DE60216534T2

DE60216534T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Bandbreitenverwaltung, dazugehöriges Rechnerprogramm, und Aufzeichnungsmedium, welches das Programm gespeichert hat

Info

Publication number: DE60216534T2
Application number: DE60216534T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Musashino-shi Oishi; Masaaki Musashino-shi Omotani; Kohei Musashino-shi Shiomoto
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: EP1249973B1; US20020120745A1; CA2372853C; EP1249973A2; DE60216534D1; EP1249973A3; US7047311B2; CA2372853A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bandbreitenverwaltung für den Einsatz in einem verbindungslosen IP-(Internetprotokoll)-Kommunikationsnetz oder dergleichen, das frei von der Notwendigkeit ist, vor dem Beginn einer Kommunikation eine Verbindung herzustellen, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bandbreitenverwaltung für ein Kommunikationsnetz, das die minimale Kommunikationsbandbreite garantiert.
In einem verbindungslosen Kommunikationsnetz wie dem IP-Kommunikationsnetz gibt es keine vorgegebenen Ende-zu-Ende-Wege. Mit anderen Worten ist nicht vorgegeben, auf welchem Weg das eingegebene Datagrammpaket durch das Netzwerk geleitet werden soll. Bei Eingabe des Paketes in einen Knoten des Netzwerkes greift der Knoten auf dessen Weiterleitungstabelle zu und legt die Strecke, auf der das Paket als nächstes gesendet werden soll, entsprechend der im Header des Paketes enthaltenen Zieladresse fest.
Die Weiterleitungstabelle ist festgelegt durch ein SPF-(Shortest Path First)-Schema. SPF ist eine Tabelle zur Auswahl eines Weges, der die Gesamtkosten von gewichteten Werten von Strecken zwischen dem Eingangs- (Quelle) und dem Ausgangs-(Ziel)-Knoten minimiert. Folglich werden Pakete vom gleichen Eingangsknoten zum gleichen Ausgangsknoten immer durch das Netzwerk über den gleichen Weg geleitet. Da die Paketleitung durch SPF unabhängig von individuellem Verkehr stattfindet, können jedoch bestimmte Wege oder Strecken in dem Netz manchmal so mit Paketen überlastet werden, dass es unmöglich wird, die erforderliche Paketleitung durchzuführen, so dass die Pakete verloren gehen oder fehlen können.
Als eine Lösung für dieses Problem ist eine als Diffserv (Differentiated Services) bezeichnete Architektur (IETF RFC2475) verfügbar. Diese Architektur setzt eine Mehrzahl von Prioritätsdienstklassen, um Dienste unterschiedlich zu behandeln und die Qualität der Kommunikation über das Internet zu verbessern. Unter diesen Diensten ist eine EF-(Expedited Forwarding, beschleunigte Weiterleitung)-Klasse (IETF RFC2475) eine Dienstklasse, die die vertragliche Bandbreite eines jeden Nutzers (Übertragungsrate, zum Beispiel in Mb/s angegeben) garantiert. Es ist jedoch die Bandbreite für Paketeingabe, die der Nutzer vertraglich festlegt, und das Ziel des Paketes ist unbekannt. Zum Beispiel werden in einem IP-Netz ND, wie in 1 abgebildet, das durch Strecken L₁₂, L₂₁, L₁₃, L₃₁, L₁₄, L₄₁, L₁₅, L₅₁, L₂₃, L₃₂, L₂₅, L₅₂, L₃₄, L₄₃ verbundene Knoten ND1 bis ND5 enthält, die Knoten ND1, ND2, ND3 als Kantenknoten verwendet, die mit Nutzerendgeräten U1, U2, U3 oder anderen Netzen verbunden sind, um ein Diffserv-Netz DNW zu bilden, in welchem eine Bandbreitengarantie für jeden zur EF-Klasse oder zugesicherten Weiterleitungsklasse gehörenden Nutzer, zum Beispiel U1, für das am Kantenknoten ND1 eingegebene Paket benötigt wird. In 1 ist als Beispiel gezeigt, dass ein Nutzerendgerät U1 an den Kantenknoten ND1 angeschlossen ist, doch sind in der Praxis mehrere Nutzerendgeräte an den Kantenknoten angeschlossen. Dies gilt für die anderen Kantenknoten und diejenigen in dem Netzwerk, das die vorliegende Erfindung wie später beschrieben verkörpert. Bei der verbindungslosen Datenübertragung wie in Diffserv ist, da kein bestimmter Weg voreingestellt ist, der Zielknoten des Paketes unbekannt, bis es tatsächlich in das Netzwerk eingegeben wird und seine Zielinformation gelesen wird.
Um Bandbreitengarantien für Diffserv-Nutzer zu geben, ist es erforderlich, die zu garantierende Bandbreite für alle möglichen Verkehrsmuster auf dem Diffserv-Netz zu bestätigen. In der Praxis gibt es jedoch genauso viele Kandidaten für Ziel-Kantenknoten, wie es das Netzwerk bildende Kantenknoten gibt, und es müssen alle möglichen Muster daraufhin betrachtet werden, wie viel Verkehr zu welchem Kantenknoten fließt. Wenn N die Anzahl der Kantenknoten und K die Anzahl der Schritte der Bandbreite für zulässigen Verkehr zu jedem Kantenknoten ist, ist die Zahl der Eingangsverkehrsmuster für alle Kantenknoten (K + M – 2)!/N – 2)!K!. Wenn beispielsweise N = 5 und K = 5, ist die Anzahl von Verkehrsmustern für alle Kantenknoten 56⁵. In dem tatsächlichen Netz ist der Wert N wesentlich größer, und entsprechend nimmt die Anzahl möglicher Verkehrsmuster entsprechend zu; es ist praktisch unmöglich, eine solche enorme Zahl von Verkehrsmustern zu berücksichtigen.
US-A-S 881 050 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2, 7 und 8. Bei diesem Stand der Technik sendet zum Zuteilen einer Bandbreite an einen Nutzer auf Anforderung einer reservierten Bandbreitenverbindung ein Ursprungsknoten eine Bandbreitenanforderungsnachricht an jeden der Durchgangsknoten auf einem ausgewählten Weg und an den Zielknoten. Jeder Durchgangsknoten bestimmt, ob ausreichend Kapazität vorhanden ist, um die Anforderung zu erfüllen, und antwortet dem Ursprungsknoten mit einer Bandbreitenantwortnachricht (Bandwidth Reply Message), die angibt, dass die Reservierung annehmbar ist (Non-Zero Bandwidth Reply) oder nicht (Zero Bandwidth Reply). Der Ursprungsknoten sammelt Bandbreitenantworten von allen Durchgangsknoten auf dem ausgewählten Weg und von dem Zielknoten, und wenn alle Bandbreitenantworten nicht Null sind, ist die Reservierung erfolgreich, und eine Bandbreitenauffrischungsnachricht (Bandwidth refresh message) wird an jeden Durchgangsknoten geschickt. Der Ursprungsknoten identifiziert den besten möglichen Weg entsprechend dem Netzstatus und den Verbindungsparametern, und jeder Durchgangsknoten verwaltet die Bandbreitenreservierungen auf den Strecken. Außerdem werden Strecken, bei denen ausreichend Bandbreite für die Reservierung der angeforderten Bandbreite verfügbar ist, sukzessive ausgesucht, bis der Zielknoten erreicht ist. Mit anderen Worten kann der Weg, der schließlich ausgewählt wird, von den Reservierungszuständen der Strecken abhängen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bandbreitenverwaltung anzugeben, die eine bequeme Schätzung der zulässigen Bandbreite für eine neue Bandbreitenreservierungsanforderung eines Nutzers der EF- oder zugesicherten Weiterleitungsklasse in dem Diffserv-Netz ermöglichen und dadurch die Berechnung der zulässigen Bandbreite in dem Netz mit geringer Rechenkomplexität implementieren.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, ein Programm zum Implementieren der Vorrichtung und des Verfahren zur Bandbreitenverwaltung und ein Aufzeichnungsmedium mit dem darauf aufgezeichneten Programm bereitzustellen.
Diese Ziele werden erreicht durch eine Bandbreitenverwaltungsvorrichtung wie in Anspruch 1 und 2 beansprucht, ein Bandbreitenverwaltungsverfahren wie in Ansprüchen 7 und 8 beansprucht, und ein Computerprogramm wie in Anspruch 13 beansprucht. Außerdem liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch, das Programm auf ein Aufzeichnungsmedium voraufzuzeichnen und es von dort zur Ausführung durch einen Computer auszulesen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer herkömmlichen Diffserv-Netzkonfiguration zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm einer Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, die in jedem Kantenknoten angebracht ist;
3A1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Eingangsverkehrstabelle zeigt;
3A2 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel der Eingangsverkehrstabelle zeigt;
3B ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Strecken-Bandbreitentabelle zeigt;
3C ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Kürzeste-Wege-Tabelle zeigt;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Diffserv-Netzkonfiguration zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewandt ist;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur zum Implementieren des Bandbreitenverwaltungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Bandbreitenreservierung gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Strecken zwischen Kantenknoten in dem Netzwerk und der auf jeder Strecke reservierten Bandbreite;
8 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Reservierung einer Bandbreite jeder Strecke für Eingangsverkehr an einem Kantenknoten ND1 in 7;
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Bandbreitenreservierungs-Annahmeentscheidungsprozedur gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das Abwandlungen der Schritte S6 bis S11 in 9 zeigt;
11 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Bandbreitenreservierung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Bandbreitenreservierung durch alle Kantenknoten gemäß der zweiten Ausgestaltung;
13 ist ein Flussdiagramm, das eine Bandbreitenreservierungs-Annahmeentscheidungsprozedur gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
14A ist ein Diagramm, das schematisch eine Netzwerkkonfiguration darstellt, die zur Bewertung der ersten und zweiten Ausgestaltung durch Simulationen verwendet wird;
14B ist eine Tabelle, die die maximal zulässigen Bandbreiten einiger Strecken in dem Netz der 14A zeigt;
15 ist ein Graph, der den maximalen Wert der angeforderten Bandbreite zeigt, der nach dem Verfahren von 9 zulässig ist; und
16 ist ein Graph, der den maximalen Wert der angeforderten Bandbreite zeigt, der nach dem Verfahren von 13 zulässig ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Mit Bezug auf 2 bis 5 wird eine Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens zur Bandbreitenverwaltung gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. 2 zeigt in Blockform eine Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung, die an jedem Kantenknoten des in 1 abgebildeten Diffserv-Netzes vorgesehen ist. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Bandbreitenverwaltungsprozedur zeigt, nach der die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 vorgeht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind in einem Diffserv-Netz DNW wie in 1 gezeigt, in welchem die Knoten ND1, ND2, ... durch die Strecken L₁₂, L₂₁, L₁₃, L₃₁, ... verbunden sind, die Knoten ND1, ND2, ND3 mit den Nutzern U1, U2, .., oder Kantenknoten anderer Netze verbunden, und jeder von ihnen enthält die in 2 abgebildete Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100. In der folgenden Beschreibung ist die Zahl der Kantenknoten gegeben durch N, die eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist.
In manchen Fällen reagiert das Netz, auf das die vorliegende Erfindung angewandt wird, auf eine Anforderung eines Nutzers nach Bandbreite durch Anbieten zweier Arten von Diensten, von denen der eine es dem Nutzer nicht erlaubt, seinen gewünschten Ziel-Kantenknoten zu spezifizieren und der andere es dem Nutzer erlaubt, den Ziel-Kantenknoten zu spezifizieren. Da in ersterem Fall der Nutzer Uj (mit 1 ≤ j ≤ N), der mit dem Kantenknoten NDj verbunden ist, in der Lage sein muss, ein willkürliches Ziel zu wählen, ist es notwendig, die vom Nutzer angeforderte Bandbreite auf dem kürzesten Weg zu jedem Kantenknoten NDi (mit i≠j) sicherzustellen. Dies ist gleichbedeutend mit dem Auswählen aller Kantenknoten NDi (mit i=1, ..., N_i i≠j) als Ziele. In letzterem Fall ist die Ausnutzungseffizienz höher als in ersterem Fall, da die vom Nutzer angeforderte Bandbreite nur auf dem kürzesten Weg zu angegebenen Ziel-Kantenknoten sichergestellt werden muss. Auch in diesem Fall muss, wenn alle Kantenknoten als Ziele spezifiziert sind, die angeforderte Bandbreite auf den kürzesten Wegen zu allen Zielknoten sichergestellt sein.
Die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 des Kantenknotens NDj mit 1 ≤ j ≤ N umfasst ein Bandbreitenverwaltungsteil 10, ein Sende-Empfangsteil 20, ein Steuerteil 30 und eine Speichervorrichtung 40, wie in 2 abgebildet. Das Bandbreitenverwaltungsteil 10 ist mit einer Eingangsverkehrstabelle 11 und einer Strecken-Bandbreitentabelle 12 versehen. In dem System, in dem kein Ziel spezifiziert wird, zeichnet die Eingangsverkehrstabelle 11 die gesamte bereits für Eingangsverkehr in das Diffserv-Netz von jedem Quell-Kantenknoten NDi (i=1, ..., N) reservierte Bandbreite auf, wie in 3A1 dargestellt. In dem System, in dem das Ziel spezifiziert wird, ist die Eingangsverkehrstabelle wie in 3A2 gezeigt, wo die bereits für jeweilige Wege reservierte Gesamtbandbreite in Entsprechung mit Kombinationen von Quell- und Ziel-Kantenknoten NDj-NDi gespeichert ist. Die Strecken-Bandbreitentabelle 12 zeichnet die maximal zulässige Bandbreite und vorreservierte Bandbreite für jede Strecke L_hk auf, wie in 3B abgebildet.
Das Bandbreitenvrwaltungsteil 10 ist ferner ausgestattet mit einer Topologiedatenbank 13 zum Aufzeichnen von für Verbindungen zwischen Knoten und Strecken des Diffserv-Netzes repräsentativer Topologieinformation, einem Kürzeste-Wege-Berechnungsteil 14 zum Berechnen des kürzesten Weges von jedem Kantenknoten zu einem gewünschten Ziel-Kantenknoten und einem Zulässige-Bandbreite-Berechnungsteil 15 zum Berechnen der Restbandbreite jeder Strecke, um zu entscheiden, ob eine Reservierung für neuen Eingangsverkehr zum Kantenknoten NDj angenommen werden soll. Das Zulässige-Bandbreite-Rechenteil 15 ist gebildet aus einem Restbandbreitenberechnungsteil 15A und einem Bandbreitenreservierungsteil 15B. In der Speichervorrichtung 40 sind Programme zum Steuern der Operationen der jeweiligen Teile 11-14, 15 und 20 und Programme zum Durchführen der Verarbeitung durch das Kürzeste-Wege-Rechenteil 14 und die Zulässige-Bandbreite-Rechenvorrichtung 15 gespeichert.
In der folgenden Beschreibung bezeichnet der "Weg" auch den kürzesten Weg. Die Kosten jeder Strecke sind vorgegeben. Das Kürzeste-Wege-Rechenteil 14 hat eine interne Tabelle 14T, wie in 3C gezeigt. Das Kürzeste-Wege-Rechenteil 14 berechnet den kürzesten Weg zwischen jeder Kombination von zwei Kantenknoten NDj-NDi basierend auf der Information aus der Topologiedatenbank 13 und erzeugt die Tabelle 14T, in welcher die Streckennummer L_hk (mit h≠k) jeder den kürzesten Weg bildenden Strecke in Entsprechung zu den zwei Kantenknoten wie gezeigt aufge zeichnet ist. Nach Bedarf wird auf die Tabelle 14T zugegriffen, um die Streckennummer des kürzesten Weges zwischen zwei beliebigen Kantenknoten zu ermitteln.
Wenn das Sende-Empfangsteil 20 eine Bandbreitenreservierungsanforderung RQ von der mit dem Kantenknoten NDj verbundenen Nutzervorrichtung Uj oder von dem anderem Kantenknoten NDi empfängt, und wenn die Anforderung keinen Ziel-Kantenknoten hat oder ihr Ziel nicht angibt, sucht das Restbandbreiten-Rechenteil 15A aus der Kürzeste-Wege-Tabelle 14T die Streckennummern der Strecken, die die kürzesten Wege zu allen anderen Kantenknoten bilden, liest dann aus der Verbindungsbandbreiten-Tabelle 12 die vorreservierte Bandbreite und die maximal zulässige Bandbreite (das heißt die Streckenkapazität) für jede Strecke, berechnet dann die Restbandbreite, die die Differenz zwischen der reservierten Bandbreite und der maximal zulässigen Bandbreite ist, und entscheidet, ob die Restbandbreite mehr als die für die angeforderte Reservierung erforderliche Bandbreite ist. Wenn die Restbandbreite mehr als die für die Reservierung auf jeder Strecke notwendige Bandbreite ist, wird entschieden, dass die angefragte Bandbreitenreservierung akzeptabel ist. Wenn hingegen die Restbandbreite auch nur auf einer Strecke weniger als die für die Reservierung notwendige Bandbreite ist, wird entschieden, dass keine Reservierung angenommen wird. In diesem Fall sendet das Bandbreitenreservierungsteil 15B ein Reservierung-unannehmbar-Signal NG an das Steuerteil 30, das seinerseits das Signal NG an das Nutzerendgerät Uj vom Sende-Empfangsteil 30 aussendet.
Wenn die Anforderung zur Bandbreitenreservierung annehmbar ist, aktualisiert das Bandbreitenreservierungsteil 15B die vorabgespeicherte Bandbreite in der Eingangsverkehrstabelle 11 durch Hinzuaddieren der angeforderten Bandbreite entsprechend dem die Bandbreitenreservierung anfordernden Kantenknoten (im Folgenden als Quell-Kantenknoten bezeichnet), aktualisiert dann die vorreservierte Bandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle 12 durch Hinzuaddieren der zur Reservierung angeforderten Bandbreite entsprechend jeder der oben erwähnten, die jeweiligen kürzesten Wege bildenden Strecken und sendet ein Reservierung-annehmbar-Signal OK an das Steuerteil 30. Das Steuerteil 30 sendet das Signal OK an den Quell-Kantenknoten, während es gleichzeitig die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ an alle Kantenknoten des Netzes sendet. Bei Empfang der Anforderung RQ führt jeder Kantenknoten die gleiche Verarbeitung aus wie im Fall des Empfangs der oben erwähnten Bandbreitenreservierungsanforderung RQ.
4 zeigt schematisch den Fluss von Signalen, wenn das Nutzerendgerät U4 eine neue Bandbreitenanforderung an den Kantenknoten ND4 in dem der Kürze wegen mit vier Kantenknoten ND1 bis ND4 dargestellten Diffserv-Netzes sendet. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur zeigt, der der Kantenknoten ND4 folgt, um die Anforderung zu bearbeiten.
Das Nutzerendgerät U4 sendet an den Kantenknoten ND4 ein Bandbreitenreservierungsanforderungspaket RQ (das heißt, die oben erwähnte Bandbreitenreservierungsanforderung RQ), entsprechend dem EF oder Weiterleitung-sichergestellt-(Assured Forwarding)-Dienst. Das Bandbreitenreservierungsanforderungspaket RQ enthält einen Header H, angeforderte Bandbreiteninformation BW und Zielinformation FW. Die angeforderte Bandbreiteninformation BW ist die vom Nutzer angeforderte Bandbreite, und die Zielinformation FW ist Information zum Spezifizieren des vom Nutzer als Ziel zu verwendenden Kantenknotens. Wenn der Nutzer das Ziel nicht spezifiziert oder der Nutzer entsprechend dem Dienst, den er in Anspruch nimmt, das Ziel nicht spezifizieren kann, wird die Zielinformation FW leer gelassen, oder Information, die alle Kantenknoten spezifiziert, wird eingetragen. Wenn ein oder mehrere Ziele spezifiziert sind, wird die entsprechende Zielinformation in das FW-Feld geschrieben.
Schritt S1: Empfang der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ des Nutzers mit der darin eingetragenen Bandbreitenreservierungsanforderung (und Zielspezifikationsanforderung).
Schritt S2: Berechnen der Restbandbreite jeder Strecke für die angeforderte Bandbreite (und das spezifizierte Ziel). Wenn zum Beispiel kein Ziel spezifiziert ist, und die Restbandbreite sämtlicher Verbindungen L₄₁, L₄₃ und L₁₂ auf den kürzesten Wegen P41, P42 und P43 vom Kantenknoten ND4 zu allen anderen Kantenknoten ND1, ND2 und ND3 mehr als die zur Reservierung angeforderte Bandbreite ist, entscheidet der Kantenknoten ND, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, wohingegen wenn die Restbandbreite auch nur auf einer Strecke kleiner als die zur Reservierung angeforderte Bandbreite ist, der Kantenknoten ND entscheidet, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite unannehmbar ist.
Schritt S3: Wenn die Reservierung unannehmbar ist, Senden des Reservierung-unannehmbar-Signals NG an das Nutzerendgerät U4.
Schritt S4: Wenn die Reservierung annehmbar ist, Hinzuaddieren der zur Reservierung angeforderten Bandbreite zu dem in der Eingangsverkehrstabelle 11 (2) des Kantenknotens ND4 vorabgespeicherten Wert, um ihn zu aktualisieren, dann Hinzuaddieren der angeforderten Bandbreite zu der vorreservierten Bandbreite der entsprechenden Strecke in der Strecken-Bandbreitentabelle 12, Senden der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ, die die angeforderte Bandbreite (und das spezifizierte Ziel) enthält, an alle anderen Kantenknoten ND1, ND2 und ND3 des Netzes und gleichzeitig Senden des Reservierung-annehmbar-Signals OK an das Nutzerendgerät U4.
Wenn wie oben erwähnt kein Ziel spezifiziert ist, gibt es die Möglichkeit, dass alle Wege von dem Kantenknoten ND4 zu den anderen Kantenknoten ND1, ND2 und ND3 von dem Nutzer U4 verwendet werden, und folglich werden Bandbreitenreservierungen für alle Wege vorgenommen, wobei in diesem Fall der Schlitz für die Zielinformation FW in der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ nicht vorgesehen sein muss. Das heißt, das Fehlen des Schlitzes für die Zielinformation FW bedeutet, dass alle anderen Kantenknoten als Ziel spezifiziert worden sind.
Das Beispiel der 4 bis 5 ist zwar mit Bezug auf den Fall des Empfangs der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ von dem mit dem Kantenknoten NDj verbundenen Nutzerendgerät Uj beschrieben worden, doch wird die oben beschriebene Verarbeitung genauso durchgeführt, wenn der Kantenknoten NDj von einem anderen Kantenknoten NDi die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ empfängt, die von der vom Kantenknoten NDj gesendeten verschieden ist.
Im Folgenden wird eine Beschreibung von zwei Ausgestaltungen der Prozedur der 5 zum Entscheiden, ob eine Bandbreitenreservierung angenommen wird, gegeben.
Ausgestaltung 1
Wenn bei dieser Ausgestaltung kein Ziel in einer neuen x[Mb/s]-Bandbreitenreservierung der EF- oder Weiterleitung-gewährleistet-Klasse für Eingangsverkehr zum Beispiel am Kantenknoten ND spezifiziert ist, wird die gleiche Bandbreite x[Mb/s], wie in 6 abgebildet, für die kürzesten Wege P42, P42 und P43 zu den Kantenknoten ND1, ND2 und ND3 reserviert, die als Ziel auswählbar sind. Dies soll die Verkehrsverwaltung über das Diffserv-Netz hinweg vereinfachen.
Wenn zum Beispiel Bandbreiten x₁, x₂, x₃ und x₄ bereits für Eingangsverkehr an den Kantenknoten ND1, ND2, ND3 und ND4 reserviert worden sind, wie in 7 dargestellt, wird das folgende Verfahren verwendet, um ein y[Mb/s]-Band zu suchen, das für den Eingangsverkehr am Kantenknoten ND4 neu reserviert werden kann. Es sei in diesem Beispiel angenommen, dass zwei Kantenknoten durch zwei getrennt in entgegengesetzten Richtungen vorgesehene Strecken verbunden sind. Zum Beispiel sind die Kantenknoten ND1 und ND2 verbunden durch die Strecke L₁₂ von ND1 nach ND2 und die Strecke L₂₁ von ND2 nach ND1, und jede Strecke hat eine vorgegebene maximal zulässige Bandbreite. Wie im Fall der 6 ist, wenn die für den Eingangsverkehr am Kantenknoten ND1 zu reservierende Bandbreite x₁[Mb/s] ist, die Bandbreite x₁[Mb/s] für jeden der Wege von ND1 zu den Ziel-Kantenknoten ND2, ND3 und ND4 reserviert worden. Es sei angenommen, dass für Eingangsverkehr an jedem der Kantenknoten ND2, ND3 und ND4 auch bereits Bandbreiten x₂, x₃ und x₄ auf (nicht dargestellten) Wegen basierend auf Reservierungsbandbreiten x₂, x₃ und x₄ reserviert worden sind.
Wenn eine neue Reservierung für die Bandbreite y für den Eingangsverkehr am Kantenknoten ND4 vorgenommen wird, wird eine Überprüfung durchgeführt, um festzustellen, welche Bandbreite bereits für jede Strecke von den Kantenknoten ND1, ND2, ND3 und ND4 reserviert worden ist, und basierend auf den Überprüfungsergebnissen wird entschieden, ob die neue Bandbreitenreservierung für den Eingangsverkehr am Kantenknoten ND1 annehmbar ist.
Um die obige Entscheidung zu treffen, wird die Bandbreite für jede Strecke wie nachfolgend mit Bezug auf 8 beschrieben bestimmt, in der die Reservierung der Bandbreite x für den Eingangsverkehr am Kantenknoten ND1 durch drei verschiedene Schichten der dick gezeichneten Wege zu den drei Ziel-Kantenknoten ND2, ND3 und ND4 dargestellt ist. Es sei angenommen, dass diese Wege durch das SPF-Schema vorgegeben sind. Die unterste Schicht zeigt die insgesamt für die Strecken durch die drei Wege zu diesen drei Ziel-Kantenknoten ND2, ND3 und ND4 reservierte Bandbreite.
In der obersten Schicht sind ein dick gezeichneter Weg zu dem Ziel-Kantenknoten ND2 und die Strecke L₁₂ auf dem Weg mit der auf der Strecke L₁₂ reservierten Bandbreite x₁[Mb/s] gezeigt. In der zweitobersten Schicht sind der dick gezeichnete Weg zu dem Ziel-Kantenknoten ND3 und die den Weg bildenden Strecken L₁₂ und L₂₃ gezeigt. Die Bandbreite x₁[Mb/s] ist auf jeder der Strecken L₁₂ und L₂₃ reserviert worden. In der drittobersten Schicht sind der Weg zu dem Ziel-Kantenknoten ND4 und die den Weg bildende Strecke L₁₄ gezeigt, und die Bandbreite x₁[Mb/s] ist auch auf der Strecke L₁₄ reserviert worden. Die unterste Schicht ist eine überlagerte Version der drei Schichten, die die akkumulierten Werte der auf den jeweiligen Strecken reservierten Bandbreiten zeigt. In diesem Beispiel ist die gesamte vorreservierte Bandbreite 2x₁(Mb/s] auf der Strecke L₁₂ und x₁[Mb/s] auf den anderen Stecken L₂₃ und L₁₄.
Obwohl nicht gezeigt, sind die reservierten Bandbreiten x₂, x₃ und x₄ für den Eingangsverkehr an den Kantenknoten ND2, ND3 und ND4 ebenfalls in der gleichen Weise wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben berechnet worden, und die Bandbreitenreservierungen für die jeweiligen Strecken werden akkumuliert und als vorreservierte Bandbreiten in die Strecken-Bandbreitentabelle 12 ( 2) entsprechend den Reservierungsbandbreiten x₂, x₃ und x₄ für Eingangsverkehr an den Kantenknoten ND2, ND3 und ND4 eingetragen. Alternativ können die Restbandbreiten auf jeder Strecke L_ij (mit i≠j), die das Ergebnis der Subtraktion der durch jeden Kantenknoten ND1, ND2, ND3 und ND4 vorreservierten Bandbreite von der maximal zulässigen Bandbreite der Strecke L_ij durch das Restbandbreitenrechenteil 15A sind, in die Tabelle 12 entsprechend der Strecke geschrieben sein, wie in 3B abgebildet.
Auf diese Weise ist die letzte vorreservierte Bandbreite (oder Restbandbreite) jeder Strecke in der Strecken-Bandbreitentabelle 12 gespeichert; so ist es möglich, zu entscheiden, ob die neue Reservierung für die angeforderte Bandbreite y für den Eingangsverkehr am Kantenknoten NDj angenommen werden soll.
9 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur zeigt, der die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung in dem Kantenknoten NDj in Reaktion auf die von dem Nutzerendgerät Uj oder einem anderen Kantenknoten empfangene Bandbreitenreservierungsanforderung RQ folgt. Die Anzahl der Kantenknoten sei in diesem Fall gegeben durch N.
Schritt S1: Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ empfangen wurde.
Schritt S2: Wenn ja, Aufsuchen aller Strecken jedes kürzesten Weges zu dem spezifizierten Ziel-Kantenknoten aus der Kürzeste-Wege-Tabelle 14T, dann Auslesen der vorreservierten Bandbreite und der maximal zulässigen Bandbreite entsprechend jeder gefundenen Strecke aus der Streckenzahl in der Strecken-Bandbreiten-Tabelle 12 und Subtrahieren der vorreservierten Bandbreite von der maximal zulässigen Bandbreite, um die Restbandbreite zu erfassen. Wenn die Restbandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle 12 wie in 3B dargestellt voraufgezeichnet ist, muss die Restbandbreite lediglich direkt ausgelesen werden.
Schritt S3: Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die angeforderte Bandbreite in der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ und die von dem Ziel-Kantenknoten zur Reservierung auf jeder Strecke angeforderte Bandbreite kleiner als die Restbandbreite sind.
Schritt S4: Wenn die zur Reservierung angeforderte Bandbreite nicht auf jeder Strecke weniger als die Restbandbreite ist, Senden des Reservierung-unannehmbar-Signals NG an den Quell-Kantenknoten, der die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ gemacht hat, und Zurückkehren zu Schritt S1.
Schritt S5: Wenn die zur Reservierung angeforderte Bandbreite auf jeder Strecke kleiner als die Restbandbreite ist, Hinzufügen der zur Reservierung angeforderten Bandbreite zur Eingangsverkehrstabelle 11 entsprechend dem Paar von Quell-Kantenknoten und Ziel-Kantenkanten.
Schritt S6: Addieren der zur Reservierung angeforderten Bandbreite zur vorreservierten Bandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle 12 für jede der Strecken, die die in Schritt S2 ermittelten kürzesten Wege bilden, und dadurch Aktualisieren der vorreservierten Bandbreite. Wenn die Restbandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle aufgezeichnet ist, wird die zur Reservierung angeforderte Bandbreite von der Restbandbreite subtrahiert, um diese zu aktualisieren.
Schritt S7: Senden des Reservierung-annehmbar-Signals OK an den die Bandbreitenreservierung anfordernden Kantenknoten und der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ an alle anderen Kantenknoten, und Zurückkehren zu Schritt S1. Das System kann auch so konfiguriert sein, dass die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 das Signal NG nur dann an den Quellknoten sendet, wenn die Reservierung nicht annehmbar ist, dass sie aber das Signal OK nicht sendet, wenn die Reservierung annehmbar ist.
Die zur Reservierung angeforderte Bandbreite jeder Strecke soll in dem Obigen die Gesamtsumme der angeforderten Bandbreiten für alle kürzesten Wege entlang der Strecke bezeichnen. Gemäß dieser Ausgestaltung ist im Falle der angeforderten Bandbreite x₁ die zur Reservierung angeforderte Bandbreite für die Strecke L₁₂ gleich 2x₁, wie zuvor mit Bezug auf 8 angegeben.
Wie beschrieben, ermitteln die Verarbeitungsschritte S2 bis S7 in 9 in Reaktion auf die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ alle Strecken aller kürzesten Wege zum spezifizierten Ziel, berechnen die Restbandbreite auf jeder der ermittelten Strecken und führen eine Überprüfung durch, um festzustellen, ob die zur Reservierung angeforderte Bandbreite kleiner als die Restbandbreite auf allen Strecken ist, doch ist es auch möglich, die Restbandbreite für jede ermittelte Strecke zu ermitteln und sie mit der zur Reservierung angeforderten Bandbreite zu vergleichen. 10 zeigt die Prozedur, die die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 10 in einem solchen Fall verfolgt.
Schritt S1: Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ empfangen wurde.
Schritt S2: Wählen eines der in der empfangenen Anforderung RQ eingetragenen Ziele, dann Ermitteln einer Strecke des kürzesten Weges zu dem ausgewählten Ziel und Auslesen der vorreservierten Bandbreite und der maximal zulässigen Bandbreite der ermittelten Strecke aus der Tabelle 12.
Schritt S3: Berechnen der Restbandbreite aus der vorreservierten Bandbreite und der maximal zulässigen Bandbreite der Strecke.
Schritt S4: Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die zur Reservierung angeforderte Bandbreite kleiner als die Restbandbreite ist.
Schritt S5: Wenn nicht, Senden des Reservierung-unannehmbar-Signals NG an die die Reservierung anfordernde Quelle.
Schritt S6: Wenn die zur Reservierung angeforderte Bandbreite weniger als die Restbandbreite ist, Durchführen einer Überprüfung, ob die Verarbeitung von Schritt S4 für alle Strecken dieses Weges durchgeführt worden ist, und wenn nicht, Wählen der nächsten Strecke und Zurückkehren zu Schritt S3.
Schritt S7: Wenn die Verarbeitung beendet ist, Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die Verarbeitung für die kürzesten Wege zu allen Zielen durchgeführt worden ist, und wenn nicht, Wählen des kürzesten Weges zu dem nächsten Ziel und Zurückkehren zu Schritt S2.
Schritt S8: Wenn die Verarbeitung für alle kürzesten Wege beendet worden ist, Addieren der angeforderten Bandbreite zur vorreservierten Bandbreite des Quell-Kantenknotens in Tabelle 11, um diese zu aktualisieren.
Schritt S9: Addieren der angeforderten Bandbreite zur vorreservierten Bandbreite der Strecke in Tabelle 12, die der Strecke jedes in Schritt S2 ermittelten kürzesten Weges entspricht.
Schritt S10: Senden des Reservierung-annehmbar-Signals OK an den Quell-Kantenknoten und der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ an alle anderen Kantenknoten.
Gemäß der Prozedur von 10 wird, wenn festgestellt wird, dass die Restbandbreite mehr als die angeforderte Bandbreite in auch nur einer Strecke ist, sofort entschieden, dass die Reservierung nicht annehmbar ist, und keine Entscheidung wird für die restliche Strecke getroffen. Diese Prozedur hat daher den Vorteil geringerer Rechenkomplexität.
Wie oben beschrieben, wird gemäß dieser Ausgestaltung, wenn die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ gemacht wird, die angeforderte Bandbreite auf den kürzesten Wegen zu allen Ziel-Kantenknoten reserviert, um eine endliche Anzahl von Verkehrsflussmustern auf ein einziges zu reduzieren, was eine erhebliche Verringerung der Rechenkomplexität ermöglicht. Außerdem kann ungefähr erfasst werden, ob der Verkehr mit der vom Kantenknoten NDj aus angeforderten Bandbreite annehmbar ist. Bei diesem Algorithmus wird angenommen, dass die Eingabe x[Mb/sj intakt an alle Kantenknoten gesendet wird, und infolgedessen wird die Verkehrsverteilung als sicherer als im gegenwärtigen Fall angesehen.
Ausgestaltung 2
In der oben beschriebenen ersten Ausgestaltung reagiert die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 auf die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ für den Eingangsverkehr am Kantenknoten NDj durch Reservieren der angeforderten Bandbreite x auf jedem der kürzesten Wege von dem Kantenknoten NDj zu allen anderen jeweils als Ziel des Verkehrs spezifizierten Kantenknoten. Da jedoch in diesem Fall unterschiedliche Wege (zum Beispiel zu den Kantenknoten ND2 und ND3) gebildet werden, die über die gleiche Strecke (zum Beispiel L₁₂ in 8) verlaufen, wird die gleiche Bandbreite x auf der gleichen Strecke mehrmals reserviert, wie aus der oben mit Bezug auf 6 und 7 angegebenen Beschreibung offensichtlich wird – dies ist im Hinblick auf die Nutzungseffizienz der Strecke unerwünscht. Die zweite Ausgestaltung soll solche Doppeltreservierung der gleichen angeforderten Bandbreite auf der gleichen Strecke vermeiden.
11 ist ein Schema, das die Reservierungsverarbeitung für angeforderte Bandbreite gemäß dieser Ausgestaltung zeigt. Es wird angenommen, dass die kürzesten Wege von dem die Bandbreitenreservierung anfordernden Kantenknoten ND4 zu allen anderen jeweils als Ziel spezifizierten Kantenknoten vorgegeben sind, wie im Fall von 6. In 11 ist die Strecke L₄₁ den Wegen vom Kantenknoten ND4 zu den Ziel-Kantenknoten ND1 und ND2 gemeinsam, und wenn die angeforderte Bandbreite x auf der Strecke L₄₁ für einen der Wege reserviert wird, wird dieselbe Bandbreite auf der Strecke L₄₁ für den anderen Weg nicht reserviert. Folglich wird in Reaktion auf die Reservierungsanforderung für Bandbreite (x[Mb/s]) für den Eingangsverkehr am Kantenknoten ND4 nur die Bandbreite x auf der Strecke L₄₁ zwischen den Kantenknoten ND4 und ND1 reserviert, wie in 10 abgebildet.
12 ist ein Schemadiagramm, in welchem Reservierungen von Bandbreiten x₁, x₂, x₃ und x₄, die von den Kantenknoten ND1, ND2, ND3 und ND4 für jeweilige Strecken entsprechend dem Bandbreitenreservierungsannahme-Entscheidungsschema vorgenommen werden, in vier Schichten getrennt dargestellt sind. In dem Beispiel der 12 ist zum Beispiel die vorreservierte Bandbreite der Strecke L₁₂ nur x₁[Mb/s], die vorreservierte Bandbreite der Strecke L₂₁ ist x₂+ x₃[Mb/s], und die vorreservierte Bandbreite der Strecke L₂₃ ist x₁ + x₂[Mb/s].
13 zeigt die Prozedur gemäß dieser Ausgestaltung, die die Bandbreitenreservierungsvorrichtung 100 verfolgt, um auf die Bandbreitenreservierungsanforderung RQ von dem Nutzerendgerät Uj des Kantenknotens NDj oder von den anderen Kantenknoten NDi zu reagieren.
Die dargestellte Prozedur gleicht derjenigen von 9 darin, dass bei Empfang der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ in Schritt S1 die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 100 entscheidet, ob die Bandbreitenreservierungsanforderung zugelassen wird, und im Fall der Annahme der Reservierung die vorreservierte Bandbreite durch Schritte S2 bis S7 aktualisiert. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausgestaltung darin, dass die Bandbreitenreservierung für jede Strecke, die auf der gleichen Bandbreitenreservierungsanforderung basiert, auf die angeforderte Bandbreite beschränkt ist; folglich wird in Schritt S3 in 13 die angeforderte Bandbreite als die zur Reservierung erforderliche Bandbreite verwendet und darauf überprüft, ob sie kleiner als die Restbandbreite ist. Ferner wird in Schritt S6 in 9 die angeforderte Bandbreite hinzuaddiert, um ihre doppelte Addition für die gleiche Strecke zu vermeiden. Es folgt ein Beispiel der Prozedur entsprechend Schritt S6 in 9.
Schritt S6-1: Auswählen eines Weges Pji unter den Wegen zu spezifizierten Zielen.
Schritt S6-2: Wählen einer der Strecken auf dem Weg Pij.
Schritt S6-3: Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob eine Vorreservierungsmarkierung auf der ausgewählten Strecke gesetzt ist, und wenn ja, Übergehen zu Schritt S6-5.
Schritt S6-4: Wenn die Marke nicht gesetzt ist, Addieren der angeforderten Bandbreite zur vorreservierten Bandbreite dieser Strecke und Setzen der Markierung auf der Strecke.
Schritt S6-5: Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die Verarbeitung für alle Strecken des Weges Pji durchgeführt worden ist, und wenn nicht, Auswählen der nächsten Strecke und Zurückkehren zu Schritt S6-2.
Schritt S6-6: Wenn die Verarbeitung für alle Strecken des ausgewählten Weges Pji durchgeführt worden ist, Durchführen einer Überprüfung, um festzustellen, ob die Verarbeitung für alle Wege durchgeführt worden ist, und wenn nicht, Auswählen des nächsten Weges und Zurückkehren zu Schritt S6-1.
Schritt S6-7: Wenn die Verarbeitung für alle Wege durchgeführt worden ist, Zurücksetzen der Markierung.
Es ist auch möglich, die Schritte S6-1 bis S6-7 in 13 auf Schritt S9 in 9 anzuwenden, um die doppelte Bandbreitenreservierung zu vermeiden. In einem solchen Fall wird die angeforderte Bandbreite als die zur Reservierung angeforderte Bandbreite in Schritt S4 verwendet.
Wie oben beschrieben, erfolgt gemäß dieser Ausgestaltung vor der Reservierung der angeforderten Bandbreite auf der Strecke eine Überprüfung, um festzustellen, ob die Strecke bereits für die gleiche Anforderung reserviert ist, und wenn sie vorreserviert ist, wird keine zusätzliche Reservierung getroffen; dadurch kann eine doppelte Reservierung vermieden werden, und die Effizienz der Nutzung der Strecke kann entsprechend erhöht werden.
Die erste und zweite Ausgestaltung wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo die Zielinformation FW, die die angeforderte Bandbreiteninformation BW begleitet, keinen speziellen Ziel-Kantenknoten spezifiziert, das heißt, in dem alle Kantenknoten spezifiziert sind, doch wenn ein oder mehrere bestimmte Kantenknoten NDi spezifiziert sind, wird in Schritt S3 in 9 oder 13 entschieden, ob die zur Reservierung angeforderte Bandbreite weniger als die Restbandbreite welcher Strecke auf den Wegen Pji von dem Kantenknoten NDi zu den spezifizierten Ziel-Kantenknoten NDi ist, und wenn ja, wird die angeforderte Bandbreite für die Strecken auf diesen Wegen Pji in Schritt S6-4 in 6 oder 13 reserviert.
Die Prozedur der 9, 10 oder 13 kann in der Speichervorrichtung 30 als ein Computerprogramm vorabgespeichert sein, so dass es daraus zur Ausführung durch das Steuerteil 30 ausgelesen wird. In einem solchen Fall wird die Verarbeitung durch das Kürzeste-Wege-Rechenteil 14 und das Zulässige-Bandbreite-Rechenteil 15 implementiert durch Ausführen des aus der Speichervorrichtung 30 gelesenen Programms. Ferner wurde für die erste und zweite Ausgestaltung beschrieben, dass die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung 10 in jedem Kantenknoten angeordnet ist, doch kann sie auch an ein oder mehreren Stellen im Netzwerk angeordnet sein, wobei in diesem Fall bei Empfang der Bandbreitenreservierungsanforderung RQ von dem jeweiligen Kantenknoten jede Bandbreitenverwaltungsvorrichtung entscheidet, ob die angeforderte Bandbreitenreservierung angenommen werden soll, und das Entscheidungsergebnis an den Kantenknoten sendet.
Außerdem ist bei der ersten und zweiten Ausgestaltung die vorreservierte Bandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle 12 aufgezeichnet, doch kann die vorreservierte Bandbreite durch die Restbandbreite ersetzt werden, wobei in diesem Fall bei jeder neuen Bandbreitenreservierung für jede Strecke die zur Reservierung angeforderte Bandbreite von der entsprechenden Restbandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle 12 subtrahiert wird, um diese zu aktualisieren. Das heißt, in Schritt S6 in 9 und 13 und Schritt S9 in 10 wird die maximal zulässige Bandbreite jeder Strecke als Anfangswert der Restbandbreite verwendet, und jedes Mal, wenn entschieden wird, die Bandbreitenreservierungsanforderung zuzulassen, wird die zur Reservierung angeforderte Bandbreite von der Restbandbreite der Strecke subtrahiert, um diese zu aktualisieren. Natürlich muss in Schritt S2 in 9, 10 und 13 die der ermittelten Strecke entsprechende Restbandbreite lediglich aus der Strecken-Bandbreitentabelle 12 gelesen werden.
14A zeigt ein Beispiel des Netzes zur Bewertung der vorliegenden Erfindung durch Simulationen. 15 und 16 sind Graphen, in denen die Maximalwerte der angeforderten Bandbreite, die in dem Netz durch die in 9 und 11 abgebildeten Prozeduren als zulässig befunden werden, als eine Funktion der von jedem Kantenknoten zu reservierenden Bandbreite (als maximaler Eingangsverkehr angesehen) x angegeben sind. Das Netz von 14A besteht aus insgesamt 10 Knoten (ND1 bis ND10), von denen sieben Kantenknoten sind (ND1 bis ND7) und von denen drei Kernknoten sind (ND8 bis ND10). In dem dargestellten Netz ist die maximal zulässige Bandbreite von Strecken auf 50 [Mb/s] gesetzt, mit Ausnahme der in der Tabelle von 14B gezeigten Verbindungen, und die Kosten jeder Verbindung sind angegeben durch den zugeordneten Zahlenwert und sind in beiden Richtungen gleich.
Der Einfachheit wegen sind die Eingangsbandbreiten von den Kantenknoten mit Ausnahme von ND5 alle auf x[Mb/s] gesetzt; die am Kantenknoten ND5 zulässige, durch die Prozedur von 9 der ersten Ausgestaltung erhaltene Bandbreite y[Mb/s] ist in 15 gezeigt, und die durch die Prozedur von 13 der zweiten Ausgestaltung erhaltene Bandbreite y[Mb/s] ist in 16 gezeigt.
Wie aus 15 und 16 zu sehen ist, bleibt die maximal zulässige Bandbreite y in beiden Fällen unabhängig von dem Wert von x auf einem konstanten Wert von 50 Mb/s, bis x=5 Mb/s ist, und danach nimmt der Wert der Bandbreite y mit zunehmendem Wert von x ab. Darüber hinaus ist die Streckennutzungseffizienz durch die Prozedur der 13 erhöht, die keine Doppeltreservierung beinhaltet; der Wert der maximal zulässigen Bandbreite y ist bei der zweiten Ausgestaltung größer als bei der ersten, wie aus einem Vergleich beider bei 20 Mb/s für die Bandbreite x deutlich wird.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben ermöglicht gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung des vorgeschlagenen Algorithmus die Verringerung der Anzahl von Mustern auf ein einziges unabhängig von der Anzahl N von Kantenknoten, an die ein Datagramm mit x[Mb/s] [übertragen wird], und die zulässige Bandbreite eines neuen Datagramms kann mit geringer Rechenkomplexität leicht abgeschätzt werden. Die Verwendung des Algorithmus nach der vorliegenden Erfindung verringert auch deutlich die Rechenkomplexität in einem kleinen Netz.

Claims

Bandbreitenverwaltungsvorrichtung zur Verwendung in einem Netzwerk, in welchem eine Mehrzahl von Knoten (ND1-ND5) durch Strecken (L) verbunden sind, wobei die Mehrzahl von Knoten zwei oder mehr Kantenknoten (ND1-ND3) umfasst, die mit anderen Netzwerken oder Nutzern (U1-U3) verbunden sind, wobei jeder der Kantenknoten eine Bandbreitenverwaltungsvorrichtung zum Verwalten der Reservierung von Bandbreite durch diesen Kantenknoten (ND1-ND3) hat, wobei die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung umfasst: Eine Zulässige-Bandbreiten-Berechnungsvorrichtung (15) zum Berechnen einer zulässigen Bandbreite in Reaktion auf eine empfangene Bandbreitenreservierungsanforderung, wobei die Anforderung Angeforderte-Bandbreiten-Information, die eine zur Reservierung angeforderte Bandbreite darstellt, und Zielinformation umfasst, die Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) darstellt; gekennzeichnet durch eine Strecken-Bandbreitentabelle zum Aufzeichnen einer Restbandbreite einer jeden dieser Strecken (L); wobei die Zulässige-Bandbreiten-Berechnungsvorrichtung (15) umfasst: ein Restbandbreitenberechnungsteil (15A) zum Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite unannehmbar ist, wenn die Restbandbreite wenigstens einer all dieser Strecken (L) von dem Kantenknoten (ND1-ND3) der Bandbreitenverwaltungsvorrichtung zu irgendeinem der Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) über den jeweils kürzesten Weg weniger als die zur Reservierung, basierend auf der angeforderten Bandbreite, erforderliche Bandbreite ist, und zum Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, wenn die Restbandbreite aller Strecken (L) von den Kantenknoten (ND1-ND3) zu jedem der Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) über die jeweils kürzesten Wege größer oder gleich der zur Reservierung erforderlichen Bandbreite ist; und ein Bandbreitenreservierungsteil (15B) zum Aktualisieren, wenn die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, der Restbandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle entsprechend jeder Strecke (L) auf dem kürzestem Weg zu jedem Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) durch Subtrahieren der zur Reservierung erforderlichen Bandbreite von der Restbandbreite.
Bandbreitenverwaltungsvorrichtung zur Verwendung in einem Netzwerk, in welchem eine Mehrzahl von Knoten (ND1-ND5) durch Strecken (L) verbunden ist, wobei die Mehrzahl von Knoten zwei oder mehr Kantenknoten (ND1-ND3) umfasst, die mit anderen Netzwerken oder Nutzern (U1-U3) verbunden sind, wobei jeder der Kantenknoten eine Bandbreitenverwaltungsvorrichtung zum Verwalten der Reservierung von Bandbreite durch diesen Kantenknoten (ND1-ND3) hat, wobei die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung umfasst: Eine Strecken-Bandbreitentabelle zum Aufzeichnen der maximal zulässigen Bandbreite und einer vorreservierten Bandbreite für jede dieser Strecken (L); und eine Zulässige-Bandbreiten-Berechnungsvorrichtung (15) zum Berechnen einer zulässigen Bandbreite in Reaktion auf eine empfangene Bandbreitenreservierungsanforderung, wobei die Anforderung Angeforderte-Bandbreiten-Information, die eine zur Reservierung angeforderte Bandbreite repräsentiert, und Zielinformation, die Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) repräsentiert, enthält; dadurch gekennzeichnet, dass die Zulässige-Bandbreiten-Berechnungsvorrichtung (15) umfasst: ein Restbandbreitenberechnungsteil (15A) zum Berechnen der Restbandbreite jeder Strecke (L) des jeweils kürzesten Weges zu jedem der Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) der Bandbreitenreservierungsanforderung aus der vorreservierten Bandbreite und der maximal zulässigen Bandbreite der Strecken-Bandbreitentabelle und zum Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite unannehmbar ist, wenn die Restbandbreite wenigstens einer der Strecken (L) weniger als die für die Reservierung, basierend auf der zur Reservierung angeforderten Bandbreite, erforderliche Bandbreite ist, und zum Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, wenn die Restbandbreite jeder Strecke (L) auf den jeweils kürzesten Wegen zu allen Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) größer oder gleich der zur Reservierung erforderlichen Bandbreite, basierend auf der zur Reservierung angeforderten Bandbreite, ist; und ein Bandbreitenreservierungsteil (15B) zum Aktualisieren, wenn die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, der vorreservierten Bandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle entsprechend jeder Strecke (L) des kürzesten Weges zu jedem Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) durch Addieren der zur Reservierung erforderlichen Bandbreite zu der vorreservierten Bandbreite.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Bandbreitenreservierungsteil (15B) Mittel zum Begrenzen der Bandbreitenreservierung der gleichen Anforderung von dem gleichen Kantenknoten (ND1-ND3) für jede Strecke (L) auf eine Reservierung und zum Aktualisieren der Restbandbreite umfasst, wobei die zur Reservierung erforderliche Bandbreite die zur Reservierung angeforderte Bandbreite ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Bandbreitenreservierungsteil Mittel zum Begrenzen der Bandbreitenreservierung der gleichen Anforderung von dem gleichen Kantenknoten (ND1-ND3) für jede Strecke (L) auf eine Reservierung und zum Aktualisieren der vorreservierten Bandbreite umfasst, wobei die zur Reservierung erforderliche Bandbreite die zur Reservierung angeforderte Bandbreite ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, ferner mit Mitteln zum Senden der Bandbreitenreservierungsanforderung an die Kantenknoten (ND1-ND3) mit Ausnahme des die Bandbreitenreservierungsanforderung machenden Knotens, wenn entschieden wird, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, bei der die Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) sämtliche Kantenknoten (ND1-ND3) mit Ausnahme des die Bandbreitenreservierungsanforderung machenden Kantenknotens (ND1-ND3) sind.
Bandbreitenverwaltungsverfahren für die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem Netzwerk, in welchem eine Mehrzahl von Knoten (ND1-ND5) durch Strecken (L) verbunden sind, wobei die Mehrzahl von Knoten zwei oder mehr Kantenknoten (ND1-ND3) umfasst, die mit anderen Netzwerken oder Nutzern (U1-U3) verbunden sind, wobei das Verfahren auf eine Strecken-Bandbreitentabelle zugreift, in der jede Strecke (L) und ihre Restbandbreite aufgezeichnet sind, und entscheidet, ob die Reservierung einer Bandbreite in einer empfangenen Bandbreitenreservierungsanforderung annehmbar ist oder nicht, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: (a) Reagieren auf die empfangene Bandbreitenreservierungsanforderung, die eine zur Reservierung angeforderte Bandbreite und Ziele enthält, durch Auslesen der Restbandbreite aus der Strecken-Bandbreitentabelle für jede Strecke (L) des kürzesten Weges zu jedem der Ziele; (b) Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite unannehmbar ist, wenn die Restbandbreite wenigstens einer von allen Strecken (L) zu irgendeinem der Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) auf dem jeweils kürzesten Weg kleiner als die zur Reservierung, basierend auf der angeforderten Bandbreite, erforderliche Bandbreite ist, und Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, wenn die Restbandbreite aller Strecken (L) zu jedem der Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) auf den jeweils kürzesten Wegen größer oder gleich der zur Reservierung, basierend auf der zur Reservierung angeforderten Bandbreite, erforderlichen Bandbreite ist; und (c) Aktualisieren der Restbandbreite, die der Strecke (L) eines jeden der kürzesten Wege zu den Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) entspricht, in der Strecken-Bandbreitentabelle durch Subtrahieren der zur Reservierung erforderlichen Bandbreite von der Restbandbreite, wenn in Schritt (b) entschieden wird, dass die Restbandbreite mehr als die zur Reservierung erforderliche Bandbreite ist.
Bandbreitenverwaltungsverfahren für die Bandbreitenverwaltungsvorrichtung nach Anspruch 2 zur Verwendung in einem Netzwerk, in welchem eine Mehrzahl von Knoten (ND1-ND5) durch Strecken (L) verbunden sind, wobei die mehreren Knoten zwei oder mehr Kantenknoten (ND1-ND3) umfassen, die mit anderen Netzwerken oder Nutzern (U1-U3) verbunden sind, wobei das Verfahren auf eine Strecken-Bandbreitentabelle zugreift, in der jede Strecke (L), ihre maximal zulässige Bandbreite und ihre vorreservierte Bandbreite aufgezeichnet sind, und das entscheidet, ob die Reservierung einer Bandbreite in einer empfangenen Bandbreitenreservierungsanforderung annehmbar ist oder nicht, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: (a) Reagieren auf die empfangene Bandbreitenreservierungsanforderung, die eine zur Reservierung angeforderte Bandbreite und Ziele enthält, durch Auslesen der maximal zulässigen Bandbreite und der vorreservierten Bandbreite für jede Stecke (L) des kürzesten Weges zu jedem der Ziele aus der Strecken-Bandbreitentabelle und Berechnen der Restbandbreite jeder Strecke (L); (b) Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite unannehmbar ist, wenn die Restbandbreite wenigstens einer der Strecken (L) zu irgendeinem der Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) über den jeweils kürzesten Weg kleiner ist als die, basierend auf der zur Reservierung angeforderten Bandbreite, zur Reservierung erforderliche Bandbreite, und Entscheiden, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist, wenn die Restbandbreite jeder Strecke (L) über die jeweils kürzesten Wege zu allen Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) größer oder gleich der zur Reservierung notwendigen Bandbreite, basierend auf angeforderten Bandbreite, ist; und (c) Aktualisieren der der Strecke (L) eines jeden der kürzesten Wege zu den Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) entsprechenden vorreservierten Bandbreite in der Strecken-Bandbreitentabelle durch Addieren der zur Reservierung erforderlichen Bandbreite zu der vorreservierten Bandbreite, wenn in Schritt (b) entschieden wird, dass die Restbandbreite mehr als die zur Reservierung erforderliche Bandbreite ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Aktualisierung der Restbandbreite durch den gleichen Kantenknoten (ND1-ND3) für jede Strecke (L) der kürzesten Wege zu den Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) basierend auf der gleichen Bandbreitenreservierungsanforderung in Schritt (c) auf ein Mal begrenzt ist, und bei dem die zur Reservierung erforderliche Bandbreite die zur Reservierung angeforderte Bandbreite ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Aktualisierung der vorreservierten Bandbreite durch den gleichen Kantenknoten (ND1-ND3) für jede Strecke (L) der kürzesten Wege zu den Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) basierend auf der gleichen Bandbreitenreservierungsanforderung in Schritt (c) auf ein Mal beschränkt ist, und bei dem die zur Reservierung erforderliche Bandbreite die zur Reservierung angeforderte Bandbreite ist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 7, 8, 9 und 10, ferner mit dem Schritt: (d) Senden der Bandbreitenreservierungsanforderung an die Kantenknoten (ND1-ND3) mit Ausnahme des die Bandbreitenreservierungsanforderung machenden Knotens, wenn in Schritt (c) entschieden wird, dass die Reservierung der angeforderten Bandbreite annehmbar ist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 7, 8, 9 und 10, bei dem die Ziel-Kantenknoten (ND1-ND3) sämtliche Kantenknoten (ND1-ND3) mit Ausnahme des die Bandbreitenreservierungsanforderung machenden Kantenknotens (ND1-ND3) sind.
Programm, das eingerichtet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, ein Bandbreitenverwaltungsverfahren wie in einem der Ansprüche 7 bis 12 definiert auszuführen.
Aufzeichnungsmedium, auf dem das Programm nach Anspruch 13 aufgezeichnet ist.