WO2000076108A1 - Verfahren zur überwachung der bitübertragungsgüte bei paketorientierter übertragung. - Google Patents

Verfahren zur überwachung der bitübertragungsgüte bei paketorientierter übertragung. Download PDF

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WO2000076108A1 PCT/DE2000/001094 DE0001094W WO0076108A1 WO 2000076108 A1 WO2000076108 A1 WO 2000076108A1 DE 0001094 W DE0001094 W DE 0001094W WO 0076108 A1 WO0076108 A1 WO 0076108A1
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packets
bit
transmission
packet
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Joachim Charzinski
Mathias Bischoff
Jürgen Graf
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0061—Error detection codes

Definitions

  • V erfa h ren for monitoring the Bitübertragungsgüte in packet-oriented transmission ⁇ .
  • T he invention relates to a method according to the preamble of claim. 1
  • SDH frames Synchronous Digital Hierarchy
  • IP cells Internet Protocol
  • SDH frames Synchronous Digital Hierarchy
  • IP cells Internet Protocol
  • the IP cells are integrated into ATM cells and these are transferred into the SDH frame.
  • packaging and depacketing processes are to be carried out twice.
  • cross-sum calculations are carried out periodically for all data transmitted between two reference points in SDH frames.
  • two switching nodes can function as reference points, between which a transmission section is arranged.
  • the bit error rate is quantified on the transmission section.
  • the checksum calculations are carried out independently of one another both in the transmitting and in the receiving switching node. It is in a cyclic time grid over z.
  • BIP Bit Interleaved Parity
  • the determined result is entered in a test field BIP (Bit Interleaved Parity) and is sent to the receiving switching node in the SDH frame.
  • BIP Bit Interleaved Parity
  • the sizes the path and mux section BIPs depend on the size of the SDH frame and range from 2 to n * 24 bits.
  • the regenerator section GDP always has 8 bits.
  • the receiving side, the test field übertra ⁇ gene GDP is evaluated and the same in accordance with a comparison of this analysis with its own Quers mmenbe- bill a quantification of the bit error rate on the transmission portion performed.
  • bit errors e.g. bits 5, 7
  • tuft errors the equipment required for SDH frames is very expensive and complex.
  • connectionless switching does not create a permanent connection between the sending and the receiving device.
  • IP packet switching can be used as an example for connectionless switching.
  • Each packet is provided with a checksum to monitor the bit transmission quality. With the help of this checksum, bit errors can also be determined at the receiving end. However, the checksum only allows a recognition of whether an error has occurred during the transmission process or not. As a consequence, the IP packet in question is discarded at the receiving end. It is not possible to determine the number of errors that have occurred, as is the case, for example, with the GDP calculation method.
  • the invention has for its object to show a way how a more efficient monitoring of the physical transmission quality can be carried out even in connectionless switching.
  • the invention is, starting from the preamble of claim 1.
  • patent applica ⁇ solved by the features specified in the characterizing part shopping ⁇ male.
  • An advantage of the invention is in particular the transfer of the BIP calculation method known in connection-oriented switching to connectionless packet switches. This has the advantage that there is a more detailed error pattern in the system by determining the number of bit errors that have occurred. This bit error can also be recorded section by section, while the checksum method used in the prior art only permits an end-to-end statement.
  • Figure 1 switching nodes that complete a transmission section
  • Figure 2 is a flow chart of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a configuration on which the method according to the invention is carried out. Accordingly, two switching nodes R A , R B are shown, which terminate a transmission section UA.
  • the switching nodes R A , R B are to be designed, for example, as IP routers.
  • IP packets are to be routed via the transmission section UA via WDM (Wave Division Multiplexing).
  • WDM Wide Division Multiplexing
  • the sending switching node is the IP router R A and the receiving switching node is the IP router R B.
  • FIG. 1 is ent ⁇ detachable, the sending IP router R A transfers IP packets of different lengths on the transfer section to the receiving UA IP router R B.
  • the transmission section UA is designed bidirectional, for better understanding only the transfer from the sending IP router R A to the receiving IP router R B ever ⁇ but pointed out.
  • the BIP calculations are carried out over a plurality of transmitted bits within a time interval.
  • the higher-level packet structure is irrelevant here, ie the checksum calculation is carried out using the bits of several packets.
  • the time interval is specified by two successive control packets PM.
  • the determined result is now stored in a test field BIP together with a sequence number in a control packet PM, which is inserted quasi-periodically in the stream of outgoing IP packets.
  • the quasi-periodic insertion is necessary because the IP packets are of variable length and their transmission cannot be interrupted. In this respect, periodic insertion of the control packages PM is not possible.
  • it is now provided to reset a counting device when a control packet PM is inserted by the IP router R A.
  • control packet PM is inserted into the IP packet stream as the next packet immediately after the current IP packet has been sent.
  • the bits are counted and the GDP checksum calculation is carried out (time interval).
  • the receiving IP router R B determines the arrival of a control packet PM, its content has been with its own since the GDP calculation performed last time a control packet was received. Further, the rows mitubertragene ⁇ is verfiziert sequence number that is to say, it must be high by 1, when the last control packet transmitted in the PM. If this is the case, the difference between the result of the self erstoff ⁇ th GDP calculation and GDP Pruffeld is formed. To measure the result ⁇ display the number n B is then determined the set ⁇ bit errors. As can be averaged out in the Quersummenbe ⁇ bill bit errors, it is at the value n B is a lower limit of the number of errors occurred.
  • n R can be paid exactly at the receiving end, for example by ASIC components. Alternatively, an estimate is entirely sufficient. Accordingly, it is then assumed that constant times have elapsed between 2 control packets PM. This is equivalent to the statement that the control packets PM are inserted periodically into the outgoing stream of IP packets. The same number of bits is thus transmitted at the same transmission speed.
  • the devices R A , R B are designed as switching nodes between which the method according to the invention is used.
  • the invention is not limited to such configurations. It can also be used on individual transmission sections of a point-to-point connection between two switching nodes, which are delimited by regenerators.
  • the transmission sections formed by regenerators form the entire connection section between the transmitting and the receiving end establishment.
  • each regenerator can carry out the GDP calculation or check and also write the result of their own calculation back into the control package PM that is sent on. This enables a bit error rate estimation in sections.
  • the segmental bit error rate estimates stored in the individual regenerators can then be read out, for example, using X.25 protocols.

Abstract

Bei einer verbindungslosen Vermittlung, wie sie eine IP-Paketvermittlung darstellt, wird zur Überwachung der Bitübertragungsgüte jedes Paket mit einer Prüfsumme versehen. Mit Hilfe dieser Prüfsumme kann empfangsseitig lediglich erkannt werden, ob während des Übertragungsvorganges ein Fehler aufgetreten ist oder nicht. Eine Bestimmung der Anzahl aufgetretener Bitfehler ist mit dieser Vorgehensweise nicht möglich. Die Erfindung schafft hier Abhilfe, indem die aus der verbindungsorientierten Vermittlung bekannte BIP-Berechnungsmethode auf verbindungslose Vermittlung übertragen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Überwachung der Bitübertragungsgüte bei paket¬ orientierter Übertragung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei zeitgemäßen Informationsverarbeitungssystemen werden die Informationen in SDH-Rahmen (Synchrone Digitale Hierarchie) übertragen. Bei der SDH-Übertragung handelt es sich um eine verbindungsorientierte Vermittlung. In die SDH-Rahmen können beispielsweise ATM-Zellen oder IP-Zellen (Internet Protocol) eingefügt sein. Diese müssen sendeseitig in die SDH-Rahmen eingefügt und empfangsseitig diesen wieder entnommen werden. Beim Stand der Technik werden die IP-Zellen in ATM-Zellen eingebunden und diese in den SDH-Rahmen übertragen. Hierbei sind die Paketier - und Depaketiervorgänge jeweils zweifach vorzunehemen.
Zur Überwachung der Bitübertragungsgüte werden bei SDH-Rahmen periodisch Quersummenberechnungen über alle zwischen zwei Referenzpunkten übertragenen Daten durchgeführt. Als Referenzpunkte können beispielsweise zwei Vermittlungsknoten fung- ieren, zwischen denen ein Übertragungsabschnitt angeordnet ist. Hierbei wird eine Quantifizierung der Bitfehlerhäufigkeit auf dem Übertragungsabschnitt vorgenommen. Die Quersummenberechnungen werden sowohl im sendenden als auch im empfangenden Vermittlungsknoten unabhängig voneinander durchge- führt. Dabei wird in einem zyklischen Zeitraster über z. B. jedes achte Bit eine Paritätsbewertung vorgenommen. Sendeseitig wird das ermittelte Ergebnis in ein Prüffeld BIP (Bit Interleaved Parity) eingetragen und in dem SDH-Rahmen dem empfangenden Vermittlungsknoten zugeführt. Es gibt in SDH- Rahmen drei verschiedene BIP-Felder, die jeweils im Pfad-, Multiplex Section- und Regenerator Section-Overhead eingesetzt werden und unterschiedliche Größen haben. Die Größen der Pfad- und MuxSection-BIPs sind abhängig von der SDH-Rah- mengröße und reichen von 2 bis n*24 bit. Die Regenerator- Section-BIP hat immer 8 bit. Empfangsseitig wird das übertra¬ gene Prüffeld BIP ausgewertet und nach Maßgabe eines Ver- gleiches dieser Auswertung mit einer eigenen Quers mmenbe- rechnung eine Quantifizierung der Bitfehlerhäufigkeit auf dem Übertragungsabschnitt durchgeführt .
Der Vorteil dieser Methode ist darin zu sehen, daß die Anzahl aufgetretener Bitfehler ermittelt wird. Damit können auch beispielsweise eng beieinanderliegende Bitfehler (z.B. Bit 5, 7) ermittelt werden (Büschelfehler) . Problematisch hingegen ist der Umstand, daß für SDH-Rahmen notwendige Equipment sehr teuer und aufwendig ist.
Im Gegensatz zur verbindungsorientierten Vermittlung wird bei der erbindungslosen Vermittlung keine dauernde Verbindung zwischen der sendenden und der empfangenden Einrichtung erstellt. Als Beispiel für eine erbindungslose Vermittlung kann die IP-Paketvermittlung herangezogen werden. Zur Überwachung der Bitübertragungsgüte wird jedes Paket mit einer Prüfsu me versehen. Mit Hilfe dieser Prüfsumme können empfangsseitig zwar ebenfalls Bitfehler ermittelt werden. Allerdings erlaubt die Prüfsumme lediglich ein Erkennen daraufhin, ob während des Ubertragungsvorganges ein Fehler aufgetreten ist oder nicht. Als Konsequenz wird das betreffende IP-Paket empfangsseitig verworfen. Eine Bestimmung der Anzahl der aufgetretenen Fehler, wie sie beispielsweise bei der BIP-Berechnungsmethode gegeben ist, ist mit dieser Vor- gehensweise nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie auch bei verbindungsloser Vermittlung eine effizientere Überwachung der Bitübertragungsgüte vorgenommen werden kann. Die Erfindung wird, ausgehend vom Oberbegriff von Patentan¬ spruch 1, durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merk¬ male gelöst.
Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere das Übertragen der bei verbindungsorientierter Vermittlung bekannten BIP- Berechnungsmethode auf verbindungslose Paketvermittlungen. Damit ist der Vorteil verbunden, daß ein detaillierteres Fehlerbild durch das Ermitteln der Anzahl der aufgetretenen Bit- fehler im System vorhanden ist. Ferner ist ein abschnittsweises Erfassen dieser Bitfehler möglich, während das beim Stand der Technik verwendete Prüfsummenverfahren lediglich eine end-to-end Aussage zuläßt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 2 Vermittlungsknoten, die einen Übertragungsabschnitt abschließen
Figur 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine Konfiguration aufgezeigt, auf der das erfindungsgemäße Verfahren zum Ablauf gelangt. Demgemäß sind zwei Vermittlungsknoten RA, RB aufgzeigt, die einen Übertragungsabschnitt UA abschließen. Die Vermittlungsknoten RA, RB sollen beispielsweise als IP-Router ausgebildet sein. Ferner sollen über den Übertragungsabschnitt UA IP-Pakete über WDM (Wave Division Multiplexing) geleitet werden. Gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß der sendende Vermittlungsknoten der IP-Router RA und der empfang¬ ende Vermittlungsknoten der IP-Router RB ist. Wie Fig. 1 ent¬ nehmbar ist, überträgt der sendende IP-Router RA IP-Pakete unterschiedlicher Länge über den Übertragungsabschnitt UA zum empfangenden IP-Router RB. Der Übertragungsabschnitt UA ist bidirektional ausgebildet, zum besseren Verständniss ist je¬ doch lediglich die Übertragung vom sendenden IP-Router RA zum empfangenden IP-Router RB aufgezeigt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in Fig. 2 darge¬ stellten Flußdiagrammes näher erläutert.
Im sendenden IP-Router RA werden die BIP-Berechnungen über eine Mehrzahl von gesendeten Bits innerhalb eines Zeitinter- valls durchgeführt. Die übergeordnete Paketstruktur spielt hier keine Rolle, d. h. die Quersummenberechnung wird über die Bits mehrerer Pakete vorgenommen. Das Zeitintervall wird durch zwei aufeinanderfolgende Steuerpakete PM vorgegeben. Das ermittelte Ergebnis wird nun in einem Prüffeld BIP zusammen mit einer Reihenfolgenummer in einem Steuerpaket PM abgelegt, das quasi-periodisch in den Strom von abgehenden IP-Paketen eingefügt wird. Das quasi-periodische Einfügen ist notwendig, da die IP-Pakete variable Länge aufweisen und deren Übertragung nicht unterbrochen werden kann. Insofern ist ein periodisches Einfügen der Steuerpakete PM nicht möglich. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, beim Einfügen eines Steuerpaketes PM durch den IP-Router RA eine Zähleinrichtung zurückzusetzen. Hat diese einen vorgebbaren Schwellenwert erreicht, so wird unmittelbar nach dem Aussenden des aktuellen IP-Paketes als nächtes Paket das Steuerpaket PM in den IP- Paketstrom eingefügt. In der Zeitspanne, die die Zähleinrichtung benötigt, um den Schwellenwert zu erreichen, werden die Bits gezählt und die BIP-Quersummenberechnung durchgeführt (Zeitintervall) .
Ermittelt der empfangende IP-Router RB das Eintreffen eines Steuerpaketes PM, so wird dessen Inhalt mit der eigenen, seit dem letzten Empfang eines Steuerpaketes durchgeführten BIP- Berechnung verglichen. Ferner wird die mitubertragene Reihen¬ folgenummer verfiziert, d. h. diese muß um 1 hoher sein, als die im letzten Steuerpaket PM übertragene. Ist dies der Fall, wird die Differenz zwischen dem Ergebnis der selbst ermittel¬ ten BIP-Berechnung und dem BIP-Pruffeld gebildet. Nach Ma߬ gabe des Ergebnisses wird dann die Anzahl nB der aufge¬ tretenen Bitfehler ermittelt. Da sich bei der Quersummenbe¬ rechnung Bitfehler ausmitteln können, handelt es sich bei dem Wert nB um eine untere Grenze der Anzahl aufgetretener Fehler.
Mit dem derart ermittelten Wert nB wird eine Schätzung pE f r die momentane Bitfehlerrate vorgenommen. Sie betragt:
pE = nB/nR mit nR = Anzahl der empfangenen Bits
Hierbei kann die Große nR empfangsseitig z.B. durch ASIC-Bau- steme exakt gezahlt werden. Alternativ hierzu ist jedoch eine Schätzung vollkommen ausreichend. Demzufolge wird dann davon ausgegangen, als ob zwischen 2 Steuerpaketen PM konstante Zeiten verstreichen wurden. Dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, daß die Steuerpakete PM periodisch m den abgehenden Strom von IP-Paketen eigefugt werden. Bei gleicher Ubertragungsgeschwmdigkeit wird damit die gleiche Anzahl von Bits übertragen.
Gemäß vorliegendem Ausfuhrungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß die Einrichtungen RA, RB als Vermittlungsknoten aus- gebildet sind zwischen denen das erfmdungsgemaße Verfahren eingesetzt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Konfigurationen beschrankt. So kann sie auch auf einzelnen, durch Regeneratoren begrenzten Ubertragungsabschnit- ten einer Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen zwei Vermitt- lungsknoten eingesetzt werden. Dabei bilden die durch Regeneratoren gebildeten Ubertragungsabschnitte den gesamten Verbindungsabschnitt zwischen der sendenden und der empfang- enden Einrichtung. In diesem Fall kann jeder Regenerator die BIP-Berechnung bzw. Prüfung vornehmen und auch das Ergebnis der eigenen Berechnung wieder in das weitergesendete Steuerpaket PM einschreiben. Dadurch wird eine abschnittsweise Bitfehlerratenschätzung möglich. Die in den einzelnen Regeneratoren abgelegten abschnittsweisen Bitfehlerratenschätzun- gen können dann beispielsweise über X.25 Protokolle ausgelesen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur, Überwachung der Bitübertragungsgüte bei pa¬ ketorientierter Übertragung, mit einer Sendeeinrichtung (RA) , von der Informationen in Paketen mit variabler Länge nach Maßgabe einer verbindungslosen Vermittlung einer Empfangseinrichtung (RB) über einen Übertragungsabschnitt (UA) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sendeeinrichtung (RA) über die gesendeten Pakete bitweise innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls nach Maßgabe eines Algorithmuses eine PrüfInformation gebildet wird, die in einem Steuerpaket (PM) abgelegt wird, daß in den von der Sendeeinrichtung (RA) abgegebenen Strom von Paketen die Steuerpakete (PM) quasi-periodisch eingefügt werden, daß bei Eintreffen eines Steuerpaketes (PM) in der Empfangseinrichtung (RB) über die im Zeitintervall empfangenen Pakete bitweise ebenfalls eine PrüfInformation nach dem gleichen Algorithmus gebildet wird, daß nach Maßgabe einer logischen Verknüpfung zwischen dieser PrüfInformation und der im Steuerpaket (PM) übertragenen PrüfInformation eine Abschätzung bezüglich der während des Ubertragungsvorganges aufgetretenen Bitfehler vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschätzung durch Division der Anzahl der mindestens aufgetretenen Bitfehler (nB) durch die Anzahl (nR) der übertragenen Bits erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der übertragenen Bits (nR) empfangsseitig gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der übertragenen Bits (nR) empfangsseitig ge¬ schätzt wird, indem von einem periodischen Einfügen der Steuerpakete (PM) ausgegangen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall durch das Aussenden zweier aufeinander- folgender Steuerpakete (PM) definiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Gültigkeit des Steuerpaketes (PM) empfangsseitig durch Auswertung der Reihenfolgenummer entschieden wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pakete Informationen nach einem Internet-Protocol (IP-Pakete) übertragen.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfung eine Differenzbildung ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfinformation nach Maßgabe einer BIP-Berechnung (Bit Interleaved Parity) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sende (RA) - und Empfangseinrichtung (RB) als Vermittlungsknoten ausgebildet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Sende- (RA) und Empfangseinrichtung (RB) als Regeneratoren ausgebildet sind.
PCT/DE2000/001094 1999-06-02 2000-04-10 Verfahren zur überwachung der bitübertragungsgüte bei paketorientierter übertragung. WO2000076108A1 (de)

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