SE522724C3 - Förfarande, nod och datorprogram för tillträdeskontroll i asynkrona kommunikationssystem - Google Patents

Description

S22 724 2 För asynkrona nät kan hög utnyttjning av sändningsresurser uppnås genom statistisk multiplexering. För tjänster som erbjuder garantier eller försäkringar på sändningskvalitet behöver därför mängden trafik vid individuella länkar noggrant styras.

Om man vet toppbittakterna hos tillämpningsdataflöden, ADFer, kan deterministíska sändningsgarantier erbjudas genom tillträdeskontroll (dvs. källor gör en tillträdesförfrågan genom nätet eller till en tillträdeskontrollsserver innan de sänder någon trafik). En toppbittakt är det maximala bittakten vid vilken en ADF kan sända trafik i ett givet tidsintervall se figur 1. Medelbittakten beräknas ofta över ett långt tidsintervall medan toppbittakten ska beräknas över ett mycket kortare tidsintervall.

Att erbjuda deterministíska garantier resulterar tyvärr i låg nätutnyttjning då ADF:er har varierande sändningsbittakter (tex. videokodare såsom ITU-T H.263 producerar varierande mängd av data beroende på rörelser i den kodade bilden). För ADF:er som har varierande sändningsbittakter kan nåtutnyttjandet förbättras genom statistisk multiplexering. Flera oberoende flöden som delar en gemensam källa sägs dra nytta av statistisk multiplexering om summan av deras toppbittakter kan överstiga den totala länkbandbredden utan att resultera i kvalitetsförsämring. Detta baseras på antagandet att flödena sänder vid sina toppbittakter oberoende av varandra och därför distribuerat över tiden.

För att förbättra nätutnyttjandet genom statistisk multiplexering måste summan av toppbittakter för ADF:er som delar en gemensam länk överstiga den länkens sändningskapacitet eller den del av den länkens kapacitet som är lokerad för dessa ADF:er. Notera emellertid att summan av dessa ADF:ers medelbittakter inte ska överstiga kapaciteten. I så fall kommer länken att överbelastas och inga sändningsgarantier kan erbjudas.

Eftersom summan av toppbittakter kan överstiga den (allokerade) länkkapaciteten är det inte möjligt att erbjuda deterministíska garantier.

Statistiska garantier på att tex. förlustbittakten vid en sådan länk inte överstiger ett fördefinierat värde kan emellertid erbjudas. Då måste statistiska egenskaper för varje individuell ADF eller aggregatet av alla ADF:er vara kända för att beräkna risken för att ej uppfylla den statistiska garantin när en ytterligare ADF accepteras för länken i fråga.

Statistiska egenskaper av ADF:er kan vara kända på förhand (tex. kan de ges från definitionen av den talkodning som används) eller så kan de uppskattas genom mätningar. De statistika egenskaperna för trafik av tex.

IP-telefonitillämpningar kan vara tämligen förutsägbara och risken för att ej uppfylla den statistiska garantin i fråga kan därmed beräknas utan att mäta dessa egenskaper.

De statistiska egenskaperna hos ADF:er kan emellertid vara mycket oförutsägbara (tex. för videkonferenstillämpningar beror de statistiska sz2 724åt 's J egenskaperna hos deras trafik på rörelser hos människor som deltar i konferensen). För sådana tillämpningar är det att föredra att mäta dessa egenskaper.

Informationen om statistiska egenskaper behöver vara noggrann för att mycket korta tidsskalor skall kunna användas i de matematiska metoderna som används för att beräkna risken att ej uppfylla givna garantier. Detta betyder att mätbaserad tillträdeskontroll för statistiskt garanterade tjänster kräver att nätnoder utför operationer med hög tidskomplexitet (dvs. behandla intensiva operationer).

Ett annat tillvägagångssätt för att erbjuda garantier på sändningskvalitet medan statistisk multiplexering tilläts är att ta tillträdeskontrollsbeslut genom att använda en sändningsresurströskel för varje länk i ett nät. Detta är en maximal mängd av sändningsresurser efterfrågade från ADFzer för varje sådan länk tex. en maximal summa av ADF-bittakter för varje sådan länk. Vi refererar till denna tröskel som fördelningsnivån. l kraven kallas den emellertid tröskel.

Summan av accepterade sändningsresurser för ADF:er plus sändningsresursen för den förfrågan som ska utvärderas kan jämföras med varje länks fördelningsnivå för att bestämma om en eller flera av dessa nivåer överträds eller inte. En fördel med detta tillvägagångssätt är att stöd för förhandsreservationer enkelt kan inkluderas. En sådan tröskelbaserad tillträdeskontroll beskrivs i ”Quality of Service Agents in the Internet. Ph.D. thesis Oliov Schelen, augusti 1998. ISSN 1402-1544. ISRN LTU-DT-98/26- SE”. IQ-ManTM som beskrivs i denna avhandling tar tillträdesbeslut med användning av separata fördelningsnivåer för varje länk i ett nät.

Ett problem i detta system är att länkarna inte utnyttjas fullt ut när aggregat av ADF:er som har olika topp och medelbittakter använder länkarna.

Sammanfattningen av uppfinningen Ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla ett förfarande för tillträdeskontroll där sändningskapaciteten på länkarna utnyttjas bra genom statistisk multiplexering medan en garanti på sändningskvalitet erbjuds.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att begränsa mängden mätningar, speciellt vid nätnoder.

Dessa syften uppnås genom ett förfarande och en nod såsom definieras i de oberoende kraven.

Härmed väljs fördelningsriivåerna, eller trösklarna som de kallas i kraven, för att tillåta ett korrekt antal ADF:er för att upprätthålla målgarantin på sändningskvalitet (tex. mindre än 1% paketförluster uppmätta över två minuter). Multiplexeringsegenskaperna hos ADFzerna utnyttjas för att sätta 522 72 4 4 nivån hos tröskeln. Härmed kan sändningskapaciteten pä länken utnyttjas bättre.

Föredragna utföringsformer beskrivs i de beroende kraven.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 visar ett diagram på toppbittakt och medelbittakt.

Figur 2 är ett diagram över den utnyttjade sändningskapaciteten pä en länk.

Figur 3 är ett diagram över den utnyttjade sändningskapaciteten pä en länk.

Figur 4 är ett diagram över den utnyttjade sändningskapaciteten på en länk.

Figur 5 visar en nod enligt en första utföringsform av uppfinningen.

Figur 6 visar en nod enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av utföringsformer Garantier pä sändningskvalitet kan erbjudas genom fördelningsnivåbaserad tillträdeskontroll. För att dra nytta av multiplexeringsvinster mäste emellertid tillträdeskontrollen tillåta en begränsad överbokning (dvs. summan av alla accepterade ADF:ers toppbittakter mäste tillåtas överstiga den allokerade länkkapaciteten). Problemet är hur nivåerna för överbokning för varje länk i ett nät ska väljas. Dessa nivåer måste stödja mälkvalitetsgarantier medan de tillåter hög grad av statistisk multiplexering.

Nivån för överbokning bestäms från summan av alla accepterade ADF:ers toppbittakter och den fördelningsnivä som används.

Nivån för överbokning för en speciell länk bestäms av ett antal parametrar; länkbittakten, dess buffertkapacitet eller accepterad fördröjning, acceptabel förlustbittakten, multiplexeringsegenskaper hos närvarande ADF:er och mixen av ADF:er med olika multiplexeringsegenskaper (dvs. trafikmixen).

Medan länkegenskaper och parametrar som definierar mälsändningskvaliteten är kända på förhand behöver multiplexeringsegenskaper för olika ADF:er uppskattas eller mätas.

Uppfinningen som presenteras i denna ansökan är ett förfarande för att utföra tillträdeskontroll där en efterfrågad sändningsresurströskel, vanligen en bittaktströskel sätts för varje länk för att erbjuda garantier pä sändningskvalitet. Nivån för nämnda tröskel väljs genom att utnyttja kunskap om multiplexeringsegenskaper hos ADFzerna på varje länk.

En första utföringsform av uppfinningen är ett förfarande för att uppskatta multiplexeringsegenskaperna hos olika ADF:er off-line (tex. genom registrerade ADF:er som används i simuleringar eller labbtester eller genom modellering) och att använda denna information för att välja 522 724 r 3 fördelningsnivåer, också kallade trösklar, som ger lämplig överbokning för länkar med givna sändningsresurser. I denna utföringsform kan antaganden om användarbeteenden och tillämpningskonfigurationer behövas för att uppskatta multiplexeringsegenskaper. Tex. så sänder en videokodek såsom ITU-T H.263 olika mängder av data beroende på hur mycket bilden förändras över tiden.

En andra utföringsform är ett förfarande för att mäta multiplexeringsegenskaper hos samlade ADF:er online och att använda denna information för att anpassa fördelningsnivåer, också kallade trösklar.

Anpassningen syftar till nivåer som ger lämplig överbokning utan någon kunskap om individuella ADF:ers multiplexeringsegenskaper. Därmed behövs inga antaganden om användarbeteenden och tillämpningskonfigurationer i denna utföringsform. Priset för detta är processen är med online-mätningar i nätnoder.

I båda utföringsformerna antar vi att en fördelningsnivå är associerad med varje länk i ett nät som erbjuder garantier på sändningskvalitet. En sådan fördelningsnivå kan tex. hanteras av en nätnod eller av en tillträdeskontrollserver.

Vidare antar vi att tillämpningar direkt eller indirekt definierar en kapacitet vanligen en bittakt i deras tillträdesförfrågningar och att betydelsen av dessa bittakter är känd (tex. att de är toppbittakten för varje skild ADF). Att definiera bittakter indirekt betyder att en tillämpnings identitet kan detekteras av någon mekanism och att identiteten kan mappas till en bittakt med känd betydelse.

De två utföringsformerna presenteras separat i följande.

Den första utföringsformen: att uppskatta multiplexeringsegenskaper av ADFzer för fördelning. l denna första utföringsform av uppfinningen antar vi att multiplexeringsegenskaperna för varje enskild ADF kan uppskattas off-line.

Sådana uppskattningar kan tex. göras genom att registrera ett prov av varje ADF. Sedan kan dessa prov användas i simuleringar eller i labbtester för att uppskatta maximalt antal av varje typ av ADF som kan dela olika mängder av vanliga sändningsresurser utan att ej uppfylla målgarantier (tex. tillåten förlustbittakt eller fördröjningar). Från sådana simuleringar eller labbtester kan lämpliga nivåer av överbokning identifieras för alla länkar som har olika sändningsresurser allokerade för sändningstjänsten i fråga.

Med användning av de identifierade nivåerna av överbokning för varje typ av ADF (dvs. maximalt antal för varje typ av ADF) kan lämpliga fördelningsnivåer för alla länkar i nätet hittas. Tex. så kan det maximala antalet av varje typ av ADF multipliceras med deras (direkt eller indirekt) respektive efterfrågade bittakter. Från den lägsta resulterande bittakten (för s22 724å 6 alla skilda ADFzer) kan varje länk sedan fördelas i enlighet med det, vilket fullständigar bildandet av en garanterad tjänst.

När mixen mellan olika typer av ADFzer är känd kan simuleringar eller labbtester göras med användning av denna mix. Därmed kan nivån av överbokning identifieras mer noggrant (dvs. att annars mäste den lägsta resulterande bittakten eller nivån av överbokning av olika typer av ADF:er användas för fördelning). Detta kan ge högre utnyttjning av nätetjämfört med de inställningar som resulterar från de handlingar som beskrevs i föregående paragraf.

För att sammanfatta denna utföringsform definierar den ett koncept av att använda olika nivåer av fördelning för länkar med olika sändningsresurser och att välja dessa nivåer att ge garantier på sändningskvalitet till ADFzer med kända multiplexeringsegenskaper.

Den andra utföringsformen: mäta multiplexeringsegenskaper hos ADF- aggregat för fördelning. l den andra utföringsformen av uppfinningen förutsätter vi ingen kunskap och individuella ADFïers multiplexeringsegenskaper. Istället mäts multiplexeringsegenskaper av trafik-(ADF)-aggregat och används för att anpassa fördelningsniväer för varje länk i ett nät. Förfarandet för denna anpassning innefattar följande handlingar: Varje länk i nätet fördelas initialt. Denna initiala fördelning kan, men behöver inte göras med användning av uppskattningsförfarandet beskrivet för den första utföringsformen. Den potentiella fördelen med att använda uppskattningsförfarandet är mindre frekventa mätningar och snabbare anpassning till lämpliga fördelningsnivåerjämfört med godtyckligt val av nivåer som är mycket skilda från de riktiga.

Varje länk har en fast mängd av verkliga sändningsresurser som är avsatta för en speciell tjänst. Vi refererar till dessa resurser som allokerade resurser och kapacitetdelen av dem som allokerad kapacitet. Mängden resurser fördelade för att matcha de allokerade resurserna kallas res_max (dvs. fördelningsnivån). Resurserna som är reserverade för den verkliga trafiken på länken (act) kallas res. De reserverade resurserna innefattar både sändningskapacitet och buffertkapacitet. Eftersom denna mängd av reserverad buffertkapacitet är proportionell mot mängden reserverad sändningskapacitet refererar vi emellertid till res som den reserverade kapaciteten.

Notera att eftersom res_max kan förändras över tiden bör en annan mer stabil nivå introduceras för att stödja förhandsreservationer (tex. något tidigare värde av res_max som genom mätningar har visats inte ge försämringar i sändningskvalitet). 522 724 ; 7 Mätningar utförs i denna utföringsform vid två olika bittakter. En mätning vid en tredje bittakt är också möjlig och ibland att föredra. Detta beskrivs senare. En av dessa två bittakter, kallad den första bittakten också refererad till som act_max, kan vara lika med eller något lägre än den allokerade kapaciteten för länken. För att ha en säkerhetsmarginal kan det vara fördelaktigt att använda en första bittakt som är något lägre än den allokerade kapaciteten hos länken. I figurerna 2-4 visas act_max vara lika med den allokerade kapaciteten men det bör förstås att den första bittakten, act_max lämpligen kan vara lite lägre än den allokerade kapaciteten för att ge en säkerhetsmarginal. Den andra bittakten, kallad den andra bittakten kan vara beroende av de reserverade resurserna på länken och tröskeln (dvs. fördelningsnivån). Tex. kan den andra bittakten vara lika med k * (res / res_max) * act_max där k är en konstant Nedan refererar vi till den andra bittakten som den andra mätnivån och till den första bittakten, act_max som den första mätnivån. lvlätningar initieras när reservationsnivån (res) når en del av res_max kallad mät_th. Givet en 10 Mbps res_max och mät_th på 0,8 kommer mätningar att starta vid en reservationsnivä på 8 Mbps (res_max * mät_th). Detta är mättröskeln.

Notera att bråket res/res_max är en invariant relaterad till mättröskeln eftersom res behöver vara lika med eller större än denna tröskel (dvs. res- _max * mät_th) för att mätningar ska initieras. Notera att mätningar vid den första bittakten (dvs. vid act_rnax) kan göras kontinuerligt eftersom bittakten aldrig förändras. Mätningar vid den andra bittakten behöver emellertid initieras eller återínitieras för att reflektera förändringar i den reserverade kapaciteten (res).

För garantier på maximal fördröjning och förlustbittakt utförs mätningar på trafikbittakter på länken med mätmedel. Mätmedlen kan tex. vara två teckenhinksfilter (Token Bucket Filters = TB-filter (båda konfigurerade med ett djup i antal bytes eller bits som motsvarar den garanterade maximala fördröjningen och de två olika bittakterna som ska övervakas). Genom att räkna nätdataenheter (tex. IP-paket) som överensstämmer och de som inte överensstämmer (dvs. överskridande dataenheter) till vart och ett av dessa filter kan förlustbittakter beräknas för de två bittakter som övervakas. Andra förfaranden för att utföra mätningarna är också möjliga. Tex. kan tidsglidande fönster (Time Sliding Windows) användas.

För mätningarna ska flera prov av lämplig längd tas. Tex. kan en provlänk på två minuter vara lämplig i vissa nätnoder utan att överbelasta deras CPU (tex. med förfaranden att matcha åtkomstlistor till två TB-filterexenipel). För att spåra toppar i ADF-bittakter orsakade genom förändrade användarbeteenden (tex. en period med intensiva diskussioner och handviftningar i en videokonferens) bör emellertid många sådana prov tas för 522 724 8 att täcka en längre period (tex. 30 minuter). Notera att provlängden bestämmer över vilken tidsskala givna garantier är giltiga (dvs. förlustbittakter kan vara högre vid kortare tidsskalor än de som används för mätprover).

Om reservationsnivän förändras under mätperioden finns det flera sätt att hantera denna situation korrekt Tex.: ° Ta bort mätperioden och endast använda den ”stabila” delen.

- Ta bort den nuvarande mätperioden och initiera en ny mätperiod.

° Fortsätta mätningen tills mätperioden är avslutad. Detta betyder att förändra den -lägre mätbittakten enligt den nya res/ res_max efter varje förändring i reservationsnivä (res).

~ Fortsatta att mäta tills perioden är avslutad (tex. genom att ändra den lägre mätbittakten efter varje förändring i reservationsnivå) eller tills reservationsnivån blir mindre än nivån vid vilken mätningar initieras.

~ Blockera eller fördröja nya reservationsförfrägningar tills mätperioden är avslutad. Detta förfarande kan användas när res är nära max_res.

Varje mätprov kan resultera i tre olika fall; fall 1- öka fördelningsnivån, fall 2- bevara den nuvarande fördelningsnivän och fall 3- minska fördelningsnivån. Dessa fall beskrivs separat i följande tre sektioner.

Därefter beskrivs algoritmen mer formellt.

Fall 1: Öka fördelningsnivån I figur 2 visas ett diagram över den utnyttjade sändningskapaciteten på en länk där den använda kapaciteten är låg och inga kvalitetsförsämringar finns. För enkelhets skull fortsätter vi här med exemplet med länken som har 10 Mbps allokerat. Länkar med andra kapaciteter är naturligtvis också möjliga att använda. Säg att alla dataenheter överensstämmer med 10 Mbps- ”PB-filtret och att förlustbittakten beräknad från överensstämmande och överskridande dataenheter vid 8 Mbps-TB-filtret är mindre än den garanterade förlustbittakten. Detta indikerar att trafiken inte använder all reserverad sändningskapacitet och att res_max därmed kan ökas för att tillåta mer trafik. För att ta ett sådant beslut ska emellertid flera mätprov undersökas för att begränsa risken att riktiga toppbittakter inte detekteras. Ökningen av tröskeln kan relateras till den garanterade förlustbittakten och den verkliga förlustbittakten. För att bestämma hur mycket fördelningsnivfän ska ökas kan ett antagande om relationen mellan förlustbittakten och lasten användas. Denna relation kan tex. antas vara linjär eller exponentiell. Om relationen mellan förlustbittakten och lasten antas vara exponentiell kan 522 724 9 den nya fördelningsnivän lämpligen väljas frän den gamla genom följande ekvation: res_max = res_max * log garanti_lr/log act_lr (ekvation l) Säg att den uppmätta verkliga förlustbittakten (act_lr) är O, 1% och att den garanterade förlustbittakten (garanti_lr) är 1%. För detta exempel ger ekvation l en ny fördelningsnivä pä ll Mbps. Notera att, att öka nivän baserat pä mätningar vid bittakter som är lägre än vad sorn är allokerat kan anses konservativt. Detta pga. att ADF:er multiplexerar lika eller bättre vid större aggregat. Vid användning av samma fördelningsnivä är därmed förlustbittakterna sannolikt lika eller lägre tex. för ett TB-filter som övervakar 9 Mbps reserverad kapacitetjämfört med ett 'PB-filter som övervakar 8 Mbps reserverad kapacitet.

Notera att, att öka fördelningsnivän (res_mæ<) betyder att också öka mättröskeln (mät_th * res_max).

Fall tvä: Bevara den nuvarande fördelningsnivän I figur 3 visas ett diagram över den utnyttjade sändningskapaciteten pä en länk där den använda kapaciteten är högre än i figur 2.

Kvalitetsförsäinringar detekteras endast vid den lägre bittakten som mäts.

Om det lägre "FB-filtret indikerar en förlustbittakt som är högre än garanti_lr men TB-filtret vid act_max indikerar en förlustbittakt som är lägre än garanti_lr ska fördelningsnivän (res_max) inte justeras. Dvs. mätningarna ger inte någon klar indikation pä hur fördelningsnivän skajusteras. För att fä en klar indikation behöver mer resurser reserveras.

För att reducera mängden onödiga mätningar kan det lägre TB-filret i en utföringsform ökas steg för steg genom att öka mät_th (som krymper mätspannet eftersom res_max inte förändras). Mättröskeln kan ökas med användning av en lämplig ekvation tex.: med användning av en fast bittakt (incr_bittakt): mät_th = incr_bittakt * mät_th (ekvation 2) Denna ökning kan göras tills mättröskeln (mät_th * res_max) blir lika med res_max (dvs. mät_th mäste vara lägre än 1). Ett annat exempel pä hur ökningen skall göras är att använda följande ekvation: mät_th = (1,0 + mät_th)/2,0 (ekvation 3) Notera att, att öka mät_th leder till att den lägre mätnivän kommer att vara lika med eller högre än för mätperioden som resulterade i ökningen. Detta är pga. att bråket res/ res_max som används i definitionen av den lägre mätnivän (dvs. (res / res_max * act_max) är en invariant relaterad till mättröskeln. Dvs. res behöver vara lika med eller större än denna tröskel 522 724 , IO (dvs. res_rnax * mät_th) för att mätningar ska initieras. Mättröskeln kan också ökas manuellt.

Det finns emellertid en risk med att krympa mätspannet eftersom det gradvis hindrar algoritmen frán att detektera förändringar i multiplexeringsegenskaperna hos ADF-aggregatet (dvs. mätningar ska inte tas vid en nivå av reserverad kapacitet som orsakar kvalitetsförsämringar).

Därför bör möjligheten att reducera mätspannet kombineras med ett minimumspann (min_span). Då när detta minimumspann nås kan mekanismen att krympa mätspannet avaktiveras. Notera att, att sätta min_span till noll betyder att mätspannet till slut kan krympa till noll. Det kan också vara fördelaktigt att mäta vid den första bittakten kontinuerligt för att detektera kvalitetsförsämringar.

Fall 3: Minska fördelningsnivån I figur 4 visas ett diagram över den utnyttjade sändningskapaciteten på en länk där den använda kapaciteten är hög och kvalitetsförsämringar mäts vid båda bittakterna. Om båda 'PB-filterna indikerar högre förlustbittakter än garanti_lr måste tröskeln minskas för att undvika att ej uppfylla kvalitetsmåttet. Den nya fördelningsnivån beräknas med användning av ekvation 1. Notera att detta innebär att ta bort accepterade ADF:er tills fördelningsnivån i fråga inte överskrids.

För att undvika pendlingar i fördelningsnivåjusteringar kan ytterligare ökningar av nivån för en länk som en gång har minskat sin fördelningsnivå förhindras. Även om detta är ett standardbeteende ska ytterligare tröskelökningar efter en minskning emellertid vara möjliga. Vidare ska operatören kunna återställa tillståndet manuellt i ett försök att åter försöka öka fördelningsnivåer (tex. eftersom multiplexeringsegenskaperna hos trafikaggregat antas ha ändrats).

Att utesluta ADFzer krävs inte för algoritmen. Icke uppfyllande av den garanterade kvaliteten kan accepteras genom att tillåta överbokade ADPïer att hålla sina reservationer och i stället blockera nya reservationer tills den reserverade kapaciteten blir mindre än fördelningsnivän. Vidare, givet att act_max, dvs. den första mätbittakten, är lite lägre än kapaciteten som verkligen är allokerad för länken i fråga, kan mätningar vid ytterligare en bittakt användas för att bestämma om ADF:er behöver uteslutas eller inte.

Tex. kan ett 'PB-filter med en bittakt mellan den verkliga allokerade kapaciteten och act_max initialiseras. Om detta 'PB-filter indikerar högre förlustbittakt än garanti_lr kan uteslutning av ADF:er anses nödvändigt för att undvika riktiga kvalitetsförsämringar. Å andra sidan betyder en indikation av lägre förlustbittakt än garanti_lr med detta TB-filter att ADFYer inte kommer att se några kvalitetsförsämringar och uteslutning av ADFzer behövs då inte. Därför inkluderar vi denna egenskap som en valfri del av algoritmen.

Algoritmöversikt 522 124 » ll Följande pseudokod definierar en utföringsform av denna uppfinning mer formellt: om(res > mät_th * resgnax) initiera då mätningar; om (act_lr res_max = res_max * log garanti_lr/log act_lr; slut om (act_lr garanti_1r vid lägre TB- filter) då behåll fördelningsnivå; om (incr_bittakt är definierad) då mät_th = incr_bittakt * mät_th; om (mät_th > 1,0) då mät_th = 1,0; annars mät_th =(1,0 + mät_th)/2,0; slut om (mät_th * res_ma=< > res_max-min_span) då mät_th = (res_max-min_span)/res_max; slut slut om (act_lr > garanti_lr vid bäda TB-filtren) då res_max = res_max * log garanti_lr/ log act_lr; förhindra eventuellt ytterligare ökningar (förvalt) slut I Enligt uppfinningen innefattar en nod eller en server i ett nät som innefattar mjukvara för att utföra tillträdeskontroll ytterligare mjukvara för att utföra förfarandet som beskrivs ovan. Vidare innefattar noden, eller är ansluten till ett mätmedel anpassat att utföra mätningarna pä länkarna såsom definierats ovan.

I figur 5 visas en nod 10 enligt den första utföringsformen av uppfinningen.

Noden är belägen någonstans i ett nät. En klient 12 är anslutningsbar till noden 10 och efterfrågar reservationer frän noden. Nämnda nod innefattar tillträdeskontrollmedel 14 anpassat att utföra tillträdeskontroll för att erbjuda garantier pä sändningskvalitet i nät. Nämnda tillträdeskontrollmedel 14 innefattar tröskelsättningsmedel 16 anpassat att sätta en tröskel för varje länk, varvid nämnda tröskel definierar en maximal summa av sändningsresurser efterfrågade av tillämpningar för deras tillämpningsdataflöden, ADFzer (Application Data Flows) på länken. Enligt uppfinningen är nämnda tröskelsättningsmedel 16 vidare anpassat att utnyttja kunskap om multiplexeringsegenskaper hos ADFYerna på varje länk och kunskap om sändningsegenskaper hos länken när den väljer nivän av nämnda tröskel. 522 7241 17 Lämpligen är tröskelsättningsmedlet 16 vidare anpassat att utnyttja kunskap om trafikmixen av olika ADFzer på varje länk när det väljer nivåerna hos nämnda trösklar.

I denna första utföringsform av uppfinningen innefattar tillträdeskontrollmedlet 14 uppskattningsmedel 18 anslutet till tröskelsättningsmedlet 16. Nämnda uppskattningsmedel 18 är anpassat att hämta resultat frän förberedande tester av registrerade prov av ADFzer som är väntade pä en länk och uppskatta multiplexeringsegenskaperna för dessa ADlTer off-line. Föreberedande tester kan såsom diskuterats ovan vara labbtester eller simuleringar på de olika ADFzerna. Nämnda uppskattningsmedel 18 är vidare anpassat att sända uppskattningen till tröskelsättningsmedlet 16 som anpassats att använda uppskattningen för att välja nivån för nämnda tröskel.

Uppskattningsrnedlet 18 kan vidare vara anpassat att använda antaganden om användarbeteenden och tillämpningskonfigurationer för uppskattningen.

Härigenom kan uppskattníngen bli bättre.

I figur 6 visas en nod 10' enligt en andra utföringsform av uppfinningen. En klient 12' är anslutningsbar till noden 10' och efterfrågar reservationer från noden. Nämnda nod innefattar tillträdeskontrollmedel 14' anpassas att utföra tillträdeskontroll för att erbjuda garantier pä sändningskvalitet i nät.

Nämnda tillträdeskontrollmedel 14' innefattar tröskelsättningsmedel 16' anpassat att sätta en tröskel för varje länk varvid nämnda tröskel definierar en maximal summa av sändningsresurser efterfrågat av tillämpningar för sina tillämpningsdataflöden, ADFzer på länken.

Enligt uppfinningen är nämnda tröskelsättningsmedel 16' vidare anpassat att utnyttja kunskap om multiplexeringsegenskaper hos ADFzerna pä varje länk och kunskap om sändningsegenskaper hos länken när den väljer nivån hos nämnda tröskel.

Lämpligen är tröskelsättningsmedlet 16' vidare anpassat att utnyttja kunskap om trafikmixen av olika ADFzer på varje länk när den väljer nivåerna hos nämnda trösklar.

I den andra utföringsformen är tröskelsättningsmedlet 16' anpassat att sätta en initial tröskel för varje länk. Denna initiala tröskel kan väljas godtyckligt eller uppskattas enligt det som har beskrivits i relation till den första utföringsformen. Vidare innefattar tillträdeskontrollmedlet 14' ett nätefterfrågningsmedel 20 som är anslutet till tröskelsättningsmedlet 16' och anpassat att hämta mätningar från ett mätmedel 22 i en nod i nätet. Det kan vara en annan nod eller i samma nod som tillträdeskontrollmedlet.

Mätmedlet 22 är anpassat att upprepat, under användning mäta multiplexeringsegenskaper hos samlade ADFzer on-line på varje länk och dessa mätningar sänds därmed vidare till mätefterfrägningsrnedlet i tillträdeskontrollmedlet 14'. Tröskelsättningsmedlet 14' är sedan anpassat e s22 724å= w l; att använda dessa mätningar för att dynamiskt anpassa trösklarna till mätningarna under användning.

Mätmedlet 22 utför mätningar vid åtminstone två olika bittakter, en mätning vid en första bittakt som är lika med eller lägre än mängden allokerade resurser på länken och en mätning vid en andra bittakt som är lägre än den första bittakten. Den andra bittakten kan vara beroende på de reserverade resurserna på länken och tröskeln såsom beskrivits ovan. För att kunna känna igen en överbelastning i tid och för att ha en säkerhetsmarginal kan det vara att föredra att mäta vid en första bittakt som är något lägre än mängden allokerade resurser på länken.

Tröskelsättningsmedlet 16' är anpassat att - öka tröskeln när både mätningen vid den första och andra bittakten indikerar lägre förlustbittakter än vad som garanteras; -minska tröskeln när både mätningen vid den första och andra bittakten indikerar högre förlustbittakter än vad som garanteras; och -behålla tröskeln när mätningen vid den andra bittakten indikerar högre förlustbittakt än vad som garanteras och mätningen vid den första bittakten indikerar lägre förlustbittakt än vad som garanteras.

Mätefterfrågningsmedlet 20 innefattar lämpligen, men inte nödvändigtvis ett mättröskelmedel 24 anpassat att definiera en nivå av resursreserveringar på länken, över vilken mätningarna ska efterfrågas. Dvs. en mättröskel sätts och när nivån av reserveringar går över denna mättröskel efterfrågas mätningar som ska göras i mätmedlet 22. l en utföringsform är mättröskelmedlet 24 anpassat att öka mättröskeln i steg när mätningen vid den andra bittakten indikerar högre förlustbittakt än vad som garanteras och mätningen vid den första bittakten indikerar lägre förlustbittakter än vad som garanteras. Mättröskeln bör emellertid aldrig ökas över en fördefinierad maximal nivå som är satt att vara lika med eller lägre än nivån för allokerade resurser hos länken. Mättröskeln kan också ökas manuellt.

I en utföringsform av uppfinningen är mätmedlet 22 anpassat att mäta vid en tredje bittakt som är högre än den första bittakten men lika med eller lägre än nivån för allokerade resurser på länken när mätningen vid den första bittakten indikerar en högre förlustbittakt än vad som garanteras.

Förlustbittakten som mäts vid denna tredje bittakt indikerar om det år nödvändigt att utesluta ADF:er från länken eller om det är tillräckligt att hindra nya ADFzer från att komma in på länken.

De främsta fördelarna med uppfinningen är att den möjliggör för tjänster att garantera sändningskvalitet och hög nätutnyttjning genom statistisk rnultiplexering utan att kräva processintensiva mätningar i riätnoder. Den första utföringsformen kräver inga mätningar alls. Den andra utföringsforrnen kräver perioder av mätningar åberopade för individuella länkar när kritiska mängder av sändningskapacitet reserveras. Eftersom s22 724i 14 dessa perioder endast åberopas när mätning behövs för att försökajustera en tillträdeströskel begränsas mätoverhead.

Emellertid görs mätningar av nätnoder som ställs inför hög belastning.

Därmed kan belastning på nätnoder orsakade av mätningar fortfarande vara ett problem. För att undvika överbelastade nätnoder kan CPU:ns belastning företrädesvis kontrolleras innan mätningar initieras. Notera dock att mätningar görs på grövre tidsskalor än mätningar för att skapa statistisk garanterad sändningskvalitet.

Valet av vilken utföringsform som ska användas (dvs. att uppskatta multiplexeringsegenskaper av ADF :er för tjänstfördelning eller att mäta multiplexeringsegenskaper hos trañkaggregat för fördelning) är en avvägning mellan att inte ha någon mätoverhead, men lägre nätutnyttjning och ha en mätoverhead men högre nätutnyttjning. Med den andra utföringsformen undviks också tidsförbrukande uppskattningar av ADF:ers multiplexeringsegenskaper genom simuleringar, labbtester eller med användning av modeller. Såsom nämnts ovan kan emellertid sådana uppskattningar ge mindre frekventa mätningar och snabbare anpassning till riktiga trösklar.

Förfarandet enligt uppfinningen implementeras med hjälp av en dataprogramsprodukt innefattande mjukvarukodmedel för att utföra stegen hos förfarandet. Dataprogramprodukten körs på en dator placerad i en nod i ett nät såsom beskrivet för de två olika utföringsformerna ovan.

Dataprogrammet är laddat direkt eller från ett dataanvändbart medium såsom en diskett, cd, Internet etc." Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Därför ska de ovan angivna utföringsformerna inte tas som att de begränsar uppfinningens omfång, vilket definieras av de bifogade kraven. Ändrad den 17 september 2003

Claims (17)

522 724 ~ l .w PÅ T ENTEIPJÅ!

1. Ett förfarande för att utföra tillträdeskontroll för att erbjuda garantier på sändningskvalitet i nät, innefattande att sätta en tröskel för varje länk, där nämnda tröskel definierar en maximal summa av sändningsresurser efterfrågade av tillämpningar för deras tillämpningsdataflöden, ADFzer, på länken kännetecknat av att välja nivån hos nämnda tröskel genom att utnyttja kunskap om multiplexeringsegenskaper hos ADl-ïerna på varje länk och genom att utnyttja kunskap om sändningsresurserna hos länkarna.

2. Förfarancle enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att utnyttja kunskap om trafikmixen av olika ADF:er på varje länk när nivån hos nämnda trösklar väljs.

3. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att uppskatta multiplexeringsegenskaper av olika ADFzer off-line, varvid nämnda uppskattning är baserad på resultat från förberedande tester av registrerade prov av ADFzer som förväntas på en länk och använda denna uppskattning när nivån hos nämnda tröskel väljs.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att ytterligare använda antaganden om användarbeteende och tillämpningskonfigurationer för uppskattningen.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-2, kännetecknat av att sätta en initial tröskel för varje länk och upprepat, under användning mäta multíplexeringsegenskaper av samlade ADFzer on-line på varje länk och använda dessa mätningar för att dynamiskt anpassa nämnda trösklar under användning.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att välja den initiala tröskeln på samma sätt som tröskeln väljs i något av kraven 3-4.

7. Förfarande enligt krav 5 eller 6, kännetecknat av utföra mätningarna vid åtminstone två olika bittakter.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att mäta vid en första bittakt som är lika med eller lägre än mängden av allokerade resurser på länken och mäta vid en andra bittakt som är lägre än den första bittakten.

9. Förfarande enligt krav 8, där den andra bittakten är beroende på de reserverade resurserna på länken och tröskeln.

10. F örfarande enligt något av kraven 7-9, kännetecknat av - att öka tröskeln när både mätningen vid den första och den andra bittakten indikerar lägre förlustbittakter än vad som är garanterat; -minska tröskeln när både mätningen vid den första och andra bittakten indikerar högre förlustbittakter än vad som garanteras; 522 724 lö - bibehålla tröskeln när mätningen vid den andra bittakten indikerar högre' förlustbittakt än vad som garanteras och mätningen vid den första bittakten indikerar lägre förlustbittakt än vad som garanteras.

11. ll. Förfarande enligt något av kraven 5-10, kännetecknat av att introducera en mättröskel som definierar en nivå av sändningskapacitetsreserveríngar på länken över vilken mätningar initieras.

12. F örfarande enligt krav 1 1, kännetecknat av att öka mättröskeln i steg men inte över en förutbestämd maximal nivå som är lägre än nivån av allokerade resurser hos länken när mätningen vid den andra bittakten indikerar högre förlustbittakt än vad som garanteras och mätningen vid den första bittakten indikerar lägre förlustbittakt än vad som garanteras.

13. Förfarande enligt krav 8 och något av kraven 5-12, kännetecknat av att mäta vid en tredje bittakt som är högre än den första bittakten men lika med eller lägre än de allokerade resurserna hos länken när mätningen vid den första bittakten indikerar en högre förlustbittakt än som garanteras, varvid förlustbittakten uppmätt vid den tredje bittakten indikerar om det är nödvändigt att utesluta ADFzer från länken eller om det år tillräckligt att hindra nya ADFzer från att komma in på länken.

14. En nod i ett nät innefattande mjukvara för att utföra tillträdeskontroll för att erbjuda garantier på sändningskvalitet i nät och mjukvara för att sätta en tröskel för varje länk, varvid nämnda tröskel definierar en maximal summa av sändningsresurser efterfrågade av tillämpningar för deras tillämpningsdataflöden, ADFzer på länken, kännetecknad av att nämnda nod vidare innefattar mjukvara för att utföra förfarandet i något av kraven 1-13.

15. _ En nod i ett nät enligt krav 14, kännetecknad av att den innefattar eller är anslutningsbar till ett mätmedel anpassat att utföra mätningarna på länkarna såsom definieras i något av kraven 5-13.

16. En dataprogramprodukt direkt nedladdningsbar in i det interna minnet av ett processmedlet i en dator placerad i en nod enligt krav 14 eller 15, innefattande mjukvarukodmedel för att utföra stegen i något av kraven 1-13.

17. En dataprogramprodukt lagrad på ett datoranvändbart medium innefattande läsbart program för att orsaka ett processmedel i en dator placerad i en nod enligt krav 14 eller 15 att styra en exekvering av stegen i något av kraven 1- l 3. Ändrad den 17 september 2003