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Gebiet der
Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf
Anordnungen und Verfahren für
die Vermittlung oder Leitweglenkung von Verkehr in einem Kommunikationsnetz.
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Hintergrund
der Erfindung
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Traditionell wurden zwei Arten von
herkömmlichen
Telekommunikationsnetzen entwickelt. Die erste Art von herkömmlichem
Netz ist verbindungsorientiert und wird für den Transport von Schmalband-Spracheverkehr
verwendet, der typischerweise in TDM- (Zeitmultiplex-) Rahmen übertragen
wird. Derartige Netze umfassen beispielsweise synchrone oder plesiochrone
Netze. Die zweite Art von herkömmlichem
Netz ist von seiner Art her verbindungslos und wird für den Transport
von Paket- oder Zellen-basiertem Breitband-Datenverkehr verwendet.
Ein derartiger Paketverkehr schließt beispielsweise Intemet-Protokoll-
(IP-) Verkehr ein. Es besteht derzeit eine Entwicklung in Richtung
auf vereinheitlichte Netze, die einen Ende-zu-Ende-Transport für sowohl
Sprache- als auch Datendienste bereitstellen, und zu diesem Zweck
wurde die Verwendung des asynchronen Transports eingeführt. Dies führt selbstverständlich das
Problem der Unterstützung
unterschiedlicher Protokolle über
ein gemeinsames Netz ein.
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Die asynchrone Übertragungsbetriebsart (ATM)
ist die Technologie, die von der ITU-T als eine Breitband-Netztechnologie
festgelegt wurde, die für alle
Anwendungen geeignet ist. Für
den Intemet-Protokoll-Verkehr hat sich jedoch ATM als weniger als vollständig effektiv
bei der Unterstützung
von leitweggelenkten Schicht-3-Anwendungen erwiesen, wie z. B. leitweggelenkte
virtuelle private Netze. Dies hat dazu geführt, dass die IRTF (Intemet
Research Task Force) eine Mehrprotokoll-Etikettvermittlung (MPLS) als
eine Technologie bestimmt hat, die die wünschenswerten Eigenschaften
von ATM übernimmt, jedoch
besser an das Internet-Protokoll angepasst ist. Insbesondere stellt
MPLS eine Rahmenzusammenfügungsfunktion
bereit, bei der Datenrahmen, die von mehreren Quellen empfangen
werden, aufgefangen und mit einem gemeinsamen Etikett ausgesandt
werden. Dies ist der Schlüssel
für die
Unterstützung
von leitweggelenkten Diensten der Schicht 3 des Internet-Protokolls.
Dienstebetreiber würden idealerweise
eine einzige Netztechnologie zur Unterstützung aller der Dienste bevorzugen,
die sie bereitstellen, weil dies die niedrigstmöglichen Betriebskosten ergeben
würde.
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Die Veröffentlichung von Le Faucher,
F, „IETF
Multiprotocol Label Switching (MPLS) Architecture", IEEE International
Conference on ATM, 22. Juni 1998, Seiten 6–15, beschreibt die Konzepte von
MPLS, wie sie von der IRTF definiert wurden. Ein Überblick über das
Protokoll wird gegeben, unter Einschluss einer Einführung in
einige der grundlegenden Konzepte und die zu verwendende allgemeine
Lösung.
Insbesondere werden die Konzepte von Tunnels und der Hierarchie
beschrieben.
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Ein besonderes Problem bei der Einführung eines
Mehr-Dienste-Netzes besteht in der Berücksichtigung der verschiedenen
Transportprotokolle und insbesondere der Bereitstellung von Ende-zu-Ende-Dienstgüte-Garantien
für eine
hohe Priorität
aufweisenden Verkehr, wie z. B. Sprache. Insbesondere besteht eine
Notwendigkeit zur Schaffung eines Netzes, das sowohl Daten- als
auch Sprache-Verkehr auf einer örtlichen,
nationalen und internationalen Ebene übertragen kann, während es
ein gemeinsames Transportprotokoll verwendet. Ein weiteres Problem
bei einem derartigen Netz besteht in der Echtzeit-Verwaltung der
virtuellen öffentlichen/privaten
Netze, die innerhalb des Netzes ausgebildet sind. Derzeit erfordert
jede VPN-Verwaltung eine ausführliche
Kenntnis der Netztopologie. In einem großen Netz ist dies eine erhebliche
betriebsmäßige Aufgabe.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Ziel der Erfindung besteht in
einer weitgehenden Verringerung oder Überwindung der vorstehenden
Nachteile.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt
der Erfindung wird ein Verfahren zur Leitweglenkung eines Informationspaketes über einen
Etikett-vermittelten Pfad zwischen ersten und zweiten Endstationen
in einem virtuellen privaten Netz geschaffen, das über eine
Netzanordnung definiert ist, die eine hierarchische Anordnung von
ersten, zweiten und dritten Ebenen von Routern umfasst, wobei das
Verfahren das Anbringen einer Folge von ersten, zweiten, dritten und
vierten Etiketten, die eine entsprechende verkettete Folge von Etikett-vermittelten
Pfadabschnitten innerhalb des virtuellen privaten Netzes anzeigen,
an dem Informationspaket an einem Netzrand umfasst, wobei sich jeder
Pfadabschnitt zwischen einem Paar der Routen erstreckt und die Pfadabschnitte
erst- und zweitstufige Zwangsbedingungs-basierte leitweggelenkte
Etikett-vermittelte Pfade jeweils zwischen Routern (61a, 61b)
der ersten und zweiten Ebene und Routern (61b, 61c)
der zweiten und dritten Ebene bilden, dadurch gekennzeichnet, dass
die erst- und zweitstufigen Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten
Etikett-vermittelten
Pfade dynamische Etikett-vermittelte multiplexierte Pfade bilden,
die keinen expliziten Verkehrskontrakt haben, sondern auf die neue
Sitzungen dynamisch nur dann multiplexiert werden, wenn die Ressourcen-Zwangsbedingungen der
erst- und zweitstufigen Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten
Etikett-vermittelten Pfade erfüllt
sind.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt
der Erfindung wird eine Kommunikationsnetz-Anordnung geschaffen,
die eine hierarchische Anordnung von ersten, zweiten und dritten
Ebenen von Routern umfasst, über
die ein virtuelles privates Netz mit ersten und zweiten Endstationen
definiert ist, wobei die Anordnung in der Lage ist, eine Leitweglenkung
eines Informationspaketes über
einen Etikett-vermittelten Pfad
zwischen den ersten und zweiten Endstationen dadurch durchzuführen, dass
an dem Informationspaket an einem Netzrand eine Folge von ersten, zweiten,
dritten und vierten Etiketten angebracht wird, die eine entsprechende
verkettete Folge von Etikett-vermittelten Pfadabschnitten innerhalb
des virtuellen privaten Netzes anzeigen, wobei jeder Pfadabschnitt
sich zwischen einem Paar der Router erstreckt und die Pfadabschnitte
erst- und zweitstufige Zwangsbedingungs-basierte leitweggelenkte
Etikett-vermittelte Pfade jeweils zwischen Routern (61a, 61b)
der ersten und zweiten Ebene und Routern (61b, 61c)
der zweiten und dritten Ebene bilden, dadurch gekennzeichnet, dass
die erst- und zweitstufigen Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten Etikett-vermittelten
Pfade dynamisch multiplexierte Etikett-vermittelte Pfade bilden,
die keinen expliziten Verkehrskontrakt haben, sondern auf die neue
Sitzungen dynamisch nur dann multiplexiert werden, wenn die Ressourcen-Zwangsbedingungen
der erst- und zweitstufigen Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten
Etikett-vermittelten Pfade erfüllt
sind.
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Die Verwendung eines 3-Etikett-Stapels
ergibt ein verbindungsorientiertes Verhalten für Spracheverkehr, während die
strikte Randsteuerung beibehalten wird, die analog zu einem üblichen
IP-Netzbetrieb ist. Die Verwendung eines hierarchischen Netzes mit
drei Schichten und fünf
Stufen von Routern ermöglicht
es, dass die Technik über
ein internationales oder globales Netz verwendet wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ergibt die Erfindung ein System, bei dem ein fünfstufiges Vermittlungsnetz
konfiguriert wird, um eine Skalierung auf die größten Größen zu ermöglichen, die von irgendeinem
Netzbetreiber für
IP-Netzwerk-, Sitzungs-vermittelte
Multimedien-, PSTN- oder irgendwelche anderen Dienste in einer Mehrdienste-Netzarchitektur
benötigt
werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird das gemeinsame offene Richtliniendienst- (COPS-) Protokoll
verwendet, um MPLS-Etikett-vermittelte Pfade (LSP) aufzulegen, um
ein fünfstufiges
Netz auszubilden und zu einer QoS-fähige Ende-zu-Ende-Verbindungen
herzustellen.
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Die Ressourcenverfügbarkeit
der zweitstufigen Schicht-1-CR-LSP's kann periodisch den erststufigen LSR's mitgeteilt werden,
so dass die Ressourcenverfügbarkeit
bei der DM-LSP-Pfadauswahl verwendet werden kann.
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In vorteilhafter Weise haben die
einzelnen dynamischen Multiplex-Etikett-vermittelten Pfade (DM-LSP's) keine vordefinierten
Verkehrskontrakte, sondern sie sind statt dessen Zwangsbedingungen durch
die Verkehrskontrakte der Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten
Etikett-vermittelten Pfade (CR-LSP's) der ersten Schicht
unterworfen, in denen sie enthalten sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung verwenden wir einen drei-Schicht-Etikettstapel am Rand des Netzes,
um ein verbindungsorientiertes Ende-zu-Ende-Verhalten mit einer garantierten
Dienstgüte
zu erzielen. Wir haben festgestellt, dass die Verwendung des drei-Schicht-Etikettstapels ausreicht,
um die Steuerung des Netzes auf die zwei Ränder des Netzes und eine einzige
zentrale Vermittlungsstufe des Netzes zu einem Minimum zu machen.
Auf diese Weise werden die Echtzeit-Steuerzwangsbedingungen, die
den zweiten und vierten Stufen des Netzes auferlegt sind, beseitigt,
was diesen Stufen ermöglicht,
bis zu einer extrem großen Kapazität skaliert
zu werden.
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In vorteilhafter Weise wird ein virtuelles
privates/öffentliches
Netz mit mehrfachen Stufen von Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten
Etikett-vermittelten Pfaden gebildet.
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MPLS wurde von der IETF so definiert,
dass sie im Wesentlichen unabhängig
von dem grundfegenden Transportmechanismus ist. Umsetzungen auf
ATM wurden ebenso definiert, wie Rahmen-Betriebsart-Netze unter
Verwendung von HDLC-(Datenverbindungsstreckensteuerung
höherer
Ebene) basierten und anderen Formen von Rahmentransport.
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MPLS schließt das Konzept von gestapelten Etiketten
ein; dies ermöglicht
es einem Netz, auf mehreren Schichten zu arbeiten. Beispielsweise kann
sich ein erstes Etikett in dem Stapel auf eine Verkehrsstrecke oder
eine Amtsleitung beziehen. Eine Vermittlung, die lediglich dieses
erste Etikett vertauschen würde,
würde die
Verkehrsstrecke transparent behandeln. Eine Vermittlung, die das
erste Etikett abheben, das zweite Etikett vertauschen und ein neues
erstes Etikett auflegen würde,
würde eine
Diensteinstanz zwischen zwei Verkehrsstrecken vermitteln.
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Bei unserer Anordnung und bei unserem Verfahren
wird eine dritte Ebene von Etikett in Verbindung mit einem Zwangsbedingungs-basierten
leitweggelenkten Etikett-vermittelten dynamischen Multiplex-Pfad
(CR-LSP) verwendet, um eine implizite Vermittlung an bestimmten
Knoten innerhalb eines Netzes zu erzielen. Eine implizite Vermittlung
erfolgt, wenn eine Vermittlungsfunktion an einem Knoten ohne die
Notwendigkeit erfolgt, dass irgendeine Steuerfunktion an diesem
Knoten erforderlich ist. Eine derartige implizite Vermittlungsfunktion
ergibt die Vorteile der Vereinfachung der Gesamtarchitektur des
Netzes und der weitestgehenden Verringerung der Echtzeit-Verarbeitungsanforderungen
an denjenigen Knoten, die die implizite Vermittlungsfunktion ausführen. Dies
ermöglicht
es, dass Knoten in sehr großem
Maßstab
realisiert werden, wobei gleichzeitig die Flexibilität beibehalten
wird, Vermittlungspunkte an diesen Knoten zu haben.
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In vorteilhafter Weise wird ein Bandbreitenzuteilungsmechanismus
verwendet, um Kapazität auf
einer Vorhersage- oder bedarfsweisen Basis in den zweitstufigen
Schicht-1-Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten Etikett-vermittelten
Pfaden vorher zuzuteilen, so dass die Auswahl des dynamischen multiplexierten
Etikett-vermittelten Pfades deterministisch ist.
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Weitere Gesichtspunkte und Merkmale
der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus einer Betrachtung
der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsformen der Erfindung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Beispiels für ein virtuelles öffentlich/privates
Netz gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 die
Konstruktion eines abstrakten Knotens zeigt, der in dem Netz nach 1 verwendet wird, wobei
die Netzkonstruktion mit weiteren Einzelheiten gezeigt ist;
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3 ein
Beispiel einer Schicht-1-Verwaltungs- und Betreiber-Steuerarchitektur
zeigt;
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4 ein
virtuelles öffentlich/privates Netz-Informationsmodell
zeigt;
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5 das
Konzept eines dynamischen Multiplex-Etikett-vermittelten Pfades
zeigt;
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6 ein
virtuelles öffentlich/privates
Netz zeigt, das durch einen Drei-Etikett-Stapel
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gesteuert ist;
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7 die
Verwendung eines COPS-Auflegemechanismus in dem Netz nach 6 zeigt;
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8 die
Etikettverarbeitungsfunktionen an jedem Knoten nach 6 zeigt;
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9 eine
Ausführungsform
der 6 zeigt, die deren
Skalierbarkeit auf ein großes
Netz zeigt;
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10 die
Steuerfunktionen nach 6 zur Garantie
von verbindungsorientiertem Verhalten des Ende-zu-Ende-Pfades zeigt.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen, die für erläuternde
und Vergleichszwecke eingeführt
wird, wobei diese Figur in äußerst schematischer
Form ein Beispiel eines virtuellen öffentlich/privaten Netzes (VPN)
zeigt, das national oder regional eingesetzt wird, um Sitzungs-vermittelte
Multimedia-Dienste auf einer territorialen Basis bereitzustellen.
Das Netz umfasst eine Anzahl von Dienstknoten 11, die sich
an den Haupt-Bevölkerungszentren
befinden, die miteinander über
ein Netz von Kernknoten durch für
eine Dienstqualität
(QoS) geeignete Tunnels 12 miteinander verbunden sind.
Die Konstruktion des Kernnetzes wird weiter unten beschrieben. In 1 ist lediglich ein Kernknoten 18 aus
Gründen der
Klarheit gezeigt, es ist jedoch verständlich, dass das Netz eine
Vielzahl von Kernknoten beinhaltet. Der Zugang an das Netz von Benutzer-Endgeräten 13 aus
wird über
Medien-Überleiteinrichtungen 14 bereitgestellt,
die jeweils Dienste zu einem oder mehreren Diensteknoten 11 liefern.
Der Verkehr wird auf Zwangsbedingungsbasierten leitweggelenkten
Etikett-vermittelten Pfaden (CR-LSP) 15 transportiert, die
zwischen jeweiligen Überleiteinrichtungen
ausgebildet sind. Das Netz überträgt Paketverkehr,
wobei jedes Paket 16 eine Nutzinformation und erste und zweite
Etiketten (Etikett 1, Etikett 2) umfasst, die den Pfad anzeigen, über den
das Paket gelenkt werden soll.
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CR-LSP's (Zwangsbedingungs-basierte leitweggelenkte
Etikett-vermittelte Pfade) werden zwischen den Dienstknoten 11 des
Netzes eingesetzt. Dienste, wie z. B. interaktive Sprache, die strikte QoS-Garantien
erfordern, werden durch Ende-zu-Ende-CR-LSP's 15 unterstützt, wie
dies in 1 gezeigt ist.
Um ein einfaches Beispiel einer QoS-Unterstützung zu geben, kann, wenn
alle CR-LSP's sowohl
auf der Verkehrsstrecken-Ebene als auch Ende-zu-Ende eine konstante
Bitrate aufweisen, das Betriebsverhalten des Ende-zu-Ende-CR-LSP
im Wesentlichen äquivalent
zu ATM-AAL1 (asynchrone Übertragungsbetriebsart-Anpassungsschicht
1) sein, wobei eine typische 48-Byte-Paketbildung angenommen wird.
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Die IETF hat zwei Protokolle für die Ausbildung
von CR-LSP's definiert.
Diese Protokolle sind RSVP-Verkehrsauslegung, und Zwangsbedingungs-gelenktes
Etikett-Verteilungsprotokoll. CR-LSP's (Zwangsbedingungs-basierte leitweggelenkte Etikett-vermittelte
Pfade) sind Punkt-zu-Punkt-Pfade zwischen bestimmten Netzknoten.
Derartigen Pfaden ist jeweils ein Verkehrskontrakt zugeordnet, der
bei Realisierungen mit geeigneter Trägerstärke für eine Einhaltung ausgelegt wird.
Wir bevorzugen die Verwendung des CR-LDP-Protokolls, doch ist es
für den
Fachmann zu erkennen, dass das RSVP-TE-Protokoll eine äquivalente
Funktionalität
hat und dazu verwendet werden kann, den gleichen Zweck zu erfüllen. Ein
derartiger CR-LSP
weist eine LSPID (Etikett-vermittelte Pfadidentifikation) auf, die
dazu verwendet werden kann, einen Streckenabschnitt oder Sprung
in einer CR-LDP-Anforderung zu spezifizieren. In einem derartigen
Fall wird der neue CR-LSP in den spezifizierten CR-LSP multiplexiert
und es wird ihm ein Etikett der zweiten Ebene zugeteilt. Es ist
daher möglich,
innerhalb des Netzes nach 1 ein
virtuelles öffentlich/privates
Netz (VPN) mit mehrfachen Stufen von CR-LSP's erster Ebene zu spezifizieren und
Ende-zu-Ende-Dienste bereitzustellen, die einen CR-LSP-Verkehrskontrakt
haben, indem weitere CR-LSP's
in einen Satz von passenden CR-LSP's der ersten Ebene
multiplexiert werden.
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Ein Merkmal des Zwangsbedingungs-basierten
leitweggelenkten Etikett-Verteilungsprotokolls (CR-LDP), das in
dem Netz nach 1 verwendet wird,
ist die Verwendung eines „abstrakten
Knotens", um Leitweglenkungs-Zwangsbedingungen
zu definieren. Ein abstrakter Knoten besteht aus einem Teilnetz
von tatsächlichen
Knoten (Kernknoten) über
das das Zwangsbedingungs-basierte leitweggelenkte Etikett-Verteilungsprotokoll
irgendeinen verfügbaren Pfad
auswählen
darf, um eine angeforderte Verbindung zu erzielen. Somit kann es
auf einem Pfad, der als (realer Knoten A – abstrakter Knoten B – abstrakter
Knoten C – realer
Knoten D) spezifiziert ist, mehrfache reale Knoten in jedem der
abstrakten Knoten geben, und es kann auch mehrfache Strecken zwischen
dem abstrakten Knoten geben. Dieses Konzept von abstrakten Knoten
vereinfacht die Verwaltung eines VPN, weil die Netzverwaltung lediglich eine
Ansicht des Netzes auf der Ebene der abstrakten Knoten benötigt und
keine ausführliche
Ansicht der Konstruktion oder des internen Betriebes eines abstrakten
Knotens benötigt.
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Es wird nunmehr auf 2 Bezug genommen, die ebenfalls zu Erläuterungs-
und Vergleichszwecken eingeführt
wird und in schematischer Form einen Teil des Netzes nach 1 zeigt. 2 ist eine Darstellung eines einfachen
Netzes in seiner abstrakten Knotenform, zusammen mit einer möglichen realen
Netzrealisierung eines der abstrakten Knoten.
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Das Netz stellt Gruppen von Mehrfachdienste-Knoten
(SN) 11 dar, die jeweils um einen jeweiligen abstrakten
Knoten (AN) 22 an jeder von vier Stellen angeordnet sind.
Einer der abstrakten Knoten 22 ist ausführlich gezeigt, um seine Konstruktion
aus einem Teil-Netzwerk von vier Kernknoten (CN) 18 mit mehrfachen
Transportstrecken 23 zwischen diesen zu zeigen. In dem
Netz nach den 1 und 2 ist ein abstrakter Knoten
durch einen IP-Adressen-Präfix definiert,
und alle Kernknoten, die diesen Präfix in ihrer IP-Adresse einschließen, werden
als Teil dieses abstrakten Knotens behandelt. Es ist natürlich verständlich,
dass ein abstrakter Knoten aus irgendeiner anderen Anzahl von Kernknoten
aufgebaut sein kann. Weiterhin können
abstrakte Knoten eine vorübergehende
semi-permanente oder permanente Existenz in Abhängigkeit von den Notwendigkeiten des
Netzes haben.
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Zwangsbedingungs-basierte leitweggelenkte
Etikett-vermittelte Pfade 15 werden zwischen Diensteknoten 11 über dazwischenliegende
abstrakte Knoten 22 eingesetzt.
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Bei der Anordnung nach den 1 und 2 ist es relativ einfach für ein das
reale Netz kontrollierende Verwaltungssystem, eine abstrakte Knotenversion seines
Informationsmodells zur Verwendung auf einer übergeordneten Netzverwaltung
zu erzeugen. Es ist weiterhin relativ einfach, eine grafische Darstellung
eines derartigen Netzes zu erzeugen und Verkehrsstrecken dadurch
zu spezifizieren, dass Pfade zwischen Diensteknoten definiert werden,
die durch abstrakte Knoten hindurchlaufen. Diese grafischen Pfade
können
dann zur automatischen Konstruktion von CR-LDP-Anforderungen zur
Ausbildung der Verkehrsstrecken verwendet werden. Das CR-LDP kann auf
einem vorhandenen Zwangsbedingungs-basierten leitweggelenkten Etikett-vermittelten
Pfad (CR-LSP) ablaufen, um den Verkehrskontrakt neu auszuhandeln,
so dass die Technik eine nahezu Echtzeit-Erzeugung von VPN's sowie flexible Dienstebenen-Vereinbarungen
vorsieht, die modifiziert haben können, beispielsweise auf einer
täglichen
Basis oder auf irgendeiner Basis, die für das Kunden-Verkehsprofil
geeignet ist.
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Eine Verwaltungs- und Betreiber-Steuerfunktion
für das
physikalische Schicht-1-Netz
nach den 1 und 2 ist in 3 gezeigt. Diese Figur zeigt als Beispiel
ein einfaches Netz auf der Grundlage einer Gruppe von Kernknoten 18,
die einen abstrakten Knoten 22 bilden, und Diensteknoten 11.
Das reale Netz hat ein Verwaltungssystem, das auf einer hierarchischen
Struktur von Elementen-Verwaltungen 31 und
(Teil-) Netzverwaltungen 32 beruht. Die (Teil-) Netzverwaltung 32 ist
für die
Konstruktion der abstrakten Knoten-Informationsmodell-Darstellung
des Netzes verantwortlich, wobei diese Information an eine übergeordnete
Verwaltung 33 weitergeleitet wird. Eine untergeordnete
Verwaltung 36 stellt eine virtuelle Vermittlungs-Verwaltung
bereit, um eine Fehler-, Konfigurations-, Abrechnungs-, Betriebsleistungs-
und Sicherheitsverwaltung auszuführen.
Die übergeordnete
Verwaltung 33 wird zur Definition von VPN's und zur Anordnung
von Verkehrsstrecken zur Realisierung dieser VPN's verwendet. Die übergeordnete Verwaltung erzeugt,
modifiziert und entfernt weiterhin virtuelle Vermittlungen. Verkehrsstrecken-Anforderungen
werden an die Betreiber-Steuerschicht 1 (34) weitergeleitet,
um den CR-LDP-Prozess einzuleiten. Dies ist der Schnittstellenpunkt
für die
NPLS-Schicht-1-Betreibersteuerung, für die das allgemeine offene
Richtlinien-Diensteprotokoll (COPS) bevorzugt wird.
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Das in 4 für die Teil-Netz-Verwaltung 32 gezeigte
Modell ist ebenfalls dahingehend vereinfacht, dass lediglich die
virtuellen Schicht-2-Vermittlungen (VS) 41 sichtbar sind.
Diese virtuellen Vermittlungen sind mit Zugangsports 42,
mit denen Benutzer verbunden sind, und Fernverkehrsstrecken 43 konfiguriert,
die Ende-zu-Ende
konfiguriert und mit SLA's versehen
sind.
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In 5 ist
das Konzept eines dynamischen Etikett-vermittelten Multiplex-Pfades
(DM-LSP) gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. In dem Beispiel des Netzes nach 5 ist eine hierarchische
3-Schicht-Anordnung von lokalen Knoten 51a, regionalen
Knoten 51b und internationalen Knoten 51c vorgesehen,
wobei jeder Knoten einen Etikett-vermittelten Routen umfasst. In
dem 3-Schicht-Netz von MPLS-Etikett-vermittelten Routern (LSR) wird
ein Maschenwerk von Schicht-1-Etikett-vermittelten Pfaden (LSP's) 52 ausgebildet.
Wie dies weiter oben beschrieben wurde, ist es möglich, die Zwangsbedingungen
für einen
neuen Etikett-vermittelten Pfad (LSP) in Ausdrücken vorhandener LSP's zu definieren,
wobei in diesem Fall ein Schicht-2-LSP ausgebildet wird, und ein
zweites Etikett definiert den eingebettetem CR-LSP. Bei der DM-LSP-Anordnung
nach 5 wird ein Etikett
der dritten Ebene definiert, das sich auf eine einer Anzahl von
Sitzungen bezieht, die dynamisch auf den gleichen Etikett-vermittelten
Pfad (LSP) multiplexiert werden können. Der DM-LSP als solcher
hat keinen expliziten Verkehrskontrakt, sondern ist statt dessen der
folgenden Zwangsbedingung unterworfen. Eine neue Sitzung kann auf
den dynamischen Multiplex-LSP dann und nur dann multiplexiert werden, wenn
die Ressourcen-Zwangsbedingungen der Eintritts- und Austritts-Schicht-1-Zwangsbedingungs-basierten
leitweggelenkten Etikett-vermittelten Pfade (CR-LSP's) erfüllt sind.
Die Prüfung
dieser Zwangsbedingungen kann in den LSR's der ersten und dritten Stufe ausgeführt werden,
die einen vollen Überblick über die
Ressourcen haben, die den erst- bzw. zweitstufigen-Schicht-1-LSP's zugeteilt sind.
Die zweitstufigen (zentralen) LSR's 51b führen eine implizite Vermittlungsfunktion
dahingehend aus, dass Sitzungen dynamisch zwischen LSR's 51a, 51c der ersten
und dritten Stufe gelenkt werden, wobei irgendwelche verfügbaren Schicht-1-CR-LSP verwendet werden,
doch sind die LSR's 51b der
zweiten Stufe an dem Steuerprozess nicht beteiligt. Dies vereinfacht
die Gesamt-Steuerarchitektur für
das Netz und macht die Echtzeit-Verarbeitungsanforderungen an diesen
zweitstufigen (zentralen) LSR's
zu einem Minimum, was es ermöglicht,
dass diese in erheblichem Ausmaß skaliert
werden und dennoch eine volle Vermittlungsflexibilität aufrechterhalten
wird. 5 zeigt weiterhin
eine Anzahl von LSR's,
die dazu verwendet werden, eine Leitweglenkung der Schicht-1-CR-LSP's durchzuführen. Dies
sind zusätzliche
Netzstufen, die für
die Verkehrsverwaltung von großen
Zahlen von VPN's
erforderlich sein können,
sie müssen
jedoch nicht direkt an dem Betrieb der DM-LSP's beteiligt sein. Die Ausbildung eines DM-LSP
kann in CR-LDP realisiert werden, wobei CR-LDP die Etikett-Anforderungsmitteilung
zur Ausbildung der CR-LSP's
verwendet. Innerhalb dieser Mitteilung kann eine Benachrichtigung,
dass dies ein DM-LSP ist, explizit dadurch signalisiert werden, dass
ein Typ-Längen-Wert-
(TLV-) Feld definiert wird, das diese Information überträgt. Alternativ
kann ein vorhandener Verkehrs-TLV verwendet werden, in dem die Verkehrskontrakt-Parameter
(Spitzen-Datenrate, usw.) auf Null-Werte gesetzt werden. Bei Empfang
dieser Null-Werte sind die Empfängerknoten
in der Lage, daraus zu folgern, dass, weil bisher noch kein Verkehrskontrakt
definiert wurde, obwohl der neue CR-LSP in CR-LSP's der ersten Schicht
mit Verkehrskontrakten auszubilden ist, diese Anforderung eine Anforderung
für einen
DM-LSP sein muss. Der Fachmann wird erkennen, dass ähnliche
Mechanismen ebenfalls für
RSVP-TE definiert werden können.
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Der Eintrittspunkt an dem DM-LSP
(der erststufige LSR 51a) hat keinen inhärenten Überblick über die
verfügbare
Ressource in dem zweitstufigen Schicht-1-LSP, so dass Anforderungen
für die
Ausbildung neuer Sitzungen auf dem DM-LSP aufgrund unzureichender
Ressourcen in dem zweitstufigen (Austritts-) Schicht-1-ER-LSP abgelehnt
werden können. Die
Wahrscheinlichkeit einer Ablehnung kann beträchtlich verringert werden,
wenn der drittstufige (Austritts-) LSR periodisch die verfügbaren Ressourcen
(innerhalb des zweitstufigen Schicht-1-LSR) an die erststufigen
LSR's mitteilt.
Diese Ressourceninfarmation ermöglicht
es den erststufigen LSR's, DM-LSP's mit einer größeren Erfolgswahrscheinlichkeit
auszuwählen.
Alternativ kann die Wahrscheinlichkeit einer Ablehnung im Wesentlichen
vollständig dadurch
beseitigt werden, dass ein Mechanismus verwendet wird, bei dem die
zweitstufige Schicht-1-CR-LSP-Bandbreite vorher zu DM-LSP's entsprechend dem
derzeitigen (und vorhergesagten zukünftigen) Bedarf zugeteilt wird.
Um diesen letzteren Mechanismus zu realisieren, sendet der erststufige
LSR signalisierte Anforderungen an den betreffenden drittstufigen
LSR, um die zusätzliche
Zuteilung von Bandbreite an einen bestimmten DM-LSP anzufordern.
Dieser Anforderung wird stattgegeben, vorausgesetzt, dass Bandbreite
zur Verfügung
steht und die Anforderung die Richtlinien-Zwangsbedingungen erfüllt, die
von dem Netz gesetzt sind. Ein äquivalenter
Prozess kann zur Freigabe von Kapazität verwendet werden, wenn diese
Kapazität
nicht mehr länger
benötigt
wird. Eine einfache Bandbreiten-Verwaltungsfunktion, die innerhalb
des drittstufigen (Austritts-) LSR realisiert ist, kann zur Ausführung einer
dieser zwei Mechanismen verwendet werden.
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Ein Beispiel für ein fünfstufiges virtuelles privateslöffentliches
Netz (VPN) mit einer Drei-Schicht-Etikettsteuerung ist in 6 gezeigt. Das Netz umfasst
eine hierarchische oder geschichtete Struktur von örtlichen
Tandem- oder Durchgangsvermittlungs-Routern 61a, nationalen
Durchgangsvermittlungs-Routern 61b und Durchgangsvermittlungs-Routern 61c.
Eine übergeordnete
Verwaltung 60 ist für
die Konfiguration eines oder mehrerer virtueller privater Netze
innerhalb der Netzstruktur nach 6 verantwortlich.
Diese VPN-Konfiguration wird dadurch ausgeführt, dass die Schicht-1-Etikett-vermittelten
Pfade (LSP's) unter
Berücksichtigung
der Dienstgüte-Vereinbarungen
und Zwangsbedingungen für
ihre Leitweglenkung durch das Netz definiert werden. Diese Information
wird als ein COPS- (gemeinsamer offener Richtlinien-Dienst) Befehl
formuliert, der nach unten zu dem Etikett-Vermittlungs-Router (LSR) 61a verschoben
wird, der den Eintritt des angeforderten CR-LSP bildet. Die übergeordnete
Verwaltung 60 verschiebt weiterhin die COPS-Befehle an
eine Zugangsverwaltung (AM) 64 in einer Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung 65, wobei
die Zugangsverwaltung Ressourcen aufzeichnet, die zur Verwendung
bei Diensteanforderungen zur Verfügung stehen. Die Zugangsverwaltung 64 verschiebt
dann die COPS-Mitteilungen weiter an die LSR's verschiebt, wo diese Mitteilungen
zum Aufruf von RSVP-TE oder CR-LDP-Sitzungen verwendet werden, um das virtuelle
private Netz (VPN) auszubilden. Die übergeordnete Verwaltung 60 bildet
dann ein Maschenwerk von DM-LSP's
(dynamischen Etikett-vermittelten Multiplex-Pfaden) zwischen allen den
lokalen Etikett-Vermittlungs-Routern und allen den nationalen Durchgangs-Etikett-Vermittlungs-Routern
aus. Zusätzlich
zu der Zugangsverwaltungsfunktion können vereinfachte Ressourcen-Verwaltungen,
die einzig den drittstufigen Kern-LSR's (nationale Durchgangsrouter) zugeordnet
sind, zur Steuerung der Zuteilung von Schicht-1-LSP-Bandbreite an
die DM-LSP's in
der vorstehend beschriebenen Weise verwendet werden.
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Der vorstehende Prozess bildet ein
Netz, in dem ein CR-LSP zwischen irgendwelchen zwei lokalen LSR's durch ein Paar
von DM-LSP's spezifiziert werden
kann. Für
eine vollständige
Maschenwerk-Konfiguration gibt es so viele alternative Routen zwischen
jedem Paar von örtlichen
Etikett-Vermittlungs-Routern, wie nationale Durchgangs-LSR's in dem Netz eingesetzt
sind. Wenn eine Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung
eine Sitzung mit QoS- (Dienstgüte-)
Garantien herstellen möchte,
sendet sie eine Anforderung an die zugehörige Zugangsverwaltung. Eine
Sitzungsanforderung kann direkt durch ein Sitzungssteuerprotokoll,
wie z. B. Q 1901 oder SIP eingeleitet werden, oder die Anforderung
kann als Ergebnis des Auffangens einer RSVP-Mitteilung eingeleitet
werden. Die Kommunikation zwischen den Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerungen (MGC)
verwendet ein Protokoll, das in der Lage ist, Verbindungssteuerinformationen,
wie z. B. Q 1901, SIP oder RSVP, zu tunneln. Die Verbindungssteuerinformation,
die zwischen Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerungen getunnelt
wird, umfasst eine Liste von LSP-ID's. In der Vorwärtsrichtung enthält diese Liste
einen Satz von Kandidaten von DM-LSP's, die zur Bereitstellung eines Zuganges
von den erststufigen zu den drittstufigen LSR's (lokale zu nationale Durchgangsrouter)
geeignet sind. Ein DM-LSP-Kandidat ist als ein CR-LSP definiert,
von dem die Ursprungs-AM annimmt, dass er verfügbare Ressourcen zur Berücksichtigung
der Sitzungsanforderung hat.
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In der Rückwärtsrichtung umfasst die LSP-ID-Liste
eine Liste der zwei DM-LSP's,
die die am entfernten Ende angeordnete Zugangsverwaltung für die Sitzungsanforderung
gewählt
hat. Diese Liste umfasst einen der DM-LSP's- Kandidaten,
die von der Ursprungs-Zugangsverwaltung angeboten wurden, sowie
einen DM-LSP, der die Verbindung von dem dritt- zum fünftstufigen
LSR (nationaler Durchgangsrouter zum fokalen Router) ergibt. Dieses
Schema kann getrennt für
jede Transportrichtung betrieben werden, oder ein bidirektionaler
Betrieb kann gewählt
werden. Das fünfstufige
Netz ist für Fernverkehr
oder globalen Verkehr ausreichend. Weniger Stufen würden für lokale
Dienste erforderlich sein.
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Sobald ein DM-LSP- (dynamischer Multiplex-Etikett-vermittelter
Pfad) Paar-Satz ausgehandelt wurde, wird die Ende-zu-Ende-Verbindung
von der Ursprungs-Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung hergestellt.
Diese Überleiteinrichtungs-Steuerung verwendet
beispielsweise H.248, um mit der Ursprungs-Medien-Überleiteinrichtung zu kommunizieren
und definiert sowohl den logischen Eintrittsport, der das Endgerät mit der
Medien-Überleiteinrichtung verbindet,
als auch ein Betreiber-Paket, das einen Pfad über das Netz charakterisiert.
Dieses Betreiber-Paket enthält
die erststufige LSR-IP-Adresse, die LSP-ID für den DM-LSP, der die erststufigen mit den drittstufigen
LSR's verbindet,
die LSP-ID für
den DM-LSP, der die dritt- bis fünftstufige
LSR's verbindet,
und die IP-Adresse der Abschluss-Medien-Überleiteinrichtung. Diese letzte
Adresse wurde entweder als Teil der normalen Inter-MGC-Rufsteuerungs-Signalisierung
signalisiert, oder sie könnte
als Teil des gerade beschriebenen Pfadaushandlungsprozesses getunnelt
werden. Die Ursprungs-Medien-Überleiteinrichtung
verwendet das Betreiber-Paket zur Einleitung einer Ende-zu-Ende-CR-LDP-Etikettanforderungsmitteilung,
die einen Pfad von einer Medien-Überleiteinrichtung
zur anderen Medien-Überleiteinrichtung
ausbildet. Parallel hierzu gibt die Abschluss-Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung
einen H.248-Befehl ab, um diesen Pfad mit dem logischen Port zu
verbinden, der die Medien-Überleiteinrichtung
mit dem am entfernten Ende angeordneten Endgerät verbindet, wodurch die Ende-zu-Ende-Sitzung
hergestellt wird. Die CR-LDP-Etikettanforderungsmitteilung
wird explizit die Ausführung
der Bandbreiten-Kapazitätssteuerfunktionen
an den erst-, dritt- und fünftstufigen
LSR's, (lokal, nationaler Durchgang,
lokal) bewirken. Somit wird die Verbindung zurückgewiesen, wenn derzeit keine
Bandbreite zur Verfügung
steht. Dies beseitigt das Potential von Wettlaufsituationen oder
irgendwelchen Ungenauigkeiten in den Bandbreitensteuer/Mitteilungsmechanismen.
Die QoS von vorhandenen Sitzungen wird immer aufrechterhalten.
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Bei dem vorstehend beschriebenen
von der Medien-Überleiteinrichtung
eingeleiteten Pfadreservierungsmechanismus sind die Medien-Überleiteinrichtungen
explizit über
die in dem Kern-Netz verwendeten LSP-ID's informiert. Wenn die Medien-Überleiteinrichtungen
keine Teilnehmer sind, denen vollständig vertraut wird, so würde es von
einem Sicherheitsgesichtspunkt aus vorteilhaft sein, diese Kern-ID's gegenüber diesen
zu verbergen, und der folgende alternative Reservierungsmechanismus
erzielt dies.
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Bei dieser alternativen Ausführungsform
wird eine Gruppe von LSP's
vorher zwischen den Medien-Überleiteinrichtungen
und den lokalen LSR's
festgelegt. Diese LSP-Gruppe wird von der übergeordneten Verwaltung als
Teil der anfänglichen
VPN-Ausbildung gesteuert. Den Zugangsverwaltungen wird eine Sichtbarkeit
dieser LSP's (über deren
LSP-ID's) und eine
Steuerung über
deren Zuteilung ermöglicht. Eine
Vor-Aushandlung erfolgt wie vorstehend beschrieben, um ein Paar
von DM-LSP's auszuwählen, doch
wird nach der Auswahl die Ende-zu-Ende-Verbindung in der folgenden Weise
reserviert. Die Ursprungs-MGC verwendet H.248, um eine Verbindung zwischen
dem Endgerät
und dem erststufigen LSR über
einen der vorkonfigurierten LSP's
zu schaffen, der von der Zugangsverwaltung ausgewählt wurde und
durch seine LSP-ID identifiziert ist. Die Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung
verwendet dann COPS, um die Verbindung zwischen dem erststufigen
LSR und dem fünftstufigen
LSR herunterzuschieben. Die COPS-Verschiebung enthält somit
die ankommende LSP-ID (MG an lokal) plus den LSP-ID's für den DM-LSP-Paar-Satz.
Der erststufige (lokale) LSR verwendet CR-LDP, um einen Pfad über das Kern-Netz zu dem fünftstufigen
LSR auszubilden. Parallel hierzu hat die Abschluss-Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung ähnliche
H.248-Befehle an die Abschluss-Medien-Überleiteinrichtung und eine
COPS-Verschiebung
an den fünftstufigen
LSR abgegeben, um die Fertigstellung der Ende- zu-Ende-Verbindung zu ermöglichen.
Der Abschluss- (fünftstufige)
LSR muss in der Lage sein, die CR-LDP-Etikett-Anforderungsmitteilung
mit der COPS-Verschiebe-Mitteilung
zu korrelieren, so dass er in der Lage ist, den Pfad über das
Kern-Netz hinweg mit dem Pfad zu der Abschluss-Medien-Überleiteinrichtung
zu verbinden. Dies kann implizit ausgeführt werden (das heißt, dass
der LSR weiß,
dass die nächste
CR-LDP-Anforderung, die er von einem vorgegebenen erststufigen LSR
empfängt,
mit der letzten COPS-Verschiebungsmitteilung korreliert) oder dies
kann explizit ausgeführt
werden (weil eine eindeutige Übereinstimmungs-Identifikation
sowohl in der COPS- als auch der CR-LDP-Mitteilung enthalten ist).
Der letztere Mechanismus kann auf verschiedene Weise erzielt werden.
Unser bevorzugtes Verfahren besteht in einer Vorzuteilung eines
Satzes von LSP-ID's
der dritten Schicht, die für
die Zugangsverwaltung sichtbar sind. Während der Pfadaushandlung wählt die
Zugangsverwaltung eine unbenutzte LSP-ID der dritten Schicht und
fügt diese
ID mit der LSP-ID des Kandidaten-DM-LSP ein. Sobald der Pfad ausgehandelt
wurde, enthalten beide COPS-Verschiebungen diese LSD-ID. Der erststufige
LSR verwendet diese LSP-ID zur Identifikation der LSP-ID der dritten
Schicht in der Etikettanforderungsmitteilung (es ist die Aufgabe
des Eintritts-LSR's, eine neue LSP-ID
für jeden
neuen CR-LSP zu spezifizieren). Der fünftstufige LSR kann dies dann
zu der betreffenden COPS-Anforderung korrelieren.
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Der Prozess der COPS-Verschiebung
ermöglicht
es, dass die Richtlinie, die auf einen bestimmten gesteuerten Fluss
an einem NPLS-Router angewandt wird, asynchron aktualisiert wird.
Das heißt,
dem MPLS-Router wird mitgeteilt, wie er die Behandlung zu ändern hat,
die er auf den Fluss anwendet, ohne dass zunächst nach einer Änderung gefragt
wird. Dieser Prozess wird durch die Verwendung von Klienten-Kennungen
zur Identifikation des Flusses ermöglicht.
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Wenn der Pfad für einen neuen Fluss an einer
Zugangsverwaltung empfangen wird, wird eine COPS-Entscheidungs-
(DEC-) Mitteilung verschoben, die den dem äußersten LSP zugeordnete Klienten-Kennung
verwendet. Dies führt
natürlich
die Auswahl des Erstschicht-ER-LSP aus. In dieser DEC-Mitteilung
ist die Liste von Pfaden enthalten, über die der Fluss geroutet
oder gelenkt werden soll. Diese Liste wird die LSP-ID des nahegelegenen
dynamischen Multiplex, die LSP-ID des am entfernten Ende angeordneten
dynamischen Multiplex und die LSP-ID der Verbindung von der am entfernten
Ende angeordneten örtlichen
Vermittlung zu der Ziel-Medien-Überleiteinrichtung
einschließen.
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Um die Übertragung dieser Information
zu ermöglichen,
haben wir ein neues Spezifisches COPS-Objekt definiert. Dieses Objekt
ist in 7 gezeigt. Das
Objekt verwendet das vorhandene spezifische COPS-Objektmuster und
hat eine CNum von 40 und einen CTyp von 2. Die CNum ist die Identifikation für das Objekt
und der CTyp ist die Instanz des Objektes. Das Objekt enthält die Liste
von LSP-ID's für den Fluss
in der Reihenfolge, in der sie zu verwenden sind. Daher zeigt die
LSP-ID 1 das nahegelegene dynamische Multiplex an und wird an dem
lokalen LSR in einen Doppel-Etikettstapel umgesetzt. Es sei bemerkt,
dass obwohl die Klienten-Kennung die Schicht 1- Fernleitung identifiziert,
diese Fernleitung und das dynamische Multiplex den gleichen LSP-ID-Raum
an dem lokalen Routen gemeinsam nutzen, so dass LSP-ID 1 in einfacher
Weise den richtigen Etikett-Stapel identifizieren kann. Die LSP-ID
2 wird die LSP-ID des zweiten dynamischen Multiplex enthalten, und
die LSP-ID 3 wird die LSP-ID des letzten Sprunges oder Streckenabschnittes
von dem entfernten lokalen LSR zu der MG enthalten.
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Diese nächsten zwei Werte sind die
vollen 48-Bit-LSP-ID's.
Damit diese zwei Werte in der gleichen Reihenfolge in jedes Paket
in diesem Fluss kopiert werden, wie dies vorstehend definiert wurde, müssen sie
eine geeignete Umsetzung durchlaufen. Wie dies in 7 gezeigt ist, besteht jede LSP-ID aus
einer 32-Bit-IP-Adresse und einer 16-Bit-LSP-Nummer. Es ist die
16-Bit-LSP-Nummer, die von Interesse ist, so dass jede LSP-ID die IP-Adresse
entfernt haben und durch vier voreilende Nullen ersetzt haben muss.
Dies nutzt die Tatsache aus, dass die Einfügung vorangestellter Nullen
in einer Binärzahl
den Wert dieser Nummer gleich bleiben lässt, das heißt, 1101
= 0000 1101.
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Wenn diese Umsetzung durchgeführt wurde, sollten
die LSP-ID's in
der gleichen Reihenfolge, in der sie in der COPS-Mitteilung auftreten,
in den Anfangsblock jedes Paketes in diesem Fluss an dem örtlichen
LSR eingefügt
werden. Das heißt,
dass LSP-ID 3, das am Weitesten innenliegende der Etiketten sein
sollte. Sobald dies erfolgreich abgeschlossen wurde, wird eine Zustandsberichts-
(RPT-) Mitteilung zurückgesandt,
was anzeigt, dass die neue Sitzung erfolgreich installiert wurde.
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Sobald die Reservierung abgeschlossen
ist, kann die Sitzung beginnen. Die Ursprungs-Medien-Überleiteinrichtung
führt die
Funktion der Umsetzung ankommender (IP-) Pakete und des Anhängens eines
einzigen Etiketts an diese Pakete vor der Weiterleitung an den erststufigen
LSR aus. Der erststufige LSR beendet das Etikett und verwendet dies
als einen Index, um einen 3-Etikett-Stapel auf die Nutzinformation
aufzulegen oder zu verschieben. Diese drei Etiketten umfassen: ein
Sitzungsetikett der dritten Schicht, ein DM-LSP-Etikett der zweiten
Schicht (für
die Leitweglenkung von den ersten bis drittstufigen LSR's) und das Etikett
der ersten Schicht. An dem zweitstufigen LSR (lokaler Durchgangsrouter) wird
der CR-LSP der ersten Schicht abgeschlossen, das Etikett der zweiten
Schicht wird zur Identifikation des richtigen zweitstufigen Schicht-1-CR-LSP
verwendet, und dessen Etikett wird auf den Etikett-Stapel aufgelegt
oder verschoben. An dem drittstufigen LSR (nationaler Durchgangsrouter)
wird der 2-Schicht-DM-LSP abgeschlossen, wobei das Etikett der dritten
Schicht zur Indexierung der entsprechenden Schicht-1- und Schicht-2-Etiketten
zur Weiterleitung der Sitzung zur nächsten Stufe verwendet wird. Die
Wirkung der vierten Stufe ist analog zur Wirkung an dem zweitstufigen
LSR. An dem fünftstufigen
LSR wird das Etikett der Schicht 3 mit dem entsprechenden Etikett
vertauscht, um die Verbindung von dem fünftstufigen LSR zu der Abschluss-Medien-Überleiteinrichtung
weiterzuleiten. Die Abschluss-Medien-Überleiteinrichtung schließt den MPLS-Stapel
ab und lenkt das Paket an das Abschluss-Endgerät.
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Die Etikett-Vermittlung in jedem
der fünf
Knoten ist ausführlicher
in 9 gezeigt, die weiterhin zeigt,
wie die wahlweise Verwendung des Abhebens des vorletzten Sprunges
zur Verbesserung der Bandbreiteneffizienz genutzt werden kann. Gemäß 8 empfängt der örtliche LSR ein Paket mit dem
Etikett, das dem MG-LSP A zur Konfigurationszeit zugeordnet wurde.
Diese Nutzinformation wird zurückgewonnen,
und vier Etiketten werden aufgelegt oder weitergeschoben: Tunnel-A-Etikett/DM-LSP-A-
Etikett/Sitzungs-Etikett. Unter der Annahme, dass der vorletzte Sprung
abgehoben wird, so ist dem von dem örtlichen Durchgangsknoten empfangenen
Paket das DM-LSP-A-Etikett vorangestellt. Weil dies der vorletzte
Knoten für
den DM-LSP A ist, wird dessen Etikett abgehoben. Die Nutzinformation
und die verbleibenden Etiketten werden dann auf den Tunnel B mit dem
Tunnel B-Etikett
ausgesandt. Wiederum bei Abheben durch den vorletzten Sprung wird
dem von dem nationalen Durchgangs-Router empfangenen Paket das Sitzungs-Etikett,
das verwendet wird, um den DM-LSP B zu identifizieren, und das Etikett-Paar Tunnel-C
vorangestellt, Diese zwei Etiketten werden oberhalb des Sitzungs-Etiketts
aufgelegt. An dem entfernten lokalen Durchgangs-Router wird das DM-LSP
B-Etikett als der
vorletzte Sprung für DM-LSP-B
erkannt und somit abgehoben. Die Nutzinformation und die verbleibenden
Etiketten werden auf den Tunnel D mit dem Etikett des Tunnels D
ausgesandt. An dem lokalen Ziel-LSR ist dem Paket das Sitzungs-Etikett
von MG-LSP B vorangestellt, das bei der Identifikation des MG-LSP
B verbraucht wird, und das Paket wird der Medien-Überleiteinrichtung
mit dem MG-LSP B-Etikett
zugeführt,
das ausgebildet wurde, als MG-LSP B konfiguriert wurde.
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In Analogie mit dem PSTN werden fünf Stufen
der Vermittlung als wünschenswert
für QoS-fähige Netze
angesehen, was zu einer lokalen/lokalen Durchgangsnationalen Durchgangs-/lokalen
Durchgangs-/lokalen Leitweglenkung für nationale Dienste und zu
einer lokalen/lokalen Durchgangs-/internationalen Durchgangslokalen
Durchgangs-/lokalen Leitweglenkung für internationale Dienste führt.
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Als Beispiel der Wirksamkeit der
vorstehend beschriebenen Techniken sei ein Betreiber mit 50 Millionen
Kunden in den USA und weiteren 50 Millionen in dem Rest der Welt
betrachtet, wobei 0,1 Erlang an Sitzungsverkehr pro Kunden angenommen
werden. Es sei angenommen, dass typischerweise 40% des Verkehrs Fernverkehr
ist, und dass 10% des Verkehrs internationaler Verkehr ist. Das
Netz in den Vereinigten Staaten könnte mit beispielsweise 500 örtlichen
Knoten mit typischerweise jeweils 100.000 Kunden organisiert werden.
Die lokalen Durchgangsvermittlungen könnten in beispielsweise 50
Gruppen mit zwei Vermittlungen in jeder Gruppe angeordnet werden,
die nationalem und internationalem Verkehr zugeordnet sind. Angenähert 100
nationale Durchgangsvermittlungen und 25 internationale Durchgangsvermittlungen
würden
in der gesamten Welt eingesetzt, um ein globales Netz zu schaffen.
In diesem Schema wurden die örtlichen
Knoten typischerweise lediglich 10.000 Erlang unterstützen, und
kein Durchgangsknoten müsste
mehr als 25.000 Erlang an Sitzungsverkehr unterstützen müssen. Dies
sind triviale Verkehrsmengen unter modernen Standards und dies zeigt
ohne weiteres die Flexibilität
und Wirksamkeit des hier beschriebenen fünfstufigen Netzes. Die Verbindungsmöglichkeiten
eines derartigen Netzes sind schematisch in 9 gezeigt. Die Knoten, wie sie gezeigt
sind, sind virtuelle Knoten, wobei eine reale physikalische Vermittlung
einer Anzahl derartiger virtueller Knoten unterstützen könnte.
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Die Gesamt-Steuerumgebung für fünfstufige MPLS-Netze
ist in 10 gezeigt. Jede
Zugangsverwaltung, die einer Medien-Überleiteinrichtungs-Steuerung
zugeordnet ist, hält
einen regelmäßigen Dialog mit
den dynamischen DM-LSP-Steuerfunktionen
in den nationalen und internationalen Durchgangs-Routern aufrecht.
Auf einer Routine-Basis informiert die Zugangsverwaltung die DM-LSP-Steuerung über ihre
derzeitige Nutzung von Ressourcen auf einem bestimmten dynamischen
Multiplex-LSP. Dies ermöglicht
es der dynamischen Multiplex-LSP-Steuerung,
die Ressourcennutzung auf dem verdeckten Tunnel (das heißt dem Austritt
von dem lokalen LSR zu dem nationalen Durchgangs-Router oder dem Eintritt
von dem nationalen Durchgangs-Router zum lokalen Router) für diesen
dynamischen Multiplex-LSP auszuwerten und eine explizite Zuteilung von
Ressourcen an die Zugangsverwaltung für das nächste Steuerintervall anzubieten.
Unter der Annahme von typischen Sitzungs-Haltezeiten, die der derzeitigen
PSTN-Praxis von
ungefähr
120 Sekunden äquivalent
sind, würden
Steuerintervalle von 10 oder 20 Sekunden geeignet sein. Alternativ
könnte
das weiter oben beschriebene Ankündigungsverfahren werwendet
werden.
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Wenn eine Sitzungsanforderung auftritt,
ist die AM auf der Ursprungsseite in der Lage, einen MG-LSP A auszuwählen und
mögliche
Kandidaten für
dynamische Multiplex-LSP's
Ax, Ay, Az zu benennen, die eine ausreichende zugeteilte Ressource
für die
Sitzung haben (wahlweise identifiziert sie auch die LSP-ID, die
zur Ausbildung des neuen Schicht-3-CR-LSP verwendet wird. Die Zugangsverwaltung
auf der Abschlussseite ist nunmehr in der Lage, den LSP-ID-Tupel für die Verbindung
dadurch zu definieren, dass Kandidaten darstellende dynamische Multiplex-LSP's Bx, By, Bz untersucht
werden. Nach der Auswahl bietet die Zugangsverwaltung MG-LSP A/DM-LSP
A/DM-LSP B/MG-LSP an. Dies wird dann an der Zugangsverwaltung verwendet,
um die Ende-zu-Ende-Verbindung aufzulegen. Wenn die DM-LSP-Steuerfunktion
vorsichtig bei der Zuteilung von Ressourcen an Zugangsverwaltungen
ist, ist der gesamte Prozess deterministisch, und die Schicht-1-Tunnels
müssen
niemals überlastet
werden. Der eingesetzte explizite Pfadreservierungsmechanismus stellt
sicher, dass dies immer der Fall ist.