FI105140B - Reitityspäätöksenteko yhteydellisessä pakettiverkossa - Google Patents

Description

1 105140

Reitityspäätöksenteko yhteydellisessä pakettiverkossa Keksinnön soveltamisala

Keksintö liittyy tietoliikennejärjestelmiin ja erityisesti tietoliikennejär-5 jestelmään yhteydellisen pakettiverkon toteuttamiseksi. Ttietoliikennejärjes-telmä käsittää ainakin yhden liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevan kytkimen, ainakin yhden liikkuvan päätelaitteen ja ainakin yhden tietokannan liikkuvien päätelaitteiden tai tilaajien sijaintitiedon hallitsemiseksi.

Keksinnön taustaa 10 Tietoliikennealan suuntaus on kulkenut kohti uusia korkealuokkaisia palveluita, joiden toteutus vaatii suuria bittinopeuksia. Verkkojärjestelmien kehittyessä ja laajentuessa tiedonsiirron optimaalinen hallinta verkkojen välillä on muodostunut yhä tärkeämmäksi.

Eräitä mielenkiinnon kohteena olevia ratkaisuja ovat laajakaistaiset 15 verkot, joissa bittinopeudet ylittävät tyypillisesti 2Mbit/s. Näiden B-ISDN-verkkojen (Broadband Integrated Services Digital Network) siirtotekniikaksi on valittu asynkroninen toimintamuoto eli ATM (Asynchronous Transfer Mode). ATM-siirtotekniikka on erityisesti datalinkkikerrokseen (OSI Layer 2) liittyvä kytkentä- ja multipleksointiratkaisu, jonka avulla B-ISDN-verkoissa voidaan 20 toteuttaa yhteydellinen (Connection Oriented) pakettiverkko.

Esillä oleva keksintö on sovellettavissa useiden yhteydellisten pakettiverkkojen yhteydessä, joihin voidaan lisätä langattomia päätelaitteita tu-: kevia reitittimiä (esimerkiksi TCP/IP-protokolla). Keksintöä havainnollistetaan jatkossa hyödyntäen ATM-siirtotekniikan elementtejä ja termejä keksintöä • · ... 25 näihin kuitenkaan rajoittamatta.

• · · ATM-tiedonsiirrossa loppukäyttäjän dataliikenne kuljetetaan läh-’** * teestä kohteeseen virtuaalisten yhteyksien välityksellä. Tieto siirretään ver kossa kytkimien välityksellä vakiomittaisissa 53 tavun pituisissa paketeissa, joita kutsutaan ATM-soluiksi. ATM-solujen rakennetta on havainnollistettu ku- • · · 30 viossa 1. Yksi solu käsittää viiden tavun pituisen otsikon ja 48 tavun pituisen varsinaista hyötykuormaa sisältävän informaatiokentän. Fyysinen kerros voi ]···, käsittää useita virtuaalireittejä, jotka multipleksoidaan ATM-kerroksessa. Reitit • * "* identifioidaan virtuaalireittitunnisteen (Virtual Path Identifier, VPI) avulla.

Käyttäjä-verkko-rajapinnassa (User-to-Network Interface, UNI) VPI on 8 bitin • · • · · • · 2 105140 ja verkko-solmu-rajapinnassa (Network-Node-Interface, NNI) VPI on 12 bitin pituinen. Kunkin virtuaalireitti voi käsittää joukon virtuaalikanavia, jotka identifioidaan 16 bitin pituisella virtuaalikanavatunnisteella (Virtual Channel Identifier, VCI).

5 Otsikon päätarkoituksena on identifioida yhteysnumero solujen sek venssille, joka siirtyy yhteyteen liittyvän virtuaalisen kanavan välityksellä. Otsikko sisältää edellämainittujen lisäksi myös muita kenttiä, kuten otsikon vir-hekontrolli (Header Error Control, HEC), yleinen vuonohjaus (Generic Flow Control, GFC), solunmenetysprioriteetti (Cell Loss Priority, CLP) ja hyöty-10 kuormatyyppi (Payload Type, PT). ATM-solu sisältää välillisesti tiedon vastaanottajan osoitteesta, joten kukin solu on itsenäinen tiedonkuljetusyksikkö. Solujen lukumäärä aikayksikössä on verrannollinen käyttäjän kaistanleveys-vaatimuksiin.

ATM on yhteydellinen liikennöintitekniikka, mutta koska yhteyttä ei 15 ennen sen muodostusta ole, on yhteydenmuodostuspyyntö reititettävä lähteestä ATM-verkon läpi kohteeseen jokseenkin samalla tavoin kuin paketit reititetään pakettikytkentäisissä verkoissa. Yhteydenmuodostuksen jälkeen paketit kulkevat samaa virtuaalikanavaa yhteyden ajan. ATM Forum ehdottaa reitityksen toteutukseen PNNI-protokollaa (Private NNI), jonka ominaisuuksia 20 on tarkemmin kuvattu esimerkiksi julkaisussa ATM Forum, 1996, PNNI Specification, version 1.0, ATM Forum document af-PNNI-0055.000.

PNNI-protokolla toimii PNNI-linkeillä yhdistettyjen ATM-välitysjärjestelmien, esimerkiksi yksittäisten kytkimien tai kokonaisten verkkojen välillä. PNNI-linkki voi olla fyysinen linkki tai virtuaalinen linkki. PNNI-linkki 25 voi olla esimerkiksi virtuaalireitti, joka yhdistää kaksi solmupistettä. Solmupis-: teet ovat PNNI-prokollan kannalta loogisesti rinnakkaiset.

PNNI muodostuu periaatteessa kahdesta komponentista: PNNI sig-• *.· nalointiprotokollasta ja virtuaalipiirireititysprotokollasta. PNNI signalointiproto- kollaa käytetään ATM yhteydenmuodostussanomien välittämiseksi verkossa 30 lähteen ja kohteen käyttäjä-verkko-rajapinnan UNI välillä. UNI-signalointi .·*·. muunnetaan NNI-signaloinniksi lähdekytkimessä ja NNI-signalointi muunne- .*··. taan UNI-signaloinniksi kohdekytkimessä. Virtuaalipiirireititysprotokollaa käy- '·' tetään reitittämään signalointipyyntö ATM-verkon läpi. Tätä ajatusta on ha- : vainnollistettu kuviossa 2, jossa on esitetty signalointi, jonka avulla muodos- :... *· 35 tetaan yhteys kahden kiinteän päätelaitteen FT 1 ja FT2 välille.

PNNI muodostuu periaatteessa kahdesta komponentista: PNNI sig-]·*’: nalointiprotokollasta ja virtuaalipiirireititysprotokollasta. PNNI signalointiproto- 3 105140 kollaa käytetään ATM yhteydenmuodostussanomien välittämiseksi verkossa lähteen ja kohteen käyttäjä-verkko-rajapinnan UNI välillä. UNI-signalointi muunnetaan NNI-signaloinniksi lähdekytkimessä ja NNI-signalointi muunnetaan UNI-signaloinniksi kohdekytkimessä. Virtuaalipiirireititysprotokollaa käy-5 tetään reititettämään signalointipyyntö ATM-verkon läpi.

PNNI protokollan kehittämisessä on tähdätty ensisijaisesti kahteen päämäärään: joustavaan laajennettavuuteen ja palvelun laatuun perustuvaan reititykseen. PNNI-protokolla reitittää yhteyden pääasiassa pyydetyn palvelun laadun (Quality of Service, QoS), liikennöintiparametrien ja verkon käytettä-10 vissä olevien resurssien perusteella. Yhteydenmuodostuspyynnön yhteydessä määritetään haluttu palvelun laatutaso, joka sen jälkeen ylläpidetään koko yhteyden ajan. Tämä perustuu ATM-kytkimien suorittamaan yhteysohjauk-seen (Connection Admission Control, CAC), joka yksinkertaistettuna toimii siten, että kytkin yhteydenmuodostuspyynnön saadessaan tarkistaa, voiko se 15 toteuttaa yhteyden aiheuttamatta häiriötä jo olemassa oleville yhteyksille. Kytkin hyväksyy yhteyden vain, jos häiriötä ei ole odotettavissa, muussa tapauksessa yhteys reititetään toisen kytkimen välityksellä.

Joustava laajennettavuus PNNI-protokollassa on toteutettu hierarkkisella verkko-organisaatiolla, johon liittyy yhdistettyjen saatavuustietojen 20 vaihtaminen eri hierarkiatasojen välillä. PNNI-hierarkiaa on havainnollistettu kuviossa 3. Jokainen PNNI-hierarkiataso noudattaa samaa rekursiivista verkkomallia siten, että periaatteessa samat mekanismit ovat käytössä kullakin , hierarkiatasolla. Jokainen hierarkiataso muodostuu ryhmistä joita kutsutaan solmuryhmiksi. Solmuryhmä on oleellisesti joukko ryhmiä, joilla kaikilla on

I < I

'Y 25 pääsy identtiseen topologiseen tietokantaan ja jotka vaihtavat keskenään lin- :.i : kin tilaa koskevia tietoja. Hierarkiassa ylemmällä tasolla olevalle solmuryh- mälle kukin alemman tason solmuryhmä esiintyy loogisena ryhmäsolmuna, j**·· joka normaalin solmun tapaan vaihtaa linkkien ja solmupisteiden tilaa koske- via parametreja muiden samaan tasoon kuuluvien solmupisteiden kanssa.

30 Kussakin solmuryhmässä on solmu, joka toimii solmuryhmäjohtajana (Peer .···. Group Leader, PGL) suorittaen loogisen ryhmäsolmun toiminnot. Ylempien .···. tasojen solmuryhmien tilatieto aggregoidaan hierarkiatasojen välillä, joten sa- • · '·' man solmuryhmän jäsenet tietävät tarkasti oman ryhmän tilatiedot ja ylempien : .'· tasojen tiedot pienemmällä tarkkuudella, sen mukaisesti miten suuri ero ryh- 35 mien hierarkiatasoilla on.

Verkon elementtien tilatieto PNNI-protokollassa on ehdotettu siirret- !·": täväksi topologiatilapakettien (Topology state packets, PTSP) välityksellä.

« «· • « , 105140

Paketit käsittävät suuren määrän linkkien ja solmujen tilaparametreja, jotka ilmaisevat liikennöintiolosuhteita verkon sisällä. Tilatiedonsiirto voi käynnistyä tiettyjen tapahtumien perusteella ja tilatietoa on PNNI-protokollassa suunniteltu myös ryöpytettäväksi halutulla tarkkuudella säännöllisin väliajoin koko 5 verkossa. Tämän ryöpytystoiminnon (flooding) ansiosta päivitetty tilatieto on valitulla tasolla käytettävissä koko verkossa ja erityisesti saman solmuryhmän jäsenet tietävät tarkasti omaa solmuryhmää koskevat tiedot.

Saman solmuryhmän jäsenet on kytketty horisontaalisilla linkeillä. Reunasolmut ovat solmuryhmän solmuja, joilla on linkki toisiin solmuryhmiin, 10 myös ulkopuolisiin verkkoihin, jotka eivät toteuta PNNI-protokollaa. Saman hierarkiatason eri solmuryhmien reunasolmut määrittävät toisensa nousevan siirtosuunnan (uplink) linkiksi vastaavaan solmuryhmään ja tiedottavat myös tämän linkin käytettävyystiedot oman solmuryhmänsä sisällä.

Eräs kiinnostava kehityssuunta viime aikoina on ollut langattoman 15 tiedonsiirron ja liikkuvuuden tuominen yhteydellisiin tiedonsiirtoverkkoihin. Tämä tarkoittaa sitä, että verkko laajennetaan ilmarajapinnan yli langattomille päätelaitteille. Nykyiset standardit eivät sellaisenaan tue langattoman viestinnän edellyttämiä lisäpiirteitä, mutta erilaisia ratkaisuja liikkuvuuden hallinnan toteuttamiseksi esimerkiksi ATM:n yhteydessä on jo esitetty. Pyrkimyksenä 20 on ollut lisätä langaton tiedonsiirto ja liikkuvuus ATM-verkkoon

Eräs päätelaitteiden liikkuvuuteen liittyvä ongelma on sijainnin kyselyn vaatimat resurssit. Verkon reititysrutiinit tulisi saada toimimaan tarkoituksenmukaisella tarkkuudella siten, ettei reitityksen aiheuttama signalointi liiallisesti kuormittaisi verkkoa ja kasvattaisi yhteydenmuodostusviivettä. Toisaalta 25 jos kysely jätetään tekemättä, ja yhteys jouduttaisiin ohjaamaan tilapäiseen :·ϊ ’ osoitteeseen kotiverkosta käsin silloin, kun tilaajaa ei sieltä tavoiteta, muo- dostuisi reititys kohtuuttoman tehottomaksi, varsinkin jos kysymyksessä on • · : *·· suurinopeuksinen tai pitkäkestoinen yhteys.

:T: Sijainnin kyselyn optimaaliseksi toteuttamiseksi on esitetty joitakin 30 optimointimenetelmiä, jotka perustuvat yhteyksien tarkkailuun tai tilastointiin.

:**·; Näille ratkaisuille on kuitenkin tyypillistä, että niissä tulevia yhteyksiä käsitel- .···. lään samalla tavalla huomioimatta pyydetyn yhteyden resurssitarvetta. Kehit- · ' tyneissä verkoissa, jossa eri yhteyksiin liittyvä resurssitarve poikkeaa suuresti ·' ·’ toisistaan, tämä saattaa aiheuttaa tilanteen, jossa optimoinnin järjestämisen « * · 35 aiheuttama resurssien kulutus ylittää optimoinnin avulla saavutetun hyödyn. Vastaavasti taas paljon resursseja kuluttavan yhteyden optimointia olisi syytä •»· · • · ·

• I I

5 105140 tarkentaa edelleen ja optimointiin kulutetut voimavarat korvautuisivat silti moninkertaisesti optimaalisen reitityksen ansiosta.

Keksinnön lyhyt yhteenveto 5 Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää ratkaisu, jonka avulla voi daan tehostaa reititystä langattomaan päätelaitteeseen yhteydenmuodostuksen yhteydessä siten, että erityisesti edellä kuvatut ongelmat saadaan ratkaistua. Ratkaisun tulee olla mahdollisimman joustava siten, että se voidaan ottaa käyttöön nykyisissä järjestelmissä pienin muutoksin, ja sen tulee sallia 10 joustava laajentaminen tulevaisuuden verkkoja silmälläpitäen.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella tietoliikennejärjestelmällä, jolle on tunnusomaista, että järjestelmä käsittää välineet yhteys-, päätelaite- tai tilaajakohtaisen tiedon järjestämiseksi kyselypäätöksenteon perusteeksi mainitulle ainakin yh-15 delle liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevalle kytkimelle ; ja mainittu langattomien päätelaitteiden hallintaa tukeva kytkin on sovitettu, vasteena vastaanotetulle yhteydenmuodostussanomalle, suorittamaan mainitun tiedon perusteella päätös siitä tehdäänkö sijainnin kysely mainittuun tietokantaan vai reititetäänkö yhteydenmuodostus suoraan ilman sijainnin ky-20 selyä kohti liikkuvan päätelaitteen tai tilaajan kotiverkkoa tai muuhun mainitun tiedon perusteella valittuun osoitteeseen.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 8 mukainen tietoliikennejärjestelmän kytkin, joka tukee liikkuvien päätelaitteiden hallintaa. Kytkimelle on tunnusomaista, että se on sovitettu suorittamaan kytkimelle jär-25 jestetyn yhteys-, päätelaite- tai tilaajakohtaisen tiedon perusteella päätös siitä ·’·· ; tehdäänkö vastaanotetun yhteydenmuodostussanoman seurauksena sijainnin * * kysely kutsutun päätelaitteen tai tilaajan kotitietokantaan vai reititetäänkö : '·· yhteydenmuodostus suoraan ilman sijainnin kyselyä kohti liikkuvan päätelait- • · · v · teen tai tilaajan kotiverkkoa tai muuhun mainitun tiedon perusteella valittuun 30 osoitteeseen kytkimelle järjestetyn kyselypäätöksenteon perusteena tarvitta-van tiedon perusteella.

• · · ;···. Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 15 mukainen •«« menetelmä reitityksen optimoimiseksi siirtojärjestelmässä, joka käsittää aina- I t · : kin yhden liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevan kytkimen, ainakin yhden 35 liikkuvan päätelaitteen ja ainakin yhden tietokannan liikkuvien päätelaitteiden ·:· tai tilaajien sijaintitiedon hallitsemiseksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että . *. : se käsittää vaiheet, joissa: • · 6 105140 järjestetään kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto ainakin yhdelle liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevalle kytkimelle; ja vasteena vastaanotetulle yhteydenmuodostussanomalle suoritetaan päätös sijainnin kyselyn tekemisestä mainitusta sijaintitiedon sisältävästä tie-5 tokannasta mainitun kyselypäätöksenteon perusteena tarvittavan tiedon perusteella.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Kun liikkuvalle päätelaitteelle tai tilaajalle osoitettu yhteydenmuo-10 dostussanoma annetaan verkkoon, se reitittyy kohti kohdetilaajan kotiverkkoa. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että kun sanoma saapuu ensimmäiseen liikkuvuuden hallintaa tukevaan kytkimeen, kytkin, joka havaitsee kyseessä olevan langattomalle päätelaitteelle tarkoitetun sanoman suorittaa päätöksenteon siitä, kysytäänkö päätelaitteen tai tilaajan tilapäinen osoite normaaliin 15 tapaan kotiverkosta vai ei. Päätös suoritetaan oleellisesti yhteyteen liittyvän resurssitarpeen perusteella. Jos kyselypäätöstä ei tehdä suoraan, kysely-päätöstä voidaan optimoida valitun optimointimenetelmän avulla. Jos sijainnin kysely kotiverkosta päätetään olla tekemättä, yhteydenmuodostussanoma voidaan ohjata suoraan kotiverkkoa kohti tai muuhun tietojen perusteella va-20 liituun osoitteeseen. Päätöksenteon perusteena oleva tieto on oltava liikkuvuuden hallintaa tukevan kytkimen saatavilla viimeistään yhteydenmuodos-tussanoman saapuessa kytkimelle. Se voi sisältyä esimerkiksi yhteydenmuo-dostussanomaan, olla järjestelmään tallennettua tietoa, muodostua valituista tapahtumista muodostetusta parametritiedosta tai olla jokin kombinaatio edel-25 lisistä.

| Keksinnönmukainen ratkaisu tarjoaa olennaisen parannuksen mui- ] * hin tekniikan tason mukaisiin reititysehdotuksiin esittämällä keinon suorittaa : **· sijainnin kyselypäätös ja siihen liittyvä kyselypäätöksen optimointi pyydettyyn : yhteyteen liittyvien ominaisuuksien perusteella.

.···. 30 Kuvioluettelo • « .·♦·. Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen • · yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: : kuvio 1 havainnollistaa ATM-solujen rakennetta tekniikan tason mu- • · · kaisesti, 35 kuvio 2 havainnollistaa solmupisteitä PNNI-protokollassa tekniikan tason mukaisesti, 7 105140 kuvio 3 havainnollistaa PNNI-protokollan hierarkkista rakennetta ja solmuryhmän käsitettä tekniikan tason mukaisesti, kuvion 4 kaavio ja kuvioiden 5 ja 6 havainnollistavat keksinnönmukaisen ratkaisun edullista suoritusmuotoa, ja 5 kuvio 7 havainnollistaa keksinnönmukaisen ratkaisun toista edullista suoritusmuotoa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä kuvataan seuraavassa ATM-pohjaisessa verkossa, joka käsittää myös langattomien päätelaitteiden liikkuvuuden hallintaa tukevia kyt-10 kimiä keksintöä tähän vaihtoehtoon kuitenkaan rajoittamatta. Keksinnönmu-kainen päätöksenteko on mahdollista myös muissa yhteydellisissä pakettiverkoissa, joihin pystytään lisäämään langattomien päätelaitteiden toimintaa tukevat ominaisuudet.

Kuvion 4 kaaviossa ja kuvioiden 5 ja 6 signalointikaaviossa on ha-15 vainnollistettu keksinnönmukaisen ratkaisun edullista suoritusmuotoa. Esimerkissä langattomia päätelaitteita tukeva ATM-kytkin tekee päätöksen siitä, suoritetaanko sijainnin kysely normaalilla tavalla vai tarkistetaanko kyselyn tarpeellisuus päätelaitteen liikkuvuudesta saadun tiedon perusteella. Ratkaisussa langattomia päätelaitteita tukevat kytkimet keräävät tietoa päätelaittei-20 den tavoitettavuudesta ja tekevät kyselypäätöksen mainitun tiedon perusteella.

Kuviossa 4 on esitetty kaksi rinnakkaista solmuryhmää A 1ja B 2, jotka PNNI-protokollan mukaisesti jakautuvat alemman tason solmuryhmiin,

< I I

joista on kuviossa 4 kuvattu solmuryhmät A.1 .-A.3. ja B.4-B.5.

: 25 Tarkastellaan ensin yhteydenmuodostukseen liittyvää tekniikan ta- son mukaista signalointia kuvion 4 ja kuvion 5 signalointikaavion avulla. Sol- • *·· muryhmän (A.2) 4 kytkimeen (A.2.1) 8 kuuluva liikkuva päätelaite MT 9, jonka :T: pysyvä osoite on (A.2.1.2) rekisteröityy solmuryhmän (B.5) 7 kytkimeen (B.5.3) 10. Rekisteröityminen vierailtavaan solmuryhmään aiheuttaa sijainnin .···. 30 signaalit 5.1-5.5 vierailtavasta verkosta (B.5) 7 kotisolmuryhmän kytkimeen .’···. (A.2.1) 8. Kun solmuryhmän (A.1) 3 päätelaite UT 11, jonka osoite on • «

*·* (A. 1.5.1) antaa yhteydenmuodostussanoman (signaali 5.6) päätelaitteelle MT

• V 9, jonka pysyvä osoite on (A.2.1.2), se välitetään kohti solmuryhmää (A.2) 4 « « · (signaali 5.7). Kun yhteydenmuodostussanoma saapuu langattomia pääte-35 laitteita tukevaan kytkimeen (A.1.4) 12, suoritetaan sijainnin kysely (signaalit 5.8 ja 5.9). Sanoma reititetään sijainnin kyselyn perusteella solmuryhmään ♦ ♦ · 8 105140 (B.5) 7 (signaalit 5.10-13). Sijainnin seuranta ja reitityksen toteuttaminen kyselyn jälkeen ei ole esillä olevan keksinnön kannalta oleellista. Asiaa on kuvattu tarkemmin saman hakijan hakemuksessa ’’Solmuryhmien käyttö sijaintitietona”, eikä sitä näin ollen käsitellä tarkemmin tässä yhteydessä.

5 Tarkastellaan sitten kuviota 6. Keksinnön ajatuksen mukaisesti lan gattomia päätelaitteita tukevat kytkimet, myös kytkin (A. 1.4) 12 käsittää tiedon siitä, miten usein kytkimen välityksellä liitettyjen päätelaitteiden yhteydenmuodostuksen yhteydessä suoritettu sijainnin kysely on antanut vastaukseksi jonkin muun kuin vierailtavan solmuryhmän osoitteen. Tieto säilytetään kytkimillä 10 parametrimuodossa.

Kun solmuryhmän (A.1) 3 päätelaite UT 11, jonka osoite on (A. 1.5.1) antaa yhteydenmuodostussanomanpäätelaitteelle MT 9, jonka pysyvä osoite on (A.2.1.2) (signaali 6.1), se välitetään kohti solmuryhmää (A.2) 4. Kun yhte-ydenmuodostussanoma saapuu langattomia päätelaitteita tukevaan kytki-15 meen (A. 1.4) 12 (signaali 6.2), kytkin keksinnönmukaisen ratkaisun mukaisesti tekee päätöksen siitä, jatketaanko reititystä normaaliin tapaan, vai pyritäänkö reititystä optimoimaan. Jos yhteydenmuodostuspyynnön perusteella voidaan päätellä tai ennustaa, että kyseessä paljon resursseja kuluttava, kallis yhteys, kytkin päättää, että reititystä jatketaan normaaliin tapaan sijainnin ky-20 selyllä. Jos näin ei ole, kytkin tarkistaa, onko sillä käytettävissään aikaisempaa tietoa päätelaitteen MT tavoitettavuudesta kotiverkosta (A.2) 4. Jos tällainen tieto löytyy, kytkin (A. 1.4) 12 päättää haetun parametrin avulla suorite-taanko sijainnin kysely vai ei.

Jos päätelaitteeseen MT 9 liittyvä parametri osoittaa, että päätelaite 25 poistuu harvoin kotisolmuryhmästä, sijainnin kyselyä ei tehdä, vaan yhtey- .* : denmuodostuspyyntö reititetään suoraan kohti päätelaitteen MT 9 kotisol- • · · j muryhmää 4 (signaalit 6.3 ja 6.4). Tämä tehostaa yhteydenmuodostusta ja * vähentää tarpeetonta signalointia, joka tässä tapauksessa aiheutuisi sijainnin : *** kyselystä. Erityisesti, jos solmuryhmien välinen etäisyys on suuri, edellä ku- * »· v ; 30 vattu säästö signaloinnissa on merkittävä ja korvaa helposti kyselypäätök- senteon tueksi tarvittavan tiedon keräämiseen kuluneet resurssit.

Edellä olevassa esimerkissä päätös siitä pyritäänkö reititystä opti- • · · moimaan vai jatketaanko reititystä protokollan mukaisesti tehtiin yhteyden-

· I

muodostussanomaan sisältyvien liikennöintiparametrien avulla. Esimerkistä • · · •"l' 35 kävi ilmi myös, että kyselyreitin pituus voi vaikuttaa päätökseen siitä, suorite- » · *···' taanko kysely vai ei. Alan ammattilaiselle on selvää, että vaihtoehtoisia tapoja ·· keksinnön ajatuksen toteuttamiseksi tältä osin löytyy useita. Päätöksenteon

• I

9 105140 tukena tarvittava tieto voi olla myös muuta tietoa, esimerkiksi tietoa päätelaitteen tyypillisestä yhteyksien kestosta. Jos päätelaitteen yhteydet ovat tyypillisesti lyhyitä, ei epäoptimaalisen reitityksen vaikutus verkon kuormitukselle ole edes suuremman kaistanleveyden vaativassa yhteydessä kovin merkittävä, 5 koska tehottomasti allokoidut resurssit saadaan pikaisesti käyttöön yhteyden loputtua. Tällöin voidaan yhteydenmuodostusta nopeuttaa ja signaloinnin aiheuttamaa kuormitusta vähentää jättämällä usein toistuva sijainnin kysely suorittamatta. Jos vastaavasti tiedetään, että päätelaitteen yhteydet ovat pitkäkestoisia, on reitityksen optimaalinen toteuttaminen huomattavasti tär-10 keämpää ja sijainnin kysely on syytä suorittaa. Erilaisia kriteereitä päätöksenteon tueksi voidaan muodostaa sovelluskohtaisesti.

Päätöksenteon perusteena olevan tiedon ei tarvitse välttämättä olla yhteydenmuodostussanomaan sisältyvää tai järjestelmän keräämää dynaamista tietoa, vaan se voi olla myös kytkimille tai muille mainittujen tietojen hal-15 linnoimisesta vastaaville verkkoelementeille tai päätelaitteelle suoraan, esimerkiksi päätelaitteen käyttöönoton yhteydessä annettuja tietoja. Tietoja pystytään edullisesti muuttamaan verkosta käsin, mutta ne eivät päivity automaattisesti verkon toiminnan myötä. Tällaisen tiedon avulla voitaisiin esimerkiksi määrittää, että yrityksen harvemmin liikkuvan osaston päätelaitteille 20 suunnattujen yhteyksien reitityksessä sijaintitietoja ei kysellä, mutta jatkuvasti liikkeellä olevien osastojen (esim. markkinointi) kohdalla kysely tehdään aina. Tällä tavoin pystytään verkon ohjaamiseksi luomaan pysyviä päätöksenteko-malleja, joiden käyttö tehostaa verkon resurssien käyttöä.

Keksinnön kannalta ei ole oleellista se, mikä verkon elementti tiedon 25 keräämisen ja säilyttämisen hoitaa ja missä laajuudessa tieto on käytettävissä I verkon eri osissa. Alan ammattimiehelle on selvää, että toteutus myös tältä • · · :·: ♦ osin voidaan toteuttaa monella tavalla yhden tai useamman verkkoelementin | 1 tai jopa päätelaitteen itsensä toimesta. Haluttu tieto voidaan esimerkiksi hal- : ’·2 linnoida päätelaitteiden sijaintitietoa vastaavalla tavalla, jolloin päätelaite itse • « 1 v ·’ 30 kerää tietoja omasta liikennöinnistään (esimerkiksi yhteyksien kesto) ja lähet tää ne kotiverkolle. Kotiverkko yhdistää tiedot parametrimuotoon ja välittää ne :3: muiden liikennöintiparametrien välitystä vastaavalla tavalla (esimerkiksi ATM- • · · verkossa PNNI-solmuryhmien välinen tiedon ryöpytys (flooding)) kytkimille, joista käsin suoritetaan yhteydenottoja verkon päätelaitteille. Oleellista kek-; ·1 35 sinnön kannalta on se, että tieto on langattomia päätelaitteita tukevan kytki- men käytettävissä viimeistään siinä vaiheessa, kun yhteydenmuodostussa- · 2 • · » 3 • · · 10 105140 noma saapuu kytkimelle ja kytkin suorittaa päätöksen siitä, jatketaanko reititystä normaaliin tapaan, vai ei.

Jos verkon liikennöinti on sen tyyppistä, että päätöksenteon perusteeksi tarvittavan tiedon järjestäminen kaikille langattomia päätelaitteita tuke-5 ville kytkimille ei ole kannattavaa, voidaan reititystä tarkentaa myös valitsemalla kuhunkin solmuryhmään elementti, joka ylläpitää tietoja oman sol-muryhmän kytkimien kyselyitä varten. Jos reitityskyselyä ei haluta suoraan tehdä, mutta päätöksentekoa halutaan vielä tarkentaa, voidaan määrittää, että kytkin tällaisissa tapauksissa kysyy lisää tietoja mainitulta oman solmuryhmän 10 elementiltä, ja suorittaa päätöksenteon vasta tämän kyselyn perusteella. Tätä vaihtoehtoa on havainnollistettu kuviossa 7. Tämä hierarkkinen kyselyrakenne on tehokas keksinnönmukainen suoritusmuoto, sillä siinä tiedon keruu ja ylläpito voidaan toteuttaa keskitetysti. Kuvattavassa esimerkissä yhteydenmuo-dostuspyyntö suuntautuu kohti solmuryhmän (B.4.1) 6 langatonta päätelai-15 tetta (B.4.1.1) 9. Kuvattavalle järjestelmälle on ominaista, että kussakin sol-muryhmässä on ainakin yksi kytkin, joka oman solmuryhmän tietojen lisäksi säilyttää muiden solmuryhmien päätelaitteisiin liittyvää sijainnin päätöksen tekemiseen liittyvää tietoa. Solmuryhmässä A tämä kytkin on (A.3.3) 13.

Kun langattomia päätelaitteita tukevaan kytkimeen (A. 1.4) 12 saa- 20 puu liikkuvalle päätelaitteelle suunnattu yhteydenmuodostussanoma, jonka resurssitarve ei suoraan ylitä rajaa, joka aiheuttaa automaattisen sijainnin kyselyn, se kysyy mainitulta lähellä olevalta oman solmuryhmän kytkimeltä (A.3.3) 13 tiedon siitä, kannattaako kysely tilaajan kotiverkkoon tehdä vai ei.

Jos kytkin (A.3.3) 13 havaitsee keräämänsä tiedon perusteella, että kyseessä 25 on esimerkiksi harvoin liikkuva ja lyhyitä yhteysaikoja käyttävä päätelaite, si- ; jainnin kyselyä ei tehdä, vaan sanoma reititetään suoraan kohti päätelaitteen ; kotiosoitetta. Jos tilanne on päinvastainen, eli kyseessä on esimerkiksi paljon ] ' liikkuva päätelaite, sijainnin kysely suoritetaan. Jos tilaajan kotiverkko on kau- ·* '·* kana, korvaa saavutettu etu pitkien välimatkojen yli tehtävässä signaloinnissa «·« v : 30 nopeasti tiedon saatavuuden järjestelyn aiheuttaman signaloinnin.

Päätöksenteon perusteena olevan tiedon saamisen edellyttämän signaloinnin vähentämiseksi tieto voidaan kerätä, hallinnoida tai siirtää myös päätelaiteryhmäkohtaisesti. Päätelaitteet voidaan esimerkiksi jakaa ryhmiin tyypeittäin, jolloin pystytään edellä esitettyjä vaihtoehtoja käyttämällä määrit- :#i;' 35 tämään monia erilaisia ja -tasoisia malleja sijainnin kyselypäätöksen tekemi- *··* selle. Esimerkiksi yrityksen päätelaitteet voidaan liikkuvuuden perusteella ja- ·:· kaa ryhmiin ja määrittää, että liikkuvimpien päätelaitteiden kohdalla kysely » · 11 105140 tehdään aina, paikallaan pysyvimpien päätelaitteiden kohdalla kyselyä ei pääsääntöisesti tehdä ja välillä olevien ryhmien kohdalla kysely tehdään, jos pyydetyn yhteyden resurssitarve ylittää valitun raja-arvon.

Kuvion 8 vuokaavio havainnollistaa keksinnönmukaisen menetelmän 5 toteutusta ensimmäisen edullisen suoritusmuodon tapauksessa. Kohdassa 81 järjestelmä vastaanottaa yhteydenmuodostuspyynnön päätelaitteelta. Niillä kytkimillä, jotka eivät tue langattomien päätelaitteiden hallintaa sanoma reititetään kohti kohdepäätelaitteen kotisolmuryhmää (kohta 82). Kun viesti saapuu langattomien päätelaitteiden hallintaa tukevaan kytkimeen (kohta 83), se 10 havaitsee sanoman liikkuvalle päätelaitteelle osoitetuksi yhteydenmuodostus-sanomaksi ja keksinnönmukaisesti päättää, suoritetaanko reitityskysely normaalilla tavalla vai pyritäänkö reitityskyselyä optimoimaan (kohta 84). Jos kytkin päättää, että reititys on syytä optimoida mahdollisimman tarkkaan, reititystä jatketaan normaalisti sijainnin kyselyllä langattoman päätelaitteen koti-15 tietokannasta. Sijainnin kyselyn (kohta 86) perusteella saadaan langattoman päätelaitteen tilapäinen osoite (kohta 87) ja yhteydenmuodostussanoma reititetään saatuun osoitteeseen (kohta 89). Jos sijainnin kyselypäätöstä halutaan optimoida, langattomien päätelaitteiden hallintaa tukeva kytkin suorittaa uuden päätöksenteon valitun optimointiperiaatteen perusteella (kohta 85). Jos 20 kytkin saamansa tiedon perusteella päättää, että on kuitenkin tarpeen toimia protokollan mukaisesti, sijainnin kysely toteutetaan normaalisti (kohdat 86 ja 87). Jos kytkin saamansa tiedon perusteella päättää, että sijainnin kyselyä ei suoriteta, se reitittää yhteydenmuodostussanoman valitun strategian mukaiseen osoitteeseen (kohta 88). Kohdassa 89 yhteydenmuodostussanoma rei-25 titetään kohti saatua osoitetta.

.1 ; Edellä on esitetty joitakin keksinnönmukaisen ratkaisun edullisia • · · | suoritusmuotoja ATM-pohjaisessa verkossa, mutta alan ammattilaiselle on * : ilmeistä, että keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa erilaisissa langattomia • · : '·· päätelaitteita tukevissa yhteydellisissä pakettiverkoissa usealla eri tavalla.

: 30 Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkei hin, vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

• · • · • · · «

Claims (21)

1. Tietoliikennejärjestelmä yhteydellisen pakettiverkon toteuttamiseksi, joka tietoliikennejärjestelmä käsittää ainakin yhden liikkuvien pääte- 5 laitteiden hallintaa tukevan kytkimen (12), ainakin yhden liikkuvan päätelaitteen (9) ja ainakin yhden tietokannan (HLR) liikkuvien päätelaitteiden tai tilaajien sijaintitiedon hallitsemiseksi, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää välineet yhteys-, päätelaite- tai tilaajakohtaisen 10 tiedon järjestämiseksi kyselypäätöksenteon perusteeksi mainitulle ainakin yhdelle liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevalle kytkimelle (12); ja mainittu langattomien päätelaitteiden hallintaa tukeva kytkin (12) on sovitettu, vasteena vastaanotetulle yhteydenmuodostussanomalle, suorittamaan mainitun tiedon perusteella päätös siitä tehdäänkö sijainnin kysely 15 mainittuun tietokantaan vai reititetäänkö yhteydenmuodostus suoraan ilman sijainnin kyselyä kohti liikkuvan päätelaitteen tai tilaajan kotiverkkoa (4) tai muuhun mainitun tiedon perusteella valittuun osoitteeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto käsittää ainakin tiedon pyy- 20 dettyyn yhteyteen liittyvästä resurssista .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto käsittää lisäksi ainakin yhden seuraavasta ryhmästä: . , tiedon päätelaitteen tai tilaajan yhteyksien kestosta, 25 tiedon päätelaitteen tai tilaajan liikkuvuudesta.

'♦*.* 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen järjestelmä tunnettu : siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittavaa tietoa kerätään jatku- vasti päätelaitteen tai tilaajan liikennöinnin perusteella.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestelmä tunnettu 30 siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto säilytetään langattomien päätelaitteiden hallintaa tukevilla kytkimillä.

.···. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -3 mukainen järjestelmä tunnettu t‘! ( siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto sisältyy yhteyden- '! * muodostussanomaan. : 35

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen järjestelmä tunnettu : ] ”: siitä, että järjestelmä on ATM-pohjainen tietoliikennejärjestelmä. 13 105140

8. Tietoliikennejärjestelmän kytkin (12), joka tukee liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tunnettu siitä, että kytkin on sovitettu suorittamaan kytkimelle järjestetyn yhteys-, päätelaite- tai tilaajakohtaisen tiedon perusteella päätös siitä tehdäänkö vastaanotetun yhteydenmuodostussanoman seurauk-5 sena sijainnin kysely kutsutun päätelaitteen tai tilaajan kotitietokantaan (HLR) vai reititetäänkö yhteydenmuodostus suoraan ilman sijainnin kyselyä kohti liikkuvan päätelaitteen tai tilaajan kotiverkkoa (4) tai muuhun mainitun tiedon perusteella valittuun osoitteeseen kytkimelle (12) järjestetyn kyselypäätök-senteon perusteena tarvittavan tiedon perusteella.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kytkin tunnettu siitä, että ky- selypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto käsittää ainakin tiedon pyydettyyn yhteyteen liittyvästä resurssista.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen kytkin tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto käsittää lisäksi ainakin yhden 15 seuraavasta ryhmästä: tiedon päätelaitteen tai tilaajan yhteyksien kestosta, tiedon päätelaitteen tai tilaajan liikkuvuudesta.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittavaa tietoa kerätään jatkuvasti 20 päätelaitteen tai tilaajan liikennöinnin perusteella.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto säilytetään mainitulla kytkimellä

12 105140

13. Jonkin patenttivaatimuksen 8-12 mukainen kytkin tunnettu sii- 25 tä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto sisältyy yhteyden- .· ; muodostussanomaan. • · ·

14. Jonkin patenttivaatimuksen 8-13 mukainen kytkin tunnettu sii- tä, että mainittu kytkin on ATM-kytkin.

« · : *“ 15. Menetelmä reitityksen optimoimiseksi siirtojärjestelmässä, joka 30 käsittää ainakin yhden liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevan kytkimen (12), ainakin yhden liikkuvan päätelaitteen (9) ja ainakin yhden tietokannan ;···; (HLR) liikkuvien päätelaitteiden tai tilaajien sijaintitiedon hallitsemiseksi, • · · . ' tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa: / ' järjestetään kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto ainakin • V 35 yhdelle liikkuvien päätelaitteiden hallintaa tukevalle kytkimelle (12); ja vasteena vastaanotetulle yhteydenmuodostussanomalle suoritetaan päätös sijainnin kyselyn tekemisestä mainitusta sijaintitiedon sisältävästä tie- • · • · » • « 14 105140 tokannasta (HLR) mainitun kyselypäätöksenteon perusteena tarvittavan tiedon perusteella.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto käsittää ainakin tiedon 5 pyydettyyn yhteyteen liittyvästä resurssista.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto käsittää lisäksi ainakin yhden seuraavasta ryhmästä: tiedon päätelaitteen tai tilaajan yhteyksien kestosta, 10 tiedon päätelaitteen tai tilaajan liikkuvuudesta.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 15-17 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto kerätään jatkuvasti päätelaitteen tai tilaajan liikennöinnin perusteella.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 15-18 mukainen menetelmä tun-15 nettu siitä, että kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto säilytetään langattomien päätelaitteiden hallintaa tukevien kytkimillä.

20. Patenttivaatimuksen 15-19 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että. kyselypäätöksenteon perusteeksi tarvittava tieto sisältyy yhteydenmuo-dostussanomaan.

21. Patenttivaatimuksen 15-20 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että mainittu siirtojärjestelmä on ATM-pohjainen siirtojärjestelmä ja mainittu kytkin on ATM-kytkin. 25 • · • · • · e • · · • · · · • · • « • · * · · • · · • · · • · · « • · · • · • · « · · 1 • · ' • I I I I 105140 15