WO2007140904A1 - Verfahren und system zum betreiben eines kommunikationsnetzes - Google Patents

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WO2007140904A1
WO2007140904A1 PCT/EP2007/004757 EP2007004757W WO2007140904A1 WO 2007140904 A1 WO2007140904 A1 WO 2007140904A1 EP 2007004757 W EP2007004757 W EP 2007004757W WO 2007140904 A1 WO2007140904 A1 WO 2007140904A1
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WO
WIPO (PCT)
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data
network
reservations
control unit
nac2
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/004757
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Winter
Uwe Walter
Joachim Charzinski
Original Assignee
Siemens Networks Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Networks Gmbh & Co. Kg filed Critical Siemens Networks Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2007140904A1 publication Critical patent/WO2007140904A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/11—Identifying congestion
    • H04L47/115—Identifying congestion using a dedicated packet

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for operating a communication network.
  • IP protocol Internet Protocol
  • Internet actually a network network in which interconnected networks, which are also autonomous systems
  • packet-oriented networks such as the Internet
  • packet-oriented networks have been designed to transmit data under best effort, ie, to provide data transmission without the provision of quality of service features.
  • ⁇ br /> ⁇ br /> Providing assurance mechanisms for the extension of packet-switched networks with respect to the transmission of real-time traffic provided by quality of service features.
  • Exit node determined and, based on these entry and exit node, access controls carried out. This can be done, for example, by limiting the traffic flowing between the input node and the output node (WO 2004/021647) or by carrying out separate checks for the traffic entering the input node and exiting from the output node (WO 2004/021648 ).
  • Such access controls can ensure that overload situations are avoided within the network and thus reliable statements about the quality of service are made possible.
  • the individual networks or autonomous systems of a network network can be extended for transmission in compliance with quality of service characteristics. For transmission across multiple networks, it must also be ensured that in the transmission between the individual networks, the quality of service features realized within the networks (also referred to in technical jargon as quality of service QoS) are also guaranteed.
  • One way of meeting these quality criteria for transmission between networks is to provide two or more links between the different networks representing mutual reserve links or backup links, while at the same time dimensioning the traffic so that there is no overload in normal operation and the different interference scenarios occurs.
  • Such treatment of links between different networks or inter-domain links proves difficult in coordination with access control within the individual networks (or intra-domain access control), because both problems are interlinked. The determination of the parameters in the intra-domain access control would then have to be made in accordance with the interdomain conditions.
  • NCS network control server
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method and a system for operating a communication network, in which the configuration of the network in the QoS environment for the operator can be made simple and, if necessary, automated.
  • this object is achieved according to the invention by providing a method for operating a communication network in which at least part of the traffic handled via the communication network is allowed or denied via reservations reserved for access at the access points, wherein: a) at least an access point recording data characterizing reservations; b) the recorded data is transmitted to a network control unit; and c) in the network control unit from these data indicators for an allocation of bandwidths and possibly their temporal staggering in the communication network are derived.
  • this object is achieved according to the invention by providing a system for operating a communications network, in which at least part of the data is handled via the communications network Traffic is allowable or deniable via reservations reserved for access, wherein: a) means for recording data characterizing the reservations are provided at at least one access point; b) means for transmitting the recorded data to a network control unit are provided; and c) means are provided for deriving indicators for allocation of bandwidths and their time staging in the communication network from this data in the network control unit.
  • the operator of the network receives information in which way he can set the operating parameters of the network control unit and thus the budgets of the individual or individual access points so that certain quality of service features can be guaranteed in the network.
  • the indicators may be absolute and / or relative default values for the parameters in question, e.g. middle
  • Reservation period distribution of the requested bit rates, and thus allow even an automated setting of the parameters, which can be optionally adaptively tracked in a further embodiment.
  • the data can be recorded over intervals of a predefinable duration.
  • the time of day interval lengths for example, in times of heavy load by means of a finer time grid to obtain a more accurate resolution on the type of traffic and, for example, in less used edge times larger Provide intervals which are nevertheless sufficient for the assessment of the traffic situation.
  • the network there is a requirement to charge the network as little as possible with traffic that can not be charged as a payload to a user.
  • the data can already be preprocessed at the access point and only then transmitted to the network control unit. In this way, the load can be significantly reduced by the transmission of the complete unprocessed raw data and also the load of the network control unit by processing the unprocessed raw data.
  • any number of raw data can be recorded for the configuration of the network, whereby the gain in precision usually has to be paid for by an additional expenditure on the recorded data.
  • the data includes one or more of the following: a) number of successful reservations; b) number of rejected reservations; c) number of reservation requests in different bandwidth classes, broken down into different predefinable bandwidth classes; d) a totalizer for the sum of one with the
  • Reservations requested bitrate; e) number of completed reservations; and f) a totalizer for the sum of the duration of the reservations.
  • the indicators are particularly suitable as default values for a mean reservation duration and an average distribution of the requested bit rates.
  • the default values at the respective access point can be used as configuration values of the communication network.
  • the configuration values or also configuration parameters in the network control unit can be statically configured, for example by input by the network operator after a dedicated measurement phase.
  • the default values can also be updated dynamically as configuration values during ongoing operation so that the network control unit is designed to be self-adaptive with respect to these parameters.
  • Network utilization is - as already mentioned above - especially useful if the recording of the data is made on a daily basis.
  • a day can be divided into different time zones (night, morning, afternoon, early / late closing time).
  • the recorded data can then also be forwarded over days for the respective time zone.
  • configuration parameters may be reused for special days, such as week-long or weekend-falling holidays.
  • the recording of the data can also be restricted to the main hours of operation only.
  • a reaction time constant can additionally be adjusted for a change of the configuration values, in which the adaptation thereof is made dependent on reaching a predetermined confidence value and / or a predetermined confidence interval.
  • the network control unit may collect data from the network access points until, by averaging, the confidence interval for the desired parameters becomes sufficiently small (e.g., 5% of the value).
  • the corresponding aggregation duration can be a meaningful reaction time constant for the network control unit.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2 is a schematic representation of the flow of data acquisition in the access points.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a communication network, hereinafter referred to as network N, which has a number of connected via access points NACl, NAC2 participants Ul to U7.
  • Traffic V1 to V7 (V1 to V7 will also be used interchangeably for the connections) originating and / or received by the subscribers is fed into and taken out of the network N via the access points NAC1, NAC2.
  • the network N is designed as a network operating according to the Internet Protocol IP with a number of routers R 1 to R 5 and a quality of service.
  • the routers R 1 to R 5 have interconnections V 1 to V 7, which, depending on the configuration, have a specific transmission capacity. As explained in more detail below with reference to FIG.
  • the subscribers U1 to U7 report the traffic desired by means of reservation requests RW1 to RW3 to the access points NAC1, NAC2 via the access points NAC1, NAC2.
  • network access parameters e.g. current utilization, available bandwidth, blocking estimation (these parameters are generally referred to as budgets - see also in the introduction to the description), which are given by a network control unit NCS to the access points NACl, NAC2, then in the access points NACl,
  • NAC2 decided whether the reservation requests RWL to RW3 also actual reservations Rl, R2 with a permission of the desired traffic or whether the Reservation requests RWl to RW3 (or even only one of the reservation requests) must be rejected.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the sequence of data acquisition in the access points NAC1 to NAC2.
  • each access point NAC1, NAC2 counters are guided to detect the following quantities within a predetermined interval M1, M2 of duration TS: a) number NA of the successful reservations R1, R2; every successful reservation increases this counter by one; b) number NB of rejected reservations R3; for each rejected reservation this counter is incremented by one; c) a plurality of counters NR_i (in the present case NR_1 and NR_2) for the number of reservation requests RW1 to RW3 in different predefinable bandwidth classes; an incoming reservation request RW1 through RW3, regardless of whether it is accepted or denied, as long as it complies with the general limits, eg the requested bit rate is not higher than the highest bit rate that can be requested for a bit rate, is a bit rate class i is assigned and the counter NR_i for this bit rate class is increased by one; d) a totalizer SR for the sum of the requested
  • This sum counter is increased at each compliant incoming reservation request RWL to RW3 by the requested bit rate, which makes it possible in addition, to produce a more accurate estimate of the average requested bitrate than would be possible with class-based statistics alone with NR_i; e) number NE of the completed reservation Rl, R2; each time a reservation is cleared, this counter is incremented by one; and f) a totalizer SD for the duration of the reservations
  • the counter readings hereinafter called data D1, D2 are transmitted to the network control unit NCS.
  • the data Dl, D2 can be encoded, for example, in XML; however, CORBA mechanisms can also be used.
  • These data D 1, D 2 additionally comprise two time stamps, which preferably indicate the beginning and the end of the acquired measurement interval M 1, M 2. Suitable communication protocols for this are e.g. SOAP or CORBA, but other mechanisms are conceivable.
  • SOAP SOAP
  • CORBA CORBA
  • the data D1, D2 thus retrieved from the access points NAC1, NAC2 are then used in the network control unit NCS for the derivation of indicators II, 12 for the allocation of bandwidths and their time staggering.
  • N indicators II, 12 as to how he can "plan" the traffic on his network N.
  • the indicators II, 12 can These may be direct absolute default values for the average reservation duration and the distribution of the requested bit rates, but they may also be only relative magnitudes, for example, lengthening or shortening the average reservation duration and shifting the distribution of the requested bit rates to more large or smaller ones Specify bitrate in absolute percentage points based on the currently set budgets.
  • the use of the calculated indicators II, 12 can take place in different fine granularity.
  • Indicators II, 12 may be separately configured in the network control unit NCS per access point NACl, NAC2 (i.e., for all budgets managed by that access point), in which case no ensemble aggregation is needed in the network control unit NCS.
  • the data D1, D2 can also be recorded in the access points NAC1, NAC2 per managed budget and stored in the Network Control Unit NCS are each used for this budget.
  • the network control unit NCS it is possible to aggregate the data D1, D2 in the network control unit NCS, so that there is always only one single indicator for the network-wide average reservation duration RD in the network control unit NCS.
  • the averaging can preferably be carried out by weighting the individual indicators with their respective population (NA + NB or NE).
  • the data D1, D2 can be detected in all access points NAC1, NAC2 or else only in individual selected access points, wherein access points with particularly heavily used connections are of course preferably selected.
  • the counters NR_i may be configured for multiples of a base bit rate (e.g., 64 kbps or 100 kbps), or the payer's base bit rates may be at a different distance.
  • the first feature facilitates the use of the results in the network control unit NCS for the estimation of the blocking probability with the Kaufman-Roberts formula, while the second feature reduces the number of payers to be led, especially with very different order of the requested bit rates.
  • the recorded data D1, D2 can already be preprocessed in the access points NAC1, NAC2, whereby the load in the network N for the transmission of the data D1, D2 as well as for the processing of the data D1, D2 in the network control unit NCS are considerably reduced may.
  • confidence intervals can also be calculated from the successive data Dl, D2 collected per measurement interval M1, M2 in addition to sliding averaging in order to give the operator a reliable statement about the reliability of the derived indicators II, 12 deliver.
  • the network control unit NCS can itself adapt the further operating parameter of the reaction time constant on the basis of these confidence intervals.
  • the network control unit NCS as long as data Dl, D2 of access points NACl, NAC2 collect until the averaging the confidence interval for the derived indicators Il and 12 is sufficiently small and the indicators have thus become reliable.
  • the aggregation duration required for this purpose is at the same time also a meaningful reaction time constant for the network control unit NCS.
  • the counter contents can not be deleted after a measurement interval Ml, M2, but are still archived for a predetermined time in the access points NACl, NAC2, so that the data Dl, D2 also for any later requests and evaluations can still be made available.
  • the data D 1, D 2 characterizing the reservations R 1 to R 3 inform the operator of the network N of information such as the operating parameters of the network control unit NCS and thus also the budgets of the access points NAC 1, NAC 2 can be adjusted.
  • the indicators II, 12 derived from the data D1, D2 can be used automatically and, if appropriate, even adaptively for setting the operating parameters.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerkes anzugeben, bei denen die Konfiguration des Netzwerkes im QoS-Umfeld für den Betreiber einfach und ggfs. automatisiert vorgenommen werden kann. Erfindungsgemäss werden ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes (N) offenbart, bei denen zumindest ein Teil eines über das Kommunikationsnetz abgewickelten Verkehrs (V1 bis V7) über an Zugangspunkten (NAC1, NAC2) hinterlegte Reservierungen (R1 bis R3) für den Transport zugelassen oder abgelehnt wird, wobei: a) an zumindest einem Zugangspunkt (NAC1, NAC2) die Reservierungen (R1 bis R3) charakterisierende Daten (D1, D2) aufgezeichnet werden; b) die aufgezeichneten Daten (D1, D2) an eine Netzsteuerungseinheit (NCS) übermittelt werden; und c) in der Netzsteuerungseinheit (NCS) aus diesem Daten (D1, D2) Indikatoren (11, 12) für eine Zuordnung von Bandbreiten (NR_i) und ggfs. deren zeitlicher Staffelung im Kommunikationsnetz (N) abgeleitet werden. Auf diese Weise erhält der Betreiber des Netzwerkes Informationen, in welcher Weise er die Betriebsparameter der Netzsteuerungseinheit und damit auch die Budgets der einzelnen oder auch nur einzelner Zugangspunkte so einstellen kann, dass in dem Netzwerk bestimmte Dienstgütemerkmale garantiert werden können.

Description

Beschreibung
Verfahren und System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes.
Eine der gegenwärtig wichtigsten Entwicklungen auf dem Gebiet der Kommunikationsnetze ist die Weiterentwicklung von Datennetzen für die Übertragung von Echtzeitverkehr, wie Sprache, Video- oder Audiodaten.
Die am weitesten verbreitete und am meisten benützte Netztechnologie im Bereich der Datennetze beruht auf der Übertragung von Datenpaketen mittels des so genannten IP- Protokolls (Internet Protokolls). Der wichtigste Anwendungsfall dieser Netztechnologie ist das so genannte Internet, eigentlich ein Netzverbund, in dem über miteinander verbundene Netze, welche auch autonome Systeme
(von dem Englischen autonomous System) genannt werden, Daten praktisch weltweit ausgetauscht werden können. Herkömmlich waren paketorientierte Netze wie das Internet für die Übertragung von Daten im Rahmen eines so genannten „best effort" vorgesehen, d.h. für eine Datenübertragung ohne die Gewährleistung von Dienstgütemerkmalen. Für die Erweiterung von paketorientierten Netzen im Hinblick auf die Übertragung von Echtzeitverkehr müssen Mechanismen zur Gewährleistung von Dienstgütemerkmalen bereitgestellt werden.
Ein wichtiger Ansatz zur Gewährleistung von Dienstgütemerkmalen zur Übertragung über paketorientierte Netze ist eine strikte Kontrolle des in das Netz hinein fließenden und wieder heraus fließenden Verkehrs (im Englischen ist auch der Ausdruck „policing" üblich) . Die Zugangskontrolle wird dann häufig noch mit anderen Maßnahmen, beispielsweise zur schnellen Reaktion auf Störfälle erweitert, um die Dienstgüte gewährleisten zu können.
Ein neuerer Ansatz für Zugangskontrollen bei paketorientierten Netzen ist in den internationalen Patentanmeldungen WO 2004/021947 und WO 2004/021648 beschrieben. Dabei werden für durch ein Paketnetz zu routenden Verkehr ein Eintrittsknoten und ein
Austrittsknoten bestimmt und, auf diesen Eintritts- und Austrittsknoten bezogen, Zugangskontrollen durchgeführt. Dies kann beispielsweise geschehen, indem der Verkehr der zwischen dem Eingangsknoten und dem Ausgangsknoten fließt, begrenzt wird (WO 2004/021647) oder indem für den bei dem Eingangsknoten eintretenden und für den bei dem Ausgangsknoten austretenden Verkehr separat Kontrollen durchgeführt werden (WO 2004/021648) . Durch derartige Zugangskontrollen kann gewährleistet werden, dass innerhalb des Netzes Überlastsituationen vermieden und dadurch verlässliche Aussagen über die Dienstgüte ermöglicht werden. Auf diese Weise lassen sich die einzelnen Netze oder autonomen Systeme eines Netzverbundes für eine Übertragung unter Einhaltung von Dienstgütemerkmalen erweitern. Für eine Übertragung über mehrere Netze hinweg muss dazu noch gewährleistet werden, dass bei der Übertragung zwischen den einzelnen Netzen, die innerhalb der Netze realisierten Dienstgütemerkmale (im Fachjargon spricht man auch von Quality of Service QoS) ebenfalls gewährleistet werden. Dies betrifft einerseits eine Verkehrsbeschränkung zur Vermeidung einer Überlast, andererseits eine Redundanz zum Abfangen von Störungen bzw. Ausfälle. Eine Möglichkeit, diese Qualitätskriterien bei der Übertragung zwischen Netzen zu erfüllen, ist zwei oder mehrere Links zwischen den verschiedenen Netzen vorzusehen, die gegenseitige Reservelinks oder Backup-Links darstellen, und gleichzeitig den Verkehr so zu dimensionieren, dass bei Normalbetrieb und den verschiedenen Störszenarien keine Überlast auftritt. Eine derartige Behandlung der Links zwischen verschiedenen Netzen oder Interdomänen-Links erweist sich in der Abstimmung mit der Zugangskontrolle innerhalb der einzelnen Netze (bzw. Intra-Domänen- Zugangskontrolle) als schwierig, weil beide Probleme miteinander gekoppelt sind. Die Bestimmung der Parameter bei der Intra-Domänen-Zugangskontrolle hätte dann nach Maßgabe der Interdomänen-Gegebenheiten zu erfolgen.
Grundsätzlich bleibt die Konfiguration des Netzes aber dem Betreiber vorbehalten, was Vorteil wie Nachteil bedeutet. Als Vorteil ist die Möglichkeit an sich zu sehen, das Netz hinsichtlich der Verkehrsmatrizen und einer Schätzung einer Blockierung optimieren zu können, was aber bedingt, dass ein Netzwerk-Kontroll-Server NCS (network control Server) zur Schätzung eben dieser Verkehrsmatrizen sowie zur präzisen Schätzung der Blockierung weitere Angaben über die statistischen Eigenschaften von Reservierungswünschen, wie z.B. die mittlere Haltedauer einer Reservierung, die Verteilung der Bandbreiten der Reservierungswünsche, benötigt. Nachteilig ist es derzeit, dass diese Daten vom Netzbetreiber explizit vorgegeben werden müssen, was aufgrund der statistischen Schwankungen dieser Parameter hinsichtlich der Zuverlässigkeit nur sehr eingeschränkt möglich ist. Zwar gibt es derzeit bereits in öffentlichen Fermmeldenetzwerken (PSTN = public switched telephone network) zahlreiche Statistiken über Eigenschaften von Verbindungen. Im Umfeld von garantierten Dienstgütemerkmalen (Quality of Service QoS) bei der Übertragung sind diese Daten jedoch weder zur Berechnung einer automatischen Blockierwahrscheinlichkeit geeignet noch geben sie Auskunft über die Verteilung der angeforderten Bitraten, weil in PSTN praktische keine automatische Mehrkanaldurchschaltung stattfindet (vgl. zeitschlitzorientiertes ISDN mit maximal zwei Kanäle zu je 64 kbps) .
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerkes anzugeben, bei denen die Konfiguration des Netzwerkes im QoS-Umfeld für den Betreiber einfach und ggfs. automatisiert vorgenommen werden kann.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes vorgesehen ist, bei dem zumindest ein Teil eines über das Kommunikationsnetz abgewickelten Verkehrs über an Zugangspunkten hinterlegte Reservierungen für den Transport zugelassen oder abgelehnt wird, wobei: a) an zumindest einem Zugangspunkt die Reservierungen charakterisierende Daten aufgezeichnet werden; b) die aufgezeichneten Daten an eine Netzsteuerungseinheit übermittelt werden; und c) in der Netzsteuerungseinheit aus diesem Daten Indikatoren für eine Zuordnung von Bandbreiten und ggfs. deren zeitlicher Staffelung im Kommunikationsnetz abgeleitet werden.
Bezüglich des Systems wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes vorgesehen ist, bei dem zumindest ein Teil eines über das Kommunikationsnetz abgewickelten Verkehrs über an Zugangspunkten hinterlegte Reservierungen für den Transport zulassbar oder ablehnbar ist, wobei: a) Mittel zum Aufzeichnen von die Reservierungen charakterisierenden Daten an zumindest einem Zugangspunkt vorgesehen sind; b) Mittel zum Übertragen der aufgezeichneten Daten an eine Netzsteuerungseinheit vorgesehen sind; und c) Mittel zum Ableiten von Indikatoren für eine Zuordnung von Bandbreiten und deren zeitlicher Staffelung im Kommunikationsnetz aus diesem Daten in der Netzsteuerungseinheit vorgesehen sind.
Auf diese Weise erhält der Betreiber des Netzwerkes Informationen, in welcher Weise er die Betriebsparameter der Netzsteuerungseinheit und damit auch die Budgets der einzelnen oder auch nur einzelner Zugangspunkte so einstellen kann, dass in dem Netzwerk bestimmte Dienstgütemerkmale garantiert werden können. Die Indikatoren können dabei absolute und/oder relative Vorschlagswerte für die fraglichen Parameter, wie z.B. mittlere
Reservierungsdauer, Verteilung der angeforderten Bitraten, sein und ermöglichen so sogar eine automatisierte Einstellung der Parameter, die ggfs. in weiterer Ausgestaltung adaptiv nachgeführt werden können.
In einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung können die Daten über Intervalle mit vorgebbarer Dauer aufgezeichnet werden. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise auch von der Tageszeit abhängige Intervalllängen vorzugeben, um beispielsweise in Zeiten starker Last mittels eines feineren Zeitrasters eine genauere Auflösung über die Art des Verkehrs zu erhalten und beispielsweise in schwach genutzten Randzeiten grossere Intervalle vorzusehen, die für die Beurteilung der Verkehrssituation trotzdem hinreichend sind.
Grundsätzlich besteht die Anforderung, das Netzwerk möglichst wenig mit Verkehr, der nicht als Payload einem Nutzer verrechnet werden kann, zu belasten. Zur Unterstützung dieser Anforderung können die Daten bereits an dem Zugangspunkt vorverarbeitet und erst dann an die Netzsteuerungseinheit übermittelt werden. Auf diese Weise können zu einem die Last durch die Übermittlung der kompletten unvorverarbeiteten Rohdaten und zu anderen auch die Belastung der Netzsteuerungseinheit durch Verarbeitung der unvorverarbeiteten Rohdaten signifikant verringert werden.
Für die Konfiguration des Netzwerkes können grundsätzlich beliebige vielen Rohdaten aufgezeichnet werden, wobei der Zugewinn an Präzision in der Regel durch einen Mehraufwand bei den aufgezeichneten Daten erkauft werden muss. Um hier ein gewisses sinnvolles Gleichgewicht zu finden, kann es vorteilhaft sein, wenn die Daten einen oder mehrere der nachfolgenden Inhalte umfassen: a) Anzahl von erfolgreichen Reservierungen; b) Anzahl von abgewiesenen Reservierungen; c) Anzahl der Reservierungswünsche in unterschiedlichen Bandbreiteklassen, aufgeschlüsselt nach unterschiedlichen vorgebbaren Bandbreiten-Klassen; d) einen Summenzähler für die Summe einer mit den
Reservierungen angefragten Bitrate; e) Anzahl beendeter Reservierungen; und f) einen Summenzähler für die Summe der Dauer der Reservierungen . Zur Vorverarbeitung und Weiterverarbeitung der aufgezeichneten Daten sowie zur Verbesserung des Schrittes der Ableitung der Indikatoren können die Daten in einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung in zeitlicher und ggfs. räumlicher Mittelung für die
Ableitung der Indikatoren bereitgestellt werden. Besonders geeignet sind die Indikatoren dabei als Vorschlagswerte für eine mittlere Reservierungsdauer und eine mittlere Verteilung der angeforderten Bitraten.
Zur weiteren Entlastung des Netzbetreibers können die Vorschlagswerte an dem jeweiligen Zugangspunkt als Konfigurationswerte des Kommunikationsnetzes verwendet werden. Dabei können die Konfigurationswerte oder auch Konfigurationsparameter in der Netzsteuerungseinheit statisch konfiguriert werden, beispielsweise durch Eingabe durch den Netzbetreiber nach einer dezidierten Messphase. Alternativ hierzu können die Vorschlagswerte auch im laufenden Betrieb dynamisch als Konfigurationswerte nachgeführt werden, so dass die Netzsteuerungseinheit im Bezug auf diese Parameter selbstadaptiv ausgestaltet wird.
Für die Vorgabe der Parameter ist es bedeutsam, die Daten mit hinreichend feiner Granularität zu erfassen. Unter Berücksichtung der über einen Tag stark schwankenden
Netzauslastung ist es - wie weiter oben bereits angesprochen - besonders zweckmässig, wenn die Aufzeichnung der Daten tageszeitabhängig vorgenommen wird. In Umsetzung dieses Merkmals kann ein Tag beispielsweise in verschiedene Zeitzonen eingeteilt werden (Nacht, Vormittag, Nachmittag, früher/später Feierabend) . Dabei können die aufgezeichneten Daten dann auch über Tage hinweg jeweils für die entsprechende Zeitzone weitergemittelt werden. Gleichwohl können auch aus älteren Erfahrungswerten/Indikatoren beispielsweise Konfigurationsparameter für spezielle Tage, wie in der Woche liegende oder auf ein Wochenende fallende Feiertage, erneut genutzt werden. Alternativ kann die Aufzeichnung der Daten aber auch nur auf die Hauptverkehrsstunden beschränkt werden.
Zur Verbesserung der Vorhersagequalität können neben gleitenden Mittelwerten und dergleichen für die Indikatoren auch mehrere Aufzeichnungsintervalle auswertende Konfidenzwerte und/oder Konfidenzintervalle angegeben werden, wodurch die Datenauswertung den Betreiber um eine Aussage über die Verlässlichkeit der abgeleiteten Indikatoren bereichert. Bei einer dynamisch vorgesehenen Anpassung der Konfigurationsparameter kann zusätzlich für eine Änderung der Konfigurationswerte eine Reaktionszeitkonstante angepasst werden, in dem deren Anpassung von einem Erreichen eines vorbestimmte Konfidenzwertes und/oder eines vorbestimmten Konfidenzintervalls abhängig gemacht wird. Dabei kann die Netzsteuerungseinheit beispielsweise solange Daten von den Netzzugangspunkten sammeln, bis durch Mittelung das Konfidenzintervall für die gewünschten Parameter genügend klein (z.B. 5% des Wertes) wird. Die entsprechende Aggregationsdauer kann dabei gleichzeitig eine sinnvolle Reaktionszeitkonstante für die Netzsteuerungseinheit sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den übrigen Unteransprüchen entnommen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Kommunikationsnetzwerkes mit über Zugangspunkte angebundenen Teilnehmern; und
Figur 2 eine schematische Darstellung des Ablauf der Datenerfassung in den Zugangspunkten.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kommunikationsnetzwerk, nachfolgend kurz Netzwerk N genannt, welches eine Anzahl von über Zugangspunkte NACl, NAC2 angebundenen Teilnehmern Ul bis U7 aufweist. Ein Verkehr Vl bis V7 (Vl bis V7 wird synonym auch für die Verbindungen verwendet werden) , der von den Teilnehmern ausgeht und/oder von ihnen empfangen wird, wird über die Zugangspunkte NACl, NAC2 in das Netzwerk N eingespeist bzw. aus diesem entnommen. Das Netzwerk N ist als nach dem Internet Protokoll IP arbeitendes Netzwerk mit einer Anzahl von Routern Rl bis R5 und einer Dienstgüte ausgestaltet. Die Router Rl bis R5 weisen untereinander Verbindungen Vl bis V7 auf, die je nach Ausgestaltung eine bestimmte Übertragungskapazität aufweisen. Wie nachfolgend noch eingehender zur Figur 2 erläutert, melden die Teilnehmer Ul bis U7 über die Zugangspunkte NACl, NAC2 den von Ihnen gewünschten Verkehr mittels Reservierungswünschen RWl bis RW3 an den Zugangspunkten NACl, NAC2 an. Anhand von Netzzugangsparameter, wie z.B. aktuelle Auslastung, verfügbare Bandbreite, Blockierungsschätzung (diese Parameter sind allgemein als Budgets bezeichnet - siehe auch in der Beschreibungseinleitung) , die von einer Netzsteuerungseinheit NCS an die Zugangspunkte NACl, NAC2 vorgegeben werden, wird dann in den Zugangspunkten NACl,
NAC2 entschieden, ob aus den Reservierungswünschen RWl bis RW3 auch tatsächliche Reservierungen Rl, R2 mit einer Zulassung des gewünschten Verkehrs werden oder ob die Reservierungswünsche RWl bis RW3 (oder auch nur einzelne der Reservierungswünsche) abgelehnt werden müssen.
Die richtige Setzung dieser Zugangsparameter ist daher für die Steuerung des Verkehrs auf dem Netzwerk N von grundlegender, ja essentieller Bedeutung, wenn mit diesem Netzwerk N Dienstgütemerkmale (QoS) für die Benutzer Ul bis U7 garantiert werden sollen. Die Figur 2 zeigt hierzu nun in schematischer Darstellung den Ablauf der Datenerfassung in den Zugangspunkten NACl bis NAC2. In jedem Zugangspunkt NACl, NAC2 werden Zähler geführt, um innerhalb eines vorgegebenen Intervalls Ml, M2 mit der Dauer TS die folgenden Grossen zu erfassen: a) Anzahl NA der erfolgreichen Reservierungen Rl, R2; bei jeder erfolgreichen Reservierung wird dieser Zähler um eins erhöht; b) Anzahl NB der abgewiesenen Reservierungen R3; bei jeder abgewiesenen Reservierung wird dieser Zähler um eins erhöht; c) mehrere Zähler NR_i (vorliegend NR_1 und NR_2) für die Anzahl der Reservierungswünsche RWl bis RW3 in unterschiedlichen vorgebbaren Bandbreiteklassen; ein eingehender Reservierungswunsch RWl bis RW3 wird - unabhängig davon, ob er angenommen oder abgelehnt wird, solange er innerhalb der allgemeinen Grenzen konform, ist also beispielsweise die angeforderte Bitrate nicht höher ist als die höchstmögliche Bitrate, die für eine Bitrate angefordert werden darf - einer Bitratenklasse i zugeordnet und der Zähler NR_i für diese Bitratenklasse wird um eins erhöht; d) ein Summenzähler SR für die Summe der angefragten
Bitraten; dieser Summenzähler wird bei jedem konformen eingehenden Reservierungswunsch RWl bis RW3 um die jeweils angefragte Bitrate erhöht, was es ermöglicht, zusätzlich eine präzisere Schätzung der mittleren angefragten Bitrate zu erstellen als er mit der klassenbasierten Statistik mit NR_i alleine möglich wäre; e) Anzahl NE der beendeten Reservierung Rl, R2; bei jedem Abbau einer Reservierung wird dieser Zähler um eins erhöht; und f) ein Summenzähler SD für die Dauer der Reservierungen
Rl, R2, wobei dieser Zähler bei jeder beendeten Reservierung Rl, R2 um die Anzahl von Sekunden erhöht wird, die diese Reservierung Rl, R2 aktiv war.
In der Figur 2 ist nun zu entnehmen, dass sich zu einem Zeitpunkt to mit dem Start eines ersten Messintervalls Ml mit der Dauer TS alle Zähler auf dem Wert Null befinden. Zu einem Zeitpunkt ti geht der erste Reservierungswunsch RWl mit einer Dauer TRI und einer Bitrate Bl ein und wird als Reservierung Rl zugelassen. Entsprechend wird der Zähler NA um eins inkrementiert und die Bitrate Bl dem Zähler NR_1 zugeordnet und im Zähler SR eingetragen. Zu einem Zeitpunkt t2 geht noch während der laufenden Reservierung Rl ein zweiter Reservierungswunsche RW2 mit einer Dauer TR2 und einer Bitrate B2 ein und wird ebenfalls zugelassen, was sich in den Zählern NA, NR_2 und SR entsprechend niederschlägt. Zu einem Zeitpunkt t3 wird die zweite Reservierung R2 beendet, was sich in den Zählern NE und SD entsprechend äussert. Mit dem Ende des ersten Messintervalls Ml zum Zeitpunkt t4 werden diese Zählerinhalte nun an die Netzsteuerungseinheit NCS übermittelt.
Alle Zähler werden zugleich mit dem Beginn des zweiten Messintervalls M2 auf Null zurückgesetzt. Zu einem Zeitpunkt ts wird die erste Reservierung Rl beendet, weshalb in den Zählern NE und SD die Einträge 1 bzw. TRI vorgenommen worden sind. Während des zweiten Messintervalls M2 trifft zu einem Zeitpunkt t6 ein dritter Reservierungswunsch RW3 mit einer Dauer TR3 und einer Bitrate B3, die dem Zähler zur Klasse NR_1 zuzurechnen ist, ein. Aus hier nicht weiter ausgeführten Gründen wird dieser Reservierungswunsch aber abgelehnt, was sich zum Zeitpunkt t6 durch entsprechende Einträge in den Zählern NB, NR_1 und SR niederschlägt. Mit Ablauf des zweiten Messintervalls M2 zum Zeitpunkt t7 werden die Zählerinhalte wieder an die Netzsteuerungseinheit NCS übermittelt und die Zähler auf 0 zurückgesetzt.
Jeweils am Ende der Messintervalle Ml, M2 werden die Zählerstände, nachfolgend Daten Dl, D2 genannt, an die Netzsteuerungseinheit NCS übertragen. Für diese Übertragung können die Daten Dl, D2 beispielsweise in XML kodiert werden; es können jedoch auch CORBA-Mechanismen verwendet werden. Diesen Daten Dl, D2 umfassen zusätzlich zwei Zeitstempel, die vorzugsweise den Beginn und das Ende des erfassten Messintervalls Ml, M2 angeben. Geeignete Kommunikationsprotokolle hierfür sind z.B. SOAP oder CORBA, jedoch sind auch andere Mechanismen vorstellbar. Beispielhaft wäre noch die Anwendung von WEB-basierten Applikationen auf den Zugangspunkte NACl, NAC2 zu nennen, wobei die Daten Dl, D2 hier durch die Netzsteuerungseinheit NCS regelmässig abgerufen würden.
Die so von den Zugangspunkten NACl, NAC2 abgerufenen Daten Dl, D2 werden dann in der Netzsteuerungseinheit NCS für die Ableitung von Indikatoren II, 12 für die Zuordnung von Bandbreiten und deren zeitlicher Staffelung genutzt. Hierfür führt die Netzsteuerungseinheit NCS periodisch folgende Berechnungen durch: a) Berechnung der mittleren Reservierungsdauer RD = SD/NE, falls NE > 0; b) Berechnung der empirischen Verteilung VR_i der angeforderten Bitraten NR_i mit VR_i = NR_i /(NA + NB), falls NA + NB > 0; c) Berechnung der empirischen Blockierung BE mit BE = NB / (NA + NB), falls NA + NB > 0; d) Berechnung der mittleren angefragten Bitrate RM mit RM = SR / (NA + NB), falls NA + NB > 0.
Mittels dieser Berechnungen, die sinnvollerweise auch noch einer zeitlichen und/oder räumlichen Mittelung unterzogen werden können, werden dem Betreiber des Netzwerkes N Indikatoren II, 12 geliefert, wie er den Verkehr auf seinem Netzwerk N „planen" kann. Die Indikatoren II, 12 können dabei direkte absolute Vorschlagswerte für die mittlere Reservierungsdauer und die Verteilung der angeforderten Bitraten sein. Sie können aber auch lediglich relative Grossen sein, die beispielsweise eine Verlängerung oder Verkürzung der mittleren Reservierungsdauer und eine Verlagerung der Verteilung der angeforderten Bitraten hin zu mehr grosseren oder mehr kleineren angeforderten Bitrate in absoluten Prozentpunkten ausgehend von den aktuell eingestellten Budgets angeben.
Die Verwendung der berechneten Indikatoren II, 12 kann dabei in unterschiedlich feiner Granularität stattfinden. Die
Indikatoren II, 12 können in der Netzsteuerungseinheit NCS je Zugangspunkt NACl, NAC2 (d.h. für alle von diesem Zugangspunkt verwalteten Budgets) getrennt konfiguriert werden, weshalb in diesem Fall keine Ensemble-Aggregation in der Netzsteuerungseinheit NCS nötig ist.
Die Daten Dl, D2 können aber auch in den Zugangspunkten NACl, NAC2 je verwaltetem Budget erfasst und in der Netzsteuerungseinheit NCS jeweils für dieses Budget verwendet werden.
Ausserdem ist es möglich, die Daten Dl, D2 in der Netzsteuerungseinheit NCS zu aggregieren, so dass in der Netzsteuerungseinheit NCS immer nur ein einziger Indikator für die netzweite mittlere Reservierungsdauer RD vorliegt. Dabei kann die Mittelung vorzugsweise durch eine Gewichtung der einzelnen Indikatoren mit ihrer jeweiligen Grundgesamtheit (NA + NB bzw. NE) vorgenommen werden.
Bezuglich der Aufzeichnung der Daten können die Daten Dl, D2 in allen Zugangspunkten NACl, NAC2 oder auch nur in einzelnen ausgewählten Zugangspunkten erfasst werden, wobei hier naturlich Zugangspunkte mit besonders viel genutzten Verbindungen bevorzugt ausgewählt werden. Bei der Statistik für die Erfassung der Verteilung der angefragten Bitraten können die Zähler NR_i für Vielfache einer Basisbitrate (z.B. 64 kbps oder 100 kbps) ausgelegt sein, oder die Basisbitraten der Zahler können einen unterschiedlichen Abstand aufweisen. Ersteres Merkmal erleichtert die Verwendung der Ergebnisse in der Netzsteuerungseinheit NCS für die Abschätzung der Blockierwahrscheinlichkeit mit der Kaufman-Roberts-Formel, während das zweitgenannte Merkmal besonders bei sehr unterschiedlichen Grossenordnung der angeforderten Bitraten die Anzahl der zu fuhrenden Zahler reduziert.
Weiter können die aufgezeichneten Daten Dl, D2 auch schon in den Zugangspunkten NACl, NAC2 vorverarbeitet werden, wodurch die Last im Netzwerk N für die Übertragung der Daten Dl, D2 als auch für die Verarbeitung der Daten Dl, D2 in der Netzsteuerungseinheit NCS erheblich verringert werden kann. Für eine automatische dynamische Anpassung der Betriebsparameter des Netzwerkes N können aus den aufeinanderfolgenden jeweils pro Messintervall Ml, M2 gesammelten Daten Dl, D2 ausser einer gleitenden Mittelung auch Konfidenzintervalle berechnet werden, um dem Betreiber eine belastbare Aussage über die Verlässlichkeit der abgeleiteten Indikatoren II, 12 zu liefern. Weiter kann die Netzsteuerungseinheit NCS den weiteren Betriebsparameter der Reaktionszeitkonstante auf der Basis dieser Konfidenzintervalle selbst anpassen. Dabei kann die Netzsteuerungseinheit NCS solange Daten Dl, D2 von Zugangspunkten NACl, NAC2 sammeln, bis durch die Mittelung das Konfidenzintervall für die abgeleiteten Indikatoren Il und 12 hinreichend klein wird und die Indikatoren somit verlässlich geworden sind. In erster Näherung ist dabei die hierzu erforderliche Aggregationsdauer zugleich auch eine sinnvolle Reaktionszeitkonstante für die Netzsteuerungseinheit NCS.
Im Hinblick auf eine längere Verfügbarkeit der aufgezeichneten Daten können die Zählerinhalte nach Ablauf eines Messintervalls Ml, M2 nicht gelöscht, sondern noch für eine vorgebbare Zeit in den Zugangspunkten NACl, NAC2 archiviert werden, so dass die Daten Dl, D2 auch noch für eventuelle spätere Anfragen und Auswertungen noch zur Verfügung gestellt werden können.
Für den Fall, dass in dem Netzwerk N mehrere Netzsteuerungseinheiten und/oder -instanzen aktiv sind, können sich diese über eine geeignetes Protokoll die gemessenen Daten Dl, D2 und/oder die abgeleiteten Indikatoren II, 12 untereinander austauschen, so dass nicht jede Netzsteuerungseinheit NCS dieselben Berechnungen durchführen muss. Zusammenfassend kann daher noch einmal hervorgehen werden, dass durch die automatische Aufzeichnung/Erfassung der die Reservierungen Rl bis R3 charakterisierenden Daten Dl, D2 der Betreiber des Netzwerkes N Informationen erhält, wie die Betriebsparameter der Netzsteuerungseinheit NCS und damit auch die Budgets der Zugangspunkte NACl, NAC2 eingestellt werden können. Je nach gewählter Vorgehensweise können die aus den Daten Dl, D2 abgeleiteten Indikatoren II, 12 zur Einstellung der Betriebsparameter automatisch und ggfs. sogar adaptiv genutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes (N), bei dem zumindest ein Teil eines über das Kommunikationsnetz abgewickelten Verkehrs (Vl bis V7) über an Zugangspunkten (NACl, NAC2) hinterlegte Reservierungen (Rl bis R3 ) für den Transport zugelassen oder abgelehnt wird, wobei: a) an zumindest einem Zugangspunkt (NACl, NAC2) die Reservierungen (Rl bis R3) charakterisierende Daten (Dl, D2 ) aufgezeichnet werden; b) die aufgezeichneten Daten (Dl, D2) an eine Netzsteuerungseinheit (NCS) übermittelt werden; und c) in der Netzsteuerungseinheit (NCS) aus diesem Daten (Dl, D2 ) Indikatoren (II, 12) für eine Zuordnung von Bandbreiten (NR_i) und ggfs. deren zeitlicher Staffelung im Kommunikationsnetz (N) abgeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (Dl, D2 ) über Intervalle (Ml, M2 ) mit vorgebbarer Dauer (TS) aufgezeichnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (Dl, D2) bereits an dem Zugangspunkt (NACl, NAC2) vorverarbeitet werden und erst dann an die Netzsteuerungseinheit (NCS) übermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (Dl, D2 ) einen oder mehrere der nachfolgenden Inhalte umfassen: a) Anzahl von erfolgreichen Reservierungen (NA) ; b) Anzahl von abgewiesenen Reservierungen (NB) ; c) Anzahl der Reservierungswünsche (RWl bis RW3) , vorzugsweise aufgeschlüsselt nach unterschiedlichen Bandbreiten-Klassen (NR_i) ; d) einen Summenzähler (SR) für die Summe einer mit den Reservierungswünschen (RWl bis RW3) angefragten Bitrate; e) Anzahl beendeter Reservierungen (NE); und f) einen Summenzähler für die Summe der Dauer der Reservierungen (SD) .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (Dl, D2 ) in zeitlicher und ggfs. räumlicher
Mittelung für die Ableitung der Indikatoren (II, 12) bereitgestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Indikatoren (II, 12) als Vorschlagswerte für eine mittlere Reservierungsdauer (RD) und eine mittlere Verteilung der angeforderten Bitraten (VR_i) zur Verfügung gestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschlagswerte an dem jeweiligen Zugangspunkt (NACl, NAC2) als Konfigurationswerte des Kommunikationsnetzes (N) verwendet werden, vorzugsweise automatisiert verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung der Daten tageszeitabhängig vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Indikatoren (II, 12) mehrere Intervalle (Ml, M2) auswertende Konfidenzwerte und/oder Konfidenzintervalle angegeben werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Änderung der Konfigurationswerte eine Reaktionszeitkonstante angepasst wird, deren Anpassung von einem Erreichen eines vorbestimmte Konfidenzwertes und/oder eines vorbestimmten Konfidenzintervalls abhängig gemacht wird.
11. System zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes (N), bei dem zumindest ein Teil eines über das Kommunikationsnetz (N) abgewickelten Verkehrs (Vl bis V7) über an Zugangspunkten (NACl, NAC2) hinterlegte Reservierungen (Rl bis R3) für den Transport zulassbar oder ablehnbar ist, wobei: a) Mittel zum Aufzeichnen von die Reservierungen (Rl bis R3) charakterisierende Daten (Dl, D2 ) an zumindest einem Zugangspunkt (NACl, NAC2) vorgesehen sind; b) Mittel zum Übertragen der aufgezeichneten Daten (Dl, D2) an eine Netzsteuerungseinheit (NCS) vorgesehen sind; und c) Mittel zum Ableiten von Indikatoren (II, 12) für eine Zuordnung von Bandbreiten (NR_i) und deren zeitlicher Staffelung im Kommunikationsnetz (N) aus diesem Daten (Dl, D2) in der Netzsteuerungseinheit (NCS) vorgesehen sind.
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