WO2004077758A1 - Method and network nodes for determining multi-path transmission paths in a packet-switching communication network - Google Patents

Method and network nodes for determining multi-path transmission paths in a packet-switching communication network Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of / claim 1 and a network node according to the preamble of / claim 6.
  • a packet-switched communication network or packet-switched data network such as an Internet Protocol network, in short IP network
  • various forwarding or routing methods are known.
  • One group of routing methods are multipath and multipath routing methods, respectively.
  • multipath routing the data packets are not transmitted via a path or transmission path or routing path, but via different transmission paths.
  • Multipath Routmg a set of transmission paths or routing paths, which is also referred to as Hammock.
  • the sum of the transmission paths from all input network nodes to an output network node is referred to as a hammock set. There is therefore a hammock set for each output network node.
  • the transmission paths or the set of transmission paths from an input network to a destination network node must be loop-free in order to avoid circular data packets. That means the Hammocks have to be loop-free.
  • the object of the present invention is to improve the detection and selection of multipath transmission paths in packet-switched communication networks.
  • each network node of the packet-switching communication network may be an input or destination network node, set the route search to a classification criterion and only a defined maximum number of outgoing connection paths to be used as multipath transmission paths per destination network node.
  • the advantage of the invention is that the path set or the hammock receives a substantially uniform width for each input and destination network node pair.
  • the order criterion for the route search is set to two. That only a maximum of two of the outgoing connection paths are used as multipath
  • the order criterion for the route search is set to three. This has the advantage of higher reliability compared to the use of two outgoing connection paths.
  • Figure 1 is a schematic representation of a network node according to the invention.
  • Figure 1 shows a network node N, this may for example be a router, switch, gateway, network element or a similar switching device. This has eight accesses or connection paths, with the associated Kauswegkennonne 1, ..., 8, via which he can receive and send data packets.
  • the network node N is usually used in a packet-switched communication network, for example in a network operated according to the Internet Protocol.
  • the network node N has a routing table or control device in which destination network nodes with associated connection route identifiers and traffic distribution weights are entered. For example, the following routing table:
  • the destination network node Z2 can be reached via the accesses or connection paths or links 2 and 4.
  • the core of the method according to the invention is to limit the path set in the determination of the multipath transmission paths as possible for all network nodes to a maximum value or to set a value or an order criterion for the number of outgoing connection paths to be used.
  • the routing table of the network node can also be realized by a control device or similar module. It is essential that the data packets are routed or routed in accordance with the method according to the invention.
  • a network node controlled according to the invention is used in a packet-switching communications network, such as an IP network, advantages already mentioned result. Due to the restriction on the selection of the path set, the multipath transmission paths, which are first determined for the first input and destination network node pairs, do not consume an excess of connection paths which may then be used for later determined transmission paths of other input and destination network node pairs for the same destination. Network node must be locked for reasons of looping freedom.
  • n of connection paths per destination network node can be used. For example, four, five or more paths per destination network node in each network node.
  • the data traffic can be distributed over the transmission paths with an arbitrary distribution.
  • the method can advantageously be used for voice transmission in data networks, such as, for example, for Voice over IP, VoIP for short, or for other voice transmission methods. or protocols.
  • the method supports by a high reliability or reliability in the transmission of packets, the transmission of voice data or voice data packets in communication or data networks.

Abstract

The invention relates to a method wherein data packets are transmitted between at least one input network node and one destination network mode via various transmission paths which link network nodes in a packet-switching communication network consisting of various network nodes. Only one upwardly limited partial number of outgoing transmission paths are used as multi-path transmission paths between the input node and a destination node in at least one of the network nodes respectively located therebetween.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Netzknoten zur Ermittlung von Multipath- Ubertragungswegen m einem paketvermittelnden Kommunikations- netzMethod and network node for determining multipath transmission paths in a packet-switched communications network
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des /Anspruchs 1 und einen Netzknoten nach dem Oberbegriff des /Anspruchs 6.The invention relates to a method according to the preamble of / claim 1 and a network node according to the preamble of / claim 6.
Um Datenpakete in einem paketvermittelnden Kommunikationsnetz oder paketvermittelnden Datennetz, wie beispielsweise ein einem Internet Protokoll Netz, kurz IP-Netz, von einem Eingangs-Netzknoten zu einem Ziel-Netzknoten zu übermitteln, sind verschiedene Weiterleitungs-, respektive Routing- Verfahren bekannt. Eine Gruppe von Weiterleitungs- bzw. Routing-Verfahren sind Mehrwege- respektive Multipath-Routing- Verfahren. Beim Multipath-Routmg werden die Datenpakete nicht über einen Weg bzw. Ubertragungsweg respektive Routing- Weg, sondern über verschiedene Ubertragungswege übertragen.In order to transmit data packets in a packet-switched communication network or packet-switched data network, such as an Internet Protocol network, in short IP network, from an input network node to a destination network node, various forwarding or routing methods are known. One group of routing methods are multipath and multipath routing methods, respectively. In the case of multipath routing, the data packets are not transmitted via a path or transmission path or routing path, but via different transmission paths.
Für jedes Eingangs- zu Zielnetzknotenpaar ergibt sich beim Multipath-Routmg eine Menge an Ubertragungswegen bzw. Routing-Wegen, die auch als Hammock bezeichnet wird.For each input to Zielnetzknotenpaar results in Multipath Routmg a set of transmission paths or routing paths, which is also referred to as Hammock.
Die Summe der Ubertragungswege von allen Eingangs-Netzknoten zu einem Ausgangs-Netzknoten wird dabei als Hammock-Set bezeichnet. Für jeden Ausgangs-Netzknoten gibt es demnach ein Hammock-Set.The sum of the transmission paths from all input network nodes to an output network node is referred to as a hammock set. There is therefore a hammock set for each output network node.
Durch das Multipath- respektive Mehrwege-Routing wird eine höhere Zuverlässigkeit bei der Übertragung von Datenpaketen erreicht. Je mehr Wege von einem Eingangs-Netzknoten zu einem Ziel-Netzknoten erfugbar sind, desto hoher ist die Ubertra- gungssicherheit. Ist ein Ubertragungsweg gestört, stehen gen gend Alternativwege zur Übertragung zur Verfugung. Andererseits müssen die Ubertragungswege bzw. die Menge der Ubertragungswege von einem Eingangs- zu einem Zielnetzknoten, in sich schleifenfrei sein, um kreisende Datenpakete zu vermeiden. D.h. die Hammocks müssen schleifenfrei sein.Through the multipath or multipath routing a higher reliability in the transmission of data packets is achieved. The more paths that can be obtained from an input network node to a destination network node, the higher the transmission reliability. If a transmission path is disturbed, alternative routes are available for transmission. On the other hand, the transmission paths or the set of transmission paths from an input network to a destination network node must be loop-free in order to avoid circular data packets. That means the Hammocks have to be loop-free.
Da das Multipath-Routing rein zielbasiert arbeitet, d.h. an Hand der Zielkennung bzw. Zieladresse des Datenpaketes wird ein Datenpaket weitergleitet, muss auch für jeden Ausgangs- Netzknoten das jeweilige Hammock-Set schleifenfrei sein.Since multipath routing is purely goal-based, i. On the basis of the destination identifier or destination address of the data packet, a data packet is forwarded, the respective hammock set must also be loop-free for each output network node.
Während der Ermittlung der Multipath-Übertragungswege ergeben sich in der Praxis nun unterschiedlich breite Mengen an Hammocks bzw. Hammock-Sets für jeden Ziel-Netzknoten.During the determination of the multipath transmission paths, different amounts of Hammocks or Hammock sets result in practice for each destination network node.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Ermittlung und Auswahl von Multipath-Übertragungswegen in paketvermittelnden Kommunikationsnetzen zu verbessern.The object of the present invention is to improve the detection and selection of multipath transmission paths in packet-switched communication networks.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und die Merkmale des Netzknotens gemäß Anspruch 6 gelöst.This object is achieved by the features of the method according to claim 1 and the features of the network node according to claim 6.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zwischen einem Eingangsund einem Ziel-Netzknoten in dem Eingangs-Netzknoten und/oder den dazwischenliegenden Netzknoten, wobei jeder Netzknoten des paketvermittelnden Kommunikationsnetzes ein Eingangsoder Ziel-Netzknoten sein kann, die Wegesuche auf ein Ordnungskriterium festzulegen und nur eine definierte maximale Anzahl der abgehenden Verbindungswege als Multipath- Ubertragungswege pro Ziel-Netzknoten zu verwenden.According to the invention, between an input and a destination network node in the input network node and / or the intervening network node, each network node of the packet-switching communication network may be an input or destination network node, set the route search to a classification criterion and only a defined maximum number of outgoing connection paths to be used as multipath transmission paths per destination network node.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Wegemenge bzw. der Hammock für jedes Eingangs- und Zielnetzknotenpaar eine wesentlich gleichmäßigere Breite erhält.The advantage of the invention is that the path set or the hammock receives a substantially uniform width for each input and destination network node pair.
Zudem wird ein sparsamer Umgang mit Netzressourcen erreicht, Abhängig von der Netztopologie werden in vielen Fällen Ver- bindungswege übrig bleiben, die dann gezielt für andere Zwecke eingesetzt werden können, wie beispielsweise für eine bessere Verkehrsverteilung.In addition, an economical use of network resources is achieved. Depending on the network topology, in many cases remain, which can then be used specifically for other purposes, such as for better traffic distribution.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Ordnungskriterium für die Wegesuche auf zwei festgelegt. D.h. nur maximal zwei der abgehenden Verbindungswege werden als Multipath-In one embodiment of the invention, the order criterion for the route search is set to two. That only a maximum of two of the outgoing connection paths are used as multipath
Übertragungswege pro Ziel-Netzknoten verwendet. Dies hat den Vorteil, dass eine gesicherte Multipath-Übertragung zur Verfügung steht, die minimale Ressourcen verbraucht und bei der eine gleichmäßige Breite der Ha mocks bzw. Hamrαock-Sets er- reicht wird.Transmission paths used per destination network node. This has the advantage that a secure multipath transmission is available, which consumes minimal resources and in which a uniform width of the Ha mocks or Hamrαock sets is achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ordnungskriterium für die Wegesuche auf drei festgelegt. Dies hat den Vorteil einer höheren Ausfallsicherheit, gegenüber der Verwendung von zwei abgehenden Verbindungswegen.In a further embodiment of the invention, the order criterion for the route search is set to three. This has the advantage of higher reliability compared to the use of two outgoing connection paths.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described below.
Dabei zeigt:Showing:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Netzknoten.Figure 1 is a schematic representation of a network node according to the invention.
Figur 1 zeigt einen Netzknoten N, dies kann beispielsweise ein Router, Switch, Gateway, Netzelement oder eine gleichartige Schalteinrichtung sein. Dieser weist acht Zugänge bzw. Verbindungswege, mit den zugehörigen Verbindungswegkennungen 1, ..., 8 auf, über die er Datenpakete empfangen und senden kann. Der Netzknoten N wird üblicherweise in einem paketvermittelnden Kommunikationsnetz verwendet, beispielsweise in einem nach dem Internet Protokoll betriebenen Netz. Der Netz- knoten N weist eine Routing-Tabelle respektive Steuereinrichtung auf, in der Ziel-Netzknoten mit zugehörigen Verbindungs- wegkennungen und Verkehrsverteilungsgewichten eingetragen sind. Beispielsweise die folgende Routing-Tabelle:Figure 1 shows a network node N, this may for example be a router, switch, gateway, network element or a similar switching device. This has eight accesses or connection paths, with the associated Verbindungswegkennungen 1, ..., 8, via which he can receive and send data packets. The network node N is usually used in a packet-switched communication network, for example in a network operated according to the Internet Protocol. The network node N has a routing table or control device in which destination network nodes with associated connection route identifiers and traffic distribution weights are entered. For example, the following routing table:
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000005_0001
Im Netzknoten N sind in der Tabelle pro Ziel-Netzknoten beispielhaft nur zwei Verbindungswege mit zugeordneten Verkehrsverteilungsgewichten eingetragen. Beispielsweise ist der Ziel-Netzknoten Z2 über die Zugänge bzw. Verbindungswege oder Links 2 und 4 erreichbar.In the network node N, for example, only two connection paths with assigned traffic distribution weights are entered in the table per destination network node. For example, the destination network node Z2 can be reached via the accesses or connection paths or links 2 and 4.
In der folgenden Routing Tabelle sind für den gleichen Netzknoten N gemäß einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung drei Verbindungswege zu einem Zielnetzknoten eingetragen:In the following routing table, three connection paths to a destination network node are entered for the same network node N according to an embodiment of the method according to the invention or the arrangement according to the invention:
Figure imgf000005_0002
Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, die Wegemenge bei der Bestimmung der Multipath-Übertragungswege möglichst für alle Netzknoten auf einen Maximalwert zu begrenzen bzw. einen Wert respektive ein Ordnungskriterium für die Anzahl der zu verwendenden abgehenden Verbindungswege festzulegen.
Figure imgf000005_0002
The core of the method according to the invention is to limit the path set in the determination of the multipath transmission paths as possible for all network nodes to a maximum value or to set a value or an order criterion for the number of outgoing connection paths to be used.
Die Routing-Tabelle des Netzknotens kann auch durch eine Steuereinrichtung oder ähnlichen Baugruppe realisiert sein. Wesentlich ist, das die Datenpakete entsprechend dem erfin- dungsgemäßen Verfahren weitergeleitet bzw. geroutet werden.The routing table of the network node can also be realized by a control device or similar module. It is essential that the data packets are routed or routed in accordance with the method according to the invention.
Wird ein erfindungsgemäß gesteuerter Netzknoten in einem paketvermittelnden Kommunikationsnetz, wie einem IP-Netz, eingesetzt, ergeben sich bereits erwähnte Vorteile. Durch die Beschränkung bei der Auswahl der Wegemenge wird für die Multipath-Übertragungswege, die als erstes für die ersten Eingangs- und Zielnetzknotenpaare ermittelt werden, kein Übermaß an Verbindungswegen verbraucht, die dann gegebenenfalls für später ermittelte Ubertragungswege anderer Eingangs- und Zielnetzknotenpaare zum gleichen Ziel-Netzknoten aus Gründen der Schleifenfreiheit gesperrt werden müssen.If a network node controlled according to the invention is used in a packet-switching communications network, such as an IP network, advantages already mentioned result. Due to the restriction on the selection of the path set, the multipath transmission paths, which are first determined for the first input and destination network node pairs, do not consume an excess of connection paths which may then be used for later determined transmission paths of other input and destination network node pairs for the same destination. Network node must be locked for reasons of looping freedom.
Falls höhere Anforderungen an ein paketvermittelndes Kommunikationsnetz bestehen, beispielsweise in Hinblick auf Verfüg- barkeit der Ubertragungswege bzw. Ausfallsicherheit oder einer gleichmäßigen Verkehrsverteilung, kann eine andere Anzahl n an Verbindungswegen pro Ziel-Netzknoten verwendet werden. Beispielsweise vier, fünf oder mehr Wege pro Ziel-Netzknoten in jedem Netzknoten.If greater demands are placed on a packet-switched communications network, for example with regard to the availability of the transmission paths or reliability or a uniform traffic distribution, a different number n of connection paths per destination network node can be used. For example, four, five or more paths per destination network node in each network node.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann der Datenverkehr auf die Ubertragungswege mit einer beliebigen Verteilung aufgeteilt werden.In the method according to the invention, the data traffic can be distributed over the transmission paths with an arbitrary distribution.
Das Verfahren kann vorteilhaft für die Sprachübertragung in Datennetzen eingesetzt werden, wie beispielsweise für Voice over IP, kurz VoIP, oder für andere Sprachübertragungsverfah- ren oder Protokolle. Das Verfahren unterstützt durch eine hohe Ausfallsicherheit bzw. Zuverlässigkeit bei der Übertragung von Paketen die Übertragung von Sprachdaten bzw. Sprach- Datenpaketen in Kommunikations- bzw. Datennetzen. The method can advantageously be used for voice transmission in data networks, such as, for example, for Voice over IP, VoIP for short, or for other voice transmission methods. or protocols. The method supports by a high reliability or reliability in the transmission of packets, the transmission of voice data or voice data packets in communication or data networks.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Ermittlung von Multipath-Übertragungswegen für wenigstens einen Netzknoten eines mehrere Netzknoten aufweisenden paketvermittelnden Kommunikationsnetzes, bei dem von wenigstens einem Eingangs-Netzknoten zu wenigstens einem Ziel-Netzknoten Datenpakete über verschiedene, die Netzknoten verbindende Verbindungswege übermittelt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in den Multipath-Übertragungswegen zwischen einem Eingangs-Netzknoten und einem Ziel-Netzknoten wenigstens im Eingangs-Netzknoten und/oder in wenigstens einem der dazwischen- liegenden Netzknoten jeweils nur eine nach oben beschränkte Teilmenge der abgehenden Verbindungswege als Multipath- Übertragungswege verwendet werden.1. A method for determining multipath transmission paths for at least one network node of a packet-switching communication network having a plurality of network nodes, in which data packets are transmitted from at least one input network node to at least one destination network node via different connection paths connecting the network nodes, characterized in that in the Multipath transmission paths between an input network node and a destination network node, at least in the input network node and / or in at least one of the intermediate network nodes, in each case only a limited subset of the outgoing connection paths are used as multipath transmission paths.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nur maximal zwei der abgehenden Verbindungswege als Mul- tipath-Übertragungswege verwendet werden.2. The method according to claim 1, so that only a maximum of two of the outgoing connection paths are used as multipath transmission paths.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nur maximal drei der abgehenden Verbindungswege als Mul- tipath-Übertragungswege verwendet werden.3. The method as claimed in claim 1, so that only a maximum of three of the outgoing connection paths are used as multipath transmission paths.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als paketvermittelndes Kommunikationsnetz ein nach dem Internet Protokoll betriebenes Netz verwendet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a network operated according to the Internet Protocol is used as the packet-switching communication network.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der bei einem Netzknoten eingehende Datenverkehr für einen Ziel-Netzknoten auf die verwendeten Multipath- Übertragungswege aufgeteilt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the incoming data traffic at a network node for a destination network node is divided into the multipath transmission paths used.
6. Netzknoten mit mehreren Verbindungswegen für ein paketvermittelndes Kommunikationsnetz, der eine Routing Tabelle mit Weginformationen zu Ziel-Netzknoten enthält und ein Multi- path-Routing-Verfahren unterstützt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Netzknoten derart steuerbar ist, dass für wenigstens einen Ziel-Netzknoten nur eine nach oben beschränkte Teilmenge der abgehenden Verbindungswege als Multipath- Übertragungswege in der Routing-Tabelle bereitgehalten sind.6. Network node with a plurality of connection paths for a packet-switching communication network, which contains a routing table with route information to destination network nodes and supports a multipath routing method, characterized in that the network node can be controlled in such a way that for at least one destination network node only an upwardly limited subset of the outgoing connection paths are kept available as multipath transmission paths in the routing table.
7. Netzknoten nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nur maximal zwei Verbindungswege als Multipath- Übertragungswege bereitgehalten sind.7. The network node as claimed in claim 6, so that only a maximum of two connection paths are available as multipath transmission paths.
8. Netzknoten nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nur maximal drei Verbindungswege als Multipath- Übertragungswege bereitgehalten sind.8. The network node as claimed in claim 6, so that only a maximum of three connection paths are available as multipath transmission paths.
9. Netzknoten nach Anspruch 6, 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Netzknoten derart steuerbar ist, dass der im Netzknoten empfangene Datenverkehr für einen Ziel-Netzknoten auf die bereitgehaltenen Ubertragungswege aufteilbar ist. 9. The network node as claimed in claim 6, 7 or 8, so that the network node can be controlled in such a way that the data traffic received in the network node can be distributed to the available transmission paths for a destination network node.
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