunikationsnetz mittels redundanter zustandshaltung

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EP1784956A1
EP1784956A1 EP05774133A EP05774133A EP1784956A1 EP 1784956 A1 EP1784956 A1 EP 1784956A1 EP 05774133 A EP05774133 A EP 05774133A EP 05774133 A EP05774133 A EP 05774133A EP 1784956 A1 EP1784956 A1 EP 1784956A1
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EP
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signaling component
state
skl
component
signaling
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EP05774133A
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Joachim Charzinski
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Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
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Publication date
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    • H04L47/72—Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup
    • H04L47/724—Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup at intermediate nodes, e.g. resource reservation protocol [RSVP]
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    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/74—Admission control; Resource allocation measures in reaction to resource unavailability
    • H04L47/746—Reaction triggered by a failure

Definitions

  • the invention relates to a process for recovering in a signaling component of a communication network ⁇ pre-preserved states and a device with a signaling component.
  • a method for traffic limitation which was developed within the project so ge called KING (Key Components of the Mobile Internet of Next Generation), provides access control for a packet ⁇ oriented communication network, which for a transportable flow on the A ⁇ referenced and the output node, which is to be ⁇ promoted or announced traffic in the network into or out of the network.
  • KING Key Components of the Mobile Internet of Next Generation
  • a reservation for restricted access networks is usually made with the help of so-called signaling components.
  • signaling components must save all active reservations or settings so that configurations can be undone when a reservation is closed.
  • the packages be ⁇ already approved bookings continue to be addressed by the properly configured router according to the specified requirements.
  • the signaling component After the disturbance has ended or the signaling component has been restarted, the latter should come into an operating state in which it has information about the current settings or configurations, so that new reservation requirements can be adequately determined. can be treated and Trim existing reservations may be performed in accordance with ⁇ end. Conventionally, additional hard disk space is provided for this in order to back up the information about the current statuses.
  • the invention has for its object to provide a flexible backup of existing conditions in a network.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 7.
  • ei ⁇ nes communications network reproached states are in a signaling component in order Siche ⁇ tion of another signaling component (hereinafter also "partner signaling component” named), communicated and stored there as a copy. After failure or disruption of stored in the partner signaling component state can then order recovery by the signaling ⁇ be queried component.
  • partner signaling component another signaling component
  • the signaling ⁇ be queried component.
  • each instance approximately component of a communication network ver ⁇ were used for signaling processes, for example in the context of reservations, access control or Einstellun ⁇ gene of network elements responsible characterized.
  • As a condition is any transmission within or via the communication information relating to a state tion network understood that is ver S ⁇ Lich or adjustable. eg can affect ak ⁇ TULLE transported flows available to Bandbrei ⁇ th or relate to an attitude related to access control.
  • the invention has the advantage that the individual signaling components of the network do not require any additional backup memory. It is more flexible than conventional back-ups on additional hard disk drives in that backup information can be distributed to any partner signaling components. It can, for example, for a Sig ⁇ nal Deutschenskomponente a partner signaling component be given, in which all states of the signaling component are stored. Preferably, however, states are stored in partner signaling components that are in communication with the respective signaling component via the status. For example, a state that relates to a resource reservation between an input node and an output node can be stored in the signaling components assigned to both nodes. In this way states can also be selectively reconstructed.
  • a further development of the subject invention relates competent ⁇ en, the regular to maintain the status confirmation or refresh messages bedür- fen (in the English literature as soft states designated). According to this refinement, the Affirmation ⁇ supply objects are sent to the refresh of such a condition to the respective partner signaling component, whereby an unintentional extinction of that state during failure of the failure of a signaling component is avoided.
  • the status recovery query can be supplemented by querying settings or configurations of network elements that match the existing ones
  • the subject invention also includes a device having a signaling component in which states of other signaling components may be stored for recovery from a failure.
  • Component ⁇ These signaling means may comprise SEN method for performing an inventive ⁇ .
  • the figure shows an IPNet network with connectionless packet switching, eg an IP network.
  • Two edge nodes or edge routers IR1 and IR2 are shown, each of which functions as an ingress node or an egress node.
  • Signaling components SK1 and SK2 are assigned to these two edge nodes IR1 and IR2.
  • a state which relates to a bandwidth reservation between the two nodes IR1 and IR2 is stored or held in both signaling components SK1 and SK2. After failure of the signaling component SK1, the current states in the partner signaling components SK2 are requested after a restart.
  • each signaling component holds all the states that it regards as the network input signaling component and those that affect it as the network output signaling component.
  • a short time fallen from ⁇ signaling component can start now by their new ⁇ a used therefor protocol all other Sig- nalmaschineskomponenten query, for which it has itself each assumed the partner role, and synchronize to their own state tables again for information about Reservierun ⁇ gen.
  • a slow permanent state backup on hard disk is not necessary.
  • a suitable method for the synchronization of the states after a failure of the signaling component SK1 may be as follows:
  • SK_i in the network SKl-> SK_i: GET_BUDGET (l, i); GET_BUDGET (i, 1) SK_i-> SKl: BUDGET_INFO (1, i); BUDGET_INFO (i, 1) [from here on SKl can already process new requests again] SKl-> SK_i: GET_FLOW_LIST (1, i); GET_FLOW_LIST (i, 1)
  • SK_i-> SKl FLOW_LIST_INFO (1, i); FLOW_LIST_INFO (i, 1)
  • the commands GET_BUDGET (1, i) and GET_BUDGET (i, 1) cause the transmission of the information relating to the nodes assigned to the signaling components SK1 and SK_i with respect to the bandwidth currently available for reservations for the transmission of traffic in both directions gene.
  • the commands GET_FLOW_LIST (1, i) and GET_FLOW_LIST (i, 1) cause the transmission of lists of the flows currently transmitted between the nodes assigned to the signaling components SK1 and SK_i in both directions.
  • the requested information is sent with FLOW_LIST_INFO (l, i) and FLOW_LIST_INFO (i, 1).
  • the corresponding transmission of the information should be protected against packet loss, e.g. by using a transport protocol such as TCP (Transfer Control Protocol) or SCTP (Stream Control Transmission Protocol).
  • TCP Transfer Control Protocol
  • SCTP Stream Control Transmission Protocol
  • the partner signaling components In order for the partner signaling components to be able to provide the respective statuses, a part of the information must additionally be transported in an extension of the normal signaling.
  • the after loading ⁇ consideration of the reservation desire still available Bud ⁇ get value budget (1,2) that is, the still for a Bandbreitenre- Serving th ER2 for transmission from the node to the ERI Kno ⁇ available bandwidth, be transmitted in the internal signaling of the signaling component SKL for signaling component SK2 each with.
  • ⁇ to additionally a configuration number for the JE pier traffic flow with that gleichzei ⁇ tig serves as an index for the configuration of router tables.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Wiederherstellung von in einer Signalisierungskomponente (SK1) eines Kommunikationsnetzes (IPNet) vorgehaltenen Zuständen nach Ausfall oder Störung. Für die Sicherung der Zustände wird einer weiteren Signalisierungskomponente (SK2) des Kommunikationsnetzes (IPNet) zumindest ein Zustand mitgeteilt und als Kopie dort abgelegt. Nach einem Ausfall oder einer Störung der Signalisierungskomponente (SK1) wird der in der weiteren Signalisierungskomponente (SK2) abgelegte Zustand zwecks Wiederherstellung durch die Signalisierungskomponente (SK1) abgefragt. Die Erfindung erlaubt eine flexible Sicherung von Zuständen.

Description

Beschreibung
Wiederherstellung von Zuständen in einem Kommunikationsnetz mittels redundanter Zustandshaltung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederherstellung von in einer Signalisierungskomponente eines Kommunikations¬ netzes vorgehaltenen Zuständen und eine Vorrichtung mit einer Signalisierungskomponente.
Herkömmliche Datennetze, die meist auf dem IP- (Internet Pro- tocol) Protokoll basieren, bieten nur einen Übertragungs¬ dienst mit einer so genannten „best effort" Übertragungsqua¬ lität, das heißt, ohne Übertragungsqualitätsgarantien, und können deshalb mit einem Minimum an Signalisierungsoverhead auskommen. Bei einer Datenübertragung über das am häufigsten benutzte Datenübertragungsmedium, nämlich das Internet, wird in der Regel nur eine Ende-Zu-Ende-Signalisierung (beispiels¬ weise ein Verbindungsaufbau mittels des TCP-Protokolls) vor- genommen, ohne dass dabei Ressource (beispielsweise Bandbrei¬ te) reserviert würden. Bei einer Übertragung von Daten über das Internet sind in der Regel mehrere Netze beteiligt. Eine Signalisierung innerhalb dieser einzelnen Netze ist für eine Datenübertragung in der Regel nicht nötig. Die einzelnen Rou- ter eines Netzes entscheiden autark für jedes Paket über eine Weiterleitung zum nächsten Router beziehungsweise nächsten Hop, so dass eine das Netz umspannende Signalisierung, zum Beispiel zur Einstellung der Router, nicht erforderlich ist.
Mit den Bestrebungen, ein Datennetz beziehungsweise paketori¬ entierte Netze für Echtzeitübertragungsdienste tauglich zu machen, ändern sich die Voraussetzungen. Innerhalb einzelner Netze soll nun eine Garantie der Übertragungsqualität gegeben werden können. Man spricht hier auch von der Einhaltung von Dienstgütemerkmalen oder Quality-of-Service Parametern. Dazu muss der zu übertragende Verkehr reguliert und - falls not¬ wendig - mittels Zugangskontrollen beschränkt werden. Der Fachsprache sind in diesem Zusammenhang die Begriffe „admis- sion control", „policing", „traffic shaping" oder „traffic conditioning" gebräuchlich. Für eine Übertragung von Verkehr unter Einhaltung von Dienstgütemerkmalen gehen die derzeiti- gen Ansätze dahin, Ressourcen- beziehungsweise Bandbreitere¬ servierungen vorzunehmen. Diese Reservierungen beziehungswei¬ se die Zuordnung der Bandbreite zu dem zu übertragenden Ver¬ kehr erfordert den Austausch von Signalisierungsnachrichten innerhalb eines Netzes, um die einzelnen Instanzen, die für Zugangskontrollen bzw. Reservierungen verantwortlich zeich¬ nen, im Netz zu koordinieren.
Eine Methode zur Verkehrsbegrenzung, die im Rahmen des so ge¬ nannten KING (Key Components of the Mobile Internet of Next Generation) Projektes entwickelt wurde, sieht für ein paket¬ orientiertes Kommunikationsnetz eine Zugangskontrolle vor, welche sich für einen zu transportierenden Flow auf den Ein¬ gangs- und den Ausgangsknoten bezieht, über welche der zu be¬ fördernde bzw. angemeldete Verkehr in das Netz hinein bzw. wieder hinaus zu transportieren ist. Derartige Zugangskon¬ trollen bei paketorientierten Netzen sind z.B. in den Druck¬ schriften WO2004021947 und WO2004021648 beschrieben.
Eine Reservierung für Netze mit Zugangsbeschränkung wird in der Regel mit Hilfe von so genannten Signalisierungskomponen- ten vorgenommen. Diese Signalisierungskomponenten müssen alle aktiven Reservierungen bzw. Einstellungen abspeichern, damit vorgenommene Konfigurierungen bei Beenden einer Reservierung wieder rückgängig gemacht werden können. Bei Ausfall oder Störung einer Signalisierungskomponente werden die Pakete be¬ reits zugelassener Reservierungen weiterhin durch die richtig konfigurierten Router gemäß der festgelegten Anforderungen behandelt. Nach Beendigung der Störung beziehungsweise nach Neustart der Signalisierungskomponente sollte diese in einen Betriebszustand kommen, in der ihr Informationen über die ak¬ tuellen Einstellungen bzw. Konfigurierungen zur Verfügung stehen, so dass neue Reservierungsanforderungen adäquat be- handelt werden können und bestehende Reservierungen ordnungs¬ gemäß zu Ende geführt werden können. Herkömmlich werden dafür zusätzliche Festplattenspeicher vorgesehen, um ein Backup der Informationen über die aktuellen Zustände zu realisieren.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine flexible Sicherung der in einem Netzwerk bestehenden Zustände anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.
Erfindungsgemäß werden in einer Signalisierungskomponente ei¬ nes Kommunikationsnetzes vorgehaltene Zustände zwecks Siche¬ rung einer weiteren Signalisierungskomponente (im Folgenden auch „Partnersignalisierungskomponente" genannt) , mitgeteilt und dort als Kopie abgelegt. Nach Ausfall oder Störungen kann dann der in der Partnersignalisierungskomponente abgelegte Zustand zwecks Wiederherstellung durch die Signalisierungs¬ komponente abgefragt werden. Dabei wird unter Signalisie- rungskomponente jede Instanz eines Kommunikationsnetzes ver¬ standen, die für Signalisierungsprozesse, zum Beispiel im Rahmen von Reservierungen, Zugangskontrolle oder Einstellun¬ gen von Netzelementen, verantwortlich zeichnet. Als Zustand wird jede eine Übertragung innerhalb oder über das Kommunika- tionsnetz betreffende Information verstanden, die veränder¬ lich oder einstellbar ist. Ein Zustand kann sich z.B. auf ak¬ tuell transportierte Flows, zur Verfügung stehende Bandbrei¬ ten oder eine eine Zugangskontrolle betreffende Einstellung beziehen.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die einzelnen Signalisie- rungskomponenten des Netzes keinen zusätzlich Backup-Speicher benötigen. Sie ist insofern flexibler als herkömmliche Back¬ ups auf zusätzlichen Festplattenspeichern, als dass Backup- Informationen auf beliebige Partnersignalisierungskomponenten verteilt werden können. Dabei kann zum Beispiel für eine Sig¬ nalisierungskomponente eine Partnersignalisierungskomponente gegeben sein, in der sämtliche Zustände der Signalisierungs- komponente abgespeichert werden. Vorzugsweise werden jedoch Zustände in Partnersignalisierungskomponenten abgespeichert, die über den Zustand mit der jeweiligen Signalisierungskompo- nente in Verbindung stehen. Beispielsweise kann ein Zustand, der eine Ressourcenreservierung zwischen einem Eingangsknoten und einem Ausgangsknoten betrifft, in den beiden Knoten zuge¬ ordneten Signalisierungskomponenten abgespeichert werden. Auf diese Weise können Zustände auch selektiv rekonstruiert wer- den.
Eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstands betrifft Zustän¬ de, die zur Aufrechterhaltung des Zustandes regelmäßiger Bestätigungs- beziehungsweise Auffrischungsnachrichten bedür- fen (in der englischsprachigen Fachliteratur als soft states bezeichnet) . Gemäß dieser Weiterbildung werden die Bestäti¬ gungsnachrichten zur Auffrischung eines derartigen Zustandes an die jeweilige Partnersignalisierungskomponente gesendet, wodurch ein ungewolltes Erlöschen dieses Zustandes während Ausfall der Störung einer Signalisierungskomponente vermieden wird.
Die Abfrage zur Wiederherstellung von Zuständen kann ergänzt werden durch eine Abfrage von Einstellungen beziehungsweise Konfigurationen von Netzelementen, die mit den bestehenden
Zuständen verbunden sind und so Informationen für die Rekon¬ struktion der Zustände liefern.
Der Gegenstand der Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung mit einer Signalisierungskomponente, in welcher Zustände von anderen Signalisierungskomponenten zwecks Wiederherstellung nach einem Ausfall speicherbar sind. Diese Signalisierungs¬ komponente kann Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens umfassen.
Im Folgenden wird die Erfindung im Rahmen eines Ausführungs¬ beispiels anhand einer Figur näher erläutert. Die Figur zeigt ein Netz IPNet mit verbindungsloser Paketvermittlung, z.B. ein IP-Netz. Zwei Randknoten bzw. Randrouter IRl und IR2 sind dargestellt, die jeweils als Eintrittsknoten (ingress node) oder Austrittsknoten (egress node) fungieren. Diesen beiden Randknoten IRl und IR2 sind Signalisierungskomponenten SKl und SK2 zugeordnet. Erfindungsgemäß wird ein Zustand, welcher eine Bandbreitenreservierung zwischen den beiden Knoten IRl und IR2 betrifft, in beiden Signalisierungskomponenten SKl und SK2 abgespeichert bzw. vorgehalten. Nach Ausfall der Sig- nalisierungskomponente SKl werden nach Neustart die aktuellen Zustände bei den Partnersignalisierungskomponenten SK2 abge¬ fragt.
Allgemeiner hält jede Signalisierungskomponente alle Zustän- de, von denen sie als Netzeingangs-Signalisierungskomponente und diejenigen, von denen sie als Netzausgangs- Signalisierungskomponente betroffen ist. Eine kurzzeitig aus¬ gefallene Signalisierungskomponente kann nun nach ihrem Neu¬ start über ein dafür verwendetes Protokoll alle anderen Sig- nalisierungskomponenten nach Informationen über Reservierun¬ gen abfragen, für die sie selbst jeweils die Partnerrolle übernommen hat, und so ihre eigenen Zustandstabellen wieder aufsynchronisieren. Eine langsame permanente Zustandssiche- rung auf Festplatte ist hierbei nicht nötig.
Ein geeignetes Verfahren zur Synchronisation der Zustände nach einem Ausfall der Signalisierungskomponente SKl kann wie folgt aussehen:
Für alle anderen Signalisierungskomponenten SK_i im Netz SKl->SK_i: GET_BUDGET (l,i) ; GET_BUDGET (i, 1) SK_i->SKl: BUDGET_INFO (1, i) ; BUDGET_INFO (i, 1) [von hier an kann SKl bereits wieder neue Anfragen bear¬ beiten] SKl->SK_i: GET_FLOW_LIST (1, i) ; GET_FLOW_LIST (i, 1)
SK_i->SKl: FLOW_LIST_INFO (1, i) ; FLOW_LIST_INFO (i, 1) Die Befehle GET_BUDGET (1, i) und GET_BUDGET (i, 1) veranlassen die Übersendung der auf die den Signalisierungskomponenten SKl und SK_i zugeordneten Knoten bezogenen Informationen be¬ züglich der aktuell für Reservierungen zur Verfügung stehende Bandbreite für die Übertragung von Verkehr in beide Richtun¬ gen.
Mit BUDGET_INFO (1, i) und BUDGET_INFO (i, 1) werden die angefor¬ derten Informationen gesendet.
Die Befehle GET_FLOW_LIST (1, i) und GET_FLOW_LIST (i, 1) veran¬ lassen die Übersendung von Listen der aktuell zwischen den den Signalisierungskomponenten SKl und SK_i zugeordneten Kno¬ ten in beiden Richtungen übertragenen Flows.
Mit FLOW_LIST_INFO (l,i) und FLOW_LIST_INFO (i, 1) werden die angeforderten Informationen gesendet.
Die entsprechende Übertragung der Informationen sollte gegen Paketverluste abgesichert werden, z.B. durch Verwendung eines Transportprotokolls wie TCP (Transfer Control Protocol) oder SCTP (Stream Control Transmission Protocol) .
Damit die Partner-Signalisierkomponenten die jeweiligen Zu- stände bereithalten können, muss ein Teil der Informationen in einer Erweiterung der normalen Signalisierung zusätzlich transportiert werden. Beispielsweise kann der nach der Be¬ rücksichtigung des Reservierungswunsches noch verfügbare Bud¬ get-Wert Budget (1,2), d.h. die noch für eine Bandbreitenre- servierung für die Übertragung von dem Knoten ERl zu dem Kno¬ ten ER2 zur Verfügung stehende Bandbreite, bei der internen Signalisierung von der Signalisierungskomponente SKl zur Sig- nalisierungskomponente SK2 jeweils mit übertragen werden. Zu¬ sätzlich könnte auch eine Konfigurations-Nummer für den je- weiligen Verkehrsfluss mit übertragen werden, die gleichzei¬ tig als Index für die Konfiguration von Router-Tabellen dient.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Wiederherstellung von in einer Signalisie- rungskomponente (SKl) eines Kommunikationsnetzes (IPNet) vor- gehaltenen Zuständen nach Ausfall oder Störung der Signali- sierungskomponente (SKl), bei dem
- einer weiteren Signalisierungskomponente (SK2) des Kommuni¬ kationsnetzes (IPNet) zumindest ein Zustand mitgeteilt und als Kopie dort abgelegt wird, - nach einem Ausfall oder einer Störung der Signalisierungs¬ komponente (SKl) der in der weiteren Signalisierungskomponen¬ te (SK2) abgelegte Zustand zwecks Wiederherstellung durch die Signalisierungskomponente (SKl) abgefragt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand eine Ressourcenreservierung, Zugangskontrolle o- der eine Parametereinstellung betrifft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungskomponente (SKl) durch eine Netzwerkzu- gangskontrolleinheit, einen Ressourcen-Reservierungs-Agenten oder eine Bandbreiteneinstellungseinheit (bandwith broker) gegeben ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Zustand eine Information enthält, die eine Übertragung zwischen einem der Signalisierungskomponente (SKl) zugeordne¬ ten Knoten (IRl) und einem weiteren Knoten (IR2) betrifft, und
- der Zustand in einer weiteren Signalisierungskomponente (SK2) abgelegt wird, welche dem weiteren Knoten (SK2) zuge- ordnet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Zustand ein Zustand ist, der zur Aufrechterhaltung des Zustandes durch regelmäßige Auffrischungsnachrichten bestä¬ tigt werden muss, und - den Zustand betreffende Bestätigungsnachrichten an die wei¬ tere Signalisierungskomponente (SK2) gesendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Abfrage von Zuständen zur Wiederherstellung nach Aus¬ fall oder Störung ergänzt wird durch eine Abfrage von Ein¬ stellungen von Netzelementen.
7. Vorrichtung mit einer Signalisierungskomponente (SK2), wo- bei die Signalisierungskomponente (SK2) Mittel zur Speiche¬ rung von Zuständen einer anderen Signalisierungskomponente (SKl) umfasst, welche nach einer Wiederherstellung des Be¬ triebs der anderen Signalisierungskomponente (SKl) nach einem Ausfall oder einer Störung durch die andere Signalisierungs- komponente (SKl) bei der Signalisierungskomponente (SK2) zur Wiederherstellung der Zustände abfragbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestaltet sind.
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