WO2004066566A1 - Verfahren zur bestimmung von grenzen für eine verkehrskontrolle in kommunikationsnetzen mit zugangskontrolle. - Google Patents

Verfahren zur bestimmung von grenzen für eine verkehrskontrolle in kommunikationsnetzen mit zugangskontrolle. Download PDF

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WO2004066566A1
WO2004066566A1 PCT/EP2004/000213 EP2004000213W WO2004066566A1 WO 2004066566 A1 WO2004066566 A1 WO 2004066566A1 EP 2004000213 W EP2004000213 W EP 2004000213W WO 2004066566 A1 WO2004066566 A1 WO 2004066566A1
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traffic
network
pairs
limit values
overload situation
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PCT/EP2004/000213
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Michael Menth
Jens Milbrandt
Phouc Tran-Gia
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/83—Admission control; Resource allocation based on usage prediction

Definitions

  • the invention relates to a method for a balanced setting of limit values for traffic restriction in a communication network with access controls, the communication network being formed with nodes and connection sections and at least for part of the traffic which is to be transmitted between peripheral nodes via an access control by means of a Limit value is made.
  • Controlling or restricting traffic - data traffic and voice traffic - is a central problem for connectionlessly operating communication networks when traffic with high service quality requirements, e.g. Voice data should be transmitted.
  • Suitable mechanisms for controlling traffic are currently being investigated by network specialists, switching technicians and Internet experts.
  • IP Internet Protocol
  • real-time traffic e.g. voice or video data via data networks while observing quality of service features
  • IP Internet Protocol
  • the transmission of so-called real-time traffic, e.g. voice or video data via data networks while observing quality of service features is a prerequisite for successful network convergence.
  • IP Internet Protocol
  • One possibility for real-time transmission over data networks while observing quality of service features is to set up a connection through the entire network, that is, prior to the service, determining and reserving the required operating resources or resources.
  • the provision of sufficient resources to guarantee the service features is then monitored for each connection section (also referred to as the English word "link"). Technologies which operate in this way are, for example, the ATM (asynchronous transfer mode) method or that MPLS protocol
  • MPLS Multiprotocol Label Switching
  • dif-serv concept One method that avoids the complexity of checking or checking resources in sections is the so-called dif-serv concept. This concept is called “stateless” in English, which means that no status information about connections or flows along the transmission path has to be kept. Instead, the diff-serv concept only provides access control
  • the object of the invention is to provide an optimized method for setting limit values for traffic limitation in a communication network.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • limit values for restricting traffic in a communication network are set.
  • a communication network for example an IP network
  • For data transmission via the communication network at least for part of the traffic to be transmitted - for example for one or more traffic classes - it is provided that access control is carried out before network resources are used for the transmission.
  • the access control takes place at edge nodes of the communication network formed with nodes and connection sections.
  • An edge node on a network of access points also known as ingress node
  • a network output node also known as egress node called
  • one in the communications network findiere end or start node loading of data transmission, • that is a node of the network, a source or depression in terms of traffic.
  • edge node in the word edge node does not refer to the network but to the transmission path of data packets.
  • the invention is based on the consideration that a balanced treatment for traffic, which is subjected to an access control before network resources are made available for the traffic, is present when the probability of non-admission or rejection of the traffic is as independent as possible from peripheral nodes (e.g. network access node and network output node) or the transmission path.
  • peripheral nodes e.g. network access node and network output node
  • a plurality of pairs formed by edge nodes are considered in the invention.
  • a pair of edge nodes can be associated with the set of possible paths through the network that run between the two edge nodes.
  • Pairs of edge nodes can consist, for example, of a network access node and a network output node, a network access node and a network node which is the recipient or addressee of transmitted data, and of a network node which functions as a transmitter and a network output node.
  • the probability of non-admission of traffic or flows that are subjected to an admission test at a peripheral node can be estimated with the help of traffic models. It is assumed that the probabilities of rejecting traffic - hereinafter referred to as blocking probability - are determined using a traffic model.
  • a traffic model provides, for example, values for the average traffic volume between two peripheral nodes and specifies a relationship for taking traffic fluctuations into account. For example, one can assume that traffic fluctuations obey a Poisson distribution, which can be used to estimate the probability (in our case, the blocking probability). the limit for access control is exceeded.
  • the blocking probabilities and the limit values for the access control are interrelated and can usually be converted into each other.
  • the blocking probabilities are set as an initialization step for a plurality of pairs formed from edge nodes by defining the limit values for the access control in such a way that they are essentially the same.
  • the initial blocking probabilities are chosen large enough that there are no overload situations in the network. This definition corresponds to a fair treatment of the data streams transmitted between the peripheral nodes in that they are accepted or rejected with practically the same probability.
  • this specification does not guarantee that the resources made available by the network will be used efficiently.
  • the method according to the invention provides for the blocking probabilities to be reduced, ie for the approval control thresholds to be increased accordingly until an overload situation occurs.
  • the blocking probabilities are lowered or the limit values for the admission control are increased in such a way that the blocking probabilities for the pairs of edge nodes remain essentially the same.
  • the blocking probabilities are essentially set to the value at which the overload situation is caused by the raising of the limit values.
  • the blocking probabilities are gradually reduced and the value of the blocking probabilities, and thus the value of the corresponding limit values, is then set for the pairs contributing to the overload situation to the value they had in the step immediately before the overload situation occurred.
  • Limits set For the pairs that were not involved in the occurrence of the first overload situation, the blocking probability is further reduced simultaneously for all remaining pairs until a second overload situation occurs. For the pairs involved in the occurrence of the overload situation, the blocking probabilities or the limit values are essentially frozen or retained at the value that they had when the overload situation occurred or just before it occurred. This step is then iterated until limit values have been set for all pairs, i.e. the blocking probability is increased simultaneously for the remaining pairs until an overload situation occurs in which the blocking probability is recorded for the pairs involved in the overload situation until the blocking probability is determined for all pairs.
  • the training leads to an assignment of blocking probabilities or limit values for all pairs, because a blocking probability of zero for a pair would mean that one could transmit an infinite amount of traffic between the edge points of the pair without causing an overload situation, which obviously not the case for real networks.
  • the blocking probability or limit values for all pairs of the plurality of pairs are determined in such a way that a lowering of the blocking probability for any pair from the plurality would lead to an overload situation. In this sense is an optimal one Utilization of the resources available from the network.
  • the plurality of pairs includes, for example, all pairs of network access nodes and network output nodes.
  • Communication networks have physical limitations on the transmission capacity over the links or links encompassed by the network.
  • the maximum transmission capacity of the individual links defines an upper limit for the traffic that can be transmitted via the respective link.
  • Limits on the volume of traffic on the individual links are often set lower than the maximum physical capacity in order to have reserves on the one hand and to prevent network faults on the other. In the latter case, the resilience of a network is frequently kept in mind, ie the ability to ensure interference-free transmission even in the event of network element failures.
  • the limits for the traffic on the individual links can be selected, for example, in such a way that the failure of one (or more) links does not lead to the physical limits for the capacity of the other links being exceeded, ie even if one link fails the traffic that has been subjected to an admission control can cope.
  • An overload situation in the sense of the method according to the invention can then be defined by connecting to a section or a link of the network could exceed the limits set for traffic on this link.
  • the communication network can be checked for the possibility of an overload situation, for example with the aid of a model for load distribution within the network.
  • a simulation program is used to check whether there are links in the communication network for which a maximum traffic load within the defined limits would lead to the traffic volume permitted for the links being exceeded.
  • Another, slightly modified definition would be that the limit on the traffic volume on the individual links would be exceeded with a high, predeterminable probability.
  • the pairs of edge nodes that contribute to an overload situation given by exceeding a limit value for the traffic on a link would then be the ones to which one could assign paths that run over the link that causes the overload situation.
  • traffic pattern is used to describe the actual (currently) traffic at the network entrance. The check for an overload situation can then be carried out by checking whether or not the traffic patterns permitted by the borders lead to an overload in view of the routing carried out in the network.
  • a network formed from nodes and links is shown in the figure.
  • the edge nodes Rl to RIO are identified by filled circles.
  • the inner nodes are represented by open circles.
  • Links are illustrated by connections between nodes.
  • Various types of boundary conditions can be defined for the network, which guarantee admission control at the network edge. The kind of
  • Boundary conditions can, for example, be selected depending on the topology of the network.
  • the shape of the boundary conditions decide by in which blocking probabilities Ü berlastsituation in the inventive process occur. Possible boundary conditions are:
  • Limit values result, with two limit values, an input limit value and an output limit value, being assigned to an edge node. For a flow that is to be transmitted from the input node Ri to the output node Rj, it would then be checked whether the node would exceed the input limit for Ri or the output limit for Rj. If this is exceeded, rejection would result.
  • limit values of form 1 are assumed below.
  • a traffic model is used which allows the determination of an average traffic volume between two edge nodes Ri and Rj.
  • the mean traffic between two edge nodes Ri and Rj is referred to as Vij for the sake of simplicity.
  • the Gij is the limit value for traffic transmitted from the input node Ri to the output node Rj.
  • a flow to be transmitted from Ri to Rj is permitted if the aggregated traffic between Ri and Rj would not exceed the Gij limit. Thereby always apply j, ie ⁇ 1, .., 10 ⁇ .
  • the traffic model uses the middle one Market values Vij and assumptions about the statistical fluctuations, which for example obey a Poisson distribution.
  • the limit values Gij are set (low) in such a way that the blocking probabilities are the same for all pairs (Ri, Rj) and that there is also no overload situation.
  • the check for an overload situation can occur, for example, by determining the traffic load of the individual links for the maximum traffic load permitted by the limit values, including routing within the network, and comparing them with the limits or capacities of the links.
  • the blocking probabilities are reduced in the same percentage ratio and the limit values Gij are increased accordingly.
  • a corresponding set of limit values Gij (analytical or numerical) is determined for a set of reduced, identical values of the blocking probability, which - within the framework of the traffic model - stipulate a non-admission with the reduced blocking probability for all pairs (Ri, Rj).
  • a check forsupervisede.rlast follows. If there is no overload, the blocking probability is further reduced simultaneously for all communication relationships. This can be done, for example, by gradually lowering it by 10% of the initial value. In one, for example the fifth step, a bottleneck or an overload situation occurs on the
  • Link L on i.e. the capacity limit on this link would be exceeded by choosing the limit in step 5.
  • the pairs (R1, R2), (R2, R1), (R1, R3), (R3, R1), (R1, R4) and (R4, R1) contribute to this overload situation.
  • Blocking probability set to its value in step 4. the procedure for the remaining pairs (Ri, Rj) is continued until limits Gij are set for all pairs (Ri, Rj).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festsetzung von Grenzen für eine Zugangskontrolle von über ein Kommunikationsnetz zu übertragenden Verkehr. Die Grenzen werden so festgelegt, dass • keine Überlastsituationen im Netz auftreten können, • die Wahrscheinlichkeit für eine Abweisung von Verkehrströ­men nach Möglichkeit unabhängig von dem Eintrittspunkt in das Netz ist, und • eine möglichst effiziente Ressourcenausnutzung stattfin­det. Ausgehend von Grenzen, bei denen keine Überlastsituation auf­tritt, werden die Grenzen für die Verkehrskontrolle so ange­hoben, dass die Blockerwahrscheinlichkeit simultan für zwi­schen Paaren von Randknoten übertragenen Verkehr abgesenkt wird. Die Absenkung wird angehalten, wenn eine Überlastsitua­tion im Netz auftreten würde. Für Paare (Ri,Rj) von Randkno­ten, die einen Betrag zum Zustandekommen der Überlastsituati­on leisten, werden die Grenzen für den zwischen den Randkno­ten übertragenen Verkehr bei dem Wert festgesetzt, der bei bzw. kurz vor Auftreten der Überlastsituation erreicht ist. Das Verfahren kann für die weiteren Paare (Ri,Rj) fortgesetzt werden, bis alle Grenzen festgesetzt sind. Das Verfahren lie­fert einen Beitrag für eine effiziente Übertragung unter Ein­haltung von Quality of Service Parametern.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung von Grenzen für eine Verkehrskon¬ trolle in Kommunikationsnetzen mit Zugangskontrolle.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine ausgewogene Festsetzung von Grenzwerten zur Verkehrsbeschränkung in einem Kommunikationsnetz mit Zugangskontrollen, wobei das Kommunikationsnetz mit Knoten und Verbindungsabschnitten gebildet ist und zumindest für einen Teil des Verkehrs, der zwischen Randknoten über das Netz übertragen werden soll, eine Zugangskontrolle mittels eines Grenzwertes vorgenommen wird.
Die Kontrolle bzw. Beschränkung des Verkehrs - Datenverkehr sowie Sprachverkehr - ist für verbindungslos operierende Kommunikationsnetze eine zentrales Problem, wenn Verkehr mit hohen Dienstgüteanforderungen, wie z.B. Sprachdaten übertragen werden sollen. Geeignete Mechanismen zur Kontrolle des Verkehrs werden derzeit von Netzwerkspezialisten, Vermittlungs- technikern und Internet-Experten untersucht.
Die derzeit möglicherweise wichtigste Entwicklung auf dem Gebiete der Netzwerke ist die Konvergenz von Sprach- und Datennetzen. In Zukunft sollen Übertragungsdienste mit verschie- densten Anforderungen über das selbe Netz übertragen wird.
Dabei zeichnet sich ab, dass ein Grossteil der Kommunikation über Netze in Zukunft über verbindungslos arbeitende Datennetze, deren wichtigster Vertreter die sogenannten IP-Netze (IP: Internet Protocol) sind, vorgenommen werden wird. Die Übertragung von sogenanntem Echtzeitverkehr, z.B. Sprachoder Videodaten über Datennetze unter Einhaltung von Dienstgütemerkmalen ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Netzkonvergenz. Bei der Übertragung von Echtzeitverkehr über Datennetze müssen insbesondere bezüglich der Verzögerungszeiten und der Verlustrate von Datenpaketen enge Grenzen eingehalten werden. Eine Möglichkeit für die Übertragung in Echtzeit über Datennetze unter Einhaltung von Dienstgütemerkmalen ist eine Verbindung durch das ganze Netz zu schalten, d.h. eine dem Dienst vorangehende Festlegung und Reservierung der benötig- ten Betriebsmittel bzw. Ressourcen. Die Bereitstellung von hinreichenden Ressourcen zu Garantie der Dienstmerkmale wird dann für jeden Verbindungsabschnitt (auch mit dem englischen Wort „Link" bezeichnet) überwacht. Technologien, die auf diese Weise vorgehen, sind beispielsweise das ATM-Verfahren (ATM: asynchronous transfer mode) oder das MPLS-Protokoll
(MPLS: Multiprotocol Label Switching) , welches die Festlegung von Pfaden durch IP-Netze vorsieht. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil hoher Komplexität und - im Vergleich zu herkömmlichen Datennetzen - geringer Flexibilität. Zustands- Informationen über die durch das Netz vermittelten Flows müssen bei den einzelnen Verbindungsabschnitten gespeichert bzw. überprüft werden.
Ein Verfahren, welches die Komplexität der verbindungsab- schnittsweisen Überprüfung bzw. Kontrolle von Ressourcen vermeidet, ist das sogenannte Dif -Serv-Konzept . Dieses Konzept wird im Englischen als „stateless" bezeichnet, d.h. dass keine Zustandsinformationen über Verbindungen oder Flows entlang des Übertragungspfades vorgehalten werden muss. Stattdessen sieht das Diff-Serv-Konzept nur eine Zugangskontrolle am
Netzrand vor. Bei dieser Zugangskontrolle können Pakete nach Maßgabe ihrer Dienstmerkmale verzögert, und - falls notwendig - verworfen werden. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von traffic conditioning oder policing, von traffic shaping und traffic engineering. Das Diff-Serv-Konzept erlaubt so die Unterscheidung von verschiedenen Verkehrsklassen - man spricht hier häufig von Classes of service -, die entsprechend der Übertragungsanforderungen priorisiert oder einer geringeren Priorität behandelt werden können. Letztlich kann aber bei Datenübertragung mit Hilfe des Diff-Serv-Konzepts die Einhaltung von Dienstmerkmalen für Echtzeitverkehr nicht garantiert werden. Es stehen keine Mechanismen zur Verfügung, den über das Netz übertragenen Echtzeitverkehr so anzupassen, dass verlässliche Aussagen über die Einhaltung der Dienst¬ merkmale möglich wären.
Es ist daher wünschenswert, den über ein Datennetz übertragenen Echtzeitverkehr so gut zu kontrollieren, dass einerseits Dienstmerkmale garantiert werden können und andererseits eine optimale Ressourcenausnutzung stattfindet, ohne dafür die Komplexität von durch das Netz geschalteten Verbindungen in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein optimiertes Verfahren für die Festlegung von Grenzwerten für die Verkehrsbegrenzung in einem Kommunikationsnetz anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden Grenzwerte zur Verkehrsbeschränkung in einem Kommunikationsnetz (z.B. ein IP Netz) festgelegt. Für die Datenübertragung über das Kommunikationsnetz ist zumin- .. dest für einen Teil des zu übertragenden Verkehrs - z.B. für eine oder mehrere Verkehrsklassen - vorgesehen, dass eine Zugangskontrolle vorgenommen wird, bevor Ressourcen des Netzes zur Übertragung verwendet werden. Die Zugangskontrolle findet dabei bei Randknoten des mit Knoten und Verbindungsabschnitten gebildeten Kommunikationsnetzes statt. Ein Randknoten kann dabei ein Netzzugangsknoten (auch als ingress node bezeichnet) oder ein Netzausgangsknoten (auch als egress node bezeichnet) , ebenso wie ein sich im Kommunikationsnetz be- findlicher End- oder Anfangsknoten einer Datenübertragung, • d.h. ein Knoten des Netzes, der eine Quelle oder Senke im Hinblick auf den Verkehr darstellt, sein. Im letzteren Fall bezieht sich der Begriff „Rand" in dem Wort Randknoten nicht auf das Netz sondern auf den Übertragungspfad von Datenpake- ten. Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, dass eine ausgewogene Behandlung für Verkehr, der einer Zugangskontrolle unterzogen wird, bevor Netzressourcen für den Verkehr zur Verfügung gestellt werden, dann vorliegt, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Nichtzulassung bzw. Abweisung des Verkehrs möglichst unabhängig ist von Randknoten (z.B. Netzzugangsknoten und Netzausgangsknoten) bzw. dem Übertragungspfad. In der Erfindung wird eine Mehrzahl von durch Randknoten gebildete Paare betrachtet. Ein Paar von Randknoten kann mit der Menge von möglichen, durch das Netz führenden Pfaden assoziiert werden, die zwischen den beiden Randknoten verlaufen. Bei den Paaren von Randknoten sei die Reihenfolge der Randknoten berücksichtigt, d.h. zwei Randknoten können zwei verschiedene Paare definieren, je nachdem welche Reihenfolge der beiden Randknoten betrachtet wird. Anders gesagt, bei Assoziationen von verschiedenen Pfaden mit Paaren von Randknoten ist den Pfaden eine Richtung bzw. ein Richtungssinn zugeordnet. Paare von Randknoten können beispielsweise bestehen aus einem Netzzugangsknoten und einem Netzausgangsknoten, ei- nem Netzzugangsknoten und einem Netzknoten, der Empfänger bzw. Adressat von übertragenen Daten ist, sowie aus einem Netzknoten, der als Sender fungiert, und einem Netzausgangsknoten.
Die Wahrscheinlichkeit für die Nichtzulassung von Verkehr bzw. von Flows, die bei einem Randknoten einer Zulassungsprüfung unterworfen werden, kann mit Hilfe von Verkehrsmodellen abgeschätzt werden. Es wird davon ausgegangen, dass mit Hilfe eines Verkehrsmodells die Wahrscheinlichkeiten für Abweisung von Verkehr - im Folgenden Blockierwahrscheinlichkeit genannt - bestimmt wird. Ein derartiges Verkehrsmodell liefert beispielsweise Werte für das mittlere Verkehrsaufkommen zwischen zwei Randknoten und gibt einen Zusammenhang für die Berücksichtigung der Verkehrsschwankungen vor. Beispielsweise kann man annehmen, dass Verkehrsschwankungen einer Poisson-Vertei- lung gehorchen, mit der abgeschätzt werden kann, mit welcher Wahrscheinlichkeit (in unserem Fall die Blockierwahrschein- lichkeit) der Grenzwert für die Zugangskontrolle überschritten wird. Die Blockierwahrscheinlichkeiten und die Grenzwerte für die Zugangskontrolle stehen miteinander im Zusammenhang und können in der Regel ineinander umgerechnet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für eine Mehrzahl von aus Randknoten gebildete Paare als Initialisierungsschritt die Blockierwahrscheinlichkeiten durch Festlegung der Grenzwerte für die Zugangkontrolle so eingestellt, dass sie im Wesentlichen gleich sind. Die anfänglichen Blockierungswahr- scheinlichkeiten werden dabei groß genug gewählt, dass im Netz keine Überlastsituationen auftreten. Diese Festlegung entspricht einer fairen Behandlung der zwischen den Randknoten übertragenen Datenströme, insofern als dass sie mit praktisch gleicher Wahrscheinlichkeit zugelassen bzw. abgewiesen werden. Bei dieser Festlegung ist jedoch noch nicht garantiert, dass eine effiziente Nutzung der vom Netz zur Verfügung gestellten Ressourcen stattfindet. Im Hinblick auf eine effiziente Ressourcennutzung sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, die Blockierwahrscheinlichkeiten zu senken, d.h. die Grenzwerte für die Zulassungskontrolle entsprechend zu erhöhen, bis eine Überlastsituation auftritt. Die Absenkung der Blockierwahrscheinlichkeiten bzw. die Erhöhung der Grenzwerte für die Zulassungskontrolle wird dabei so vorgenommen, dass die Blockierungswahrscheinlichkeiten für die Paare von Randknoten im Wesentlichen gleich bleiben. Für die Paare von Randknoten, die bei dem Zustandkommen der Überlastsituation beteiligt sind, werden die Blockierwahrscheinlichkeiten im Wesentlichen auf den Wert festgesetzt, bei dem durch das Anheben der Grenzwerte die Überlastsituation verursacht wird. Beispielsweise werden die Blockierwahrscheinlichkeiten schrittweise abgesenkt und der Wert der Blockierwahrscheinlichkeiten und damit auch der Wert der entsprechenden Grenzwerte wird dann für die bei der Überlastsituation beitragenden Paare auf den Wert festgesetzt, den sie bei dem Schritt direkt vor Auftreten der Überlastsituation hatten. Die Erfindung hat den Vorteil, dass in einem Netz ohne explizite Pfadreservierung Grenzen für die Zugangskontrolle ausge- ' wogen und ressourceneffizient festgelegt werden können. Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung werden für al- le aus Randknoten gebildeten Paare der Mehrzahl von Paaren
Grenzwerte festgelegt. Dabei wird für die Paare, die nicht am Zustandekommen der ersten Überlastsituation beteiligt waren, die Blockierwahrscheinlichkeit weiter simultan für alle verbleibenden Paare abgesenkt, bis eine zweite Überlastsitua- tion auftritt. Für die am Auftreten der Überlastsituation beteiligten Paare werden die Blockierwahrscheinlichkeiten bzw. die Grenzwerte im Wesentlichen bei dem Wert eingefroren bzw. festgehalten, den sie beim Auftreten oder knapp vor dem Auftreten der Überlastsituation hatten. Dieser Schritt wird dann so lange iteriert bis für alle Paare Grenzwerte festgelegt worden sind, d.h. die Blockierwahrscheinlichkeit wird simultan für die verbleibenden Paare erhöht, bis eine ÜberlastSituation auftritt, bei der für die an der Überlastsituation beteiligten Paare die Blockierwahrscheinlichkeit festgehalten wird, solange bis für alle Paare die Blockierwahrscheinlichkeit feststeht.
Bei dieser Weiterbildung sind zwei Punkte zu bemerken:
1. Die Weiterbildung führt zu einer Zuordnung von Blockierwahrscheinlichkeiten bzw. Grenzwerte für alle Paare, denn eine Blockierwahrscheinlichkeit von Null für ein Paar würde bedeuten, dass man zwischen den Randpunkten des Paares unendlich viel Verkehr übertragen könnte, ohne dass es zu einer Überlastsituation käme, was für reale Netze offensichtlich nicht der Fall ist. 2. Die Blockierungswahrscheinlichkeit bzw. Grenzwerte für alle Paare der Mehrzahl von Paaren sind so festgelegt, dass eine Erniedrigung der Blockierwahrscheinlichkeit für ein beliebiges Paar aus der Mehrzahl zu einer Überlastsituation führen würde. Im diesen Sinne ist eine optimale Ausnutzung der vom Netz der zur Verfügung stehenden Ressourcen- gegeben.
Die Mehrzahl von Paaren umfasst beispielsweise sämtliche Paa- re aus Netzzugangsknoten und Netzausgangsknoten. In diesem
Falle ist eine vollständige Kontrolle des in das Netz eintretenden und wieder aus dem Netz austretenden Verkehrs gegeben, bzw. des Verkehrs der Verkehrsklasse, die einer Zugangskontrolle unterzogen wird. Durch die Festsetzung der Grenzen bzw. der Wahl der Blockierungswahrscheinlichkeiten wird garantiert, dass keine Überlastsituation auftritt; als Konsequenz können definitive Aussagen über Dienstgütemerkmale gemacht werden. Die Festsetzung von Grenzen für die Zugangskontrolle eröffnet dann die Möglichkeit von Quality of Service- Diensten bei gleichzeitig möglichst optimaler Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen.
Kommunikationsnetze haben physikalische Beschränkungen für die Übertragungskapazität über die Verbindungsabschnitte oder Links, welche von dem Netz umfasst werden. Die maximale Übertragungskapazität der einzelnen Links legt eine obere Schranke für den über den jeweiligen Link übertragbaren Verkehr fest. Häufig werden Grenzen über das Verkehrsaufkommen auf den einzelnen Links niedriger als die maximale physikalische Kapazität festgesetzt, um einerseits Reserven zu haben, andererseits um Störfällen im Netz vorzubeugen. Im letzteren Fall hat man häufig die Resilience eines Netzes im Auge, d.h. die Fähigkeit auch bei Ausfällen von Netzelementen eine störungsfreie Übertragung sicherzustellen. Für das oben angesprochene Kommunikationsnetz können die Grenzen für den Verkehr auf den einzelnen Links z.B. so gewählt werden, dass der Ausfall eines (oder mehrerer) Links nicht zum Überschreiten der physikalischen Grenzen für die Kapazität der anderen Links führt, d.h. auch bei Ausfall eines Links kann der Verkehr, der einer Zulassungskontrolle unterworfen wurde, bewältigen kann. Eine Überlastsituation im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dann dadurch definiert werden, dass auf einen Verbin- dungsabschnitt bzw. einen Link des Netzes die festgesetzten Grenzen für das Verkehrsaufkommen auf diesen Link überschritten werden könnten. Eine Überprüfung des Kommunikationsnetzes auf die Möglichkeit einer Überlastsituation kann z.B. mit Hilfe eines Modells für die Lastverteilung innerhalb des Netzes vorgenommen werden. Es wird beispielsweise mittels eines Simulationsprogramms kontrolliert, ob es Links des Kommunikationsnetzes gibt, für die eine im Rahmen der festgesetzten Grenzen maximale Verkehrslast zu einer Überschreitung des für die Links zulässigen Verkehrsaufkommen führen würde. Eine andere, leicht abgewandelte Definition wäre, dass die Grenze über das Verkehrsaufkommen auf den einzelnen Links mit einer hohen vorgebbaren Wahrscheinlichkeit überschritten werden würde. Die Paare von Randknoten, die zu einer durch Über- schreiten eines Grenzwertes für den Verkehr auf einen Link gegebenen Überlastsituation beitragen, wären dann die, denen man Pfade zuordnen könnte, die über den Link verlaufen, der die Überlastsituation verursacht. In der Verkehrstheorie ist der Begriff Verkehrsmuster üblich, um den real (momentan) an den Eingängen des Netzes anliegenden Verkehr zu bezeichnen. Die Überprüfung auf eine Überlastsituation kann dann vorgenommen werden, indem kontrolliert wird, ob die von den Grenzen zugelassenen Verkehrsmuster in Anbetracht des im Netz vorgenommenen Routings zu einer Überlast führen oder nicht.
Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand einer Figur näher erläutert.
In der Figur ist ein aus Knoten und Links gebildetes Netz ge- zeigt. Dabei sind die Randknoten Rl bis RIO durch gefüllte Kreise gekennzeichnet. Die inneren Knoten sind durch nicht gefüllte Kreise dargestellt. Links sind veranschaulicht durch Verbindungen zwischen Knoten. Für das Netz können verschiedene Arten von Randbedingungen definiert werden, die eine Zu- lassungskontrolle am Netzrand gewährleisten. Die Art der
Randbedingungen kann beispielsweise in Abhängigkeit der Topo- logie des Netzes gewählt werden. Die Form der Randbedingungen entscheidet mit, bei welchen Blockierungswahrscheinlichkeiten Überlastsituation in den erfindungsgemäßen Verfahren vorkommen. Mögliche Randbedingungen sind:
1. Grenzen für den Verkehr, der zwischen zwei Randknoten ü- bertragen wird, d.h. jeweils ein Grenzwert für ein Paar
(Ri,Rj), j,i e {1,..,10}, das durch zwei Randknoten gegeben ist.
2. Grenzwerte für alle Eingangs- und Ausgangsknoten. Wenn wir annehmen, dass alle Randknoten Ri, i e {1,..,10} so- wohl Eingangs- wie Ausgangsknoten sind, würde das 20
Grenzwerte ergeben, wobei jeweils zwei Grenzwerte, ein Eingangsgrenzwert und ein Ausgangsgrenzwert, einem Randknoten zugeordnet ist. Für einen Flow, der von dem Eingangsknoten Ri zu dem Ausgangsknoten Rj übertragen werden soll, würde dann überprüft werden, ob der Knoten die Eingangsgrenze für Ri oder die Ausgangsgrenze für Rj überschreiten würde. Bei Überschreiten wäre eine Abweisung die Folge.
3. Ein- und Ausgangsgrenzwerte wie bei 2. jedoch für alle Links des Netzes. Das heißt, man hätte für jeden Link L jeweils zwei Grenzen pro Randknoten. Für die Übertragung eines Flows vom Knoten Ri zum Knoten Rj würden die Eingangsgrenzen von Ri und die Ausgangsgrenzen von Rj geprüft werden, die sich auf Links beziehen, über die der Flow zu übertragen ist.
Im Folgenden wird der Einfachheit halber von Grenzwerten der Form 1 ausgegangen. Es sei ein Verkehrsmodell zugrunde gelegt, das die Bestimmung eines mittleren Verkehrsaufkommens zwischen zwei Randknoten Ri und Rj erlaube. Der mittlere Verkehr zwischen zwei Randknoten Ri und Rj wird der Einfachheit halber als Vij bezeichnet. Ebenso sei die Gij der Grenzwert für von dem Eingangsknoten Ri zu dem Ausgangsknoten Rj übertragenen Verkehr. Ein von Ri zu Rj zu übertragender Flow wird dann zugelassen, wenn der aggregierte Verkehr zwischen Ri und Rj nicht die Grenze Gij überschreiten würde. Dabei gelte immer j,i e {1,..,10}. Das Verkehrsmodell benützt die mittleren Verkehrswerte Vij und Annahmen über die statistischen Schwankungen, die z.B. einer Poisson-Verteilung gehorchen. Für die Initialisierung des Verfahrens werden die Grenzwerte Gij so (niedrig) festgesetzt, dass gleiche Blockierwahrscheinlich- keiten für alle Paare (Ri,Rj) bestehen und dass zudem keine Überlastsituation auftritt. Die Überprüfung auf Auftreten einer Überlastsituation kann z.B. dadurch geschehen, dass für die maximale durch die Grenzwerte zugelassene Verkehrslast unter Einbeziehung des Routings innerhalb des Netzes die Ver- kehrslast der einzelnen Links bestimmt und mit den Grenzen bzw. Kapazitäten der Links verglichen wird. Erfindungsgemäß werden die Blockierwahrscheinlichkeiten im selben prozentualen Verhältnis abgesenkt und die Grenzwerte Gij entsprechend erhöht. Dabei wird Hilfe des Verkehrsmodells für einen Satz von reduzierten, gleichen Werten der Blockierwahrscheinlichkeit ein korrespondierender Satz Grenzwerte Gij (analytisch oder numerisch) ermittelt, die - im Rahmen des Verkehrsmodells - eine Nichtzulassung mit der reduzierten Blockierwahrscheinlichkeit für sämtliche Paare (Ri,Rj) festsetzen. Es folgt eine Überprüfung auf Übe.rlast. Falls keine Überlast auftritt, wird die Blockierwahrscheinlichkeit weiter simultan für alle Kommunikationsbeziehungen erniedrigt. Dies kann beispielsweise durch schrittweise Erniedrigung um 10 % des Ausgangswertes geschehen. Bei einem, z.B. dem fünften Schritt, trete eine Bottleneck bzw. eine Überlastsituation auf dem
Link L auf, d.h. die Grenze für die Kapazität auf diesen Link würde durch die Wahl der Grenze bei Schritt 5 überschritten werden. Zu dieser Überlastsituation tragen beispielsweise die Paare (R1,R2), (R2,R1), (R1,R3), (R3,R1), (R1,R4) und (R4,R1) bei. Für diese Paare werden dann die Grenzen Gij bzw. die
Blockierwahrscheinlichkeit auf ihren Wert bei Schritt 4 festgesetzt. Im Folgenden wird das Verfahren für die verbliebenen Paare (Ri,Rj) fortgesetzt, bis Grenzen Gij für alle Paare (Ri,Rj) festgelegt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für die Festsetzung von Grenzwerten zur Ver¬ kehrsbeschränkung in einem Kommunikationsnetz mit Zugangskon- trollen, wobei das Kommunikationsnetz mit Knoten und Verbin¬ dungsabschnitten gebildet ist und zumindest für einen Teil des Verkehrs, der zwischen Randknoten über das Netz übertragen werden soll, eine Zugangskontrolle mittels eines Grenzwertes vorgenommen wird, bei dem
- für eine Mehrzahl von durch Randknoten gebildeten Paaren (Ri,Rj) die Grenzwerte für die Zugangskontrolle so festgesetzt werden,
— dass die Wahrscheinlichkeit für eine Nichtzulassung von einer Zulassungskontrolle unterzogenen Verkehrs im wesentlichen gleich ist für die Übertragung zwischen den zwei Randknoten eines jeden Paars, und
— dass Überlastsituationen nicht auftreten,
- die jeweiligen Grenzwerte solange angehoben werden, bis ei- ne Überlastsituation auftritt, wobei die Anhebung so vorgenommen wird, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Nichtzulassung von Verkehr für die einzelnen Paare (Ri,Rj) im wesentlichen gleich bleibt, und - die Grenzwerte für die Zugangskontrolle für die Übertragung zwischen Paaren von Randknoten, bei denen der zwischen den Randknoten übertragene Verkehr zur Überlastsituation beiträgt, auf im wesentlichen den Wert festgesetzt werden, bei dem durch das Anheben der Grenzwerte die Überlastsituation verursacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bis zur Festsetzung aller Grenzwerte für die Zugangskon- trolle für die Übertragung zwischen den Randknoten der einzelnen Paare (Ri,Rj) - noch nicht festgesetzte Grenzwerte für die Zugangskontrolle weiter angehoben werden, bis eine Überlastsituation auftritt, wobei die Anhebung so vorgenommen wird, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Nichtzulassung von Verkehr zwischen Paaren (Ri,Rj), für die noch keine Grenzwerte festgesetzt wurden, im wesentlichen gleich bleibt, und
- die Grenzwerte für die Zugangskontrolle für die Übertragung zwischen Paaren (Ri,Rj) von Randknoten, bei denen der zwischen den Randknoten übertragene Verkehr zur Überlastsituati- on beiträgt, auf im wesentlichen den Wert festgesetzt werden, bei dem durch das Anheben der Grenzwerte die Überlastsituation verursacht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Randknoten durch NetzZugangsknoten und Netzausgangsknoten gegeben sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Randknoten Knoten des Netzes umfassen, die Quellen oder Senken von Verkehr darstellen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von durch Randknoten gebildete Paare (Ri,Rj) alle Paare (Ri,Rj) aus jeweils einen Netzzugangsknoten und einen Netzausgangsknoten umfassen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den gesamten Verkehr einer Verkehrsklasse Zugangskontrollen durchgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangskontrollen die Zulassung oder Abweisung einzelner Flows betreffen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastsituation dadurch gegeben ist, dass in einem Szenario hoher Verkehrsbelastung, bei dem die Grenzwerte für die Zugangskontrollen noch eingehalten werden, auf einem Verbindungsabschnitt ein Schwellenwert für den über den Ver- bindungsabschnitt übertragenen Verkehr überschritten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Verbindungsabschnitten des Kommunikationsnetzes Schwellenwerte für den über den jeweiligen Verbindungsabschnitt übertragenen Verkehr so zugeordnet sind, dass bei Ausfall eines oder mehrerer Verbindungsabschnitte der im Rahmen der Zulassungskontrollen zugelassene Verkehr keine Überlast darstellt.
10. Netzknoten mit Mitteln zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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