EP1794940A1 - Verfahren zur netzlastformung in einem mobilfunknetz - Google Patents

Verfahren zur netzlastformung in einem mobilfunknetz

Info

Publication number
EP1794940A1
EP1794940A1 EP05787122A EP05787122A EP1794940A1 EP 1794940 A1 EP1794940 A1 EP 1794940A1 EP 05787122 A EP05787122 A EP 05787122A EP 05787122 A EP05787122 A EP 05787122A EP 1794940 A1 EP1794940 A1 EP 1794940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
data
packet
data packets
data flow
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Withdrawn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
EP05787122A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andras Balazs
Stefan Rugel
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 EP1794940A1 publication Critical patent/EP1794940A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/10—Flow control between communication endpoints
    • H04W28/14—Flow control between communication endpoints using intermediate storage

Definitions

  • the invention relates to a method for network load shaping in a mobile radio network, in particular a GPRS or UMTS network.
  • the transmission of data takes place packet-oriented, ie in the form of data packets which form a data flow between a data source and a mobile radio terminal.
  • packet-oriented networks eg GSM networks
  • the data flow in packet-oriented networks is no longer available with an exclusive connection with fixed and reserved bandwidth. Rather, the data packets of a plurality of packet data flows are routed over the same connection paths. Thus compete Since ⁇ tenfladore among themselves for the respective directions Netzwerkein ⁇ available bandwidths.
  • data flow is seen an ensemble of data packets to ⁇ here, which is to transmit between a transmitter and a receiver over a network. This may be such as to obtain the transfer of data between a server and a client, for example.
  • a data flow can, however, also be a "data stream” in which not only the complete transmission of the data but also the data rate at the receiver arrives, for example for telephony or video applications ("streaming media").
  • the worldwide Internet is also based on the principle of packet-switched data transmission. From this area, the problems arising from the common transmission of data flows are also known. Neither individual data flows, nor the aggregated data flows typical for backbone or core networks, which result from the aggregation or aggregation of multiple data flows, show a continuous or at least approximately continuous course in the data transmission rate, if they are analyzed at a certain point in the network. Rather, such data flows show a transmission rates for Internet traffic almost characteristic irregularity in the data ⁇ which is called the "burstiness". A one ⁇ of individual "burst" distinguishes itself by against an average erratic and significantly increased packet or Da ⁇ tenübertragungsrate, which lasts only for a short time.
  • Burstiness leads to overloading of network devices that can no longer handle the large number of incoming packets.
  • packet loss there is an increased loss probability of data packets since data packets are rejected ("packet loss") if there are no intermediate stores in the device concerned, for example a router, or if these are already completely occupied by data packets to be forwarded.
  • bursts For routers or comparable forwarding network devices, therefore, additional mechanisms for handling bursts are provided. These are usually based on the use of a cache in which data packets belonging to a burst are temporarily buffered. Such a buffer may, for example, be set up per physical connection of the device to neighboring devices in the network. After a certain delay time Verzöge ⁇ the cached packages happenge ⁇ be forwarded. As a result, the burst has disappeared, ie the resulting data transmission rate corresponds more to an average transmission rate per data flow.
  • Such network devices can then be designed, for example, to detect and evaluate specific identifications of data packets and to transmit the data packets in accordance with the
  • DiffServ Differentiated Services
  • the forwarding of data packets in network devices thus requires in principle always at least two steps, namely the classification of an incoming data packet and the treatment of the data packet according to a Klassifi ⁇ cation result.
  • the classification may be that the Zu ⁇ belonging to the data packet to a particular class (for example ⁇ a DiffServ class) or to a specific data flow (such as a RSVP data flow) is determined.
  • a particular class for example ⁇ a DiffServ class
  • a specific data flow such as a RSVP data flow
  • treatment instructions are stored which specify the treatment of the data packet for each possible classification result.
  • a corresponding treatment module can, for example, a Da ⁇ tenbyte release immediately for forwarding, so that this packet in an output queue of the network device is set, and is forwarded in accordance with the existing physical data transmission capacity.
  • the treatment module can ⁇ the data packet in the above-mentioned buffer to be also in the form of a queue or queue ⁇ forms can be, caching. After a certain delay time Ver ⁇ the stored data packet is read out and supplied to the same again or another Klassensmecha ⁇ mechanism.
  • a plurality of classification and treatment devices can be present one behind the other or else nested.
  • Classification and treatment of data packets in network devices can also be carried out independently of the data sources or sinks in the facilities of a network. This is referred to as network load shaping ("Traffic Shaping”), which is carried out by the network operator with the aim of generating the peak data limit and burst lengths that occur in data arriving at the network.
  • Traffic Shaping is carried out by the network operator with the aim of generating the peak data limit and burst lengths that occur in data arriving at the network.
  • GPRS Flow Control To Loss & Delay at the air interface as possible vermei ⁇ , is the "GPRS Flow Control" known according to the 3GPP TS 08.18 be ⁇ .
  • the GPRS flow control protects the air interface of ⁇ le upstream cache or buffer in the BSC / PCU. At this point, the transmission capacity is reduced to the bandwidth that is actually available on the air interface.
  • the GPRS Flow Control regulates the traffic per Cell (“BVC Flow Control") and per subscriber ("MS Flow Control", see Fig. 8.1 in TS 08.18).
  • Fig. 8.2 For flow control, an algorithm is used (Fig. 8.2), in which the filling level of the buffer or buckets and the leak rate (outflow rate) in the BSC to the SGSN simu ⁇ be profiled. The size of the bucket and the leak rate are reported to the SGSN by the BSC. In the event of an overload, the data packets are cached or buffered in the SGSN, allowing the transport to be prioritized according to 3GPP QoS principles.
  • a method for network load shaping for UMTS / GRPS networks aims in this direction.
  • a maximum bit rate ( “Maximum bitrate”) is defined as a maximum number of bits, the currency through a network entry point ⁇ ( "Service Access Point", SAP) in the mobile radio network for a certain period of time, divided by that period.
  • SAP Service Access Point
  • a data traffic goes to this maximum data rate compliant when a token bucket algo- rithm is formed according to, wherein the token rate is equal to or -large the maximum bit rate and the bucket size is equal to the maxi ⁇ paint SDU ( "Service Data Unit”) size (see, for example, section 6.4.3.1 in TS 23.107).
  • the maximum bitrate is the only bit rate control parameter specified for the QoS classes "Interactive" and "Back- ground” in TS 23.107.
  • the purpose here is to define a maximum bit rate for data flows at the boundaries of the mobile network. In particular, it concerns the limitation of the data rate on the part of the application, as can be seen from the passages relating to the two classes of traffic in Section 6.4.3.2 of TS 23.107.
  • TS 23.107 proposes a "conditioner" on the input side of a gateway, cf. Fig. 3 of the TS 23.107.
  • an architecture as indicated in FIG. 3 of TS 23.107, can lead only in exceptional cases to a reduction of the burstiness in the core network and radio access network (RAN) of a mobile radio operator, if, for example, the data source belongs to the mobile network or the operator of the network has made a corresponding agreement with the data provider.
  • RAN radio access network
  • the object of the invention is to probabilities reviewwahr- and to suggest the occurrence of delays in the forwarding of data packets from a data source via a mobile radio network to a mobile radio terminal in a simple and cost-effective manner to reduce, and correspondingly ⁇ upgraded network nodes.
  • bandwidth management has evolved into
  • An essential idea of the invention is to break away from this conventional approach and to include the network devices inside the core network in the consideration.
  • FIG. 1 shows a highly schematized GPRS network with the components of the core network GGSN and SGSN and the component of the radio access network BSC / PCU.
  • the Internet is generally available as well as on entry into The wireless core network via the Gi interface at GGSN zu ⁇ next still some 10 Mbit / s bandwidth available.
  • This bandwidth is sufficient, for example, to transmit moving pictures in the context of a video telephony session;
  • Such data flows are typically sent at 2 Mbit / s. This is significantly less (at least for a single such data flow) so that bandwidth is available as the available capacity, for example occurring in the current bursts enough to Ver ⁇ addition.
  • the data flow is forwarded via the Gn interface to that SGSN which is responsible for the care of the mobile radio terminal (MS), which represents the destination point of the data flow.
  • MS mobile radio terminal
  • the available bandwidth is reduced significantly to typically 2 Mbit / s.
  • the air-cut parts Abis / To switch between radio access network and mobile radio terminal, a point on the probability bursts to increased loss ⁇ and / or delays in packet data Trans ⁇ lead port. Namely, at this point, the available bandwidth for the transmission of one or more data flows is generally reduced significantly, for example from the originally 10 Mbit / s to less than 1 Mbit / s.
  • the burstiness of the packet data traffic can lead not only to the air interface, but also to the other, above-mentioned interfaces or points in the mobile radio network, in that the buffers or buffers in the GGSN, SGSN, BSC / PCU by one in a data flow occurring burst be overloaded and data packets of this or other data ⁇ flows to be delayed or discarded.
  • the GPRS flow control protects the bottleneck in air ⁇ interface, but not the collision and aggregation points on Gn interface. Also, in the core network or at the border of the radio access network consisting of aggregation points, insbesonde ⁇ re adjacent the Gb and Gn interface. Furthermore, the available bandwidth per data flow is also reduced at the Gb interface.
  • the GPRS flow control it also offers for the area Zvi ⁇ rule SGSN and BSC, the Gb interface does not provide sufficient protection.
  • the critical point here is the SGSN-side output of the NSVCs ("Network Service Virtual Circuits") to the BSC via the Gb interface. broad s ed to 64 kbit / up to 2 Mbit / s (Frame Relay) ⁇ redu.
  • the traffic is summarized len several Mobilfunkzel ⁇ here, so it can for mutual Behinde ⁇ tion of individual traffic flows come.
  • a suitable method for network load shaping should implement bandwidth management in the core network in order to be able to significantly reduce loss ⁇ likelihoods and delay of data packets for a data flow between a data source located internally or externally to the mobile radio network to a mobile radio terminal connected to the mobile radio network.
  • the data rate is proposed a ⁇ Since tenhnes to limit within the core network to a maximum data rate.
  • the excess traffic, ie, temporarily stored in zwi ⁇ appro ⁇ senem scope the extent of the expected burst.
  • a classification scheme to be implemented in a network device of the core network which is formed on the basis of a leaky-bucket algorithm.
  • Such algorithms are widely used for classifications and treatments used by data flows, thus existing algorithmic ⁇ men and implementations or software modules to resort to these algorithms mechanism and the implementation of the process is particularly simple.
  • Basic parameters of such an algorithm are always a leak rate, which according to the invention corresponds to a predetermined maximum data rate, and a maximum bucket size.
  • the bucket size of the leaky bucket algorithm according to the invention should be sufficiently large to minimize data loss. In any case, significantly more than one parcel must be able to be stored.
  • ll package data unit PDU
  • the typical bucket size should be sufficient to buffer the data flow to a mobile station for a period of 1 second.
  • a concrete, typical bucket size is called approx. 8.8 kByte, cf. Section 8.2.3.6. As noted above, however, the bucket size may well grow up to 50 kbytes.
  • condition is checked whether in the forwarding of a
  • Data packet from a series of successive pake ⁇ te a packet data flow which would be exceeded by the maximum data rate predetermined bandwidth for the transmission of the packet data ⁇ flow. If this is the case, it is additionally checked whether the total length of the data packets would exceed the maximum bucket size. If both conditions are fulfilled, the packet is delayed.
  • the packet data flow in particular diejeni comprises ⁇ gen packet data associated with a logical link between the mobile station and the network device, in particular in a PDP context.
  • the logical Verbin ⁇ dung therefore relates to data of a specific data type to be transmitted from a data source to the mobile terminal.
  • the method according to the invention can be implemented particularly simply and thus advantageously in the SGSN and / or GGSN of the core network of a GPRS / UMTS mobile radio network since the current parameter set for currently activated PDP contexts is present in each of these. These can thus simp ⁇ cher way be accessed tenrate by the value of the maximum DA or "maximum bit rate" for the treated data flow reading.
  • the maximum data rate is part of the PDP context parameters. Access to the data packets is possible up to the LLC level via the header information of the data packets. This value can then be assigned to the leak rate of the leaky bucket algorithm used according to the invention.
  • a combination of the method according to the invention with the flow control according to TS 08.18 in a SGSN is readily possible.
  • the inventive method of flow control is preferably downstream.
  • the maxi ⁇ male transmission rate of MSC and BVC flow control is limited in the SGSN to the maximum data rate.
  • the excess traffic per packet data flow is temporarily stored in an intermediate memory or queue memory. This has a space of sufficient size, so that data packets are buffered to an extent Kings ⁇ nen, as it be by typical occurring in the core network bursts ⁇ true. Here, in particular, source-level bursts are too that is caused by the data source of the packet data flow. If the buffer is filled, further, excess data packets are discarded.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the available bandwidths at important interfaces or reference points in a GPRS network
  • FIG. 2 is a schematic representation of a GPRS network with inventively enhanced SGSN and GGSN,
  • FIG. 3 is a flow diagram illustrating an inventive rate limiting algorithm for conformity testing ⁇ .
  • Fig. 4 is a functional block diagram of the components of a union erfindungschert ⁇ SGSN / GGSN from the Figure 2.
  • FIG. 2 shows in a schematized form network devices or network elements of a GPRS mobile radio network 10.
  • the core network 12 of the mobile network 10 includes two GGSNs 14-1 and 14-2 and two SGSNs 16-1 and 16-2. Furthermore, there is a gateway 18 in the core network 12, which functions according to a data flow shaping. TS 23.107 is fulfilled and will be described in more detail below.
  • the radio access network 20 of the mobile radio network 10 comprises a BSC / PCU 22.
  • a mobile radio terminal 24 receives via the mobile radio network 10 in the frame a data flow from an external data 25 a Pa ⁇ ket schemes 26 connected external data source 27th
  • Data flow 25 relates to data that is transmitted as part of a PDP context activated for terminal 24 in GGSN 14-1 and SGSN 16-1.
  • TCP packets that are used by an application, namely a Web browser on the terminal 24, to display a website.
  • other data services could of course be used as well, for example email download or similar download services.
  • Packet data flows such as flow 25 are shown by solid arrows. Interfaces or reference points between the network devices and at the network boundaries are provided with the designations "Gi”, “Gn”, etc., as known to those skilled in the 3GPP UMTS / GPRS specifications.
  • the data flow 25 is generated in response to a request originating from the terminal 24 in the data server 27 and sent from there to the mobile radio network 10 at a data rate which depends on the configuration of the server 27.
  • the data rate would be 10 Mbit / s. It Kings ⁇ nen bursts occur in which the data rate of some 10 milliseconds to several 100 milliseconds to several 10 Mbit / s increases.
  • the gateway 18 is the specification TS det according 23.107 gebil- to the data rate of data flow 25 of the mobile network 10 th adapt to the Ge sacrificehei ⁇ , specifically cash to the availa- ⁇ bandwidth in the core network 12 and radio access network 20.
  • the Gateway 18 could also be implemented as part of GGSN 14-1, but here is drawn as a standalone entity to make it clear that network load-shaping in accordance with FIG. the TS 23.107 on the outside of the mobile network 10 takes place.
  • further units for network load ⁇ are shaping, with respect to the path of the downlink data flow 25 is provided to the terminal 24, again only in the BSC / PCU 22 to the flow of data to the bandwidth capacity over the air interface ⁇ point adapt.
  • the data flow 25 (possibly together with further data flows, which are not drawn in extra) is output via a network interface unit 28 in the direction of the SGSN 16-1.
  • the interface unit 28-1 operates in a known manner to adapt the data flow 25 to the Gn interface.
  • the interface unit 29 in the SGSN 16-1 provides a gensets ⁇ gationsdazzling. As shown in the example of FIG. 2, are here data flows of the GGSNs leads 14-1 and 14-2 together quantitative ⁇ . If a burst only occurs in one of the data flows combined in unit 29, this can severely disrupt the aggregated data flow, as shown in the publication by Jiang & Dovrolis.
  • the interface units 29 and 31 for receiving aggregated data flows are each formed with an average bandwidth or data transmission rate. However, if a burst occurs in one of these data flows, u. For example, the capacity of the unit's inbound queue or queue may be overwhelmed, causing packets to be massively delayed or discarded.
  • the interface units 28-1, 28-2 and 30-1, 30-2 upstream of the aggregation points are further developed in accordance with the invention occurrence of bursts in the Da ⁇ tenflüssen reliably prevent.
  • FIG. 3 shows components of the interface unit 28-1 that are essential to the invention.
  • the construction of the units 28-2, 30-1 and 30-2 ent ⁇ speaks to that of the unit 28-1.
  • the interface unit 28-1 initially has an input queue or input queue 32.
  • a classification module 36 is implemented. To perform the classification, the module 36 accesses a constant memory 38, as will be described in greater detail below.
  • the classification result is passed to a treatmen ⁇ development module 40th
  • the module 40 is configured to adjust, depending on the classification result optionally vitespei ⁇ chernde data packets 34 in a buffer 42 to spei ⁇ manuals to remove the buffered packets from the memory 42 again, and after intermediate storage back to the inbound queue 32nd Not veinzuspei ⁇ chernde packets are adjusted by the processing module to the format of the Gn interface and ge in an output queue 44 provides ⁇ from which removed the forwarded packets to the SGSN 34 and 16-1 according to the physical capacity of the link between GGSN 14 1 and SGSN 16-1 undgelei ⁇ tet.
  • step S1 it is checked whether at least one data packet 34 is present in the input queue 32. If this is the case, the classification module (according to the FIFO principle) determines the length of the first packet 34 present in the queue. To this end, the length L (p) is determined the packet data unit ( "Packet Data Unit” PDU) in the LLC ( “Logical Link Control”) protocol layer of the classifi to ⁇ ornamental package p.
  • a predicted value of the thus genann ⁇ is ten in step S2 "Bucket-Counters" B * determined. This is calculated as the sum of the lengths of the last and the now to behan ⁇ delnden packet minus the desired maximum bit rate multiplied by the time which has elapsed since the sending of the vo ⁇ out previous packet.
  • step S4-A1 a ent ⁇ speaking classification result "forward PDU" is passed to the processing module 40 in a step S4-A1 (Alternative 1).
  • step S4-A1 Alternative 1
  • step S3 If, on the other hand, it is found in step S3 that the sending of the packet to be classified would result in exceeding the maximum bit rate R, in step S4-A2 a corresponding classification result "delay PDU" passed to the treatment module 40, and an update of the parameters B and T p is omitted.
  • the classification module 36 accesses the constant memory 38 (see Fig. 3) in which the value of the maximum data rate or maximum bitrate R is stored.
  • the maximum bucket size of the bucket implemented in the classification module 36 does not need to be stored since a determination and evaluation of the condition as to whether the bucket size would be exceeded when transmitting the respective packet to be classified need not be performed .
  • the Imp ⁇ lement ist of the leaky bucket mechanism of the invention is compared with token bucket algorithms, such as the TS
  • the classification module 36 is for reading out the value of
  • the treatment module 40 receives the classification result "forward PDU" from the classification module 36, then the treatment module 40 removes the first packet 34 from the queue 32 and forwards it in the direction SGSN 16-1 (see FIG.
  • the treatment module 40 If the treatment module 40 receives the "PDU delay" classification result, the module 40 removes the packet to be treated from the queue 32 and stores it in the buffer
  • a timer (not shown) is started in the treatment module 40.
  • the Action module 40 the cached packet the Zwi ⁇ schen arrived 42 and puts the packet back into the input ⁇ queue 32.
  • the value of running in the module 40 timer may, for example, from the stored in the constant memory 38 constant R (maximum data rate) result by with the help of R and the length of the packet a delay time ⁇ space is calculated. In this way, a packet is supplied to delay was ⁇ ner again the classification by the module 36 and is then either transmitted or delayed again.
  • the bucket size for the toe or leaky bucket algorithms implemented on the gateway 18 and in the interface unit 28-1 may assume different values, since both units serve different purposes.
  • the gateway 18 scales the data flow 25 with respect to the quality of service request of the carrier service (bearer service) used for the data flow 25 in the mobile radio network 10.
  • the interface unit 28 implemented on the output side in the GGSN 14-1 -1 serves to avoid packet losses and delays due to the aggregation points present in particular in the core network 12.
  • the data flow 25 is subjected to the SGSN 16-1 continues to be one GPRS flow control according to the TS 18.08 (not shown ge ⁇ ).
  • the performance of the buffer for the air interface in the BSC 22 is turned off.
  • there is no burst-switching network load-shaping because the flow control according to TS 08.18 provides a bucket size of up to about 50 kbytes or more.
  • the data flow 25 is finally subjected to a further shaping according to the TS 23.107 (not shown). This provides, that is / To transmitted to the terminal 24 data flow 25 formed over the air interface Abis conform to the demanding taken in An ⁇ GPRS Bearerservice structurige ⁇ .
  • the constant memory 38 in FIG. 3 may be a memory on which the parameter values for activated PDP contexts are stored.
  • Network interface units the inventive method can also be implemented on stand-alone units of network nodes in the mobile network.
  • the inventively further developed interface units (in the example of FIG. 2, the units 28-1, 28-2, 30-1, 30-2) are respectively in relation to downlink data flows to be protected aggregation ⁇ points or points at which the available Bandwidth decreases, arranged.
  • the points in the mobile radio network at which data flows are to be delimited or smoothed according to the invention should be selected such that no further bursts can arise between this point and the aggregation points to be protected.

Landscapes

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

Abstract

Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz (10), bei dem in einer Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) innerhalb des Mobilfunk-Kernnetzes (12) Datenpakete eines Paketdatenflusses (25) anhand eines Leaky-Bucket-Klassifikationsschemas klassifiziert und ggf. verzögert werden, um Bursts zu glätten und so Verlustwahrscheinlichkeiten und das Auftreten von Verzögerungen bei der Weiterleitung der Datenpakete von einer Datenquelle (27) über das Mobilfunknetz (10) zu einem Mobilfunkendgerät (24) auf einfache und kostengünstige Weise zu vermindern.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz, insbesondere einem GPRS- oder UMTS-Netz.
In GPRS- und UMTS-Netzen erfolgt die Übertragung von Daten paketorientiert, d.h. in Form von Datenpaketen, die einen Da- tenfluss zwischen einer Datenquelle und einem Mobilfunkendge- rät bilden. Anders als in früheren, leitungsorientierten Net¬ zen (z.B. GSM-Netzen) steht dem Datenfluss in paketorientier¬ ten Netzen keine exklusive Verbindung mit fest vorgegebener und reservierter Bandbreite mehr zur Verfügung. Vielmehr wer- den die Datenpakete einer Vielzahl von Paketdatenflüssen über gleiche Verbindungswege geleitet. Somit konkurrieren die Da¬ tenflüsse untereinander um die an den jeweiligen Netzwerkein¬ richtungen verfügbaren Bandbreiten.
Als „Datenfluss" wird hier ein Ensemble von Datenpaketen an¬ gesehen, das zwischen einem Sender und einem Empfänger über ein Netz zu übermitteln ist. Hierbei kann es sich etwa um die Übertragung von Daten zwischen einem Server und einem Client handeln, bspw. zur Emailübertragung. Ein Datenfluss kann aber auch ein „Datenstrom" sein, bei dem es neben der vollständi¬ gen Übermittlung der Daten auch auf die Datenrate am Empfän¬ ger ankommt, bspw. für Telephonie- oder Videoanwendungen („Streaming Media") .
Das weltweite Internet basiert ebenfalls auf dem Prinzip der paketvermittelten Datenübertragung. Aus diesem Bereich sind auch die Probleme bekannt, die sich aus der gemeinsamen Über¬ tragung von Datenflüssen ergeben. Weder einzelne Datenflüsse, noch die für Backbone- oder Kernnetze typischen aggregierten Datenflüsse, die aus der Zusammenfassung bzw. Aggregation mehrerer Datenflüsse hervorgehen, weisen einen kontinuierlichen oder wenigstens annähernd kontinuier¬ lichen Verlauf in der Datenübertragungsrate auf, wenn sie an einem bestimmten Punkt im Netz analysiert werden. Vielmehr zeigen solche Datenflüsse eine für den Internet-Datenverkehr geradezu charakteristische Unregelmäßigkeit in den Datenüber¬ tragungsraten, die als "Burstiness" bezeichnet wird. Ein ein¬ zelner "Burst" zeichnet sich dabei durch eine gegenüber einem Durchschnitt sprunghaft und deutlich erhöhte Paket- bzw. Da¬ tenübertragungsrate aus, die nur für kurze Zeit andauert.
Burstiness führt zur Überlastung von Netzwerkeinrichtungen, die die Vielzahl eintreffender Pakete nicht mehr bewältigen können. Somit besteht eine erhöhte Verlustwahrscheinlichkeit von Datenpaketen, da Datenpakete verworfen werden („Packet Loss") , wenn in der betroffenen Einrichtung, bspw. einem Rou¬ ter, keine Zwischenspeicher vorliegen oder diese bereits vollständig mit weiterzuleitenden Datenpaketen belegt sind.
Weiterhin führt die Überlastung auch zur Verzögerung von Da- tenpaketen („Delay") , wenn diese im Zwischenspeicher lange
Zeit gehalten werden müssen. Verzögerte Datenpakete gelangen auch verzögert zum Empfänger. Je nach Art der übertragenen Daten kann eine übermäßige Verzögerung die Anwendung, die diese Daten verarbeitet, wesentlich stören. Dies gilt etwa für die Übertragung von Gesprächsdaten über das Internet
(„Voice over IP") , wo spätestens eine Verzögerung von 300 ms von dem Hörenden als lästig empfunden wird. Deshalb verwerfen üblicherweise Telephonie-Anwendungen Datenpakete, die mit ei¬ ner entsprechenden Verzögerung eintreffen. Bei massiver Über- lastung einer Netzwerkeinrichtung zwischen Sender und Empfän¬ ger bricht die Gesprächsverbindung schließlich zusammen.
Die einfachste Möglichkeit, trotz "Burstiness" eine zuverläs¬ sige Weiterleitung aller Datenpakete im Internet zu gewähr- leisten, d.h. Loss & Delay zu verringern, besteht darin, alle betroffenen Netzwerkeinrichtungen mit Weiterleitungskapazitä- ten auszurüsten, die es erlauben, auch die während Bursts auftretenden maximalen (Peak-) Datenraten zu behandeln. Aller¬ dings ist dieses sogenannte "Over-Provisioning" teuer, da die Peak-Datenraten in der Regel sehr viel höher sind als die ü- ber längere Zeiträume gemittelten Datenraten. Somit müssen leistungsfähig dimensionierte Netzwerkeinrichtungen bereitge¬ stellt werden, deren Kapazitäten jedoch den größten Teil der Zeit (wenn gerade keine Bursts zu verarbeiten sind) nicht ge¬ nutzt werden.
Für Router oder vergleichbare Weiterleitungs-Netzwerkeinrich- tungen werden daher zusätzliche Mechanismen zur Bewältigung von Bursts bereitgestellt. Diese basieren üblicherweise auf der Verwendung eines Zwischenspeichers, in dem Datenpakete, die zu einem Burst gehören, temporär zwischengespeichert wer- den. Ein solcher Zwischenspeicher kann bspw. pro physikali¬ sche Verbindung der Einrichtung zu benachbarten Einrichtungen im Netzwerk eingerichtet sein. Nach einer bestimmten Verzöge¬ rungszeit werden die zwischengespeicherten Pakete weiterge¬ leitet. Der Burst ist damit verschwunden, d.h. die resultie- rende Datenübertragungsrate entspricht im Ergebnis eher einer durchschnittlichen Übertragungsrate pro Datenfluss.
Solche Netzwerkeinrichtungen können dann etwa dazu ausgebil¬ det sein, spezielle Kennzeichnungen von Datenpaketen zu er- fassen, auszuwerten und die Datenpakete entsprechend der
Kennzeichnung zu behandeln. Hierzu muss dem Sender bekannt sein, welche Kennzeichnung zu welcher Behandlung führt, damit er die zu versendenden Daten entsprechend den Anforderungen der Anwendung wählen kann, welche die Daten anfordert. Ein Beispiel hierfür ist der so genannte DiffServ („Differentiated Services") -Mechanismus .
Andere Mechanismen zur Überlaststeuerung betreffen Vereinba¬ rungen, welche die Endpunkte eines Datenflusses miteinander aushandeln. Die Vereinbarung betrifft insbesondere die Daten¬ rate und u.U. auch den Weg des Datenflusses durch das Netz. Eine Verkehrssteuerung im Netz ("Traffic Policing") überwacht bzw. erzwingt die Einhaltung der Vereinbarung. Ein Beispiel hierfür ist der RSVP („ReSerVation Protocol") -Mechanismus .
Die Weiterleitung von Datenpaketen in Netzwerkeinrichtungen erfordert somit im Grundsatz stets mindestens zwei Schritte, nämlich den der Klassifikation eines ankommenden Datenpaketes und den der Behandlung des Datenpaketes gemäß einem Klassifi¬ kationsergebnis .
Die Klassifikation kann hierbei darin bestehen, dass die Zu¬ gehörigkeit des Datenpaketes zu einer bestimmten Klasse (bei¬ spielsweise einer DiffServ-Klasse) oder zu einem bestimmten Datenfluss (etwa einem RSVP-Datenfluss) bestimmt wird.
In Zuordnung zu der Netzwerkeinrichtung sind Behandlungsvor¬ schriften abgelegt, die für jedes mögliche Klassifikationser¬ gebnis die Behandlung des Datenpaketes spezifizieren. Ein entsprechendes Behandlungsmodul kann beispielsweise ein Da¬ tenpaket unmittelbar für die Weiterleitung freigeben, so dass dieses Paket in eine Ausgangsqueue der Netzwerkeinrichtung eingestellt wird und gemäß den vorhandenen, physikalischen Datenübertragungskapazitäten weitergeleitet wird. In Reaktion auf ein anderes Klassifikationsergebnis kann das Behandlungs¬ modul das Datenpaket in dem oben erwähnten Zwischenspeicher, der ebenfalls in Form einer Queue bzw. Warteschlange ausge¬ bildet sein kann, Zwischenspeichern. Nach einer gewissen Ver¬ zögerungszeit wird das gespeicherte Datenpaket ausgelesen und erneut demselben oder einem weiteren Klassifizierungsmecha¬ nismus zugeführt. In einer Netzwerkeinrichtung können mehrere Klassifizierungs- und Behandlungseinrichtungen hintereinander oder auch geschachtelt vorliegen.
Klassifizierung und Behandlung von Datenpaketen in Netzwerk¬ einrichtungen kann auch unabhängig von den Datenquellen bzw. -senken in den Einrichtungen eines Netzes erfolgen. Man spricht hier von Netzlastformung ("Traffic Shaping"), die vom Netzbetreiber mit dem Ziel durchgeführt wird, die Peak-Daten- raten und Burstlängen zu begrenzen, die in am Netz ankommen¬ den Datenflüssen auftreten.
Zwar ist es durch Anwendung der oben beschriebenen Verfahren prinzipiell möglich, die Burstiness des Internet-Verkehrs zu behandeln. Der Preis hierfür besteht jedoch in zunehmender Komplexität der Netzwerkeinrichtungen und ggf. auch der End¬ einrichtungen. In diesem Spannungsfeld müssen sich Lösungs¬ vorschläge bewähren. Von diesen gibt es eine Vielfalt, wie sie durch die fast unübersehbare Fülle an umfangreichen Fach¬ büchern zum Thema Bandbreitenmanagement im Internet dokumen¬ tiert ist, und die auch an der Anzahl der entsprechenden Ar¬ beitsgruppen des Standardisierungsgremiums für das Internet, der IETF („Internet Engineering Task Force") abzulesen ist. Offenbar ist bisher keine für alle Anwendungen und Netzwerk¬ einrichtungen gleichermaßen optimale Lösung gefunden worden.
Die beschriebenen Probleme stellen sich auch in GPRS- und UMTS-Netzen, da hier Datenflüsse von Datenquellen aus dem allgemeinen Internet auf Mobilfunkendgeräte herunter geladen werden können.
Um für Mobilfunkendgeräte eine verbesserte Datenempfangsqua¬ lität bereitzustellen, hat man sich bisher überwiegend auf die Luftschnittstelle konzentriert, d.h. den Übergang vom Mo¬ bilfunknetz zum Endgerät, da die entlang des Weges von der Datenquelle zur Datensenke im Endgerät zur Verfügung stehende Bandbreite jedenfalls an dieser Stelle am stärksten einge¬ schränkt ist.
Um Loss & Delay an der Luftschnittstelle möglichst zu vermei¬ den, ist die „GPRS Flow Control" gemäß der 3GPP TS 08.18 be¬ kannt. Die GPRS Flow Control schützt den der Luftschnittstel¬ le vorgelagerten Zwischenspeicher bzw. Puffer in der BSC/PCU. An dieser Stelle reduziert sich die Übertragungskapazität auf die Bandbreite, die auf der Luftschnittstelle tatsächlich zur Verfügung steht. Die GPRS Flow Control regelt den Verkehr pro Zelle („BVC Flow Control") und pro Teilnehmer („MS Flow Control", vgl. die Fig. 8.1 in der TS 08.18) .
Für die Flusskontrolle wird ein Algorithmus verwendet (Fig. 8.2), bei dem der Füllstand des Puffers bzw. Buckets und die Leak-Rate (Abflussrate) in der BSC auf dem SGSN simu¬ liert werden. Die Größe des Buckets und die Leak-Rate werden dem SGSN von der BSC mitgeteilt. Im Falle von Überlast werden die Datenpakete im SGSN zwischengespeichert bzw. gepuffert, was die Priorisierung des Transports nach 3GPP-QoS-Prinzipien ermöglicht.
Aus der Veröffentlichung von H. Jiang, C. Dovrolis, "Source- Level IP Packet Bursts: Causes and Effects", Proceedings of the 2003 ACM SIGCOMM Conference on Internet measurement, ist bekannt, dass zumindest eine wesentliche Ursache von Bursts in der Generierung des Datenflusses an der Datenquelle liegt. Hier führen Mechanismen wie beispielsweise die UDP-Nachrich- tensegmentierung und das Aneinanderreihen mehrerer Transfers innerhalb einer stehenden TCP-Verbindung dazu, dass von der
Datenquelle in kurzer Zeit eine große Anzahl von Datenpaketen ausgesendet wird, die die durchschnittliche Datenrate bei weitem übersteigt.
Eine wesentliche Aussage der Veröffentlichung ist weiter, dass das Vorhandensein von derartigen "Source Level IP Packet Bursts" in einzelnen Datenflüssen einen wesentlichen Einfluss auch auf aggregierten Datenverkehr hat. Dementsprechend wird empfohlen, Datenquellen derart zu konfigurieren, dass derar- tige Packet-Bursts auch schon in einzelnen Datenflüssen nicht auftreten.
In diese Richtung zielt ein Verfahren zur Netzlastformung für UMTS/GRPS-Netze, das aus der 3GPP TS 23.107 bekannt ist. Hier wird eine maximale Bitrate ("maximum bitrate") definiert als eine maximale Anzahl von Bits, die über einen Netzeintritts¬ punkt („Service Access Point", SAP) in das Mobilfunknetz wäh- rend einer bestimmten Zeitspanne eintreten, geteilt durch diese Zeitspanne. Ein Datenverkehr geht zu dieser maximalen Datenrate konform, wenn er gemäß einem Token-Bucket-Algo- rithmus gebildet ist, wobei die Token-Rate gleich der maxima- len Bitrate und die Bucket-Size bzw. -große gleich der maxi¬ malen SDU („Service Data Unit") -Größe ist (vgl. etwa Abschnitt 6.4.3.1 in der TS 23.107) .
Die Maximum Bitrate ist der einzige Parameter zur Regelung der Bitrate, der für die QoS-Klassen "Interactive" und "Back- ground" in der TS 23.107 spezifiziert wird. Der Zweck besteht hier darin, eine maximale Bitrate für Datenflüsse an den Grenzen des Mobilfunknetzes zu definieren. Insbesondere geht es um die Begrenzung der Datenrate von Seiten der Applikati- on, wie den die beiden Verkehrsklassen betreffenden Passagen im Abschnitt 6.4.3.2 der TS 23.107 zu entnehmen ist.
Der Verkehr müsste also idealer Weise durch ein Datenfluss- Behandlungsmodul nahe der Datenquelle geformt werden. Hierzu schlägt die TS 23.107 einen "Conditioner" auf der Eingangs¬ seite eines Gateways vor, vgl. Fig. 3 der TS 23.107.
Allerdings ist eine derartige Netzlastformung bisher kaum verbreitet. Für typische Applikationen wie beispielsweise Web-Browsing oder Email-Download werden von den Betreibern von Mailservern oder Webservern keine maximalen Bitraten vor¬ gesehen. Allgemein haben die Betreiber von Datenquellen ir¬ gendwo im Internet auch keinen Anlass, aufgrund der Anforde¬ rungen von Mobilfunknetz-Betreibern flächendeckend entspre- chende Bandbreitenbeschränkungen einzuführen.
Somit kann eine Architektur, wie sie in der Fig. 3 der TS 23.107 angedeutet ist, nur in Ausnahmefällen zu einer Verrin¬ gerung der Burstiness im Kernnetz und Funk-Zugangsnetz (Radio Access Network", RAN) eines Mobilfunkbetreibers führen, wenn beispielsweise die Datenquelle zum Mobilfunknetz gehört oder der Betreiber des Netzwerkes eine entsprechende Vereinbarung mit dem Datenanbieter getroffen hat.
Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Verlustwahr- scheinlichkeiten und das Auftreten von Verzögerungen bei der Weiterleitung von Datenpaketen von einer Datenquelle über ein Mobilfunknetz zu einem Mobilfunkendgerät auf einfache und kostengünstige Weise zu vermindern, sowie entsprechend ausge¬ rüstete Netzknoten vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Netzwerkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Wie oben geschildert, hat sich das Bandbreitenmanagement in
Bezug auf Mobilfunknetze bisher auf die Übertragung von Daten über die Luftschnittstelle konzentriert, wie dies beispiels¬ weise bei der GPRS Flow Control gemäß TS 08.18, aber auch der Netzlastformung gemäß TS 23.107 der Fall ist (vgl. in der dortigen Fig. 3 den "Conditioner" an der Grenze des Funk- Zugangsnetzwerkes (RAN) zum Mobilfunkendgerät) . Auf der ande¬ ren Seite wird in dem oben erwähnten Artikel von Jiang & Dov- rolis mitgeteilt, man solle sich zum Glätten von Datenverkehr auf die Datenquelle konzentrieren, wie dies auch der TS 23.107 zu entnehmen ist.
Eine wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, sich von diesem hergebrachten Denken zu lösen und die Netzwerkeinrich¬ tungen im Inneren des Kernnetzes in die Betrachtung mit ein- zubeziehen.
Zur Erläuterung wird in der Fig. 1 ein stark schematisiertes GPRS-Netz mit den Komponenten des Kernnetzes GGSN und SGSN und der Komponente des Funk-Zugangsnetzes BSC/PCU gezeigt.
Für einen von einer Datenquelle (Server) ausgehenden Daten- fluss stehen im allgemeinen Internet sowie bei Eintritt in das Mobilfunk-Kernnetz über die Gi-Schnittstelle am GGSN zu¬ nächst noch einige 10 Mbit/s an Bandbreite zur Verfügung. Diese Bandbreite genügt, um bspw. Bewegtbilder im Rahmen ei¬ ner Videotelephonie-Session zu übertragen; derartige Daten- flüsse werden typischerweise mit 2 Mbit/s gesendet. Dies ist deutlich weniger als die verfügbare Kapazität (jedenfalls für einen einzelnen derartigen Datenfluss), so dass auch für etwa in dem Strom auftretende Bursts genügend Bandbreite zur Ver¬ fügung steht.
Im Kernnetz wird der Datenfluss über die Gn-Schnittstelle an dasjenige SGSN weitergeleitet, welches für die Betreuung des Mobilfunkendgerätes (MS) zuständig ist, das den Zielpunkt des Datenflusses darstellt. Obwohl auch an der Gn-Schnittstelle noch große Bandbreiten zur Verfügung stehen, können hier be¬ reits Probleme durch die Burstiness eines oder mehrerer Da¬ tenflüsse auftreten, da die Gn-Schnittstelle bzw. das (in Downlink-, d.h. zum Endgerät weisender Richtung) nachgelager¬ te SGSN ein Aggregationspunkt ist, an dem zahlreiche Daten- flüsse zusammentreffen.
Bei der Weiterleitung eines Datenflusses aus dem Kernnetz in das Funk-Zugangsnetz reduziert sich die verfügbare Bandbreite deutlich auf typischerweise 2 Mbit/s. Weiterhin ist die Luft- schnittsteile Abis/Um zwischen Funk-Zugangsnetz und Mobil- funkendgerät ein Punkt, an dem Bursts zu erhöhter Verlust¬ wahrscheinlichkeit und/oder Verzögerungen im Paketdatentrans¬ port führen. An dieser Stelle reduziert sich nämlich im all¬ gemeinen die für die Übertragung von einem oder mehreren Da- tenflüssen verfügbare Bandbreite deutlich, beispielsweise von den ursprünglich einigen 10 Mbit/s auf unter 1 Mbit/s.
Die Burstiness des Paketdatenverkehrs kann aber nicht nur an der Luftschnittstelle, sondern auch an den weiteren, oben ge- nannten Schnittstellen bzw. Punkten im Mobilfunknetz dazu führen, dass die Zwischenspeicher bzw. Puffer im GGSN, SGSN, BSC/PCU durch einen in einem Datenfluss auftretenden Burst überlastet werden und Datenpakete dieses oder anderer Daten¬ flüsse verzögert werden oder verworfen werden müssen.
Von daher wird verständlich, dass auch die GPRS Flow Control das Problem des Loss & Delay beim Empfang von Datenflüssen in Endgeräten nicht löst:
1. Die GPRS Flow Control schützt den Engpass an der Luft¬ schnittstelle, nicht aber die Kollisions- und Aggregations- punkte am Gn-Interface. Auch im Kernnetz oder an der Grenze zum Funk-Zugangsnetz bestehen Aggregationspunkte, insbesonde¬ re benachbart der Gb- bzw. Gn-Schnittstelle. Ferner wird auch an der Gb-Schnittstelle die verfügbare Bandbreite pro Daten- fluss verringert.
2. Ist die Kapazität des Buckets auf dem SGSN nicht ausge¬ schöpft, erlaubt die Spezifikation es dem SGSN, die Datenpa¬ kete mit unbegrenzter Rate zur BSC zu senden. Erst wenn das Bücket aufgebraucht ist, begrenzt die Token Rate den Durch- fluss in Richtung BSC. Da in der Praxis die Größen des Bu¬ ckets sowohl für die BVC Flow Control als auch für die MS Flow Control durchaus im Bereich 50 Kbyte oder darüber liegen können, passieren kurzfristige Bursts den SGSN ungehindert.
Dies liegt daran, dass die Bucket-Size sich direkt auf die Glättung von Bursts auswirkt. Ankommende Datenpakete, deren aufsummierte Gesamtlänge die Bucket-Size nicht übersteigt, werden unmittelbar weitergeleitet. Ein aus einer Vielzahl von Paketen bestehender Burst wird also nicht abgefangen, wenn seine Gesamtlänge unter der Bucket-Size bleibt. Ein derarti¬ ger Burst passiert die Netzwerkeinrichtung unverändert.
Die GPRS Flow Control bietet damit auch für den Bereich zwi¬ schen SGSN und BSC, das Gb-Interface, keinen ausreichenden Schutz. Kritischer Punkt ist hier vor allem der SGSN-seitige Ausgang der NSVCs („Network Service Virtual Circuits") zur BSC über das Gb-Interface. An dieser Stelle wird die Band- breite auf 64 kBit/s bis maximal 2 Mbit/s (Frame Relay) redu¬ ziert. Zudem wird hier der Verkehr zu mehreren Mobilfunkzel¬ len zusammengefasst, es kann also zur gegenseitigen Behinde¬ rung einzelner Verkehrsdatenflüsse kommen.
Somit sollte ein geeignetes Verfahren zur Netzlastformung ein Bandbreitenmanagement im Kernnetz verwirklichen, um Verlust¬ wahrscheinlichkeiten und Verzögerung von Datenpaketen für ei¬ nen Datenfluss zwischen einer intern oder extern zum Mobil- funknetz gelegenen Datenquelle zu einem mit dem Mobilfunknetz verbundenen Mobilfunkendgerät wesentlich senken zu können.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Datenrate eines Da¬ tenflusses innerhalb des Kernnetzes auf eine maximale Daten- rate zu begrenzen. Der überschüssige Verkehr wird in angemes¬ senem Umfang, d.h. im Umfang der zu erwartenden Bursts, zwi¬ schengespeichert.
Hierzu wird in einer Netzwerkeinrichtung des Kernnetzes ein Klassifikationsschema zu implementieren, das auf Basis eines Leaky-Bucket-Algorithmus gebildet ist. Solche Algorithmen werden verbreitet für Klassifikationen und Behandlungen von Datenflüssen eingesetzt, somit kann auf vorhandene Algorith¬ men und Implementierungen bzw. SW-Module für diesen Algorith- mus zurückgegriffen werden und die Umsetzung des Verfahrens gestaltet sich besonders einfach.
Grundlegende Parameter eines solchen Algorithmus sind stets eine Leak-Rate, die erfindungsgemäß einer vorgegebenen maxi- malen Datenrate entspricht, und eine maximale Bucket-Size.
Die Bucket-Size des erfindungsgemäßen Leaky-Bucket-Algorith¬ mus sollte genügend groß sein, um den Datenverlust gering zu halten. Auf jeden Fall muss deutlich mehr als ein Paket ge¬ speichert werden können.
Der gemäß der TS 08.18 zu verwendende Token-Bucket-Algorith- mus sieht eine Bucket-Size von der Größe mindestens einer Fa¬
ll ketdateneinheit ("Package Data Unit", PDU) vor. Die typische Bucket-Size soll jedoch ausreichend sein, um den Datenfluss zu einem Mobilfunkendgerät für einen Zeitraum von 1 Sekunde zwischenzuspeichern. Als konkrete, typische Bucket-Size wer- den ca. 8.8 kByte genannt, vgl. Abschnitt 8.2.3.6. Wie oben angemerkt, kann die Bucket-Size aber auch durchaus bis zu 50 kByte groß werden.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bedingung geprüft, ob bei der Weiterleitung eines
Datenpaketes aus einer Reihe aufeinander folgender Datenpake¬ te eines Paketdatenflusses die durch die maximale Datenrate vorgegebene Bandbreite für die Übermittlung des Paketdaten¬ flusses überschritten würde. Ist dies der Fall, wird ergän- zend geprüft, ob die Gesamtlänge der Datenpakete die maximale Bucket-Size überschreiten würde. Sind beide Bedingungen er¬ füllt, wird das Paket verzögert.
Bei einem Algorithmus mit relativ großer Bucket-Size, wie bei der GPRS Flow Control gem. TS 08.18, wird die maximale Daten¬ rate nur über relativ lange Zeiträume eingehalten, da ein Burst mit einem Gesamtdatenumfang kleiner oder gleich der ma¬ ximalen Bucket-Size nicht geglättet wird. Mit der sehr klei¬ nen Bucket-Size gemäß der Erfindung können Bursts die Netz- Werkeinrichtungen im Kernnetz nicht passieren.
Bei einem herkömmlichen Token-Bucket-Verfahren muss kontinu¬ ierlich geprüft werden, ob ein momentaner Bucket-Counter, entsprechend einem momentanen "Füllstand" des Buckets, die maximale Bucket-Size überschreitet.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen demge¬ genüber in der einfachen Implementierung. Im Gegensatz zu ei¬ ner lückenlosen Flusskontrolle wird außerdem wenig CPU- Kapazität benötigt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Paketdatenfluss insbesondere diejeni¬ gen Paketdaten, die einer logischen Verbindung zwischen dem Mobilfunkendgerät und der Netzwerkeinrichtung zugeordnet sind, insbesondere in einem PDP-Kontext. Die logische Verbin¬ dung betrifft also Daten eines bestimmten Datentyps, die von einer Datenquelle zum Mobilfunkendgerät übermittelt werden.
Besonders einfach und damit vorteilhaft kann das erfindungs- gemäße Verfahren im SGSN und/oder GGSN des Kernnetzes eines GPRS/UMTS-Mobilfunknetzes implementiert werden, da in diesen jeweils der aktuelle Parametersatz für momentan aktivierte PDP-Kontexte vorhanden ist. Auf diesen kann somit in einfa¬ cher Weise zugegriffen werden, um den Wert der maximalen Da- tenrate bzw. "Maximum Bitrate" für den zu behandelnden Daten- fluss auszulesen.
Die maximale Datenrate ist Bestandteil der PDP-Kontextpara- meter. Der Zugriff auf die Datenpakete ist bis auf LLC-Ebene über die Header-Informationen der Datenpakete möglich. Dieser Wert kann dann der Leak-Rate des erfindungsgemäß verwendeten Leaky-Bucket-Algorithmus zugewiesen werden.
Eine Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Flusskontrolle gemäß TS 08.18 in einem SGSN ist ohne weiteres möglich. Hierzu wird bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren der Flusskontrolle nachgelagert. Insbesondere wird die maxi¬ male Senderate von MSC- und BVC Flow Control im SGSN auf die maximale Datenrate beschränkt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der über¬ schüssige Verkehr pro Paketdatenfluss in einem Zwischenspei¬ cher bzw. Warteschlangenspeicher zwischengespeichert. Dieser weist einen Speicherplatz von genügender Größe auf, so dass Datenpakete in einem Umfang zwischengespeichert werden kön¬ nen, wie er durch typische im Kernnetz auftretende Bursts be¬ stimmt ist. Hierbei sind insbesondere Source-Level-Bursts zu berücksichtigen, die durch die Datenquelle des Paketdaten- flusss verursacht werden. Ist der Zwischenspeicher gefüllt, werden weitere, überschüssige Datenpakete verworfen.
Weitere Merkmale, Zweckmäßigkeiten und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die wesentlichen Aspekte erfindungs¬ gemäß ausgebildeter Netzwerkeinrichtungen ergeben sich aus den erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus¬ führungsbeispiels weiter erläutert. Hierfür sind Figuren bei¬ gefügt, von denen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der verfügbaren Band- breiten an wichtigen Schnittstellen bzw. Referenzpunkten in einem GPRS-Netz,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines GPRS-Netzes mit erfindungsgemäß weiterentwickeltem SGSN und GGSN,
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfin¬ dungsgemäßen Ratenbegrenzungs-Algorithmus zur Konformitäts¬ prüfung,
Fig. 4 ein funktionales Blockschaltbild der erfindungswesent¬ lichen Komponenten eines SGSN/GGSN aus der Figur 2.
In der Fig. 2 sind in schematisierter Form Netzwerkeinrich¬ tungen bzw. Netzelemente eines GPRS-Mobilfunknetzwerkes 10 gezeigt. Das Kernnetz 12 des Mobilfunknetzes 10 umfasst zwei GGSNs 14-1 und 14-2 sowie zwei SGSNs 16-1 und 16-2. Ferner liegt im Kernnetz 12 ein Gateway 18 vor, welches Funktionen einer Datenfluss-Formung gem. der TS 23.107 erfüllt und wei¬ ter unten genauer beschrieben wird. Das Funk-Zugangsnetz 20 des Mobilfunknetzes 10 umfasst eine BSC/PCU 22. Ein Mobil- funkendgerät 24 empfängt über das Mobilfunknetz 10 im Rahmen eines Datenflusses 25 Daten von einer über ein externes Pa¬ ketdatennetz 26 angebundenen externen Datenquelle 27.
Der Datenfluss 25 betrifft dabei Daten, die im Rahmen eines für das Endgerät 24 im GGSN 14-1 und SGSN 16-1 aktivierten PDP-Kontextes übermittelt werden. Hierbei handelt es sich um TCP-Pakete, die von einer Anwendung, nämlich einem Web¬ Browser auf dem Endgerät 24 verwendet werden, um eine Website darzustellen. Als Beispiele könnten natürlich genauso gut an- dere Datenservices herangezogen werden, bspw. Email-Download oder dergleichen Download-Dienste.
Paketdatenflüsse wie der Fluss 25 sind mittels durchgezogener Pfeile dargestellt. Schnittstellen bzw. Referenzpunkte zwi- sehen den Netzwerkeinrichtungen und an den Netzgrenzen sind mit den Bezeichnungen "Gi", "Gn", usw. versehen, wie sie dem Fachmann aus den 3GPP UMTS/GPRS-Spezifikationen bekannt sind.
Der Datenfluss 25 wird in Reaktion auf eine vom Endgerät 24 stammende Anforderung im Datenserver 27 erzeugt und von dort mit einer Datenrate an das Mobilfunknetz 10 gesendet, die von den Konfiguration des Servers 27 abhängt. In dem hier ge¬ schilderten Beispiel betrage die Datenrate 10 Mbit/s. Es kön¬ nen Bursts auftreten, bei denen die Datenrate für einige 10 Millisekunden bis einige 100 Millisekunden auf mehrere 10 Mbit/s ansteigt.
Bei Eintritt in das Netz 10 an der durch das Gateway 18 ver¬ körperten Gi-Schnittstelle ist diese Datenrate in ihrem zeit- liehen Verlauf durch die Gegebenheiten des externen Netzes 26 modifiziert. So ist es denkbar, dass zusätzliche Bursts in dem Datenfluss auftreten.
Das Gateway 18 ist gemäß der Spezifikation TS 23.107 gebil- det, um die Datenrate des Datenflusses 25 an die Gegebenhei¬ ten des Mobilfunknetzes 10 anzupassen, konkret an die verfüg¬ baren Bandbreiten im Kernnetz 12 und Funk-Zugangsnetz 20. Das Gateway 18 könnte auch als Teil des GGSNs 14-1 implementiert sein, ist hier jedoch als eigenständige Einheit gezeichnet, um zu verdeutlichen, dass die Netzlastformung gem. der TS 23.107 an der Außenseite des Mobilfunknetzes 10 stattfin- det. Gemäß der TS 23.107 sind weitere Einheiten zur Netzlast¬ formung, bezogen auf den Weg des Downlink-Datenflusses 25 zum Endgerät 24, erst wieder in der BSC/PCU 22 vorgesehen, um den Datenfluss an die Bandbreitenkapazität über die Luftschnitt¬ stelle anzupassen.
Im GGSN 14-1 wird der Datenfluss 25 (ggf. zusammen mit weite¬ ren Datenflüssen, die nicht extra eingezeichnet sind) über eine Netzwerk-Schnittstelleneinheit 28 in Richtung auf das SGSN 16-1 ausgegeben. Die Schnittstelleneinheit 28-1 arbeitet in bekannter Weise, um den Datenfluss 25 an die Gn-Schnitt- stelle anzupassen.
Die Schnittstelleneinheit 29 im SGSN 16-1 stellt einen Aggre¬ gationspunkt dar. Wie in dem Beispiel der Fig. 2 gezeigt, werden hier Datenflüsse der GGSNs 14-1 und 14-2 zusammenge¬ führt. Tritt nun nur in einem der in der Einheit 29 zusammen- gefassten Datenflüsse ein Burst auf, kann das den aggregier- ten Datenfluss empfindlich stören, wie in der Publikation von Jiang & Dovrolis gezeigt.
Gleiches gilt in dem Beispiel der Fig. 2 eingangsseitig an der BSC/PCU 22, wo Datenflüsse der SGSNs 16-1 und 16-2 in der empfangenden Schnittstelleneinheit 31 aggregiert werden.
Zwar sind die Schnittstelleneinheiten 29 und 31 zum Empfang von aggregierten Datenflüssen jeweils mit einer Durch¬ schnitts-Bandbreite bzw. -datenübertragungsrate ausgebildet. Tritt jedoch in einer dieser Datenflüsse ein Burst auf, wird u. U. die Kapazität der Eingangsqueue bzw. -warteschlange der Einheit überfordert, so dass Pakete massiv verzögert oder gar verworfen werden müssen. Um das Auftreten von Loss und Delay in Datenflüssen wie dem Datenfluss 25 beim Durchgang durch das Mobilfunknetz 10 zu verhindern, sind die den Aggregationspunkten vorgelagerten Schnittstelleneinheiten 28-1, 28-2 und 30-1, 30-2 erfindungs- gemäß weitergebildet, um das Auftreten von Bursts in den Da¬ tenflüssen zuverlässig zu verhindern.
Zur genaueren Erläuterung sind in der Fig. 3 erfindungswe¬ sentliche Komponenten der Schnittstelleneinheit 28-1 darge- stellt. Der Aufbau der Einheiten 28-2, 30-1 und 30-2 ent¬ spricht demjenigen der Einheit 28-1.
Die Schnittstelleneinheit 28-1 verfügt zunächst über eine Eingangswarteschlange bzw. Eingangsqueue 32. In diese werden Datenpakete 34 des Paketdatenflusses 25 vom Server 26 sowie
Pakete weiterer Datenflüsse eingereiht, die zur Weiterleitung vom GGSN 14-1 über die Gn-Schnittstelle an das SGSN 16-1 be¬ stimmt sind. Einige der Datenpakete 34 sind in der Fig. 3 schematisch dargestellt.
Zur Klassifizierung der in der Eingangsqueue 32 befindlichen Datenpakete 34 ist ein Klassifikationsmodul 36 implementiert. Zur Durchführung der Klassifizierung greift das Modul 36 auf einen Konstantenspeicher 38 zu, wie unten genauer beschrieben werden wird. Das Klassifizierungsergebnis wird an ein Behand¬ lungsmodul 40 übergeben. Das Modul 40 ist ausgebildet, um in Abhängigkeit vom Klassifikationsergebnis ggf. zwischenzuspei¬ chernde Datenpakete 34 in einem Zwischenspeicher 42 zu spei¬ chern, die zwischengespeicherten Pakete aus dem Speicher 42 wieder zu entnehmen, und nach der Zwischenspeicherung zurück in die Eingangsqueue 32 einzustellen. Nicht zwischenzuspei¬ chernde Pakete werden vom Behandlungsmodul auf das Format der Gn-Schnittstelle angepasst und in eine Ausgangsqueue 44 ge¬ stellt, aus der die an das SGSN 16-1 weiterzuleitenden Pakete 34 entnommen und nach Maßgabe der physikalischen Kapazität der Verbindung zwischen GGSN 14-1 und SGSN 16-1 weitergelei¬ tet werden. Die Funktionsweise des Klassifikationsmoduls 36 wird anhand der Schritte Sl bis SlO des Flussdiagramms der Fig. 4 be¬ schrieben. Im Schritt Sl wird überprüft, ob mindestens ein Datenpaket 34 in der Eingangswarteschlange 32 vorliegt. Ist das der Fall, wird durch das Klassifikationsmodul 36 (gemäß dem FIFO-Prinzip) die Länge des ersten in der Queue vorlie¬ genden Paketes 34 bestimmt. Hierzu wird die Länge L(p) der Paketdateneinheit ("Packet Data Unit", PDU) in der LLC("Logical Link Control") -Protokollschicht des zu klassifi¬ zierenden Paketes p bestimmt.
Mit L(p) wird in Schritt S2 ein Vorhersagewert des so genann¬ ten "Bucket-Counters" B* ermittelt. Dieser berechnet sich als die Summe der Längen des letzten sowie des nunmehr zu behan¬ delnden Paketes abzüglich der gewünschten, maximalen Bitrate, multipliziert mit der Zeit, die seit dem Versenden des vo¬ rausgegangenen Paketes vergangen ist.
Dieser Vorhersagewert wird im Schritt S3 mit der in Schritt
51 ermittelten Länge des Paketes L(p) verglichen. Ist der Vorhersagewert B* kleiner, würde die Weiterleitung des Pake¬ tes p mit der maximalen Bitrate R konform gehen. Somit kann das Paket p weitergeleitet werden.
Hierzu wird in einem Schritt S4-A1 (Alternative 1) ein ent¬ sprechendes Klassifikationsergebnis „PDU weiterleiten" an das Behandlungsmodul 40 übergeben. Außerdem wird der im Schritt
52 verwendete Algorithmus für die Klassifizierung des nächs- ten Paketes vorbereitet, in dem der Bucket-Count auf die Län¬ ge des soeben klassifizierten Paketes gesetzt und der Zeit¬ punkt des Versendens des letzten Paketes auf den momentanen Zeitpunkt gesetzt wird.
Ergibt sich andererseits im Schritt S3, dass das Versenden des zu klassifizierenden Paketes zu einem Überschreiten der maximalen Bitrate R führen würde, wird in einem Schritt S4-A2 ein entsprechendes Klassifizierungsergebnis „PDU verzögern" an das Behandlungsmodul 40 übergeben, und ein Aktualisieren der Parameter B und Tp unterbleibt.
Um im Schritt S2 den Wert des Bucket-Count B* zu bestimmen, greift das Klassifikationsmodul 36 auf den Konstantenspeicher 38 (vgl. Fig. 3) zu, in dem der Wert der maximalen Datenrate bzw. "maximum bitrate" R gespeichert ist. Die maximale Bu- cket-Size des im Klassifikationsmodul 36 implementierten Bu- cket braucht nicht gespeichert zu werden, da eine Ermittlung und Auswertung der Bedingung, ob bei Übermittlung des jeweils zu klassifizierenden Paketes ein Überschreiten der Bucket- Size erfolgen würde, nicht durchgeführt werden muss. Die Imp¬ lementierung des erfindungsgemäßen Leaky-Bucket-Mechanismus ist gegenüber Token-Bucket-Algorithmen, etwa gemäß der TS
23.107, vereinfacht. Damit verringern sich die zur Klassifi¬ zierung der Pakete im Modul 36 erforderlichen CPU-Bearbei¬ tungszeiten.
Das Klassifikationsmodul 36 ist zum Auslesen des Wertes der
Maximum Bitrate desjenigen aktivierten PDP-Kontext-Parameter- satzes, der dem Endgerät 24 und dem Paketdatenfluss 25 zuge¬ ordnet ist, aus einem PDP-Kontextspeicher (nicht gezeigt) des GGSNs 14-1 und zur Abspeicherung dieses Wertes im Konstanten- Speicher als konstanter Parameter für die Leak-Rate R des er¬ findungsgemäßen Algorithmus ausgebildet.
Erhält das Behandlungsmodul 40 vom Klassifikationsmodul 36 das Klassifikationsergebnis "PDU weiterleiten", so entnimmt das Behandlungsmodul 40 das erste Paket 34 aus der Queue 32 und leitet dieses in Richtung SGSN 16-1 (vgl. Fig. 2) weiter.
Erhält das Behandlungsmodul 40 das Klassifikationsergebnis "PDU verzögern", so entnimmt das Modul 40 das zu behandelnde Paket der Queue 32 und speichert dieses im Zwischenspeicher
42. Gleichzeitig wird im Behandlungsmodul 40 ein Timer (nicht gezeigt) gestartet. Nach Ablauf des Timers entnimmt das Be- handlungsmodul 40 das zwischengespeicherte Paket dem Zwi¬ schenspeicher 42 und stellt das Paket zurück in die Eingangs¬ queue 32. Der Wert des im Modul 40 ablaufenden Timers kann sich beispielsweise aus der im Konstantenspeicher 38 gespei- cherten Konstanten R (maximale Datenrate) ergeben, indem mit Hilfe von R und der Länge des Paketes ein Verzögerungszeit¬ raum berechnet wird. Auf diese Weise wird ein Paket nach sei¬ ner Verzögerung erneut der Klassifizierung durch das Modul 36 zugeführt und wird dann entweder weitergeleitet oder erneut verzögert.
Die Bucket-Size für die Token- bzw. Leaky-Bucket-Algorithmen, die auf dem Gateway 18 und in der Schnittstelleneinheit 28-1 implementiert sind, können unterschiedliche Werte annehmen, da beide Einheiten unterschiedlichen Zwecken dienen. Das Ga¬ teway 18 skaliert den Datenfluss 25 in Bezug auf die Quality- of-Service-Anforderung des für den Datenfluss 25 in Anspruch genommenen Trägerdienstes (Bearer-Service) im Mobilfunknetz 10. Die ausgangsseitig im GGSN 14-1 implementierte Schnitt- Stelleneinheit 28-1 dient der Vermeidung von Paketverlusten und -Verzögerungen aufgrund der insbesondere im Kernnetz 12 vorliegenden Aggregationspunkte.
Demgegenüber soll die maximale Datenrate (d.h. die Maximum Bitrate) pro PDP-Kontext an allen Punkten gleich sein, unab¬ hängig von der Netzkonfiguration. Wäre die maximale Datenrate an einem Punkt kleiner als die im PDP-Kontext angegebene Ma¬ ximum Bitrate, könnte die Maximum Bitrate nicht mehr gewähr¬ leistet werden.
Der Datenfluss 25 wird im SGSN 16-1 weiterhin einer GPRS- Flusskontrolle gemäß der TS 08.18 unterworfen (nicht ge¬ zeigt) . Hierbei wird auf die Leistungsfähigkeit des Puffers für die Luftschnittstelle in der BSC 22 abgestellt. Aller- dings findet eine Bursts ausschaltende Netzlastformung nicht statt, da die Flusskontrolle gemäß der TS 08.18 eine Bucket- Size bis zu etwa 50 kByte oder darüber hinaus vorsieht. Durch die entsprechend den Schnittstelleneinheiten 28-1 und 28-2 ausgebildete Einheiten 30-1 und 30-2 wird der Aggregati¬ onspunkt in der BSC/PCU 22 geschützt. In der BSC 22 wird der Datenfluss 25 schließlich einer weiteren Formung gemäß der TS 23.107 unterzogen (nicht gezeigt) . Dadurch wird sicherge¬ stellt, dass der über die Luftschnittstelle Abis/Um an das Endgerät 24 übermittelte Datenfluss 25 konform zu dem in An¬ spruch genommenen GPRS-Bearerservice gebildet ist.
Der Konstantenspeicher 38 in der Fig. 3 kann ein Speicher sein, auf dem die Parameterwerte für aktivierte PDP-Kontexte abgelegt sind.
Statt wie in dem hier geschilderten Beispiel jeweils auf
Netzwerk-Schnittstelleneinheiten, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf eigenständigen Einheiten der Netzknoten im Mobilfunknetzwerk implementiert sein. Die erfindungsgemäß weiterentwickelten Schnittstelleneinheiten (im Beispiel der Fig. 2 die Einheiten 28-1, 28-2, 30-1, 30-2) sind jeweils in Bezug auf Downlink-Datenflüsse vor zu schützenden Aggregati¬ onspunkten oder Punkten, an denen die verfügbare Bandbreite sich verringert, angeordnet. Allgemein sind die Stellen im Mobilfunknetz, an denen Datenflüsse erfindungsgemäß zu be- grenzen bzw. glätten sind, so zu wählen, dass zwischen dieser Stelle und den zu schützenden Aggregationspunkten keine wei¬ teren Bursts entstehen können.
Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel stellt nur eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung dar. Darüber hinaus sind im Geltungsbereich der Erfindung, der ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche angegeben wird, durch fach¬ männisches Handeln noch viele weitere Ausführungsformen denk¬ bar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz (10), insbesondere einem GPRS- oder UMTS-Netz, wobei das Mobilfunknetz (10) ein Funk-Zugangsnetz (20) und ein Kernnetz (12) aufweist und ein Paketdatenfluss (25) von mindestens einer Datenquelle
(27) zu einem Mobilfunkendgerät (24) über mindestens eine
Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) im Kernnetz (12) und das Funk-Zugangsnetz (20) weitergeleitet wird, in der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25) anhand eines vorgegebenen Klas¬ sifikationsschemas klassifiziert werden, als Klassifikationsschema ein Leaky-Bucket-Algorithmus eingesetzt wird, wobei eine Leak-Rate (R) einer vorgegebe¬ nen maximalen Datenrate entspricht, die Klassifizierung derart durchgeführt wird, dass für solche Datenpakete von einer Reihe aufeinander folgender Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25), bei deren Weiterleitung die durch die maximale Datenrate vorgegebene Bandbreite für die Übermittlung des Paketdatenflusses (25) überschritten würde, jeweils ein vorbestimmtes Klassifika¬ tionsergebnis erhalten wird (S3) , jedes klassifizierte Datenpaket (34) in der Netzwerkein- richtung (14-1, 16-1) entsprechend dem Klassifikationser¬ gebnis behandelt wird, wobei in Abhängigkeit von dem vor¬ bestimmten Klassifikationsergebnis das entsprechende Da¬ tenpaket (34) in der Weiterleitung verzögert wird (S4-A2), so dass bei der Übermittlung des Paketdatenflusses (25) von der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) zum Mobilfunkend¬ gerät (24) die vorgegebene maximale Datenrate eingehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
Klassifizierung und Behandlung der Datenpakete (34), bezogen auf den Paketdatenfluss (25) , in der oder jeder Netzwerkein- richtung (14-1, 16-1) derart vor einem Aggregationspunkt und/oder einem Punkt im Kernnetz (12) oder Funk-Zugangsnetz (20), an dem die für den Paketdatenfluss (25) maximal verfüg¬ bare Bandbreite reduziert wird, erfolgt, dass zwischen der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) und dem Aggregationspunkt oder dem Punkt verringerter Bandbreite keine neuen Bursts entstehen können.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
Klassifizierung und Behandlung der Datenpakete (34) in der oder jeder Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) erfolgt, die, be¬ zogen auf den Paketdatenfluss (25) , vor der Gn- oder der Gb- Schnittstelle liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die maximale Datenrate gemäß der Maximum Bitrate der 3GPP- Spezifikation TS 23.107 für die Verkehrsklassen 'Interactive' und 'Background' gebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Paketdatenfluss (25) diejenigen Paketdaten umfasst, die einer logischen Verbindung zwischen dem Mobilfunkendgerät (24) und der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) zugeordnet sind, insbesondere einem PDP-Kontext.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
Klassifizierung und Behandlung der Datenpakete (34) in einem SGSN (16-1) oder GGSN (14-1) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf den aktivierten PDP-Context-Parametersatz zugegriffen wird, der dem Paketdatenfluss (25) zugeordnet ist, um den Wert der Maximum Bitrate auszulesen und diesen Wert der Leak- Rate (R) zuzuweisen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Funk-Zugangsnetz (20) und/oder an der mobilfunknetz- externen Datenquelle (27) eine Netzlastformung gemäß der 3GPP-Spezifikation TS 23.107 und/oder im Kernnetz vor der Gb-Schnittstelle eine Flusskontrolle ge- maß der 3GPP-Spezifikation TS 08.18 durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25) im SGSN (16- 1) im Anschluss an die Flusskontrolle gemäß der 3GPP-
Spezifikation TS 08.18 klassifiziert und weitergeleitet oder verzögert werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die verzögerten Datenpakete (34) zwischengespeichert werden, wobei ein Zwischenspeicher (42) mit einem bestimmten Speicher¬ platz vorgegeben ist, - Datenpakete (34), für deren Zwischenspeicherung der ver¬ fügbare Speicherplatz im Zwischenspeicher (42) nicht aus¬ reicht, verworfen werden, und der Speicherplatz so vorgegeben ist, dass Datenpakete in einem Umfang zwischengespeichert werden können, der durch die im Kernnetz (12) auftretenden Bursts bestimmt ist.
11. Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) für ein Kernnetz (12) eines Mobilfunknetzes (10), insbesondere GPRS- oder UMTS- Netz, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Klassifikationsmodul (36) , auf dem ein Klassifikations¬ schema auf Basis eines Leaky-Bucket-Algorithmus implementiert ist, zum Klassifizieren der von einer Datenquelle (27) in der Netzwerkeinrichtung (14-1) ankommenden Datenpakete (34) eines Paketdatenflusses (25) zu einem mit dem Mobilfunknetz (10) verbundenen Mobilfunkendgerät (24), wobei eine Leak-Rate (R) einer vorgegebenen maximalen Datenrate entspricht, einen Konstantenspeicher (38) zum Speichern vorgegebener Kon¬ stanten für das Klassifikationsschema, und ein Behandlungsmodul (40) zum Behandeln der klassifizierten Datenpakete (34) entsprechend einem jeweiligen Klassifikati¬ onsergebnis, wobei das Klassifikationsmodul (36) dazu ausgebildet ist, zur Ausführung des Klassifikationsschemas den Wert der Konstanten aus dem Konstantenspeicher (38) auszulesen, anhand der Kon¬ stanten und auf jeweils ein bestimmtes Datenpaket bezogener Daten das Klassifikationsergebnis zu bestimmen und dieses an das Behandlungsmodul (40 ) zu übergeben.
12. Netzwerkeinrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Netzwerkeinrichtung ein SGSN (16-1) oder ein GGSN (14-1) ist.
13. Netzwerkeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Klassifikationsmodul (36) zum Auslesen des Wertes der Ma¬ ximum Bitrate des aktivierten PDP-Context-Parametersatzes, der dem Paketdatenfluss zugeordnet ist, aus einem PDP- Kontextspeicher der Netzwerkeinrichtung und zur Abspeicherung dieses Wertes im Konstantenspeicher (38) als Konstante für die Leak-Rate (R) ausgebildet ist.
EP05787122A 2004-09-24 2005-09-22 Verfahren zur netzlastformung in einem mobilfunknetz Withdrawn EP1794940A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004046400A DE102004046400B4 (de) 2004-09-24 2004-09-24 Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz
PCT/EP2005/054751 WO2006032688A1 (de) 2004-09-24 2005-09-22 Verfahren zur netzlastformung in einem mobilfunknetz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1794940A1 true EP1794940A1 (de) 2007-06-13

Family

ID=35474711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05787122A Withdrawn EP1794940A1 (de) 2004-09-24 2005-09-22 Verfahren zur netzlastformung in einem mobilfunknetz

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20070268831A1 (de)
EP (1) EP1794940A1 (de)
KR (1) KR20070053256A (de)
CN (1) CN101027876A (de)
DE (1) DE102004046400B4 (de)
WO (1) WO2006032688A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080175248A1 (en) * 2006-11-06 2008-07-24 Jagadeesh Dantuluri Method and Apparatus Regarding Monitoring a Streaming/Conversational-Class Data Session to Detect When a Mobile Data Flow Has been Dropped by a Mobile Network
US9467361B2 (en) * 2011-12-20 2016-10-11 Shoretel, Inc. Bandwidth utilization monitoring for a communication system
CN103150160B (zh) * 2013-02-04 2016-01-20 浙江大学 针对闭合模型系统的突发性负载生成方法
KR101636198B1 (ko) * 2015-03-09 2016-07-05 강원대학교산학협력단 무선 통신 환경에서 비디오 스트리밍의 트래픽 제어 방법 및 이를 구현하는 수신기 장치
CN119653429A (zh) * 2020-06-10 2025-03-18 华为技术有限公司 通信方法、装置及系统
CN113347665B (zh) * 2021-05-31 2023-12-19 中国银行股份有限公司 网关系统中实时交易量控制方法及装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6937566B1 (en) * 1997-07-25 2005-08-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Dynamic quality of service reservation in a mobile communications network
US6578082B1 (en) * 1999-08-02 2003-06-10 Nortel Networks Limited Distributed flow control system and method for GPRS networks based on leaky buckets
EP1133201A1 (de) * 2000-03-07 2001-09-12 Lucent Technologies Inc. Funkkommunikationssystem mit verbesserter Ausnutzung der Funkschnittstelle
EP1133202A1 (de) * 2000-03-07 2001-09-12 Lucent Technologies Inc. Funkkommunikationssystem mit verbesserter Ausnutzung der Funkschnittstelle
FI20002848A7 (fi) * 2000-12-22 2002-06-23 Nokia Corp Vuon valvonta tietoliikenneverkossa
US20030039233A1 (en) * 2001-08-14 2003-02-27 Aharon Satt Estimation of resources in cellular networks
FI20020673A0 (fi) * 2002-04-09 2002-04-09 Nokia Corp Ajantasaisen pakettidatan pakettien ajoittaminen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006032688A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101027876A (zh) 2007-08-29
DE102004046400B4 (de) 2008-08-28
KR20070053256A (ko) 2007-05-23
WO2006032688A1 (de) 2006-03-30
US20070268831A1 (en) 2007-11-22
DE102004046400A1 (de) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1451980B1 (de) Verfahren zur uebertragung von daten von applikationen mit unterschiedlicher qualität
DE60031776T2 (de) Verfahren und vorrichtung für ein kommunkationsnetz
DE60115030T2 (de) Kommunikationen unter verwendung von adaptiven mehrraten kodierern/dekodierern
DE60211322T2 (de) Empfängerinitiierte Inkrementierung der Übertragungsrate
DE60108765T2 (de) Basis-qos-mechanismen zur drahtlosen übertragung von ip-verkehr
DE69818846T2 (de) Paketnetzwerk
DE69937537T2 (de) Überwachung von Internet unterschiedlichen Diensten für Transaktionsverwendungen
DE60032669T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bandbreitenüberwachung
DE60023334T2 (de) Beschleunigungsabhängige kanalumschaltung in mobilen telekommunikationsnetzen
DE69738359T2 (de) System zur Verbesserung des Datendurchsatzes einer TCP/IP Netzwerkverbindung mit langsamen Rückkanal
DE69921831T2 (de) Kontrolle der dienstqualitäten in einem mobilkommunikationssystem
DE602004000296T2 (de) Verfahren und Vorrichtung für die Erhöhung des drahtlosen Datendurchsatzes von QOS gesteuerten Paketen
DE60306723T2 (de) Warteschlangensystem für Diffserv Router mit mehreren Betriebsmodi
DE60125473T2 (de) Paketwiederübertragung mit Prioritätinformationen
DE60120354T2 (de) Rsvp-verarbeitung in 3g-netzwerken
DE69834188T2 (de) Dynamische dienstqualitätreservierung in einem mobilen kommunikationsnetz
DE602004001083T2 (de) Verfahren zur Planung von Übertragungen in drahtlosen Systemen
DE60106457T2 (de) Zuteilung von datenübertragungsbetriebsmitteln bei der paketvermittelten datenübertragung
DE112006001591T5 (de) Adaptiver Mobiltelefonie-Sprachtransport über ein Internetprotokollnetz
DE60030187T2 (de) System und Verfahren zur Datagrammübertragung
DE10393436T5 (de) Bitratensteuermittel in einem Telekommunikationssystem
EP2057789B1 (de) Steuerung einer lastanpassung in einem funk-kommunikationssystem
DE102004046400B4 (de) Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz
DE60219263T2 (de) Überwachung und Übertragung von QOS-Daten in einem Telekommunikationsnetzwerk
DE602005005087T2 (de) System und verfahren zur verbesserung der audioqualität für auf ip basierende systeme unter verwendung eines amr-nutzinformationsformats

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20070424

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH & CO. KG

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: NOKIA SIEMENS NETWORKS S.P.A.

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH & CO. KG

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20100407

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100401