SE517146C2 - Uppdelning av länkkapacitet för optimering med avseende på genomströmning och blockering - Google Patents

Description

anno» cause 20 25 annan 51 146 2 i paketet. I själva verket garanterar nätet inte ens att paketet kommer att levereras överhuvudtaget.

Av denna anledning måste terminaler som är anslutna till ett IP-nät kunna hantera paketförluster och situationer med stora paketfördröjningar. Sådana situationer uppstår när det fmns för många applikationer som samtidigt utnyttjar nätresurserna. I IP- baserade nät har dessa överbelastningssituationer en sannolikhet som skiljer sig från noll eftersom IP-nät inte utför tillträdesstyrning (CAC) för samtalen. Med andra ord begränsar IP-nät inte antalet samtidigt anslutna användare, och således uppstår överbelastning och paketförluster om för många användare utnyttjar nätresurserna.

I och med tillkomsten av realtidstrafik och QoS-krav i IP-nät så föreligger emellertid ett behov av att utföra tillträdesstyming (CAC) för att begränsa det antal förbindelser som förekommer samtidigt i nätet.

En viktig aspekt av tillträdesstyrning för samtal eller förbindelser är att nya till nätet inkommande samtal kan avvisas för att skydda pågående samtal. I allmänhet utgör CAC-algoritmer, såsom de algoritmer som i allmänhet används för rigid trañk i konventionella ATM-nät, ett grundläggande hjälpmedel för att kontrollera antalet användare i nätet och därigenom försäkra att användare som medgivits tillträde till nätet får den bandbredd som är nödvändig för att ge den avtalade QOS-kvaliteten.

Följaktligen CAC-algoritmen förhållandet sannolikheten för nya samtal och den tillhandahållna genomströmningen för pågående representerar mellan blockerings- samtal. Med andra ord, ju fler användare som CAC-algoritmen tar in i nätet (vilket reducerar blockeringssannolikheten) desto mindre blir den tillhandahållna genomströmningen per användare eftersom ett större antal användare kommer att dela den totala bandbredden, och vice versa. canon 20 5171f146 3 Aktuell forskning har visat att det är meningsfullt att utöva tillträdesstyrning även för elastisk trafik eftersom CAC-algoritmer tillhandahåller ett hjälpmedel för att förhindra kraftiga genomströrriningsförsämringar för TCP-sessioner.

Frågan om man ska tillämpa CAC för elastiska förbindelser, och därigenom tillhandahålla en minsta genomströmning för TCP-förbindelser (Transmission Control Protocol) på Intemet har tagits upp av Massoulie och Roberts i referenserna [1-3]. Här tilldelas bandbredd till olika användare enligt något rättvisekriterium.

Gibbens och Kelly har i referenserna [4-5] funnit att det finns ett intimt förhållande mellan genomströmning och blockeringssarmolildieter för elastisk trafik och att detta förhållande är kopplat till frågan om intäktsoptimering (charging).

Det har också visats av Feng et al. i referens [6] att tillhandahållandet av en minirnihastighetsgaranti för elastiska tjänster är användbar därför att TCP-protokollets prestanda då kan optimeras.

Allt eftersom Internet utvecklas från ett paketnät som stödjer en enda tjänsteklass av typen "best effort" mot en integrerad infrastruktur för flera olika tjänsteklasser så finns det också ett växande intresse för att utforma strategier för bandbreddsuppdelning som uppfyller de olika behov som uppvisas av tjänster med garanterad maximihastighet å ena sidan och elastiska tjänster å andra sidan.

Pä liknande sätt behöver moderna ATM-nät stödja olika tjänsteklasser såsom CBR- (Constant Bit Rate) och ABR-klasser (Available Bit Rate), och det är fortfarande en öppen fråga hur man ska dela länkkapaciteten mellan olika tjänsteklasser på ett optimalt sätt. »usel 20 '25 unna; StfTfl1 46 4 Helt allmänt är frågan om bandbreddsdelning, i sammanhanget med dynamiskt inkommande och utgående trafikflöden och särskilt när användare har olika krav på genomströmning och blockering, känd från det flerhastighetssammanlianget där det är ett extremt komplext problem. klassiska kretskopplade KORTFATTAD REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen överkommer dessa och andra nackdelar med lösningarna enligt teknikens ståndpunkt.

Det är ett första syfte med uppfinningen att ta fram en strategi för uppdelning av länkkapacitet/bandbredd som möter de olika behov som uppvisas av rigida och elastiska tjänster i en trafikmiljö med blandad rigid och elastisk trafik.

I synnerhet år det önskvärt att behandla frågorna om bandbreddsdelning och blockeringssannolikheter för elastisk trafik i ett gemensamt ramverk. I detta avseende är det ett andra syfte med uppfinningen att tillhandahålla en mekanism för länkkapacitetsuppdelning som beaktar förhållandet mellan genomströmning och blockering för elastisk trafik. Särskilt vore det fördelaktigt att utveckla och utnyttja en som optimerar förhållandet mellan algoritm för länkkapacitetsuppdelning genomströmning och blockering.

Det är ett ytterligare syfte med uppfinningen att tillhandahålla en lärnplig sarntalsnivåbaserad modell av en överföringslänk som bär elastisk trafik och att tillämpa denna samtalsnivåbaserade modell för dimensionering av länkbandbredds- uppdelningen för optimering med avseende på genornströmning och blockering.

Dessa och andra syften uppnås genom uppfinningen såsom den definieras av de medföljande patentkraven. uno!! 20 ,' 25 annu; ss11~14a nu .en 5 Uppfmningen berör en effektiv strategi för uppdelning av länkbandbredd i en trafrkmiljö med blandad rigid och elastisk trafik såväl som en strategi för uppdelning av bandbredd mellan elastiska trafikflöden.

I korthet gär idén enligt uppfirmingen ut på att dela länkkapaciteten i ett nät genom uppdelning av länkkapaciteten i en första gemensam del för elastisk såväl som rigid (icke-elastisk) trafik samt en andra del dedicerad för elastisk trafik baserat på mottagna ingängspararnetrar avseende nättrafiken. Därefter bestäms en eller flera tillträdesstyrningsparametrar för den elastiska trafiken baserat på såväl länkkapacitets- uppdelningen som mottagna ingångsparametrar avseende nättrafiken.

Uppdelningen av länkkapacitet tjänar i allmänhet till att dela länkkapaciteten mellan rigid och elastisk trafik, och i synnerhet till att reservera en del av länkkapaciteten till elastisk trafik. Företrädesvis bestäms en minsta erfordrad kapacitet för den gemensamma delen som avser rigid trafik givet en högsta tillåten blockeringssarmolikhet för den rigida trafiken. På detta sätt garanteras en viss servicegrad (GoS) på sarntalsnivå för den rigida trafiken på länken.

Parametern eller parametrarna för tillträdesstyrning som bestämts för elastisk trafik tjänar i allmänhet till att begränsa det antal elastiska trafikflöden som förekommer samtidigt på länken. I synnerhet beaktas förhållandet mellan genomströrnning och blockering till fullo genom formulering av en samtalsnivåbaserad modell för elastisk trafik och bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trañkflöden baserat på samtalsniväbaserade begränsningsvillkor för den elastiska trafiken relaterade till genomströrnning och/eller blockering. I detta avseende kan uppfinningen allokera länkbandbredd mellan elastiska förbindelser på ett optimalt sätt i den meningen att blockeringssannolikheter minimeras under begränsningsvillkor relaterade till genomströmning, eller tvärtom i den meningen att genomströmningen maximeras under begränsningsvillkor relaterade till blockering. På detta sätt ger uppfinningen arsa» 20 .a o nar-t 51 1, 4 6 n. .uu 6 maximalt utnyttjande av länkbandbredden, antingen i termer av minimal blockering eller under maximal genomströmning under genomströmningsbegränsningar blockeringsbegränsningar.

Följaktligen tillhandahålls en effektiv strategi för bandbreddsdelning i en trafikmiljö med blandad rigid och elastisk trafik. I synnerhet garanterar bandbredds- uppdelningsalgoritmen en högsta blockering för rigid trafik såväl som en minsta genomströmriing och/eller högsta blockering för elastisk trafik.

En viktig teknisk fördel med uppfinningen är dess förmåga att möta de olika behov som föreligger för rigid trafik och elastisk trafik.

En annan fördel med uppfinningen är dess förmåga att tillhandahålla förutsägbar tjänstekvalitet för både användaren och nätleverantören på samma gång som en hög nätleverantörsintäkt säkerställs.

Genom att enbart beakta den elastiska trafiken i den övergripande trafiken i en trafikmiljö med blandad rigid och elastisk trafik, eller alternativt genom att reducera den gemensamma bandbreddsdelen till noll så att hela länken är reserverad för elastisk trafik så reduceras den övergripande mekanismen för uppdelning av länkkapacitet till bestämningen av en eller flera tillträdesstymingsparametrar för elastisk trafik.

Tillträdesstyming för nya elastiska förbindelser kan då utövas baserat på en eller flera sådana parametrar för tillträdesstyrning. I synnerhet undviks höga blockeringssarmolikheter samtidigt som en given genomströmiiing för användama säkerställs genom minimering av blockeringssaimolikhetenia med avseende på antalet elastiska förbindelser under avseende tillåtna givna begränsningsvillkor genomströmning för den elastiska trafiken. barr: 20 --2s o »Intl 5175446 7 En annan aspekt av uppfinningen berör tillämpandet av en samtalsnivåbaserad modell av en länk som stödjer elastisk trafik för dimensionering av länkbandbredds- uppdelningen för optimering med avseende på genomströmning och blockering i ett IP- nät som medger tillträdesstyrning. I synnerhet definieras ett elastiskt trafildlöde i modellen som att det uppvisar en bandbredd som fluktuerar mellan en minsta bandbredd och en högsta bandbredd under trafikflödets beläggningstid. Vidare associeras den elastiska trafiken med åtminstone en av en minsta accepterad genomströmning och en högsta accepterad blockeringssannolikhet.

En ytterligare aspekt av uppfinningen berör en beräkningsmetod för bestämning av en fördelning i stationärt tillstånd för en Markov-kedja, varvid metoden är särskilt fördelaktig för stora tillståndsrymder. Markov-kedjan beskriver dynamiken av en länk som bär ett antal trafikklasser innefattande icke-adaptiv elastisk trafik, och beräkningsmetoden ger en bra initial approximation av den stationära fördelningen baserat på produktfonnsberäkningar för Markov-kedjor.

Andra aspekter eller fördelar med uppfinningen kommer att förstås vid läsning av den följande beskrivningen av utföringsforrnerna av uppfinningen.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppñnningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar med denna, förstås bäst genom hänvisning till den följande beskrivningen när denna läses tillsammans med de medföljande ritningarna, ivillca: Fig. 1 är ett schematiskt diagram över ett kommunikationsnät enligt en föredragen utföringsfonn av uppfinningen; :annu unfun 20 z 25 :svan S1 Tïïfl 46 8 Fig. 2 är ett schematiskt flödesdiagram över den övergripande algoritmen för länkkapacitetsuppdelning tillämpad i en trafikrniljö med blandad rigid och elastisk IP- trafik enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen; Fig. 3 är ett schematiskt blockdiagram över relevanta delar av en IP-router enligt en föredragen utföringsform av uppñnningen; Fig. 4 är ett diagram över tillstândsrymden för en Markov-kedja för ett belysande överföringslänksystem; Fig. 5 är en graf som illustrerar medelvärdet och variansen av genomströmningen för adaptiva elastiska flöden som en fimktion av tjänstetiden fór ett belysande exempel på ett överföringslänksystem; Fig. 6 är ett schernatiskt diagram som illustrerar de elastiska gränsparainetrarna som uppfyller givna QoS-laav för ett belysande exempel på ett länksystem; och Fig. 7 är ett schematiskt flödesdiagram över den övergripande algoritmen för länkkapacitetsuppdelning för en trafikrniljö med blandad CBR-ABR-trafik enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I ritningama kommer samma hänvisningsbeteckningar genomgående att användas för motsvarande eller liknande element.

Begreppen förbindelse (connection) och flöde (flow) används genomgående mer eller mindre utbytbart för det som traditionellt betecknas som ett samtal (call). u Innan soya' »unna 20 51 7 'l~”l~~4.6 ua :vn 9 I Systemöversikt över ett belysande kommunikatíonsnät För en bättre förståelse beskrivs nu en allmän översikt över ett belysande kommunikationsnät enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till Fig. 1.

Fig.1 är ett schematiskt diagram över ett kommunikationsnät enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. Kommunikationsnätet illustreras här som ett IP-baserat nät, men kan vara i form av ett ATM-nät eller vilken annan typ av nät eller kombination av nät som kan stödja elastisk trafik. Kommunikationsnätet 10 är baserat på ett antal förbundna IP-routrar 20 (ATM-väljare i fallet med ett ATM-nät) som bildar kämnätet. Olika användare 30 (datorer, servrar, etc.) kommer åt kärnnätet genom accesspunkter med ett så kallat användare-nät-grånssnitt (UNI) som definieras för samarbetet mellan IP-routrarna och användarutrustningen. Ett flertal användare är typiskt sett förbundna till någon fonn av samlingspunkt, såsom en accessrouter (AR) 40 som fungerar som en mellankoppling mellan slutanvändarna och kämnätet.

Länkkapacitetsuppdelning, som också hänvisas till som bandbreddsstyrning i nätverksarnmarihang, och paketschemaläggning ligger normalt på nätverkssidan av UNI-gränssnittet, i IP-routrarna 20. I synnerhet implementeras bandbreddsstyrníngen och paketschemaläggningen företrädesvis vid utgångssidan av routrarna 20. Den övergripande bandbreddsstyrningen har två huvudfunktioner. Först av allt tjänar bandbreddsstyrningen till att dela bandbredden mellan olika trafikklasser. För det andra tjänar bandbreddsstyrningen till att begränsa antalet samtidigt aktiva förbindelser funktionen hänvisas härefter till sarntalstillträdesstyrning (CAC) och utövas normalt vid ingångsportssidan av IP- inom trafikklasserna. Den senare som routrarna 20 där förbindelser accepteras eller tillbakavisas i enlighet med någon CAC- algoritm. Den övergripande bandbreddsstymingsalgoritrnen, innefattande CAC- algoritrnen, kan till exempel implementeras som maskinvara, programvara, 'firrnware' eller godtycklig kombination av dessa. sanna 20 _':25 union 511 7011 4 6 10 I Kontraktet användare-nätverk (UNC) definieras typiskt sett vid UNI-gränssnittet.

UNG-kontraktet anger vanligtvis den QoS-kvalitet som användaren är berättigad till och också specifikationen av den trafik som användaren får föra in i nätet tillsammans med kompletterande data. Dessa kompletterande data kan till exempel innefatta den tid på dagen då användaren har tillgång till en särskild tjänst, etc.

Exempelvis kan UNC-kontraktet ange att högst 1% av de av användaren införda IP- paketen (eller ATM-cellerna) får tappas bort av nätet och att användaren får sända 10 Mbit/s genom UNI-gränssnittet.

CAC-delen av bandbreddsstyrningsalgoritrnen kan använda UNC-information från flera användare för att tillhandahålla ett grundläggande medel för att styra antalet samtidiga användare i nätet, och därigenom säkerställa att de användare som fått tillträde till nätet får den bandbredd som erfordras för att ge den avtalade QoS- kvaliteten. CAC-algoritrnen representerar förhållandet emellan blockerings- sannolikheter och den tillhandahållna genomströmriingen; ju fler användare som CAC-algoritmen släpper in i nätet (vilket reducerar blockeringssarmolikheten) desto mindre blir genomströmningen per användare eftersom ett större antal användare kommer att dela nätets bandbredd.

CAC-styrningen kan realiseras genom det klassiska signaleringsutbytet som är känt kretskopplade kommunikationsnät. Emellertid, om t.ex. från konventionella huvuddelen av de elastiska flödena i nätet är korta såsom för många TCP-flöden på Internet idag sä kan införandet av det klassiska signaleringsutbytet för att utföra tillträdesstyrningen resultera i stora mängder administrativ information. Därför skulle ett on-the-fly-beslut att acceptera eller tillbakavisa det första paketet i flöde såsom föreslås i referens [3] vara mer fördelaktigt. Av denna anledning tillhandahålls en mekanism som är baserad på till exempel det existerande RSVP-protokollet (Resource Reservation Protocol) för att hålla reda på identiteterna av för närvarande aktiva flöden och för att klassificera paket enligt dessa identiteter då paketen anländer. För att :nano :easy 20 25 :aint 51 146 11 bestämma huruvida ett flöde är nytt eller inte är det tillräckligt att jäinföra dess identifierare med motsvarande för flöden på en särskild lista över aktiva flöden. Om inget paket togs emot för ett visst flöde inom en given tidsperiod så skulle det flödet avlägsnas från listan över aktiva flöden. Tillträdesstyming realiseras företrädesvis genom att man bestämmer ett högsta antal tillåtna flöden baserat på den rådande trafiksituationen i systemet, och sätter storleken på listan över aktiva flöden efter detta.

Om listan är full så tillbakavisas ett nytt flöde. I annat fall accepteras flödet och förs in på listan.

Algoritm fór länkkapacitetsuppdelning - Ett exempel med ett IP-nät I det följande kommer en algoritm för uppdelning av länkkapacitet enligt en föredragen utföringsform att beskrivas med hänvisning till den särskilda tillämpningen med ett IP- baserat nät som bär såväl rigid som elastisk trafik.

Först måste en lämplig samtalsnivåbaserad trafikmodell formuleras. Tyvärr är tillämpningen av de klassiska samtalsnivåbaserade flerhastighetsmodellerna för hantering av elastisk trafik, såsom trafik av typen "best effort" i IP-nät eller ABR- trafik l ATM-nät, allt annat än rättfram. Till exempel är det inte möjligt att förknippa elastisk trafik med en konstant bandbredd. Istället fluktuerar den bandbredd som upptas av elastiska trafikflöden i tiden beroende på den aktuella lasten på länken samt de schemaläggnirigs- och hastighetsstyrningsalgoritiner som används i nätnoderna.

Blockeringsbegreppet tillämpat på elastiska trafikflöden är inte lika rättframt som för rigid trafik därför att ett inkommande elastiskt flöde kan komma i tjänst även om det vid ankomsttillfillet inte finns någon bandbredd tillgänglig. För många tjänster beror dessutom den faktiska uppehållstiden för ett elastiskt flöde på den genomströmning som faktiskt tas emot av det elastiska flödet. annas un... 20 .": 25 »ytan s1r@14s 12 En flerklassmodell av en överföringslänk för blandad rigid och elastisk trqfik I det följande formuleras ett exempel på en möjlig Markov-modell av en överföringslänk som tjänar både trafikklasser med garanterad maximibandbredd (rigid eller icke-elastisk) och elastiska trafikklasser. För enkelhets och tydlighets skull betraktas endast en enda rigid trafikklass samt två elastiska trafikklasser. Det bör noteras att modellen såväl som den tillhörande länkuppdelningsalgoritmen kan utvidgas till mer allmämua fall, och naturligtvis även till enklare fall.

Systemet under beaktande irmefattar en överföringslänk av kapacitet C, vilken till exempel kan betraktas som ett heltal i någon lämplig bandbreddsenhet såsom Mbps. I detta exempel tillhör samtal som inkommer till länken i allmänhet en av följande tre trafikklasser: 0 Klass 1 - Flöden tillhörande en rígid trafikklass, kännetecknade av deras maximibandbreddskrav bl, ingångstakt (arrival rate) X1 och utgångstakt (departure rate) rate ul. 0 Klass 2 ~ Flöden tillhörande en adaptiv elastisk klass, kännetecknade av deras maxirnibandbreddskrav bz, minimibandbreddskrav bzmm, ingångstakt 11 och utgångstakt ttz. Trots att den bandbredd som upptas av adaptiva elastiska flöden kan fluktuera som en funktion av länklasten så påverkas deras faktiska beläggningstid inte av den mottagna genomströmningen under deras uppehållstid i systemet. Detta är fallet t.ex. med en adaptiv videokodek som då genomströmningen försämras reducerar kvaliteten på videobilderna och därigenom upptar mindre bandbredd. annan 20 'ï25 :svan 551 7 *i-"1 4 6. 13 O 0 Klass 3 - Flöden tillhörande en icke-adaptiv elastisk klass, kännetecknade av deras maximibandbreddskrav b3, minimibandbreddskrav b3mm, ingångstakt X3 ideala maxirnibandbredden är tillgänglig. Den faktiska momentana utgångstakten är och ideal utgängstakt ua. Den utgångstakten erfars när proportionell mot flödenas bandbredd.

Vi betecknar den faktiska bandbredd som allokerats (reserverats) till ett flöde av klass-2 och klass-3 i ett givet systemtillstánd som b; och bg, vilka båda varierar med tiden allteftersom flöden inkommer och utgår. Vi använder också måttet rm= bimm/ bi (för i=2 eller i=3) förknippat med elastiska flöden med minimibandbreddskrav.

Man kan se ett icke-adaptivt elastiskt flöde som ett flöde som vid ankomst uppvisar en associerad mängd data att överföra (W) samplat från ett exponentiellt fördelat ba --x tjänstekrav, med fördelning G(x) = l-e “3 , som när maximibandbredden ba är tillgänglig under flödets hela varaktighet ger upphov till en exponentiellt fördelad tjänstetid med medelvärde 1/ p, Eftersom länkens lediga kapacitet fluktuerar med tiden enligt det momentana antalet flöden som är aktiva så kan den bandbredd som ges till de icke-adaptiva elastiska flödena falla under maximibandbreddskravet, och då ökar flödets faktiska beläggningstid.

Alla tre typerna av flöden inkommer enligt oberoende Poisson-processer och beläggningstiden för rigida och adaptiva flöden är exponentiellt fördelade. Som vi kommer att se så kan momenten av beläggningstiden för icke-adaptiva flöden bestämmas med användande av teorin om' Markov-reward-processer. Kortfattat kan man säga att två typer av elastisk trafik betraktas. Elastisk trafik är förknippad med både ett maximibandbredds- och ett minimibandbreddskrav, och tillåts träda i tjänst endast då minimibandbreddskravet är uppfyllt. De två elastiska trafikklasserna skiljer fr... unna» 10 20 ff: 25 pn.n| s1rV146 14 sig i första hand med avseende på hur deras uppehållstider beror på den förvärvade genomströmningen.

För att säkerställa en given QoS-kvalitet för de olika elastiska klasserna (som i allmänhet skiljer sig vad avser max- och minimibandbredd, d.v.s. bf; ba, bzm: bfmn) så allmänhet styr bandbreddsuppdelningen mellan olika elastiska klasser. Av denna anledning behöver vi upprätta någon policy som i definierar vi följande allmänna bandbreddsdelningsregler mellan de elastiska klasserna. Följande presentation berör endast två elastiska klasser, men kan naturligt utvidgas till att gälla mer än två elastiska klasser. 0 Om det finns tillräckligt med bandbredd för att alla flöden ska kunna erhålla sina respektive maximibandbreddskrav så upptar flöden av klass-2 och klass-B b; respektive b3 bandbreddsenheter. 0 Om det föreligger ett behov för bandbreddskomprimering, d.v.s. nl-b, + nz-bz + n3-b3 > C, så är bandbreddskomprimeringen av de elastiska flödena sådan att rz = r3, där r2 = bf/bz och r, = bJ/b3, så länge som minimihastighetsbegränsningen uppfylls för båda de elastiska klasserna (d.v.s. b2“““_/ b2 s r2 S 1 och bgmm/ b3 S r; s 1). 0 Om det fortfarande föreligger ett behov av ytterligare bandbredds- komprimering, men någondera av de två elastiska klasserna inte klarar ytterligare bandbreddsreducering (d.v.s. ri är redan b¿'“*“/ bi för antingen i = 2 eller i = 3) vid ankomsten av ett nytt flöde så minskar den tjänsteklass som klarar ytterligare komprimering den bandbredd som upptas av flödena inom klassen på ett jämnt sätt, så länge som minimibandbreddsvillkoret upprätthålls för denna trafikklass. :vann 20 -_._25 :unna 51 7 se 15 Tre bakomliggande antaganden i den ovan givna belysande modellen är värda att notera. Till att börja med antas att båda typerna av elastiska flöden är giriga i den meningen att de alltid upptar den högsta möjliga bandbredden på länken, vilket är den minsta av deras maximibandbreddskrav (bz respektive b3) och den lika del (i den mening som anges ovan) av den bandbredd som lämnats kvar för elastiska flöden efter de rigida flödena (vilket beror på den länkallokeringspolicy som används). För det andra antas att alla pågående elastiska flöden delar den tillgängliga bandbredden proportionellt lika mellan sig (d.v.s. alla ri är lika), d.v.s. de nyinkomna elastiska flödena och de pågående elastiska flödena kommer att tryckas ihop till samma värde på ri. Detta antagande ger som vi kommer att se en ganska "rättvis" resursdelning mellan de elastiska flödena. För att kunna ha olika elastiska trafikklasser med avsevärt olika QoS-kvalitet så behöver detta antagande modifieras. Om ett nyinkommet flöde skulle minska den elastiska flödesbandbredden under bzmi" och bf” (d.v.s. båda elastiska klasserna komprimeras till sina respektive minsta värden) så släpps det flödet inte in i systemet, utan blockeras och går förlorat. Inkommande rigida och elastiska flöden medges "komprimera" pågående elastiska flöden så länge som minimibandbreddsvillkoren upprätthålls. Som en tredje punkt antar modellen att hastighetsstyrningen för de pågående elastiska flödena är ideali den meningen att de elastiska trafikkällorna justerar sin aktuella bandbredd på länken en infinítesimal tidsperiod efter varje ändring av systemtillståndet (d.v.s. ankomst och utgång av flöden). Emedan detta tydligt är ett idealiserande antagande så skulle buffertarna i IP-paketlagret kunna göras tillräckligt stora för att absorbera IP-paketen tills TCP- stryper källhastighetsökning när helst detta är möjligt gör de kommande genomströmnings- protokollet sändarna. Det faktum att modellen antar omedelbar och blockeringsberälmingarria försiktiga snarare än optirnistiska.

Det är intuitivt klart att uppehållstiden för icke-adaptiva elastiska flöden i detta system beror inte enbart på mängden av data som de vill överföra, men också på den bandbredd som de tar emot under uppehållstiderna, och vice versa, mängden data -20 01,10 :sann niin» 'H25 i ä = fëïdflt) = uz fäte-”Zïdr 51_7.-.;1'~~§1,4 6* nu von 16 som överförs genom ett adaptiv elastiskt flöde beror på den mottagna bandbredden.

För att specificera detta förhållande definieras följande kvantiteter: 62(t) och 93(t) definierar den momentana genomströmningen för adaptiva respektive icke-adaptiva flöden vid tiden t. Om det till exempel finns nl, n, och n3 rigida, adaptiva respektive icke-adaptiva flöden i systemet vid tiden t så är de momentana genomströmningarna för adaptiva och icke-adaptiva flöden min(b2, (C-nlby n3r3b3)/n2 ) respektive min(b3, (C-nlbl - n2r2b2)/n3 ). Notera att 920) och 63(t) är diskreta slumpvariabler för varje t20. ät = % E62(r)dr definierar genomströmningen för ett adaptivt flöde som uppvisar en beläggningstid som är lika med t. (slumpvariabel) definierar genom- strömningen för ett adaptivt flöde, där F(t) är den exponcntiellt fördelade beläggningstiden.

TX = inf E93(1)dr 2 Xi (slumpvariabel) ger* den tid som det tar för systemet att överföra datamängden x genom ett elastiskt icke-adaptivt flöde. ÖX = x/Tx definierar genomströmningen för ett icke-adaptivt flöde under överföringen av x dataenheter. Notera att 9,, är en kontinuerlig slumpvariabel. Ö: fêxdGbc) = ng, /b3 fÖXe-X” l b3dx (slumpvariabel) definierar genom- strömningen för ett icke-adaptivt flöde där den överförda datamängden är exponentiellt fördelad med parameter tis/b, »annu carne 20 ._ 25 Iouoø 51 17 O Fastän ett antal allmänna regler för bandbreddsuppdelning har definierats ovan måste en mer specifik policy för uppdelning av länkkapacitet presenteras, särskilt en policy som beaktar de olika kraven för rigid och elastisk trañk.

Algoritm för uppdelning av länkkapacitet Enligt uppfinningen antas länkallokeringspolicyn "Partial Overlap" (POL), känd från referens [7] som beskriver POL-policyn för simuleringsanalys i det klassiska kretskopplade flerhastighetssammartlianget, och modifieras för en trafikrniljö som innefattar elastisk trafik. Enligt en ny så kallad elastisk POL-policy delas länkkapaciteten C upp i två delar, en gemensam del CCOM för rigid såväl som elastisk trafik samt en dedicerad del Cm som år reserverad enbart för de elastiska flödena, så Vidare introduceras tillträdesstyrningsparametrar, en for varje elastisk traflkklass som förekommer i systemet, i den nya elastiska POL-policyn. I detta särskilda exempel betecknar Nm tillträdesstyrningsparametern för adaptiva elastiska flöden och Nm betecknar tillträdesstyrningsparametern för icke-adaptiva elastiska flöden. Varje tillträdesstymingsparameter står för det högsta antalet tillåtna flöden i den motsvarande elastiska trafikklassen. Tilltrådesstyrningspararnetrarna hänvisas också till som grånsparametrar eftersom nya elastiska flöden tillbakavisas så länge som det högsta antalet samtidiga elastiska flöden inom en viss klass förekommer på länken; en form av gränsdragning (cut-off).

Enligt den betraktade elastiska FOL-policyn så är antalet (n,, nz, m3) pågående flöden på länken underkastade följande begrånsningsvillkor: r-alø Daun: n snar! 20 w 18 flrbx 5 CcoM (1) NELfbzmin + NEL3'b3mm .<_ CEIA H2 S N51; (3) 113 5 Nam (4) I (1) skyddas de elastiska flödena från rigida flöden. I (2-4) begränsas det högsta antalet elastiska flöden av tre begränsningsvillkor. Uttryck (2) skyddar rigida flöden från elastiska flöden, medan (3-4) skyddar pågående elastiska flöden från inkommande elastiska flöden. Den nya elastiska POL-policyn bestäms till fullo av uppdelningen av länkkapaciteten, som anges av CCOM, och tillträdesstyrníngsparametrarna Nm, Nm.

Dessa parametrar hänvisas till som systemets utgångsparametrar. Den elastiska POL- policyns prestanda kan ställas in genom utgångsparametrarna och det har i synnerhet visat sig att inställningen av utgångsparainetrarria CCOM, Nm och Nm, medger en av förhållandet mellan genomströmning och blockering för de elastiska trafkklasserna.

Med avseende på förhållandet mellan genomströnming och blockering för elastisk trafik så är uppfinningen i allmänhet inriktad mot tillhandahållandet av ett högt utnyttjande av länkbandbredden under beaktande av ett eller flera samtalsnivåbaserade begränsningsvillkor som är relaterade till åtminstone en av elastisk genomströnming och elastisk blockeringssannolikhet.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen syftar algoritrnen för uppdelning av länkkapacitet till att ställa in den elastiska POL-policyns utgångsparanietrar för att minimera samtalsblockeringssarmolikheterria Bz och Ba för elastiska flöden samtidigt som man tar hänsyn till ett begränsningsvillkor avseende blockeringssarmolildiet (GoS) för de rigida flödena såväl som begränsningsvillkor avseende minimigenomströmning för de elastiska flödena. Genomströmriingsbegränsningarna för elastiska flöden -iunso nnnæo 20 É:'§25 annu: 51 7-_t»1,4i5t *iffš IÅ-IÅÉÉ f' " 19 introduceras därför att det har visat sig att det fmns en minsta accepterad genomströmning under vilken användarna inte erhåller någon faktisk positiv nytta.

Av denna anledning associeras den rigida trafikklassen med en högsta accepterad blockeringssannolikhet BIM, och den elastiska adaptiva trafikklassen och den elastiska icke-adaptiva traflkklassen associeras med minsta accepterade genomströmningar ämm respektive Ömín. Företrädesvis utformas genomströmningsbegränsningarna som att den av begränsningsvillkor för sannolikheten användaren uppfattade genomströmningen under överföring av en viss mängd data faller under en viss tröskelnivå. Ett sådant prestandamått är enklare för användaren att verifiera än de traditionella rättvisekriterium som diskuteras i [1-3].

Fastän blockeringssannolikheterna för elastisk trafik minimeras är det ändå normalt tillrádligt, men inte nödvändigt, att använda en värsta-fallet-garanti för samtals- blockering för elastisk trafik och även associera de två elastiska trafikklasserna med högsta tillåtna blockeringssannolikheter Bzm” och Bgm.

I detta fall är systemets trafikingångsparametrar den från nätet erhållna uppsättningen ingångstakter (Ähkzßg) och utgångstakter (ul, ng, tg), bandbredderna (bl, b2, ba), de elastiska minimibandbreddskraven (bzmm, b3“““), begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet (BIM eller hela uppsättningen BIM, Bzm” och B3*““*) och ämm) Utgångstakten för den icke-adaptiva klassen kan uppskattas under antagandet att m; avseende elastisk genomströmning och begränsningsvillkor ( min bandbredden för de icke-adaptiva flödena ärlika med bg.

De parametrar och prestandamått som är associerade med den rigida trafikklassen och de tvâ elastiska trafikklasserna sammanfattas i Tabell I nedan. :acne ø|;ø| rast» swe-isf: 46 =...- f - 20 Tabelll Ingângsparamen-ar Prestandamått System- tillstånd Klass U ïflååfigS- Utgángs- Maximi- Minimi- Högsta Minsta Block- Genom- Antal mkt takt band- band- accepterad accepterad ering strömming flödeni breddskrav breddskrav blockerings- genom- systemet sannolikhet strömning k! bl _ Blmax Bl ' nl Adapüv M P2 bz bzmm (Bzmax) Bz n: elastisk Icke' 7~3 H3 b3 b3mm (Bïvmax) B3 H3 adaptiv elastisk Bestämningen av utgångsparametrarna för den elastiska POL-policyn under beaktande av blockerings- och genomströmrtingsbegrärisningar utvecklas nedan med hänvisning till Fig. 2 som är ett schematiskt flödesdiagram över den övergripande algoritrnen för länkkapacitetsuppdelning enligt en fóredragen utföringsform av uppñnningen. I det första steget 101 tillhandahålls de erfordrade ingångsparametrarria såsom aktuella ingångs- och utgángstakter, bandbreddskrav såväl som begränsningsvillkor som pålagts trafiken. I steg 102 säkerställs GoS-kravet (samtalsblockering) för rigid trafk genom lämplig inställning av CCOM. I synnerhet bestäms den minsta erfordrade kapaciteten av CCOM för rigida flöden som garanterar den erfordrade blockeringssannolikheten Bfm: milflccomï Bi 5 Blund (5) där Bl är blockeringssarmolikheten för rigida flöden. Till exempel kan den välkända Erlang-B-fonneln användas för att uppskatta ett sådant värde av CCOM baserat på ingängs- och utgångstakter samt maximibandbreddskrav för den rigida trafiken som ingångsparametrar. Dessutom kan ett högsta antal NCOM tillåtna rigida flöden :nano 20 ,,25 »arna 51 7 46 -a s nu nu 21 bestämmas baserat på Erlang-B-analysen och användas för tillträdesstyrning för den rigida trafiken.

Därefter måste man bestämma ett högsta antal elastiska flöden (Nm, NEU) som kan förekomma samtidigt i systemet på samma gång som de erfordrade genomströmnings- och blockeringsbegrärisningarna uppfylls. Det är intuitivt klart att om det högsta antalet Nm adaptiva elastiska flöden ökas, så minskar blockeringssannolikheten BZ för adaptiva elastiska flöden och även genomströmningen. En förändring av Nm påverkar tyvärr både blockeringssannolikheten B, och genomströmningen för icke-adaptiva flöden, och vice versa.

I denna särskilda utföringsform syftar algoritmen för länkkapacitetsuppdelning till minimering av blockeringssarmolikheterna för de elastiska trafikklasserna under genomströmningströskelvillkor. För att åstadkomma detta föreslår uppfinníngen ett iterativt förfarande, som allmänt definieras genom stegen 103-107, för inställning av gränspararnetrarria så att genomströmningströskelvillkoren precis uppfylls, varken mer eller mindre. Först, i steg 103, uppskattas initiala värden på gränsparametrarna.

Därefter analyseras systemets prestanda (steg 104) med avseende på elastiska genom- strömningsvärden. I synnerhet analyseras (steg 104) de genomströmningsvärden 0 och Ö som erbjuds i det system som styrs av de initiala värdena på gränspararnetrarria, och ställs i relation till (steg 105) genomströmningströskelvillkoren ämm och Ömin. Om de erbjudna genomströmningsvärdena år för låga så minskas gränsparametrarna (steg 106), varvid blockeringssannolikheterna och även genomströmningsvärdena ökar. Ä andra sidan, om de erbjudna genomströmningsvärdena är högre än genomströmnings- tröskelvillkoren så kan gränsparametrarna ökas (steg 107) så att blockerings- sannolikheterna (såväl som genomströmningsvårdena) reduceras. På detta sätt kan man genom iterativ upprepning av stegen 104, 105 och 106/ 107 reducera blockerings- sannolikheterna till ett minimum, medan man fortfarande uppfyller genomströmnings- »anno »runs 20 "25 susa- .f>1v~n1 46 '" 22 begränsningarna. När begränsningsvillkoren väl är uppfyllda till en tillfredsställande grad så matar algoritmen ut (steg 108) parametrarna CCOM, (CELA), (NCOM), Nm, NEU för användning vid styrningen av den aktuella bandbreddsuppdelningen för den betraktade överföringslänken.

Stegen 101 till 108 upprepas naturligt nog i gensvar på ändrade trafikförhållanden för att flexibelt anpassa bandbreddsdelningen till den rådande trafiksituationen.

I allmänhet måste .gränsparametrarna minskas för att uppfylla genomströmnings- begränsningarna. Å andra sidan, då syftet är att minimera de elastiska blockerings- sannolilthcterna och då det är tillrådligt att använda en värsta-fallet-garanti för blockeringssannolikheterna för elastisk trafik så måste gränsparametrarna på samma gång vara så höga som möjligt, och åtminstone tillräckligt höga för att uppfylla de blockeringsbegränsningar som är relaterade till det värsta fallet. Beroende på modellparametrarna och de givna gränsvärdena så kan det bli så att alla begränsningsvillkor inte kan uppfyllas på samma gång, vilket betyder att länken är överbelastad med avseende på GoS-kraven.

Fig. 3 är ett schematiskt blockdiagram över relevanta delar av en IP-router (eller en ATM-väljare) i vilken en algoritm för uppdelning av länkkapacitet enligt uppfinningen är irnplementerad. IP-routern 20 är associerad med en ingångslänk och en utgångslänk.

Routem 20 har en styrenhet 21, en CAC-enhet 22, en på utgångssidan anordnad buffert 23 för rigid trafik, en på utgångssidan anordnad buffert 24 för elastisk trafik samt en på utgångssidan anordnad Schemaläggare 25.

Styrenheten 21 är företrädesvis, men inte nödvändigtvis, realiserad iprogramvara som kör på ett datorsystem. Programvaran kan vara skriven i nästan vilken typ av datorspråk som helst, såsom C, C+ +, Java eller till och med specialiserade I praktiken avbildas ett egenutvecklade språk. länkkapacitetsalgoritmen till 20 :svan ':"É 25 »uni- s1 1 46 " 23 datorprogram som när det exekveras på datorsystemet genererar en uppsättning utgångsparametrar C_ELA, C_COM, N_ELA, N_COM för styrning i gensvar på lämpliga trafikingångsparametrar som tagits emot från nätverket och UNC-kontrakten genom konventionella medel.

Parametrarna N_ELA, N_COM representerar gränsparametrarna för rigid trafik respektive elastisk trafik. I exemplet enligt Fig. 3 betraktas endast en enda elastisk trafikklass och således genereras endast en enda gränsparameter N_ELA för elastisk trafik av styrenheten 21. Gränsparainetrarna vidarebefordras till CAC-enheten 22 som accepterar eller tillbakavisar nya flöden baserat på de vidarebefordrade gränsparametrarna. För varje nytt flöde som begärs bestäms flödets trafikklass så att tillträdesstyrningen kan utövas baserat på den relevanta gränspararnetern. IP-paket som tillhör accepterade rigida flöden (begränsade av N_COM) vidarebefordras till den på utgångssidan anordnade bufferten 23 för efterföljande schemaläggning av den på utgångssidan anordnade schemaläggaren 25. På samma sätt vidarebefordras IP-paket som tillhör accepterade elastiska flöden (begränsade av N_ELA) till den på utgångssidan anordnade bufferten 24.

Parametrarna C_ELA, C_COM vidarebefordras från styrenheten 21 till schemaläggaren 25. Schemaläggaren 25 representerar utgångslänkens bandbredd och den faktiska bandbreddsrepresentation som används vid trafikschemaläggningen bestärns av parametrarna C_ELA, C_COM. I schemaläggaren 25 delas utgångslänkens bandbredd upp i en gemensam del C_COM, och en dedicerad del C_ELA reserverad för endast elastisk trafik. Vid schemaläggning av IP-paket kan schemaläggaren 25 bara använda den gemensamma bandbreddsdelen' C_COM för IP-paket från bufferten 23 för rigida flöden. För IP-paket från bufferten 24 för elastiska flöden ä andra sidan kan schemaläggaren 25 använda både den dedicerade bandbreddsdelen C_ELA och den gemensamma bandbreddsdelen C_COM. På detta sätt bestämmer schemaläggaren 25 hur många IP-paket som kan sändas på utgångslänken per tidsenhet och trafikklass. ...nu 20 i* 125 0.:..

I nn on _51lT“<"'“l 4 6 24 Analys av mått på genomströrmting och blockeringssannolikhetför elastiska flöden De genomströmningsbegränsningar som används i utvärderingssteget 105 (Fig. 2) kan till exempel vara begränsningar avseende medelgenomströmningen, där gräns- parametrarna uppfyller genomströmningsbegränsningarna om: mä) z ämm, E(ê) z ämm (6) där E står för det förväntade värdet. Låt oss för att göra en rimlig tolkning av denna typ av begränsningsvillkor anta att fördelningen av 6 är ganska symmetrisk kring E(6).

Med andra ord ligger medianen av 0 nära E(6). I detta fall är sannolikheten att ett elastisk flöde erhåller mindre bandbredd än Gm cirka 0.5.

Emellertid föredrar användare ofta mer informativa genomströmningsbegränsningar, och ett alternativt begränsningsvillkor kan erfordra att genomströmriingen för adaptiva och icke-adaptiva flöden är större än 'Ömin och Ömin med förutbestämda sannolikheter (l-sz) respektive (1-23), oberoende av de associerade tjänstekraven (x) eller beläggningstiderna (t): Pmäz Nmtazu-fft), Pr<êx2êmln>z<1-s3> <1> Begränsningsvillkoren avseende de elastiska blockeringssarmolíkheterna kan i det värsta fallet enkelt uttryckas som: B, s Bzm, B3 s Bgm” (8) För att erhålla måtten pâ de elastiska genomströniriingarna (steg 104) och eventuellt också måtten på elastisk blockering för givna värden på gränsparametrarna för att medge utvärdering (steg 105) mot givna begränsningsvillkor måste fördelningen i stationärt tillstànd av en Markov-kedja som beskriver dynamiken av den blandade »|||| 20 mi25 |n»;a s11+14s 25 I rigida-elastiska trafken bestämmas. Såsom antytts i anslutning till formuleringen av den ovan givna flerklassmodellen kan systemet under beaktande representeras som en tidskontinuerlig Markov-kedja (Continuous Time Markov Chain, CTMC), vars tillstånd unikt kännetecknas av antalet flöden i olika trañkklasser (nl, n2, 113). Det är tydligt att för att erhålla systemets prestandamått så måste vi bestämma CTMC:ns generatormatris Q samt dess stationära fördelning 2 = {P¿} , där BT -Q = Q och Xi Pi = 1. Begreppen generatormatris och stationär fördelning av en Markov-kedja betraktas som väl kända för fackmannen. För en allmän introduktion till förlustnät, Markov~teori och det allmänna stochastic-knapsack-problemet hänvisas till [8], och särskilt sidorna 1-69. För givna värden på parametrarna CCOM, NELZ, NEU så utgör den uppsättning tripletter (nl, nz, n3) som uppfyller de begränsningsvillkor enligt den elastiska POL-policyn som ges av (1-4) uppsättningen möjliga systemtillstånd betecknad S. Tillståndsrymdens kardinalitet kan bestämmas som: _&QM_ #s-[bl Det är enkelt att inse att generatormatrisen Q uppvisar en trevlig struktur eftersom HJ-(NELQ Jfll-(Nßra +1) (9) endast övergångar mellan "näraliggande tillstånd" tillåts i följande mening. Låt qm beteckna övergångshastigheten från tillstånd i till tillstånd j. Med hänsyn till de begränsningsvillkor (1-4) avseende antalet flöden i systemet som definieras genom den elastiska POL-policyn så är de icke-nollvärdiga övergångshastigheterria mellan tillstânden: q¿_ik+ = Åk k = 1, 2, 3 (10) Cltik- = HlaP-k k = 1, 2 (11) qris- = Uïfslls (12) unfun ...av 10 20 n »25 :sina i sitrašt14s 26 l där i” = (n1+1, m2, ng) när i = (nl, n2, n3); in och ik_ (k = 1, 2, 3) definieras på liknande sätt. Uttryck (10) representerar tillståndsövergångarna till följd av inkommande samtal, medan (11) och (12) representerar övergångar till följd av utgående samtal. Den kvantitet som definieras i (12) betecknar den totala bandbredden för icke-adaptiva flöden när systemet befinner sig i tillstånd i.

CTMC:ns generatormatris Q byggs upp på basis av de övergångshastigheter som definieras i (10-12).

Låt oss av belysande skäl betrakta ett litet system med en rigid klass, en adaptiv elastisk klass samt en icke-adaptiv elastisk klass, där länkkapaciteten C=7. Anta för enkelhets skull en uppdelning av länkkapaciteten så att n1=1 hålls fix, d.v.s. den tillgängliga bandbredden för elastiska flöden är 6 bandbreddsenheter. Vidare är b,=1, b2=3 och b3=2. De kännetecknas minimibandbreddskrav som här satts till b2“““=1.8 och b3mm=O.8. Inställningen av elastiska flödena av deras gränsparametrarria till NEL2=2 och NEL3=3 ger upphov till 12 möjliga tillstånd som illustreras i diagrammet enligt Fig. 4 över tillståndsrymden för en Markov-kedja.

Det fmns 5 (gråa) tillstånd där minst ett av de elastiska flödena är komprimerat under den maximibandbredd som anges av b¿,_ och b3. Tillstånden identifieras genom antalet aktiva förbindelser (nl, n2, m3). Värdena under tillståndsidentiñerarna anger bandbreddskomprimeringen för den adaptiva och icke-adaptiva elastiska trafiken (rz, r3). Tillståndet (1, 2, 3) är det enda tillstånd där bandbreddskomprirneringen för den adaptiva klassen och den icke-adaptiva klassen skiljer sig från varandra på grund av olika minimibandbreddskrav (r2mi“=O.6, r3min=O.4).

Olika numeriska lösningar kan användas för att erhålla den stationära fördelningen av en så kallad flerdimensionell Markov-kedja. Direkta metoder såsom den Gaussiska elirnineringsmetoden beräknar lösningen i ett fixt antal operationer. När man betraktar storleken på tillståndsrymden för praktiskt intressanta fall, d.v.s. stora tillståndsrymder av storleksordningen 104 eller större, så är emellertid den 10 20 »»>»| 51 7ï"146 27 beräkningsmässiga komplexiteten för de direkta metoderna vanligtvis oacceptabel.

Av denna anledning är en iterativ metod såsom den bikonjugata gradientrnetoden som används här mycket lämpligare för analysen av det stationära tillståndet. Den bikonjugata gradientmetoden beskrivs också i detalj i referens [9].

Beräkningstiden för en iterativ metod beror på faktorer såsom konvergenshastighet samt komplexiteten i varje iterationssteg. Beräkningstiden är också i hög grad beroende av den initiala gissningen. En bra initial gissning kommer att reducera den totala beräkningstiden betydligt. Av denna anledning tillämpas, enligt uppfinningen, en heuristisk direktmetod för beräkning av ganska närliggande initial gissning för användning i den iterativa metoden. En del flerdimensionella Markov-kedjor uppvisar en så kallad produktformslösning, vilket betyder att den stationära sannolikheten för tillstånd (i,j) effektivt kan bestämmas i produktform som f(i)-g(j) istället för h(i,j). På grund av den sporadiska reduktionen av bandbredden (och motsvarande utgångstakt) för de icke-adaptiva elastiska flödena så uppvisar CTMC:n av det studerade systemet tyvärr inte de trevliga egenskaperna reversibilitet och produktformslösning, men den föreslagna initiala gissningen som används för det efterföljande iterativa numeriska förfarandet beräknas som om Markov-kedjan uppvisade produktfonn. Med andra ord bestäms den initiala formen av den stationära fördelningen av en Markov-kedja som beskriver ett trafiksystem innefattande icke- adaptiv elastisk trafik baserat på produktfonnsberäkningar för Markov-kedjor, och används i en iterativ metod för analys av det stationära tillståndet.

Det faktum att endast icke-adaptiva elastiska flöden stör reversibiliteten utnyttjas och den Markov-kedja som beskriver antalet rigida och adaptiva elastiska flöden i NELS i=o p(n1,n2,i), V(n1,n2) e S erhålls från: systemet är reversibel, och p(n1,n2) = Z supa» »vinn '20 ni>ia S17f146 m P*(0,0) = 1 (13) *m ) ïnin) M Knni) M (M) ,n _: _ , . z , _. .

P 12 P 1 2 nypl P 12 HTHQ www=2ï%2L ua Zpkæw (a,b)eS där de icke-norrnaliserade stationära sannolikheterna p*(n1,n2) är hjälpvariabler i den iterativa metoden. Från den stationära fördelningen av de rigida och adaptiva flödena (p(n1,n2)), erhålls det övergripande stationära uppträdandet (p(n1,n2,n3)) genom att man fixerar antalet rigida flöden (n1=i) och antar att den erhållna Markov-kedjan är reversibel trots att detta inte är fallet. Detta antagande gör det möjligt att utvärdera en initial gissning för den iterativa metoden enligt följande. För alla möjliga fixa värden på nl (n1=i): p*(i,0,0) = 1 (16) a- _ p*(ifln2_lvn3)'k2+p*(i1n2vn3_1)'7“3 P (Milans) “ ng 112 + ns _H3 _I_3 (17) Zfiaæ mmm»=p@mmnlåTf-1 un ZP (Lab) (a,b)eS Med andra ord grupperas tillstånd med gemensamma n,, n, parametrar, varvid deras sannolikheter summeras, för att erhållas en ny 2-dimensionell Markov-kedja. Den erhållna 2-dimensionella Markov-kedjan nppvisar produktform och dess stationära fördelning beräknas med användande av ekvationerna (13-15). Därefter "delar" man sannolikheten för tillståndsgruppema mellan de individuella tillstånd som definierar en tillståndsgrupp med användande av ekvationerna (16-18). 1:11: surr; 20 "25 >i»>ø n II non s17~146 29 Den stationära fördelningen för andra trafikklasser än den icke-adaptiva trafikklassen beräknas som om det inte fanns någon icke-adaptiv trafik i systemet och sedan beräknas tillståndssannolikheter under antagandet om jämvikt mellan inkommande och utgående trafik i en av de andra trafikklasserria och den icke-adaptiva elastiska trafikklassen. I föreliggande exempel beräknas den stationära fördelningen för den rigida trafiklassen och den adaptiva elastiska trafikklassen som om det inte fanns någon icke-adaptiv elastisk trafik i systemet och tillståndssannolikheter bestäms under antagandet att den inkommande och utgående adaptiva och icke-adaptiva elastiska trafiken är i jämvikt. Det bör dock förstås att ekvationerna (13-18) kan anpassas till en rad tillämpningar, till exempel trañksystem med flera olika rigida trafikklasser men endast en enda elastisk trafikklass.

Det bör också förstås att förfarandet ovan för beräkning av en initial approximation av en stationär fördelning är allmänt tillämpbart på en godtycklig flerdimensionell Markov-kedja och kan anpassas till olika tillämpningar.

Den erhållna initiala approximationen av den stationära fördelningen används som en bra initial gissning för en iterativ metod, såsom den bikonjugata gradientbaserade metoden, vilken förbättrar den initiala gissningen steg för steg till en lämplig noggrannhet.

Baserat på den stationära fördelningen av CTMC:n kan samtalsblockerings- sannolikheterna beräknas som: Bk= Zpi, 1<=1,2,s (19) ieS,ik+t!S P > . '20 libil I I :v..| 5 1 1 4 6 30 Beräkningen av medelgenomströmningen för de adaptiva och icke-adaptiva elastiska flödena är också ganska rättfram när den stationära fördelningen av CTMC:n väl bestämts: znzPlfli Jlzfllalbzfzlni Jlzflls) = (nlrnfiflnâies 2112 p(n1 :m2 ønß) (n¿,n2,n3)eS Z nsplflpnmflslbs fa (111, flzflls) ^ (nlwnwnfles E(9) = (21) Z n3p(nl vn2øn3i (nlvnßnâiës Således kan begränsningsvillkoren avseende blockeringssannolikhet i (5) och (8) såväl som begränsningsvillkoren avseende medelgenornströmning i (6) utvärderas.

Tyvärr är det mycket svårare att kontrollera genomströmningströskelvillkoren i (7) eftersom varken fördelningen eller de högre momenten av ä, och êx kan analyseras baserat pä den stationära fördelningen av den ovan studerade Markov-kedjan. Således används en nytt analysförfarande. Genomströrrniingströskelvillkoret för adaptiva elastiska flöden kan kontrolleras baserat på fördelningen av Ö, och genomströmningströskelvillkoret för icke-adaptiva elastiska flöden kan kontrolleras baserat på fördelningen av TX, därför att: Pmêx 2 êmn) = Pmx/Txz ämm) = Prag s x/êmín) (22) Eftersom det år beräkningsrnässigt svårt att utvärdera fördelningen av TX och Ö, för realistiska modeller, men det firms effektiva numeriska metoder för att erhålla deras moment så kontrollerar vi genomströrnningströskelvillkoren genom att tillämpa en moment-baserad metod för fördelningsuppskattning som beskrivs i referens [10] och .rain rnsun a|»|n s11r14e 31 sammanfattas i Tabell H nedan. I Tabell II betecknar un det rule momentet av slumpvariabeln X och formlerna presenterar en övre och nedre gräns för fördehringen av X. Tabell II är giltig för varje icke-negativ slumpvariabel, d.v.s. vi utnyttjar inte det faktum att TX och ät är begränsade uppåt i vårt system.

Tabell H Pr(X 2 1) S övre gräns Pr(X 2 1) S övre gräns 1 pl O 2 2 112 - vi (in - 1) *í-*WU-l 31) ííÅH 21) 2 ur2i11+1 1 i12-2i11+1 1 2 2 _ s _ HsHi ~ H2 + H2H1 _ H1 (H2 H3 > I) (FW-Pl) ('42 V3 21 3 p.3 - pg ' ul - pg _ (H3 “2H2 + Himla-Hz), H1 ~ H2 nam -Hå (+12 -ua <1] H3 “2H2 +H1, H1 “H2 Förfarandet för att utvärdera momenten av TX och ä, baseras på märkning av ett elastiskt flöde som inkommer till systemet och noggrann undersökning av de möjliga Övergångarna från den tidpunkt då detta märkta flöde inträder i systemet tills det lämnar systemet. Systemets uppträdande under den tid då det märkta flödet är aktivt å: kan beskrivas genom en något modifierad Markov-kedja. För att analysera 9, betraktas ett märkt adaptivt elastiskt flöde, medan ett märkt icke-adaptivt elastiskt flöde betraktas för att analysera T, Det modifierade systemet som används för att analysera ä, (eller TX) uppvisar följande egenskaper: 0 Eftersom det antas att åtminstone det märkta elastiska flödet finns i systemet så utesluts tillstånd där ng = 0 (eller n3 = O). ;|»-> 20 I: D: 25 51 46 32 I Till varje tillstånd i tillståndsrymden finns en associerad ingångssannolikhet som är sannolikheten för att händelsen att den modifierade CTMC:n startar från det tillståndet. När det märkta elastiska flödet finner systemet i tillstånd (n,,n2,n3) så kommer det att föra in systemet i tillstånd (n,,n2+1,n3) (eller tillstånd (n,,n2,n3-l)) såvida det inte visar sig att tillståndet (n1,n2,n3) är ett blockerande tillstånd för det märkta flödet.

Låt {Z(t), t 2 O} vara den modifierade CTMC:n under antagandet att det märkta elastiska flödet aldrig lämnar systemet över den finita tillståndsrymden F med generator B. F kan definieras som: 0 S nfbl S CCOM 1 (eller O) S n2 S NEL; (24) 0 (eller 1) S m3 S Nm (25) F =S\S0 där S0 är tillstånden i S där nz = O (eller n3 = O). Tillståndsövergångs- hastigheterna i B är nära relaterade till de tillbörliga hastigheterna i Q: bmw = Åk k = l, 2, 3 (26) hm = nl-nl (27) hm = (nz-D-pq (eller nz-nq) (28) hm = n3-r3-tt3 (eller (na-l) -r3-n3) (29) Den initiala sannolikheten för den modifierade Markov-kedjan p”'(n1,n2,n3) erhålls genom betraktande av systemtillståndet omedelbart efter att det märkta flödet förenas med systemet i stationärt tillstånd. Detta betyder att sannolikheten att systemet befmner sig i tillstånd (n,,n2,n3) efter det märkta flödets ankomst är proportionell mot den stationära sarmolikheten för tillstånd (n1,n2-1,n3) (eller (n1,n2,n3-1)).

Följaktligen: :oron a>arn 20 25 517f146 33 Piflifllz -1,f13) Pzïnnflæna) = (30) Zp(n1>n2:n3) ieF , ,n -1 pjHÛïnnzJls) = (31) Zplnuflzflïs) ieF För att erhålla momenten av 5,, definieras en Markov-Reward-modell över {Z(t), t 2 O} i enlighet med referens [11]. ä, är en slumpvariabel som beror på det slumpmässiga inkommandet och utgåendet av rigida, adaptiva och icke-adaptiva elastiska flöden såsom beskrivs av B. Den belöníngshastighet (reward rate) som är associerad med tillståndet av den modifierade Markov-kedjan representerar bandbredden för de märkta adaptiva elastiska flödena i det tillståndet. Låt ti vara belöningshastigheten (det märkta adaptiva elastiska flödets bandbredd) i tillstånd i och T den diagonala matris som är sammansatt av elementen ti. ti = r2(i)-b2, där r2(i) är bandbreddskomprimeringen i tillstånd i. På detta sätt beskrivs dynamiken av antalet flöden i systemet under den tid då det märkta flödet är aktivt av den modifierade Markov-kedjan, och den momentana bandbredden för det märkta flödet beskrivs av den momentana belöningshastigheten.

Om det finns fler flöden i systemet minskar bandbredden för det märkta flödet mot bzmi” och om det finns färre flöden så ökar den mot bi. Generatormatrisen B och belöningsmatrisen T definierar Markov-Reward-modellen som ackumulerar t-'Öi belöningsenheter under perioden (O, t). Detta betyder att den belöning som ackumulerats under perioden (O, t) representerar den datamängd som överförts genom det märkta flödet under denna period, och 'Öi är den överförda datamängden / t.

Ti är den slumpmässiga tid det tar att överföra x dataenheter genom det märkta flödet.

Genom att man definierar en Markov-Reward-modell enligt ovan så representerar den belöning som ackumulerats under perioden (O, t) den slurnpmässiga datamängd som .utan »vara 20 '25 nørø: 51 46 34 I överförts genom det märkta flödet, och således är TX den tid som det tar att ackumulera x belöningsenheter. Detta mått hänvisas vanligtvis till som 'completion time'.

När man har den initiala sannolikhetsfördelnjngen p2*(n,,n2,n3), och p3*(n1,n2,n3), generatormatrisen B and belöningsmatrisen T, tillämpas den numeriska analysmetoden som föreslås i referens [11] för att utvärdera momenten av 0, och TX. Denna numeriska metod är tillämpbar för Markov-Reward-modeller med stora tillståndsrymder ('10° tillstånd).

Numeriska exempel på tillämpningen av algoritmen för uppdelning av länkkapacitet Betrakta, som ett exempel, en överföringslänk som har kapacitet C = 100 Mbps och stödjer tre olika tjänsteklasser: rigid, adaptiv elastisk och icke-adaptiv elastisk. De parametrar som givits som ingångsparametrar avseende nättrafiken och som bestämts av länkuppdelningsalgoritmen för detta system är följande: CCOM = 20 Mbps, Cm = 80 Mbps; b, = 1 Mbps, b, = 5 Mbps, b3= 3 Mbps; k, = k, = 12 1/min; u1=m=m=11/min; rzmi" = 0.05, rg” = 0.001; NCOM = 20, Nm = 20, Nm = 20.

Effekten av de adaptiva elastiska flödenas ingångstakt på den motsvarande blockeringssarmolikheten för ett antal värden på minsta accepterad genomströmning visas i Tabell HI nedan. iv|øo rusa; 20 6174146 ß Iwwm Pr(ö,z ämm) 2 (1-82) M = 12 M = 14 M = 16 Qm1=2¿ 894% 836% 717% 3 84.2% 751% 65.5% 34 744% 620% 508% 38 643% 418% 349% 4.2 42.5% 23.4% 10.5% 46 48% 014% - Allteftersom den minsta accepterade genomströmningen ämm för den adaptiva elastiska trafiken tilldelas högre och högre värden så minskar sannolikheten att ett adaptivt elastiskt flöde erhåller denna genomströmning. Ökningen av ingångstakten för de adaptiva elastiska flödena resulterar i fler adaptiva elastiska flöden i systemet, och således minskar genomströmningen tillsammans med sarmolikheten att de adaptiva elastiska flödena erhåller den erfordrade bandbredden.

Effekten av de icke-adaptiva elastiska flödens ingångshastighet X3 på den motsvarande blockeringssarmolikheten för ett antal olika värden pâ minsta accepterad genomströmning visas i Tabell IV nedan. I detta fall är systemparametrarna: C= 250 Mbps; CCOM = 50 Mbps, CELA = 200 Mbps; b, = 1 Mbps, bz = 3 Mbps, b3= 5 Mbps; a, = 401/161110, = 25 Umm; ' pl=pq=pg=l l/min; rzmi” = 0.4, rf” = 0.05; NCOM = 50, Nm = 120, Nm = 180. 11100 »n-on 'fzo s1r?146 36 Notera att i detta fall så uppvisar den Markov-kedja som beskriver systemets uppträdande under den tid då ett märkt icke-adaptivt flöde är aktivt 1.116.951 tillstånd och 6.627.100 övergångar.

Tabell IV mä, zêmin) 2 (1-63) 13 = 20 M = 25 M = 30 ämm = 25 99.98% 99.6% 88.1% 3.33 99.8% 94.36% 32.5% 4.0 97.4% 68.1% 13.8% 4.34 91.5% 59.8% - 4.54 89.6% 52.3% - 4.76 86.0% 30.9% - I likhet med de effekter som visats i Tabell Ill så är det så att allteftersom den minsta accepterade genomströnmingen för den icke-adaptiva elastiska trafiken tilldelas högre och högre värden så minskar sannolikheten att ett icke-adaptivt elastiskt flöde erhåller denna genomströmning. Dessutom resulterar ökningen av ingångstakten i en minskade sannolikhet att de icke-adaptiva elastiska flödena erhåller den erfordrade bandbredden.

För att få en känsla av förhållandet mellan medelgenomströmning och genomströniriingströskelvillkoren så hänvisas till Fig. 5 som illustrerar medelvärdet och variansen av genomströmningen för adaptiva elastiska flöden som en funktion av deras tjänstetid. Grafen enligt Fig. 5 avser systemet enligt Tabell IH, med 702 = 14.

Medelgenomströmningen visas med en heldragen linje, medan variansen visas med en streckad linje. Man kan således se att för "korta" (med avseende på tjänstetid) förbindelser så är variansen av genomströnmingen ganska betydande och följaktligen har medelgenomströmningen och genomströmriingströskelvillkoren väsentligt olika betydelser. För "långa" förbindelser försvinner nästan variansen av genomströmningen va»un 20 ”E25 annan s17~14s 37 och medelvärdet ger en meningsfull beskrivning av den bandbredd som finns tillgänglig för adaptiva elastiska flöden. Notera att 0, tenderar att närma sig ett deterministiskt värde, den stationära genomströmningen, då t går mot oändligheten.

Slutligen studerar vi ett exempel på hur man väljer Nm och Nm för att tillhandahålla de erfordrade QOS-parametrarna. Anta att systemparametrarna har följande värden efter uppdelningen av länkkapaciteten och dirnensioneringen av den rigida trafikklassen: C= 100 Mbps; CCOM = 20 Mbps, CELA = 80 Mbps; bl = 1 Mbps, bz = 5 Mbps, b3= 3 Mbps; X1 = 12 1/min, lvl = 12 1/min, X3 = 12 1/min; A ul = ua = 143 = 1 s (här uttryckt som ett medelvärde av beläggningstidem; b3“““ = 0.1 Mbps; Parametrarna Nm och Nm måste vara sådana att de elastiska blockerings- sannolikheterna är mindre än 1% (BZ <0.01, Ba <0.01) och medelgenomströmnings- parametrarna uppfyller E(0) 2 4.05 och E(0) 2 2.35.

Den uppsättning parametrar Nm och Nm som uppfyller QOS-kraven illustreras i det grå området i Fig. 6. Blockeringssannolikhetsgräxisen för den adaptiva elastiska klassen är en vertikal linje på grund av oberoendet av lasten i den icke-adaptiva elastiska klassen. Blockeringssannolikhetsgränsen för den icke-adaptiva elastiska klassen är en horisontell linje. Med den betraktade låga nivån på den övergripande lasten så är de elastiska medelgenomströrnmngsvärdena nästan inte alls känsliga för parametrarna Nm och Nm efter en given gräns. I detta exempel är E(0) 2 4.05 den »unna nosa: :vann 20 eS17Äfi46 . Q en non 38 snävare av de två bandbreddsgränser som bestämmer de acceptabla värdena på Nm och NE”.

Omvändníng av optimeringsuppgzjïen Den nya elastiska FOL-policyn medger en naturlig omvändning av optimeringsuppgiften så att istället för minimering av blockeringssannolikheter för elastisk trafik under genomströnniingsbegränsningar så maximeras de elastiska genomströmningarna under blockeringssannolikhetsbegränsningar. I likhet med den metod för länkkapacitetsuppdelning som illustrerats i flödesdiagrammet enligt Fig. 2 tas trañkingångsparametrar emot (liknande steg 101), bestäms den gemensamma länkkapacitetsdelen CCOM (liknande steg 102) och väljs initiala värden på gränsparametrama (liknande steg 103). Därefter analyseras systemets prestanda (liknande 104), blockeringssannolikheter. I synnerhet analyseras de elastiska blockerings- steg men nu i första hand med avseende på elastiska sarmolikhetema i systemet och ställs i relation till blockeringssannolikhetsbegränsningarna (liknande steg 105). Om blockerings- sannolikheterna är för höga så ökas gränspararnetrarria, vilket reducerar blockeringssannolikheterna och även genomströmningarna. 'Ä andra sidan, om blockeringssatmolikheterna är lägre än blockeringsbegrärisningarna så kan sänkas så såväl som gränsparametrarna att blockeringssannolikheterna genomströmningarna ökar. På detta sätt kan man genom iteration öka genomströmningarna till ett maximum, medan man fortfarande uppfyller blockeringsbegrärisningarna för elastiska flöden. Då målet nu är att maximera de elastiska genomströmningarna och då det kan vara tillrådligt att använda en värsta- fallet-garanti för genomströmningarna av elastisk trafik måste grånsparametrarna vara så låga som möjligt, och åtminstone tillräckligt låga för att uppfylla värsta-fal1et- villkoren för genomströmning medan man fortfarande uppfyller de begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet som pålagts den elastiska trafiken. on-vu »inne 20 21525 |»11| s17~14s 39 Naturligtvis är algoritmen för uppdelning av länkkapacitet, oavsett om den är anpassad för mínimering av elastisk blockering eller för maximering av elastisk genomströmning, också tillämpbar för enbart elastisk trafik. Till exempel reduceras CCOM till noll i frånvaro av rigid trafik, och den övergripande algoritmen för uppdelning av länkkapacitet reduceras till de matematiska formlerna för bestämning av gränsparametrarna under beaktande av begränsningsvilllcor avseende genomströrrming/blockering. Vidare behöver man i fallet med en enda elastisk trafikklass bara bestämma en enda gränsparameter enligt den ovan givna iterativa länkuppdelningsalgoritmen.

Algoritm fór länkkapacitetsuppdelning - Ett exempel med ett ATM-nät Trots att algoritmen för uppdelning av länkkapacitet har beskrivits med hänvisning till ett IP-nät som bär en enda rigid trafikklass och två olika elastiska trafikklasser så bör det förstås att uppfinningen inte är begränsad till detta, och att algoritmen är tillämpbar på andra typer av nät och andra trafikklasser. Nedan visas ett exempel på den elastiska POL-algoritmen när den tillämpas i ett ATM-nät som bär smalbandig CBR-trafik (Constant Bit Rate) och bredbandig CBR-trafik såväl som ABR-trafik (Available Bit Rate).

I detta exempel tillhör samtal som inkommer till en överföringslänk i allmänhet till en av följande tre trafikklasser: 0 Klass 1 - Smalbandiga CBR-samtal, kännetecknade av deras maxirnibandbreddskrav bl, ingångstakt Kl och utgångstakt pl. 0 Klass 2 - Bredbandiga CBR-samtal, kännetecknade av deras maximibandbreddskrav bz, ingångstakt k, och utgångstakt pg. :stan ,-|i. 20 uu men s1'rst'eee1«t4s 40 0 Klass 3 - ABR-samtal, kännetecknade av deras maxirnibandbreddskrav b3, minimibandbreddskrav bgmin, ingångstakt X3 och ideala utgångstakt ng. Den ideala utgångstakten erfars när maximibandbredden är tillgänglig under hela samtalet.

Det bör noteras att CBR-klasserna kan liknas vid den rigida trañkklassen i det ovan givna exemplet med ett IP-nät, och att ABR-klassen kan liknas vid den icke-adaptiva elastiska trafiken som beskrivits ovan i anslutning till exemplet med ett IP-nät. I detta avseende är antagandena i den modell som formulerats i exemplet med ett IP-nät lika tillämpbara i föreliggande exempel.

Den elastiska POL-policyn som beskrivits ovan tillämpas på trafikmiljön med blandad CBR-ABR-trafik i det betraktade ATM-nätet. länkkapaciteten C delas upp i två delar, en gemensam del CCOM för CBR-samtal såväl Detta betyder att som ABR-samtal, samt en dedicerad del C ABK, som är reserverad för ABR-samtal, så att C = CCOM + C ABK. En tillträdesstyrningsparameter NABR, vilken också hänvisas till som en gränsparameter, introduceras för ABR-samtalen. Enligt den betraktade elastiska POL-policyn så är antalet nl, nz och ns på länken pågående smalbandiga CBR-samtal, bredbandiga CBR-samtal respektive AlšR-samtal underkastade följande begränsningsvillkor: 111 bi + 112 bz 5 CcoM (32) NAmfbs < CABR (33) Us 5 NABR (34) I (1) skyddas ABR-samtalen från CBR-sznntal. I (2-3) begränsas det högsta antalet ABR-samtal av tvâ begränsningsvillkor. Uttryck (2) skyddar CBR-samtal från ABR- samtal, medan (3) skyddar pågående ABR-samtal från nya ABR-samtal. I detta fall :»a|n 20 Éß »Inna 517*146 nu -ps 41 bestäms den elastiska POL-policyn till fullo av uppdelningen av länkkapaciteten, som anges av CCOM, och tillträdesstyrningsparametern NABR. Den elastiska POL-policyns prestanda ställs in genom dessa parametrar.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen syftar algoritrnen för uppdelning av länkkapacitet till att ställa in utgångsparametrarna CCÛM and NABR för den elastiska POL-policyn för att minimera samtalsblockeringssannolikheten för ABR-samtalen under det att hänsyn tas till blockeringssannolikhetsbegränsningar (GoS) för de olika typerna av CBR-samtal samt en minimigenomströmningsbegrärisning för ABR- samtalen. Av denna anledning associeras varje CBR-klass med en högsta accepterad blockeringssannolikhet BP” och Bzm, och ABR-klassen associeras med en minsta accepterad genomströmriing Gm som kan behandlas på liknande sätt som den minsta accepterade genomströmriingen Ömm för den icke-adaptiva elastiska trafiken i exemplet med ett IP-nät.

Fastän blockeringssarmolikheten för ABR-trafik minimeras är det ändå normalt tillrådligt, men inte nödvändigt, att använda en värsta-fallet-garanti för samtalsblockeringssannolikheten för ABR-samtal, och associera även ABR-klassen med en högsta tillåten blockeringssarmolikhet BJ”.

De parametrar och prestandamått som är associerade med CBR-klasserna och ABR- klassen sammanfattas i Tabell V nedan. nns-n anton 20 42 Tabell V Ingängsparametrar Prestandamått System- tillstånd Klass Ingángs- Utgângs- Maximi- Minimi- Högsta Minsta Block- Genom- Antal U takt takt bandbredds- bandbredds- accepterad accepterad ering strömning flödeni krav krav blockerings- genom- systemet sannolikhet strömming NCBR Är H1 bl Bim ' Bi ' W-CBR M P2 bl, _ 132m* 132 _ ABR 1.3 F13 b3 b3mm (Bgmax) Bg 6 Bestämningen av utgängspararnetrarna för den elastiska POL-policyn under beaktande av de ovan givna begränsningsvillkoren utvecklas nedan med hänvisning till Fig. 7 som är ett schematiskt flödesdiagram över den övergripande algoritmen för länk- kapacitetsuppdelning för en trañkmiljö med blandad CBR-ABR-trafik enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. I det första steget 201 tillhandahålls de erfordrade ingångsparametrama. I steg 202 säkerställs GoS-kraven (samtalsblockering) för CBR- trafik genom lämplig inställning av CCOM. I synnerhet bestäms den minsta erfordrade kapaciteten av CCOM för CBR-samtal som garanterar de erfordrade blockeringssannolikheterria BP” och Bzm: min{CC0M: B, s BIM, B, s Bzmaš } (35) Till exempel kan den välkända Erlang-B-fonneln användas för att uppskatta ett sådant värde på CCOM baserat på ingångs- och utgångstakter saint niaxiniibandbreddskrav för CBR-klasserna som ingångsparametrar.

Därefter mäste man bestämma ett högsta antal ABR-samtal (N ABK) som kan förekomma samtidigt i systemet på samma gång som de erfordrade genomströmnings- och blockeringsbegrärisningarria uppfylls. »ys-u :sann 20 Vw :ilsa 517f146 .o nu 43 I denna särskilda utföringsforrn syftar algoritmen för länkkapacitetsuppdelning till minimering av blockeringssannolikheten för ABR-samtalen under beaktande av ett minimigenorriströrrniingsvillkor. För att åstadkomma detta föreslår uppfinningen ett iterativt förfarande, som allmänt definieras genom stegen 203-207, för inställning av gränsparametrarna så att genomströmningströskelvillkoret precis uppfylls, i allmänhet varken mer eller mindre. Först, i steg 203, uppskattas ett initialt värde på gränspararnetern. Därefter analyseras systemets prestanda (steg 204) med avseende på ABK-genomströmningen, och ställs i relation till (steg 205) genomströmnings- tröskelvillkoret. Om ABR-genomströnmingen är for låg så minskas gränspararnetern (steg 206), varvid blockeringssannolikheten och även genomströmningen ökar. Å andra sidan, om ABR-genomströmningen är högre än genomströmningströskelnivån så kan gränsparametern ökas (steg 207) så att blockeringssannolikheten (såväl som genomströmningen) reduceras. Pâ detta sätt kan man genom iterativ upprepning av stegen 204, 205 och 206/207 reducera blockeringssannolikheten för ABR-trafiken till ett medan man fortfarande uppfyller genomströmningsbegränsningen.

Företrädesvis analyseras prestandamåtten, ABR-genomströmriingen och möjligen också ABR-blockeringen, på mer eller mindre samma sätt som beskrivits ovan i anslutning till exemplet med ett IP-nät. I korthet betyder detta att man bestämmer den stationära fördelningen av den Markov-kedja som beskriver dynamiken och uppträdandet av den blandade CBR-ABR-miljön, och beräknar mått på blockering och genomströmning baserat på den bestämda fördelningen. Det bör dock noteras att här kontrolleras genomströmningströskelvillkoret, analogt med uttryck (7), baserat på transientanalys av den Markov-kedja som beskriver den blandade CBR-ABR-miljön genom användande av den numeriska metod som föreslås i referens [1 1] och tillämpande av Markov-olikheten. »nixu »ipnn :ai-o 20 swftïtw 46 44 Det är naturligtvis möjligt med en omvändning av optimeringsuppgiften även för exemplet med ett ATM-nät på väsentligen samma sätt som förklarats ovan för exemplet med ett IP-nät.

Numeriska exempel på tillämpningen av algoritmen för länkkapacitetsuppdelning Betrakta exempelvis en AT M-länk som har en kapacitet C = 155 Mbps och som stödjer tre olika tjänsteklasser: två CBR-klasser och en ABR-klass, såsom beskrivits ovan. Ingângspararnetrarna för detta ATM-system är: bl (n-CBR) = 3 Mbps, b, (W-CBR) = 6 Mbps, bg (ABR) = 10 Mbps; k, = 61/s, 2,2 = 31/s, k, =121/s; u1=p,¿=u3=11/min; rzmm = 0.05, rgm” = 0.001; i NCOM = so.

Vidare erfordras att blockeringssannolikheterna för srnalbandiga och bredbandiga CBR-samtal är mindre än Blm” = 2% respektive Bzm” = 4%. Således är den minsta bandbredd för att tillhandahålla dessa blockeringssannolikheter lika med 60 Mbps, vilket ger utrymme för C ABK = 95 Mbps för ABK-samtalen.

CCOM som är nödvändig för För att undersöka förhållandet mellan genomströmning och blockeringssannolikhet för ABR-trafiken hänvisas till Tabell VI nedan som illustrerar medelgenomströmningen E(0) och blockeringssannolikheten B3 för AlBR-trafikklassen för olika värden på N ABK. |~..1 uni-o »nian 51 7' 6 45 Tabeu vi Nm 10 20 40 60 so 100 150 133 0.310 00811 0.0320 0.0212 0.00141 0.00112 0000461 me) 9.99 7.9 4.83 3.45 2.69 2.2 1.52 Från Tabell Vi är förhållandet mellan genomströmning och blockering tydlig; hög blockering = hög genomströmriing, och låg blockering = låg genomströmning. I den elastiska POL-policyn enligt uppfinningen styrs detta förhållande lämpligen genom gränspararnetern N ABK, vilket man kan se i Tabell VI. Exempelvis är det högsta antalet (NABR) samtidigt aktiva ABR-samtal begränsat till 100 när begränsningen 6"" av medelgenomströmriingen är satt till 2.2 Mbps.

I simuleringar har det visat sig att den elastiska POL-policyn är överlägsen den välkända policyn "Complete Partitioning" (CP) vid alla laster, både i termer av blockeringssannolikheter och ABR-genomströmning. Detta beror delvis på det faktum att POL-policyn tillåter ABR-samtal att använda den bandbredd av CCOM som för närvarande inte används av CBR-samtal.

Slutligen, för att undersöka effekten av parametern CCOM på blockerings- sannolikheterna och medelgenomströmriingen för ABR-trafik så hänvisas till Tabell VH nedan.

Tabell VH CCOM 69 66 63 60 57 54 Bl 0.00498 0.00770 0.0116 0.0171 0.0244 0.0342 Bz 0.0126 0.0192 0.0284 0.0411 0.0578 0.0794 BS 0.0l49 0.0l4l 0.0129 0.0115 0.00973 0.00773 E(0) 2.04 2.08 2.13 2.20 2.31 2.46 :unna »nina arma 51 ws 46 Parametern CCOM erbjuder en möjlighet att styra förhållandet mellan CBR- blockeringssannolikheterna å ena sidan och ABR-blockeringssannolikheten och genomströmningen å andra sidan. Från Tabell VII kan man se att både ABR- genomströmning (ökar) och ABR-blockeringen (minskar) förbättras på bekostnad av försämrade CBR-blockeringssannolikheter.

Det är viktigt att förstå att den föregående beskrivningen är avsedd att tjäna som ett ramverk for en förståelse av uppfinningen. De utföringsformer som beskrivits ovan ges enbart som exempel, och det bör förstås att uppfinningen inte är begränsad till dessa. Ytterligare modifikationer, förändringar och förbättringar som innehåller de grundläggande och bakomliggande principer som beskrivits och patentsökts här ligger inom uppfinningens omfattning. »vi-s :vara 20 '25 :urin 511-146 no una 47 REFERENSER [1] L. Massoulie, J. Roberts, "Bandwidth Sharing : Objectives and Algoritluns", IEEE Infocom '99, pp. 1395-1403, March 1999. [2] L. Massoulie, I. Roberts, "Bandwidth Sharing and Adrnission Control for Elastic Traffic", ITC Specialist Seminar, Yokohama, October 1998. [3] L. Massoulie, J. Roberts, "Argu1nents in Favour of Admission Control for TCP F1ows", 16"' International Teletrafñc Congress, Edinburgh, UK, June, 1999. [4] R.J. Gibbens och F.P. Kelly, "Distributed Connection Acceptance Control for a Connectionless Network", 16"' International Teletraffic Congress, Edinburgh, UK, June, 1999. [5] F. P. Kelly, "Charging and Rate Control for Elastic Traffic", European Transaction on T elecommunications, pp. 33-37, Vol. 8, 1997. [6] Wu-chang Feng, Dilip D. Kandlur, Debanjan Saha och Kang. G. Shin, "Understanding and Improving TCP PerformanceiOver Networks with Minimum Rate Guarantees", IEEE/ACM Transactions on Networking, pp. 173-187, Vol. 7, No. 2, April 1999. [7] E. D. Sykas, K. M. Vlakos, I. S. Venieris, E. N. Protonotarios, "Simulative Analysis of Optimal Resource Allocation' and Routing in IBCN's", IEEE J-SAC, Vol. 9, No. 3, 1991. [8] Keith W. "Multi-service Loss Models for Broadband Telecommunication Networks", Springer-Verlag, 1995, ISBN 3-540-19918-7.

Ross, v~ass azxsa 46 48 [9] W. J. Stewart, "Introduction to the Numerical Solution of Markov Chains", pp. 220-221, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, ISBN 0-691- 03699-3, 1994.

[10] M. Frontini, A. Tagliani, "Entropy-convergence in Stieltjes and Hamburger moment problem", Appl. Math. and Comp., 88, pp. 39-51, 1997.

[11] M. Telek och S.Rácz, "Numerical analysis of large Markov reward models", Performance Evaluation, 36&37:95-114, August 1999.

[12] A. Smith, J. Adams, G. Tagg, "Available Bit Rate - A New Service for ATM", Computer Networks and ISDN Systems, 28, pp. 635-640, 1996.

Claims (52)

20 25 151711246 f 0 e n c Q » o c ø en 49 PATENTKRAV

1. Ett förfarande för uppdelning av länkkapacitet i ett nätverk (10), kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: mottagning (101; 201) av ingångsparametrar avseende nättrafik; uppdelning av länkkapaciteten i en första del (CcoM) gemensam för elastisk trafik och icke-elastisk trafik och en andra del (CELA; CABR) dedicerad för elastisk trafik baserat på åtminstone en del av ingàngspararnetrarna avseende nättrafik; och bestämning (103-108; 203-208) av minst en tillträdesstyrningsparameter för den elastiska trafiken baserat på uppdelningen av lånkkapaciteten och åtminstone en del av ingângsparametrarna avseende nättrafik.

2. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att förfarandet innefattar steget utförande av tillträdesstyrning för elastiska trafikflöden baserat på den eller de bestämda tillträdesstyrningsparametrarna.

3. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att uppdelningssteget innefattar steget bestämning (102; 202) av en minsta erfordrad kapacitet av den gemensamma delen som avser icke-elastisk trafik, givet minst en högsta tillåten blockeringssannolikhet för den icke-elastiska trafiken.

4. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att steget bestämning av minst en tillträdesstyrningsparameter innefattar steget bestämning av ett högsta antal (NiaLz, Nuts, NABR) tillåtna elastiska trafikflöden baserat på minst ett samtalsnivårelaterat begränsningsvillkor som pålagts den elastiska trafiken. 10 20 25 .. .: . . . . .. oc: nu 50

5. Förfarandet enligt krav 4, kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden är baserat på en samtalsnivâbaserad modell för elastisk trafik, och att det eller de samtalsnivårelaterade begränsningsvillkoren är relaterade till åtminstone en av genomströmning och blockeringssannolikhet för den elastiska trafiken.

6. Förfarandet enligt krav 5, kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden innefattar stegen: bestämning (103; 203) av ett initialt värde på antalet tillåtna elastiska trafikflöden på en länk i nätverket; iterativt utförande av stegen: i) utvärdering (l05; 205) av ett eller flera begränsningsvillkor relaterade till genomströmning/blockering som pålagts den elastiska trafiken baserat på det initiala/ aktuella värdet på antalet tillåtna elastiska trafikflöden; och ii) justering av antalet tillåtna elastiska trafikflöden baserat på utvärderingen; och avslutning av iterationsprocessen samt extrahering (l08; 208) av det högsta antalet tillåtna elastiska trafikflöden när begränsningsvillkoret eller villkoren är uppfyllda.

7. Förfarandet enligt krav 6, kännetecknat av att steget justering av antalet tillåtna elastiska trafikflöden baserat på utvärderingen innefattar stegen: minskning (lO6; 206) av antalet tillåtna elastiska trafikflöden om ett värde relaterat till genomströrnningen för de elastiska trañkflödena är lägre än ett på förhand bestämt tröskelvärde som ges av begränsningsvillkoret eller villkoren relaterade till genomströmning/blockering; och 20 25 51 7 1 46 A Q c v ø , . , .. 51 ökning (lO7; 207) av antalet tillåtna elastiska trafikflöden om det till genomströmningen relaterade värdet är högre än tröskelvårdet.

8. Förfarandet enligt krav 4, kännetecknat av att steget bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baseras på minimering av blockeringssannolikheten för begärda elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning för pågående elastiska trafikförbindelser.

9. Förfarandet enligt krav 8, kännetecknat av att minimeringen av blockeringssannolikheten för elastisk trafik under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning utförs även under beaktande av minst ett givet begränsningsvillkor avseende högsta tillåten blockeringssannolikhet för elastisk trafik.

10. Förfarandet enligt krav 4, kännetecknat av att steget bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baseras på maximering av den elastiska trafikens genomströmning med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett blockeringssannolikhet för begärda elastiska begränsningsvillkor avseende trafikförbindelser.

11. Förfarandet enligt krav 1, kånnetecknat av att den elastiska trafiken innefattar ett antal elastiska trafikklasser och att steget bestämning av minst en tillträdesstyrningsparameter innefattar steget bestämning, för var och en av de elastiska trafikklasserna, av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden baserat på ett respektive begrånsningsvillkor avseende genornströmning/blockeringssannolikhet som pålagts den elastiska uafikklassen. 20 25 s11*14s n en o o | o o 4 u n n q - n n u. 52

12. Förfarandet enligt krav l, kännetecknar av att ingångsparametrarna avseende nättrafik innefattar åtminstone länkkapaciteten, minst ett begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för ett begränsningsvillkor avseende och minst icke-elastisk trafik genom- strömming/blockering för elastisk trafik.

13. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att ingângsparametrarna avseende nättrafik vidare innefattar ingångs- och utgångstakter såväl som maximibandbreddskrav för icke-elastisk och elastisk trafik samt ett mínimibandbreddskrav för elastisk trafik.

14. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att den elastiska trafiken irmefattar minst en av följande: adaptiva elastiska trafikflöden i IP-nät (Internet Protocol), icke-adaptiva elastiska trafikflöden i IP-nät och ABR-flöden (Available Bit Rate) i ATM-nät.

15. Ett förfarande för allokering av länkbandbredd mellan och inom olika trafikklasser i ett nätverk (10), där trafikklassema innefattar minst en elastisk trafikklass, kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: uppdelning av länkbandbredden i en första del (CcoM) gemensam för alla trafikklasser och en andra del (CEr/l; CABR) dedicerad för förbindelser i den eller de elastiska trafikklasserna; och allokering av den andra dedicerade delen (CELA; CABR) av länkbandbredden till förbindelser i den eller de elastiska trafikklassema baserat på länkbandbreddsutnyttjande under beaktande av minst ett begränsningsvillkor avseende genomströmning/blockering som pålagts förbindelsema i den eller de elastiska trafikklasserna. 20 25 uno oo 53

16. Förfarandet enligt krav 15, kännetecknat av att förfarandet vidare innefattar steget allokering av en rninsta erfordrad bandbredd av den gemensamma delen till förbindelser i icke-elastiska trafikklasser, givet åtminstone en högsta tillåten blockeringssannolikhet för de icke- elastiska trafikförbindelserna.

17. Förfarandet enligt krav 15, kånnetecknat av att förfarandet vidare innefattar steget bestämning (103-108; 203-208) av ett högsta antal (Nm, Neta; NABR) tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken baserat på begränsningsvillkoret eller villkoren avseende genomströmning/blockering, där steget allokering av bandbredd till förbindelser i den eller de elastiska trafikklasserna baseras på det högsta tillåtna antalet elastiska trafikförbindelser.

18. Förfarandet enligt krav 17, kånnetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser baseras på mínírnering av blockeringssannolikheten för elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning för pågående elastiska trafikförbindelser.

19. Förfarandet enligt krav 17, kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser baseras pâ maximering av genomströmningen för pågående elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett begrånsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för begärda elastiska trafikförbindelser. 20 25 av: o: 54

20. Förfarandet enligt krav 17, kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser innefattar stegen: bestämning (103; 203) av ett initialt värde på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken; iterativt utförande av stegen: i) bestämning (104; 204) av mått på genomströmning/blockerings- sannolikhet baserat på de initiala/aktuella antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken; ii) utvärdering (105; 205) av begränsningsvillkoret eller villkoren relaterade till genomströmning/blockering som pålagts den elastiska trañken baserat på de bestämda måtten på genomströnming/blockeringssannolikhet; och (l06/ 107; 206/207) av elastiska iii) justering antalet tillåtna trafikförbindelser baserat på utvärderingen; och avslutning av iterationsprocessen samt extrahering (108; 208) av det högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser när begränsningsvillkoret eller villkoren väsentligen är uppfyllda.

21. Ett elektroniskt implementerat förfarande för uppdelning av länkkapacitet mellan elastiska trafikförbindelser i ett nätverk (10), kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: mottagning (101; 201) av ingångsparametrar avseende nättrafik; bestämning (103-108; 203-208) av ett högsta antal (Nam, Nm, NABR) tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken baserat på ingångsparametrarna avseende nättrafik, varvid ingångsparametrarna innefattar minst ett begränsningsvillkor avseende genomströmning/blockering som pålagts den elastiska trafiken; mottagning av begäran om elastiska trafikförbindelser på en länk i nätverket; och 20 25 517 46 no ø | . - n o ø n ø ~ o n o an 55 utövande av tillträdesstyrning för de begärda elastiska trafikförbindelserna baserat på det bestämda högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser.

22. Förfarandet enligt krav 21 , kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska förbindelser baseras på minimering av blockeringssannolikheten för begärda elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning för pågående elastiska trafikförbindelser.

23. Förfarandet enligt krav 21 , kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska förbindelser baseras på maximering av genomströmníngen för pågående elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för begärda elastiska trafikförbindelser.

24. Förfarandet enligt krav 21, kännetecknat av att steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser innefattar stegen: initial bestämning (l03; 203) av ett antal tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken; iterativt utförande av stegen: i) utvärdering (l05; 205) av begränsningsvillkoret eller villkoren relaterade till genomströmning/blockering som pålagts den elastiska trafiken baserat på det aktuella antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken; och (106/ 107; 206/207) av elastiska ii) justering antalet tillåtna trafikförbindelser baserat på utvärderingen; och 10 20 25 ff". .. .: . ' . . . . . .. 56 avslutning av iterationsprocessen samt extrahering (lO8; 208) av det högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser när begränsningsvillkoret eller villkoren är uppfyllda.

25. Förfarandet enligt krav 24, kännetecknat av att steget justering av antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser baserat på utvärderingen innefattar steget selektiv, i beroende av förhållandet mellan ett mått på genornströmning/blockering och begränsningsvillkoret eller villkoren avseende genomströnming/blockering, minskning (lO6; 206) eller ökning (107; 207) av antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser.

26. Förfarandet enligt krav 21, kännetecknat av att: den elastiska trafiken innefattar ett antal elastiska trafikklasser; steget bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken innefattar steget bestämning, för var och en av de elastiska trafikklassema, av ett trafikklasspecifikt högsta antal (Nam, Nm) tillåtna elastiska trafikflöden baserat på ett respektive begränsningsvillkor avseende genomströrrming/blockeringssannolikhet som pålagts den elastiska trafikklassen i fråga; och förfarandet vidare innefattar stegen: bestämning av den associerade trafikklassen för var och en av de begärda förbindelserna; och tillträdesstyming för varje begärd förbindelse baserat på det motsvarande trafikklasspecifika högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser.

27. Förfarandet enligt krav 21, kännetecknat av att íngångsparametrarna avseende nättrafik innefattar länkkapacitet, ingångs- och utgångstakter, maximibandbreddskrav och minimibandbreddskrav för 20 25 ' 5-17 ^-"1 46 ......... .. 57 elastisk trafik såväl som minst ett begrånsningsvillkor avseende genom- strömning/blockering som pålagts den elastiska trafiken.

28. En anordning för uppdelning av länkkapacitet i ett nätverk (10), kännetecknat av att anordningen innefattar: organ för mottagning av ingångsparainetrar avseende nättrafik; organ (2l; 21, 25) för uppdelning av länkkapaciteten i en första del gemensam för elastisk trafik och icke-elastisk trafik och en andra del dedicerad för elastisk trafik baserat på åtminstone en del av ingångsparametrarna avseende nättrafik; och organ (21) för bestämning av minst en tillträdesstyrningsparaineter för den elastiska trafiken baserat på uppdelningen av lånkkapaciteten och åtminstone en del av ingångsparametrarna avseende nättrafik.

29. Anordningen enligt krav 28, kännetecknat av att anordningen vidare innefattar organ (22) för utförande av tillträdesstyrning för elastiska trafikflöden baserat på den eller de bestämda tilltrâdesstyrníiigsparainetrarna.

30. Anordningen enligt krav 28, känneteclcnat av att uppdelningsorganet innefattar organ för bestämning av en minsta erfordrad kapacitet av den gemensamma delen som avser icke-elastisk trafik, givet åtminstone en högsta tillåten blockeringssannolikhet för den icke-elastiska trafiken.

31. Anordningen enligt krav 28, kännetecknat av att organet för bestämning av minst en tillträdesstymingsparaineter innefattar organ för bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden baserat på minst ett begränsningsvillkor avseende genomströmning/blockering som pålagts den elastiska trafiken. 20 25 ^ n n nnn n n nn n n nn n nn n n n n n n n n n n nn nn n n nn n n nn nn _ v» . n n n n n n n n n n n n n n n n n n 4 ___; nnn nnn nn n n n n n n nn n nnn n n - , n n n nn n n n n n n n n n n I ' n n n n n n n n n n n n nn nn nn n n 58

32. Anordningen enligt krav 31, kännetecknat av att organet för bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden år konfigurerat för: initial bestämning av ett antal tillåtna elastiska trafikflöden på en länk i nätverket; iterativ utvärdering av begrånsningsvillkoret eller villkoren relaterade till genomströmning/blockering som pålagts den elastiska trafiken baserat på det aktuella antalet tillåtna elastiska trafikflöden och justering av antalet tillåtna elastiska trafikflöden baserat på utvärderingen; och avslutning av iterationsprocessen samt extrahering av det högsta antalet tillåtna elastiska trafikflöden när villkoret eller villkoren är uppfyllda.

33. Anordningen enligt krav 31, kännetecknat av att organet för bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden är konfigurerat för att bestämma det högsta antalet baserat på minimering av blockeringssannolikheten för begärda elastiska trafikförbindelser med avseende på det högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning för pågående elastiska trafikförbindelser.

34. Anordningen enligt krav 31, kännetecknat av att organet för bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikflöden år konfigurerat för att bestämma det högsta antalet baserat på maximering av den elastiska trafikens genomströmning med avseende på det högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för elastisk trafik.

35. Anordningen enligt krav 28, kännetecknat av att mottagningsorganet tar emot ingångsparametrar avseende nättrafik innefattande länkkapacitet, ingångs- och utgångstakter, maximibandbreddskrav för 20 25 ' 51. 7. 46 a. a u u n | ø a n c | | n ø ~ en 59 icke-elastisk såväl som elastisk trafik, ett minimibandbreddskrav för elastisk trafik, minst ett begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för icke-elastisk trafik och minst ett begränsningsvillkor avseende genomströmning/blockering för elastisk trafik.

36. Anordningen enligt krav 28, kännetecknat av att den elastiska trafiken innefattar minst en av följande: adaptiva elastiska trañkflöden i IP-nät (Internet Protocol), icke-adaptiva elastiska trafikflöden i IP-nät och ABR-flöden (Available Bit Rate) i ATM-nät.

37. Ett elektroniskt system för allokering av länkbandbredd mellan och inom olika trafikklasser i ett nätverk (10), varvid minst en av de olika trafikklasserna är en elastisk traflkklass, kännetecknat av att det elektroniska systemet innefattar: en processor (21) konfigurerad för: uppdelning av länkbandbredden i en första del gemensam för alla trafikklasser och en andra del dedicerad för förbindelser i den eller de elastiska trafikklasserna; och allokering av den andra dedicerade delen av länkbandbredden till förbindelser i den eller de elastiska trafikklasserna baserat på länkbandbreddsutnyttjande under beaktande av minst ett begränsningsvillkor avseende genomströmning/blockering som pålagts förbindelserna i den eller de elastiska trafikklasserna.

38. Det elektroniska systemet enligt krav 37, kännetecknat av att processorn (21) är konfigurerad för allokering av en minsta erfordrad bandbredd av den gemensamma delen till förbindelser i icke-elastiska trafikklasser, givet minst en högsta tillåten blockeringssannolikhet för de icke-elastiska trafikförbindelserna. 20 25 o 514,5 ........ ._ co nan 60

39. Det elektroniska systemet enligt krav 37, kännetecknat av att processorn (21) vidare är konfigurerad för bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser på länken baserat på begränsningsvillkoret eller villkoren avseende genomströmning/blockering, och för allokering av bandbredd till de elastiska trafikförbindelserna baseras på den dedicerade delen av länkbandbredden såväl tillåtna elastiska som det högsta antalet trafikförbindelser.

40. Det elektroniska systemet enligt krav 39, kännetecknat av att processorn (21) vidare är konfigurerad för bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baserat på minirnering av blockeringssannolikheten för elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning för pågående elastiska trafikförbindelser.

41. Det elektroniska systemet enligt krav 39, kännetecknat av att processorn (21) vidare är konfigurerad för bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baserat på maximering av genomströmningen för elastiska trafikförbindelser med avseende på antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för elastiska trafikförbindelser.

42. Ett elektroniskt system för uppdelning av länkkapacitet mellan elastiska trafikförbindelser i ett nätverk (10), kännetecknat av att systemet innefattar en processor (21) som gensvarar på ingångsparametrar avseende nättrafik och är konfigurerad för: bestämning av ett högsta antal tillåtna elastiska trafikförbindelser baserat på minst ett begränsningsvillkor avseende genomströrrming/blockering som pålagts den elastiska trafiken; 20 25 ls17~14s u n u u n : n u co 61 mottagning av begäran om elastiska trafikförbindelser; och utövande av tillträdesstyrning för de begärda elastiska trafikförbindelserna baserat på det bestämda högsta antalet tillåtna elastiska trafikflöden.

43. Det elektroniska systemet enligt krav 42, kännetecknat av att processorn (21) vidare är konfigurerad för bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baserat på iterativ förbättring av länkbandbreddsutnyttjandet under beaktande av begräsningsvillkoret eller villkoren avseende genomströmning/blockering.

44. Det elektroniska systemet enligt krav 43, kånnetecknat av processorn (21) vidare är konfigurerad för bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baserat på minimering av blockeringssannolikheten för begärda elastiska trafikförbindelser med avseende på det högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett tröskelvillkor avseende genomströmning för pågående elastiska trafikförbindelser.

45. Det elektroniska systemet enligt krav 43, kännetecknat av processorn (21) vidare är konfigurerad för bestämning av det högsta antalet tillåtna elastiska förbindelser baserat på maximering av genomströmningen för elastisk trafik med avseende på det högsta antalet tillåtna elastiska trafikförbindelser under beaktande av minst ett begränsningsvillkor avseende blockeringssannolikhet för elastisk trafik.

46. Ett förfarande för länkbandbreddsuppdelning i ett IP-nät (10) som medger tillträdesstyrning, kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: tillämpning (101-108) av en sarntalsnivåbaserad modell av en länk som bär åtminstone en icke-elastisk trafikklass och ett antal n, där n är ett heltal lika med eller 20 25 62 större än l, elastiska trafikklasser för dimensionering av länkbandbreddsuppdelningen för optimering med avseende på genomströmníng och blockering baserat på en uppdelning av länkkapaciteten i en första del (CcoM) gemensam för elastisk trafik och icke-elastisk trafik och en andra del (Cam) dedicerad för elastisk trafik, där den samtalsnivåbaserade modellen definieras av att: länken har en förutbestämd bandbreddskapacitet C; och den elastiska trafiken, för var och en av de n elastiska trafikklasserna, i modellen definieras som att den: i) uppvisar ett maximíbandbreddskrav och ett mínimibandbreddskrav; ii) upptar den största möjliga bandbredden inom maximí- och minimibandbreddskraven; och iii) är associerad med åtminstone en av en minsta accepterad genomströnming och en högsta accepterad blockeringssannolikhet;

47. Förfarandet enligt krav 46, kännetecknat av att den elastiska trafiken, för var och en av de n elastiska trafikklasserna, i modellen vidare defmieras som att den: iv) inkommer dynamiskt enligt en Poisson-process och är associerad med en ingängstakt såväl som en utgångstakt; v) delar den bandbredd som fmns tillgänglig för den elastiska trafikklassen proportionellt lika mellan de elastiska flödena; och vi) är associerad med en minsta beläggningstid.

48. Förfarandet enligt krav 46, kännetecknat av att de n elastiska trafikklasserna innefattar en första trafiklass för adaptiva elastiska flöden, och en andra trafikklass för icke-adaptiva elastiska flöden. n n nnn n n nn n n nn n nn n n n n n n n n n n nn nn n n nn n n n nn .ä V n n n n n n n n n n n n n n n n n n _-',» -~ nnn nun n n n n n n n n n n n nnn n n ~ ~- - n n n nn n n n n n n n n n . _ n n n n .n nnn n n n n n n n n nn 20 25 517 ”1 46» .. .=. .. 63

49. Ett förfarande för bestämning av en stationär fördelning av en Markov-kedja som beskriver dynamiken av en nätlänk som bär trafik från ett antal trafikklasser innefattande såväl en icke-elastisk trafikklass som en icke-adaptiv elastisk trafikklass, kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: defmiering av en policy för länkkapacitetsuppdelning för länken baserat på en uppdelning av länkkapaciteten i en första del (CcoM) gemensam för elastisk trafik och icke-elastisk trafik och en andra del (Ca-ut; CABR) dedicerad för elastisk trafik; bestämning av en flerdimensionell Markov-kedja som har en uppsättning möjliga tillstånd för antalet aktiva förbindelser i trafikklasserna enligt begränsningsvillkor som pålagts genom länkuppdelningspolicyn; beräkning av en initial approximation av den stationära fördelningen av Markov-kedjan baserat på produktformsberåkningar för Markov-kedjor; och iterativ bestämning av den stationära fördelningen utgående från den initiala approximationen av den stationära fördelningen.

50. Förfarandet enligt krav 49, kännetecknat av att steget beräkning av en initial approximation av den stationära fördelningen irmefattar stegen: bestämning av den stationära fördelningen för andra trafikklasser än den icke-adaptiva trafikklassen som om det inte fanns någon icke-adaptiv elastisk trafik i systemet; och bestämning av tillståndssannolikheter under antagande av jämvikt mellan inkommande och utgående trafik i en av de andra trañkklasserna och den icke-adaptiva elastiska trafikklassen.

51. Förfarandet enligt krav 49, kännetecknat av att steget iterativ bestämning av den stationära fördelningen baseras på en bikonjugat gradientmetod. nunnan n o - -» ' rs1rr: ni_ 1 46 64

52. Förfarandet enligt krav 49, kännetecknat av att blockeringssannolikheterna för trafikklasserna beräknas baserat på en statiønär fördelning som resulterar från den iterativa bestämningen.