DE102004046400B4

DE102004046400B4 - Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz

Info

Publication number: DE102004046400B4
Application number: DE102004046400A
Authority: DE
Inventors: Andras Dr. Balazs; Stefan Dr. Rugel
Original assignee: Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2024-09-25
Also published as: EP1794940A1; CN101027876A; DE102004046400A1; US20070268831A1; WO2006032688A1; KR20070053256A

Abstract

Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz (10), insbesondere einem GPRS(General Packet Radio Service)- oder UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)-Netz, wobei das Mobilfunknetz (10) ein Funk-Zugangsnetz (20) und ein Kernnetz (12) aufweist und
– ein Paketdatenfluss (25) von mindestens einer Datenquelle (27) zu einem Mobilfunkendgerät (24) über mindestens eine Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) im Kernnetz (12) und das Funk-Zugangsnetz (20) weitergeleitet wird,
– in der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25) anhand eines vorgegebenen Klassifikationsschemas klassifiziert werden,
– als Klassifikationsschema ein Leaky-Gucket-Algorithmus eingesetzt wird, wobei eine Leak-Rate (R) einer vorgegebenen maximalen Datenrate entspricht,
– die Klassifizierung derart durchgeführt wird, dass für solche Datenpakete von einer Reihe aufeinander folgender Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25), bei deren Weiterleitung die durch die maximale Datenrate vorgegebene Bandbreite für die Übermittlung des Paketdatenflusses (25) überschritten würde, jeweils ein vorbestimmtes Klassifikationsergebnis erhalten wird (S3),
jedes klassifizierte Datenpaket (34) in der Netzwerkeinrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz, insbesondere einem GPRS- oder UMTS-Netz.
WO 02/528 00 A1 , EP 11 33 201 A1 , EP 11 33 202 A1 , EP 10 75 116 A2 , offenbaren jeweils Leaky-Gucket-Algorithmen zur Beschränkung des Paketdatenflusses in einer Netzwerkeinrichtung eines Mobilfunk-Kernnetzes und die WO 99/05828 A1 zeigt die Verwendung des Leaky-Gucket-Verfahrens im Hinblick auf den PDP-Kontext auf.
In GPRS- und UMTS-Netzen erfolgt die Übertragung von Daten paketorientiert, d. h. in Form von Datenpaketen, die einen Datenfluss zwischen einer Datenquelle und einem Mobilfunkendgerät bilden. Anders als in früheren, leitungsorientierten Netzen (z. B. GSM-Netzen) steht dem Datenfluss in paketorientierten Netzen keine exklusive Verbindung mit fest vorgegebener und reservierter Bandbreite mehr zur Verfügung. Vielmehr werden die Datenpakete einer Vielzahl von Paketdatenflüssen über gleiche Verbindungswege geleitet. Somit konkurrieren die Datenflüsse untereinander um die an den jeweiligen Netzwerkeinrichtungen verfügbaren Bandbreiten.
Als „Datenfluss" wird hier ein Ensemble von Datenpaketen angesehen, das zwischen einem Sender und einem Empfänger über ein Netz zu übermitteln ist. Hierbei kann es sich etwa um die Übertragung von Daten zwischen einem Server und einem Client handeln, bspw. zur Emailübertragung. Ein Datenfluss kann aber auch ein „Datenstrom" sein, bei dem es neben der vollständigen Übermittlung der Daten auch auf die Datenrate am Empfänger ankommt, bspw. für Telephonie- oder Videoanwendungen („Streaming Media").
Das weltweite Internet basiert ebenfalls auf dem Prinzip der paketvermittelten Datenübertragung. Aus diesem Bereich sind auch die Probleme bekannt, die sich aus der gemeinsamen Übertragung von Datenflüssen ergeben. Weder einzelne Datenflüsse, noch die für Backbone- oder Kernnetze typischen aggregierten Datenflüsse, die aus der Zusammenfassung bzw. Aggregation mehrerer Datenflüsse hervorgehen, weisen einen kontinuierlichen oder wenigstens annähernd kontinuierlichen Verlauf in der Datenübertragungsrate auf, wenn sie an einem bestimmten Punkt im Netz analysiert werden. Vielmehr zeigen solche Datenflüsse eine für den Internet-Datenverkehr geradezu charakteristische Unregelmäßigkeit in den Datenübertragungsraten, die als "Burstiness" bezeichnet wird. Ein einzelner "Burst" zeichnet sich dabei durch eine gegenüber einem Durchschnitt sprunghaft und deutlich erhöhte Paket- bzw. Datenübertragungsrate aus, die nur für kurze Zeit andauert.
Burstiness führt zur Überlastung von Netzwerkeinrichtungen, die die Vielzahl eintreffender Pakete nicht mehr bewältigen können. Somit besteht eine erhöhte Verlustwahrscheinlichkeit von Datenpaketen, da Datenpakete verworfen werden („Packet Loss"), wenn in der betroffenen Einrichtung, bspw. einem Router, keine Zwischenspeicher vorliegen oder diese bereits vollständig mit weiterzuleitenden Datenpaketen belegt sind.
Weiterhin führt die Überlastung auch zur Verzögerung von Datenpaketen („Delay"), wenn diese im Zwischenspeicher lange Zeit gehalten werden müssen. Verzögerte Datenpakete gelangen auch verzögert zum Empfänger. Je nach Art der übertragenen Daten kann eine übermäßige Verzögerung die Anwendung, die diese Daten verarbeitet, wesentlich stören. Dies gilt etwa für die Übertragung von Gesprächsdaten über das Internet („Voice over IP"), wo spätestens eine Verzögerung von 300 ms von dem Hörenden als lästig empfunden wird. Deshalb verwerfen üblicherweise Telephonie-Anwendungen Datenpakete, die mit einer entsprechenden Verzögerung eintreffen. Bei massiver Überlastung einer Netzwerkeinrichtung zwischen Sender und Empfänger bricht die Gesprächsverbindung schließlich zusammen.
Die einfachste Möglichkeit, trotz "Burstiness" eine zuverlässige Weiterleitung aller Datenpakete im Internet zu gewährleisten, d. h. Loss & Delay zu verringern, besteht darin, alle betroffenen Netzwerkeinrichtungen mit Weiterleitungskapazitäten auszurüsten, die es erlauben, auch die während Bursts auftretenden maximalen (Peak-)Datenraten zu behandeln. Allerdings ist dieses sogenannte "Over-Provisioning" teuer, da die Peak-Datenraten in der Regel sehr viel höher sind als die über längere Zeiträume gemittelten Datenraten. Somit müssen leistungsfähig dimensionierte Netzwerkeinrichtungen bereitgestellt werden, deren Kapazitäten jedoch den größten Teil der Zeit (wenn gerade keine Bursts zu verarbeiten sind) nicht genutzt werden.
Für Router oder vergleichbare Weiterleitungs-Netzwerkeinrichtungen werden daher zusätzliche Mechanismen zur Bewältigung von Bursts bereitgestellt. Diese basieren üblicherweise auf der Verwendung eines Zwischenspeichers, in dem Datenpakete, die zu einem Burst gehören, temporär zwischengespeichert werden. Ein solcher Zwischenspeicher kann bspw. pro physikalische Verbindung der Einrichtung zu benachbarten Einrichtungen im Netzwerk eingerichtet sein. Nach einer bestimmten Verzögerungszeit werden die zwischengespeicherten Pakete weitergeleitet. Der Burst ist damit verschwunden, d. h. die resultierende Datenübertragungsrate entspricht im Ergebnis eher einer durchschnittlichen Übertragungsrate pro Datenfluss.
Solche Netzwerkeinrichtungen können dann etwa dazu ausgebildet sein, spezielle Kennzeichnungen von Datenpaketen zu erfassen, auszuwerten und die Datenpakete entsprechend der Kennzeichnung zu behandeln. Hierzu muss dem Sender bekannt sein, welche Kennzeichnung zu welcher Behandlung führt, damit er die zu versendenden Daten entsprechend den Anforderungen der Anwendung wählen kann, welche die Daten anfordert. Ein Beispiel hierfür ist der so genannte DiffServ(„Differentiated Services")-Mechanismus.
Andere Mechanismen zur Überlaststeuerung betreffen Vereinbarungen, welche die Endpunkte eines Datenflusses miteinander aushandeln. Die Vereinbarung betrifft insbesondere die Datenrate und u. U. auch den Weg des Datenflusses durch das Netz. Eine Verkehrssteuerung im Netz ("Traffic Policing") überwacht bzw. erzwingt die Einhaltung der Vereinbarung. Ein Beispiel hierfür ist der RSVP(„ReSerVation Protocol")-Mechanismus.
Die Weiterleitung von Datenpaketen in Netzwerkeinrichtungen erfordert somit im Grundsatz stets mindestens zwei Schritte, nämlich den der Klassifikation eines ankommenden Datenpaketes und den der Behandlung des Datenpaketes gemäß einem Klassifikationsergebnis.
Die Klassifikation kann hierbei darin bestehen, dass die Zugehörigkeit des Datenpaketes zu einer bestimmten Klasse (beispielsweise einer DiffServ-Klasse) oder zu einem bestimmten Datenfluss (etwa einem RSVP-Datenfluss) bestimmt wird.
In Zuordnung zu der Netzwerkeinrichtung sind Behandlungsvorschriften abgelegt, die für jedes mögliche Klassifikationsergebnis die Behandlung des Datenpaketes spezifizieren. Ein entsprechendes Behandlungsmodul kann beispielsweise ein Datenpaket unmittelbar für die Weiterleitung freigeben, so dass dieses Paket in eine Ausgangsqueue der Netzwerkeinrichtung eingestellt wird und gemäß den vorhandenen, physikalischen Datenübertragungskapazitäten weitergeleitet wird. In Reaktion auf ein anderes Klassifikationsergebnis kann das Behandlungsmodul das Datenpaket in dem oben erwähnten Zwischenspeicher, der ebenfalls in Form einer Queue bzw. Warteschlange ausgebildet sein kann, zwischenspeichern. Nach einer gewissen Verzögerungszeit wird das gespeicherte Datenpaket ausgelesen und erneut demselben oder einem weiteren Klassifizierungsmechanismus zugeführt. In einer Netzwerkeinrichtung können mehrere Klassifizierungs- und Behandlungseinrichtungen hintereinander oder auch geschachtelt vorliegen.
Klassifizierung und Behandlung von Datenpaketen in Netzwerkeinrichtungen kann auch unabhängig von den Datenquellen bzw. -senken in den Einrichtungen eines Netzes erfolgen. Man spricht hier von Netzlastformung ("Traffic Shaping"), die vom Netzbetreiber mit dem Ziel durchgeführt wird, die Peak-Daten raten und Burstlängen zu begrenzen, die in am Netz ankommenden Datenflüssen auftreten.
Zwar ist es durch Anwendung der oben beschriebenen Verfahren prinzipiell möglich, die Burstiness des Internet-Verkehrs zu behandeln. Der Preis hierfür besteht jedoch in zunehmender Komplexität der Netzwerkeinrichtungen und ggf. auch der Endeinrichtungen. In diesem Spannungsfeld müssen sich Lösungsvorschläge bewähren. Von diesen gibt es eine Vielfalt, wie sie durch die fast unübersehbare Fülle an umfangreichen Fachbüchern zum Thema Bandbreitenmanagement im Internet dokumentiert ist, und die auch an der Anzahl der entsprechenden Arbeitsgruppen des Standardisierungsgremiums für das Internet, der IETF („Internet Engineering Task Force") abzulesen ist. Offenbar ist bisher keine für alle Anwendungen und Netzwerkeinrichtungen gleichermaßen optimale Lösung gefunden worden.
Die beschriebenen Probleme stellen sich auch in GPRS- und UMTS-Netzen, da hier Datenflüsse von Datenquellen aus dem allgemeinen Internet auf Mobilfunkendgeräte herunter geladen werden können.
Um für Mobilfunkendgeräte eine verbesserte Datenempfangsqualität bereitzustellen, hat man sich bisher überwiegend auf die Luftschnittstelle konzentriert, d. h. den Übergang vom Mobilfunknetz zum Endgerät, da die entlang des Weges von der Datenquelle zur Datensenke im Endgerät zur Verfügung stehende Bandbreite jedenfalls an dieser Stelle am stärksten eingeschränkt ist.
Um Loss & Delay an der Luftschnittstelle möglichst zu vermeiden, ist die „GPRS Flow Control" gemäß der 3GPP TS 08.18 bekannt. Die GPRS Flow Control schützt den der Luftschnittstelle vorgelagerten Zwischenspeicher bzw. Puffer in der BSC/PCU. An dieser Stelle reduziert sich die Übertragungskapazität auf die Bandbreite, die auf der Luftschnittstelle tatsächlich zur Verfügung steht. Die GPRS Flow Control regelt den Verkehr pro Zelle („BVC Flow Control") und pro Teilnehmer („MS Flow Control", vgl. die 8.1 in der TS 08.18).
Für die Flusskontrolle wird ein Algorithmus verwendet (8.2), bei dem der Füllstand des Puffers bzw. Buckets und die Leak-Rate (Abflussrate) in der BSC auf dem SGSN simuliert werden. Die Größe des Buckets und die Leak-Rate werden dem SGSN von der BSC mitgeteilt. Im Falle von Überlast werden die Datenpakete im SGSN zwischengespeichert bzw. gepuffert, was die Priorisierung des Transports nach 3GPP-QoS-Prinzipien ermöglicht.
Aus der Veröffentlichung von H. Jiang, C. Dovrolis, "Source-Level IP Packet Bursts: Causes and Effects", Proceedings of the 2003 ACM SIGCOMM conference an Internet measurement, ist bekannt, dass zumindest eine wesentliche Ursache von Bursts in der Generierung des Datenflusses an der Datenquelle liegt. Hier führen Mechanismen wie beispielsweise die UDP-Nachrichtensegmentierung und das Aneinanderreihen mehrerer Transfers innerhalb einer stehenden TCP-Verbindung dazu, dass von der Datenquelle in kurzer Zeit eine große Anzahl von Datenpaketen ausgesendet wird, die die durchschnittliche Datenrate bei weitem übersteigt.
Eine wesentliche Aussage der Veröffentlichung ist weiter, dass das Vorhandensein von derartigen "Source Level IP Packet Bursts" in einzelnen Datenflüssen einen wesentlichen Einfluss auch auf aggregierten Datenverkehr hat. Dementsprechend wird empfohlen, Datenquellen derart zu konfigurieren, dass derartige Packet-Bursts auch schon in einzelnen Datenflüssen nicht auftreten.
In diese Richtung zielt ein Verfahren zur Netzlastformung für UMTS/GRPS-Netze, das aus der 3GPP TS 23.107 bekannt ist. Hier wird eine maximale Bitrate ("maximum bitrate") definiert als eine maximale Anzahl von Bits, die über einen Netzeintrittspunkt („Service Access Point", SAP) in das Mobilfunknetz wäh rend einer bestimmten Zeitspanne eintreten, geteilt durch diese Zeitspanne. Ein Datenverkehr geht zu dieser maximalen Datenrate konform, wenn er gemäß einem Token-Gucket-Algorithmus gebildet ist, wobei die Token-Rate gleich der maximalen Bitrate und die Gucket-Size bzw. -größe gleich der maximalen SDU(„Service Data Unit")-Größe ist (vgl. etwa Abschnitt 6.4.3.1 in der TS 23.107).
Die Maximum Bitrate ist der einzige Parameter zur Regelung der Bitrate, der für die QoS-Klassen "Interactive" und "Background” in der TS 23.107 spezifiziert wird. Der Zweck besteht hier darin, eine maximale Bitrate für Datenflüsse an den Grenzen des Mobilfunknetzes zu definieren. Insbesondere geht es um die Begrenzung der Datenrate von Seiten der Applikation, wie den die beiden Verkehrsklassen betreffenden Passagen im Abschnitt 6.4.3.2 der TS 23.107 zu entnehmen ist.
Der Verkehr müsste also idealer Weise durch ein Datenfluss-Behandlungsmodul nahe der Datenquelle geformt werden. Hierzu schlägt die TS 23.107 einen "Conditioner" auf der Eingangsseite eines Gateways vor, vgl. 3 der TS 23.107.
Allerdings ist eine derartige Netzlastformung bisher kaum verbreitet. Für typische Applikationen wie beispielsweise Web-Browsing oder Email-Download werden von den Betreibern von Mailservern oder Webservern keine maximalen Bitraten vorgesehen. Allgemein haben die Betreiber von Datenquellen irgendwo im Internet auch keinen Anlass, aufgrund der Anforderungen von Mobilfunknetz-Betreibern flächendeckend entsprechende Bandbreitenbeschränkungen einzuführen.
Somit kann eine Architektur, wie sie in der 3 der TS 23.107 angedeutet ist, nur in Ausnahmefällen zu einer Verringerung der Burstiness im Kernnetz und Funk-Zugangsnetz (Radio Access Network", RAN) eines Mobilfunkbetreibers führen, wenn beispielsweise die Datenquelle zum Mobilfunknetz gehört oder der Betreiber des Netzwerkes eine entsprechende Vereinbarung mit dem Datenanbieter getroffen hat.
Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Verlustwahrscheinlichkeiten und das Auftreten von Verzögerungen bei der Weiterleitung von Datenpaketen von einer Datenquelle über ein Mobilfunknetz zu einem Mobilfunkendgerät auf einfache und kostengünstige Weise zu vermindern, sowie entsprechend ausgerüstete Netzknoten vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Netzwerkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Wie oben geschildert, hat sich das Bandbreitenmanagement in Bezug auf Mobilfunknetze bisher auf die Übertragung von Daten über die Luftschnittstelle konzentriert, wie dies beispielsweise bei der GPRS Flow Control gemäß TS 08.18, aber auch der Netzlastformung gemäß TS 23.107 der Fall ist (vgl. in der dortigen 3 den "Conditioner" an der Grenze des Funk-Zugangsnetzwerkes (RAN) zum Mobilfunkendgerät). Auf der anderen Seite wird in dem oben erwähnten Artikel von Jiang & Dovrolis mitgeteilt, man solle sich zum Glätten von Datenverkehr auf die Datenquelle konzentrieren, wie dies auch der TS 23.107 zu entnehmen ist.
Eine wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, sich von diesem hergebrachten Denken zu lösen und die Netzwerkeinrichtungen im Inneren des Kernnetzes in die Betrachtung mit einzubeziehen.
Zur Erläuterung wird in der 1 ein stark schematisiertes GPRS-Netz mit den Komponenten des Kernnetzes GGSN und SGSN und der Komponente des Funk-Zugangsnetzes BSC/PCU gezeigt.
Für einen von einer Datenquelle (Server) ausgehenden Datenfluss stehen im allgemeinen Internet sowie bei Eintritt in das Mobilfunk-Kernnetz über die Gi-Schnittstelle am GGSN zunächst noch einige 10 Mbit/s an Bandbreite zur Verfügung. Diese Bandbreite genügt, um bspw. Bewegtbilder im Rahmen einer Videotelephonie-Session zu übertragen; derartige Datenflüsse werden typischerweise mit 2 Mbit/s gesendet. Dies ist deutlich weniger als die verfügbare Kapazität (jedenfalls für einen einzelnen derartigen Datenfluss), so dass auch für etwa in dem Strom auftretende Bursts genügend Bandbreite zur Verfügung steht.
Im Kernnetz wird der Datenfluss über die Gn-Schnittstelle an dasjenige SGSN weitergeleitet, welches für die Betreuung des Mobilfunkendgerätes (MS) zuständig ist, das den Zielpunkt des Datenflusses darstellt. Obwohl auch an der Gn-Schnittstelle noch große Bandbreiten zur Verfügung stehen, können hier bereits Probleme durch die Burstiness eines oder mehrerer Datenflüsse auftreten, da die Gn-Schnittstelle bzw. das (in Downlink-, d. h. zum Endgerät weisender Richtung) nachgelagerte SGSN ein Aggregationspunkt ist, an dem zahlreiche Datenflüsse zusammentreffen.
Bei der Weiterleitung eines Datenflusses aus dem Kernnetz in das Funk-Zugangsnetz reduziert sich die verfügbare Bandbreite deutlich auf typischerweise 2 Mbit/s. Weiterhin ist die Luftschnittstelle Abis/Um zwischen Funk-Zugangsnetz und Mobilfunkendgerät ein Punkt, an dem Bursts zu erhöhter Verlustwahrscheinlichkeit und/oder Verzögerungen im Paketdatentransport führen. An dieser Stelle reduziert sich nämlich im allgemeinen die für die Übertragung von einem oder mehreren Datenflüssen verfügbare Bandbreite deutlich, beispielsweise von den ursprünglich einigen 10 Mbit/s auf unter 1 Mbit/s.
Die Burstiness des Paketdatenverkehrs kann aber nicht nur an der Luftschnittstelle, sondern auch an den weiteren, oben genannten Schnittstellen bzw. Punkten im Mobilfunknetz dazu führen, dass die Zwischenspeicher bzw. Puffer im GGSN, SGSN, BSC/PCU durch einen in einem Datenfluss auftretenden Burst überlastet werden und Datenpakete dieses oder anderer Datenflüsse verzögert werden oder verworfen werden müssen.
Von daher wird verständlich, dass auch die GPRS Flow Control das Problem des Loss & Delay beim Empfang von Datenflüssen in Endgeräten nicht löst:

1. Die GPRS Flow Control schützt den Engpass an der Luftschnittstelle, nicht aber die Kollisions- und Aggregationspunkte am Gn-Interface. Auch im Kernnetz oder an der Grenze zum Funk-Zugangsnetz bestehen Aggregationspunkte, insbesondere benachbart der Gb- bzw. Gn-Schnittstelle. Ferner wird auch an der Gb-Schnittstelle die verfügbare Bandbreite pro Datenfluss verringert.
2. Ist die Kapazität des Buckets auf dem SGSN nicht ausgeschöpft, erlaubt die Spezifikation es dem SGSN, die Datenpakete mit unbegrenzter Rate zur BSC zu senden. Erst wenn das Gucket aufgebraucht ist, begrenzt die Token Rate den Durchfluss in Richtung BSC. Da in der Praxis die Größen des Buckets sowohl für die BVC Flow Control als auch für die MS Flow Control durchaus im Bereich 50 Kbyte oder darüber liegen können, passieren kurzfristige Bursts den SGSN ungehindert.

Dies liegt daran, dass die Gucket-Size sich direkt auf die Glättung von Bursts auswirkt. Ankommende Datenpakete, deren aufsummierte Gesamtlänge die Gucket-Size nicht übersteigt, werden unmittelbar weitergeleitet. Ein aus einer Vielzahl von Paketen bestehender Burst wird also nicht abgefangen, wenn seine Gesamtlänge unter der Gucket-Size bleibt. Ein derartiger Burst passiert die Netzwerkeinrichtung unverändert.
Die GPRS Flow Control bietet damit auch für den Bereich zwischen SGSN und BSC, das Gb-Interface, keinen ausreichenden Schutz. Kritischer Punkt ist hier vor allem der SGSN-seitige Ausgang der NSVCs („Network Service Virtual Circuits") zur BSC über das Gb-Interface. An dieser Stelle wird die Band breite auf 64 kBit/s bis maximal 2 Mbit/s (Frame Relay) reduziert. Zudem wird hier der Verkehr zu mehreren Mobilfunkzellen zusammengefasst, es kann also zur gegenseitigen Behinderung einzelner Verkehrsdatenflüsse kommen.
Somit sollte ein geeignetes Verfahren zur Netzlastformung ein Bandbreitenmanagement im Kernnetz verwirklichen, um Verlustwahrscheinlichkeiten und Verzögerung von Datenpaketen für einen Datenfluss zwischen einer intern oder extern zum Mobilfunknetz gelegenen Datenquelle zu einem mit dem Mobilfunknetz verbundenen Mobilfunkendgerät wesentlich senken zu können.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Datenrate eines Datenflusses innerhalb des Kernnetzes auf eine maximale Datenrate zu begrenzen. Der überschüssige Verkehr wird in angemessenem Umfang, d. h. im Umfang der zu erwartenden Bursts, zwischengespeichert.
Hierzu wird in einer Netzwerkeinrichtung des Kernnetzes ein Klassifikationsschema zu implementieren, das auf Basis eines Leaky-Gucket-Algorithmus gebildet ist. Solche Algorithmen werden verbreitet für Klassifikationen und Behandlungen von Datenflüssen eingesetzt, somit kann auf vorhandene Algorithmen und Implementierungen bzw. SW-Module für diesen Algorithmus zurückgegriffen werden und die Umsetzung des Verfahrens gestaltet sich besonders einfach.
Grundlegende Parameter eines solchen Algorithmus sind stets eine Leak-Rate, die erfindungsgemäß einer vorgegebenen maximalen Datenrate entspricht, und eine maximale Gucket-Size. Die Gucket-Size des erfindungsgemäßen Leaky-Gucket-Algorithmus sollte genügend groß sein, um den Datenverlust gering zu halten. Auf jeden Fall muss deutlich mehr als ein Paket gespeichert werden können.
Der gemäß der TS 08.18 zu verwendende Token-Gucket-Algorithmus sieht eine Gucket-Size von der Größe mindestens einer Pa ketdateneinheit ("Package Data Unit", PDU) vor. Die typische Gucket-Size soll jedoch ausreichend sein, um den Datenfluss zu einem Mobilfunkendgerät für einen Zeitraum von 1 Sekunde zwischenzuspeichern. Als konkrete, typische Gucket-Size werden ca. 8.8 kByte genannt, vgl. Abschnitt 8.2.3.6. Wie oben angemerkt, kann die Gucket-Size aber auch durchaus bis zu 50 kByte groß werden.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bedingung geprüft, ob bei der Weiterleitung eines Datenpaketes aus einer Reihe aufeinander folgender Datenpakete eines Paketdatenflusses die durch die maximale Datenrate vorgegebene Bandbreite für die Übermittlung des Paketdatenflusses überschritten würde. Ist dies der Fall, wird ergänzend geprüft, ob die Gesamtlänge der Datenpakete die maximale Gucket-Size überschreiten würde. Sind beide Bedingungen erfüllt, wird das Paket verzögert.
Bei einem Algorithmus mit relativ großer Gucket-Size, wie bei der GPRS Flow Control gem. TS 08.18, wird die maximale Datenrate nur über relativ lange Zeiträume eingehalten, da ein Kurst mit einem Gesamtdatenumfang kleiner oder gleich der maximalen Gucket-Size nicht geglättet wird. Mit der sehr kleinen Gucket-Size gemäß der Erfindung können Bursts die Netzwerkeinrichtungen im Kernnetz nicht passieren.
Bei einem herkömmlichen Token-Gucket-Verfahren muss kontinuierlich geprüft werden, ob ein momentaner Gucket-Counter, entsprechend einem momentanen "Füllstand" des Buckets, die maximale Gucket-Size überschreitet.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen demgegenüber in der einfachen Implementierung. Im Gegensatz zu einer lückenlosen Flusskontrolle wird außerdem wenig CPU-Kapazität benötigt.
Im anspruchsgemäßen – Verfahren umfasst der Paketdatenfluss insbesondere diejenigen Paketdaten, die einer logischen Verbindung zwischen dem Mobilfunkendgerät und der Netzwerkeinrichtung zugeordnet sind, insbesondere in einem PDP-Kontext. Die logische Verbindung betrifft also Daten eines bestimmten Datentyps, die von einer Datenquelle zum Mobilfunkendgerät übermittelt werden.
Besonders einfach und damit vorteilhaft kann ein Verfahren ähnlicher Art (ebenfalls nicht anspruchsgemäß) im SGSN und/oder GGSN des Kernnetzes eines GPRS/UMTS-Mobilfunknetzes implementiert werden, da in diesen jeweils der aktuelle Parametersatz für momentan aktivierte PDP-Kontexte vorhanden ist. Auf diesen kann somit in einfacher Weise zugegriffen werden, um den Wert der maximalen Datenrate bzw. "Maximum Bitrate" für den zu behandelnden Datenfluss auszulesen.
Die maximale Datenrate ist Bestandteil der PDP-Kontextparameter. Der Zugriff auf die Datenpakete ist bis auf LLC-Ebene über die Header-Informationen der Datenpakete möglich. Dieser Wert kann dann der Leak-Rate des erfindungsgemäß verwendeten Leaky-Gucket-Algorithmus zugewiesen werden.
Eine Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Flusskontrolle gemäß TS 08.18 in einem SGSN ist ohne weiteres möglich. Hierzu wird bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren der Flusskontrolle nachgelagert. Insbesondere wird die maximale Senderate von MSC- und BVC Flow Control im SGSN auf die maximale Datenrate beschränkt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der überschüssige Verkehr pro Paketdatenfluss in einem Zwischenspeicher bzw. Warteschlangenspeicher zwischengespeichert. Dieser weist einen Speicherplatz von genügender Größe auf, so dass Datenpakete in einem Umfang zwischengespeichert werden können, wie er durch typische im Kernnetz auftretende Bursts bestimmt ist. Hierbei sind insbesondere Source-Level-Bursts zu berücksichtigen, die durch die Datenquelle des Paketdatenflusss verursacht werden. Ist der Zwischenspeicher gefüllt, werden weitere, überschüssige Datenpakete verworfen.
Weitere Merkmale, Zweckmäßigkeiten und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die wesentlichen Aspekte erfindungsgemäß ausgebildeter Netzwerkeinrichtungen ergeben sich aus den erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Hierfür sind Figuren beigefügt, von denen zeigt:
1 eine schematische Darstellung der verfügbaren Bandbreiten an wichtigen Schnittstellen bzw. Referenzpunkten in einem GPRS-Netz,
2 eine schematische Darstellung eines GPRS-Netzes mit erfindungsgemäß weiterentwickeltem SGSN und GGSN,
3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Ratenbegrenzungs-Algorithmus zur Konformitätsprüfung,
4 ein funktionales Blockschaltbild der erfindungswesentlichen Komponenten eines SGSN/GGSN aus der 2.
In der 2 sind in schematisierter Form Netzwerkeinrichtungen bzw. Netzelemente eines GPRS-Mobilfunknetzwerkes 10 gezeigt. Das Kernnetz 12 des Mobilfunknetzes 10 umfasst zwei GGSNs 14-1 und 14-2 sowie zwei SGSNs 16-1 und 16-2. Ferner liegt im Kernnetz 12 ein Gateway 18 vor, welches Funktionen einer Datenfluss-Formung gem. der TS 23.107 erfüllt und weiter unten genauer beschrieben wird. Das Funk-Zugangsnetz 20 des Mobilfunknetzes 10 umfasst eine BSC/PCU 22. Ein Mobilfunkendgerät 24 empfängt über das Mobilfunknetz 10 im Rahmen eines Datenflusses 25 Daten von einer über ein externes Paketdatennetz 26 angebundenen externen Datenquelle 27.
Der Datenfluss 25 betrifft dabei Daten, die im Rahmen eines für das Endgerät 24 im GGSN 14-1 und SGSN 16-1 aktivierten PDP-Kontextes übermittelt werden. Hierbei handelt es sich um TCP-Pakete, die von einer Anwendung, nämlich einem Web-Browser auf dem Endgerät 24 verwendet werden, um eine Website darzustellen. Als Beispiele könnten natürlich genauso gut andere Datenservices herangezogen werden, bspw. Email-Download oder dergleichen Download-Dienste.
Paketdatenflüsse wie der Fluss 25 sind mittels durchgezogener Pfeile dargestellt. Schnittstellen bzw. Referenzpunkte zwischen den Netzwerkeinrichtungen und an den Netzgrenzen sind mit den Bezeichnungen "Gi", "Gn", usw. versehen, wie sie dem Fachmann aus den 3GPP UMTS/GPRS-Spezifikationen bekannt sind.
Der Datenfluss 25 wird in Reaktion auf eine vom Endgerät 24 stammende Anforderung im Datenserver 27 erzeugt und von dort mit einer Datenrate an das Mobilfunknetz 10 gesendet, die von den Konfiguration des Servers 27 abhängt. In dem hier geschilderten Beispiel betrage die Datenrate 10 Mbit/s. Es können Bursts auftreten, bei denen die Datenrate für einige 10 Millisekunden bis einige 100 Millisekunden auf mehrere 10 Mbit/s ansteigt.
Bei Eintritt in das Netz 10 an der durch das Gateway 18 verkörperten Gi-Schnittstelle ist diese Datenrate in ihrem zeitlichen Verlauf durch die Gegebenheiten des externen Netzes 26 modifiziert. So ist es denkbar, dass zusätzliche Bursts in dem Datenfluss auftreten.
Das Gateway 18 ist gemäß der Spezifikation TS 23.107 gebildet, um die Datenrate des Datenflusses 25 an die Gegebenheiten des Mobilfunknetzes 10 anzupassen, konkret an die verfügbaren Bandbreiten im Kernnetz 12 und Funk-Zugangsnetz 20. Das Gateway 18 könnte auch als Teil des GGSNs 14-1 implementiert sein, ist hier jedoch als eigenständige Einheit gezeichnet, um zu verdeutlichen, dass die Netzlastformung gem. der TS 23.107 an der Außenseite des Mobilfunknetzes 10 stattfindet. Gemäß der TS 23.107 sind weitere Einheiten zur Netzlastformung, bezogen auf den Weg des Downlink-Datenflusses 25 zum Endgerät 24, erst wieder in der BSC/PCU 22 vorgesehen, um den Datenfluss an die Bandbreitenkapazität über die Luftschnittstelle anzupassen.
Im GGSN 14-1 wird der Datenfluss 25 (ggf. zusammen mit weiteren Datenflüssen, die nicht extra eingezeichnet sind) über eine Netzwerk-Schnittstelleneinheit 28 in Richtung auf das SGSN 16-1 ausgegeben. Die Schnittstelleneinheit 28-1 arbeitet in bekannter Weise, um den Datenfluss 25 an die Gn-Schnittstelle anzupassen.
Die Schnittstelleneinheit 29 im SGSN 16-1 stellt einen Aggregationspunkt dar. Wie in dem Beispiel der 2 gezeigt, werden hier Datenflüsse der GGSNs 14-1 und 14-2 zusammengeführt. Tritt nun nur in einem der in der Einheit 29 zusammengefassten Datenflüsse ein Burst auf, kann das den aggregierten Datenfluss empfindlich stören, wie in der Publikation von Jiang & Dovrolis gezeigt.
Gleiches gilt in dem Beispiel der 2 eingangsseitig an der BSC/PCU 22, wo Datenflüsse der SGSNs 16-1 und 16-2 in der empfangenden Schnittstelleneinheit 31 aggregiert werden.
Zwar sind die Schnittstelleneinheiten 29 und 31 zum Empfang von aggregierten Datenflüssen jeweils mit einer Durchschnitts-Bandbreite bzw. -datenübertragungsrate ausgebildet. Tritt jedoch in einer dieser Datenflüsse ein Burst auf, wird u. U. die Kapazität der Eingangsqueue bzw. -warteschlange der Einheit überfordert, so dass Pakete massiv verzögert oder gar verworfen werden müssen.
Um das Auftreten von Loss und Delay in Datenflüssen wie dem Datenfluss 25 beim Durchgang durch das Mobilfunknetz 10 zu verhindern, sind die den Aggregationspunkten vorgelagerten Schnittstelleneinheiten 28-1, 28-2 und 30-1, 30-2 erfindungsgemäß weitergebildet, um das Auftreten von Bursts in den Datenflüssen zuverlässig zu verhindern.
Zur genaueren Erläuterung sind in der 3 erfindungswesentliche Komponenten der Schnittstelleneinheit 28-1 dargestellt. Der Aufbau der Einheiten 28-2, 30-1 und 30-2 entspricht demjenigen der Einheit 28-1.
Die Schnittstelleneinheit 28-1 verfügt zunächst über eine Eingangswarteschlange bzw. Eingangsqueue 32. In diese werden Datenpakete 34 des Paketdatenflusses 25 vom Server 26 sowie Pakete weiterer Datenflüsse eingereiht, die zur Weiterleitung vom GGSN 14-1 über die Gn-Schnittstelle an das SGSN 16-1 bestimmt sind. Einige der Datenpakete 34 sind in der 3 schematisch dargestellt.
Zur Klassifizierung der in der Eingangsqueue 32 befindlichen Datenpakete 34 ist ein Klassifikationsmodul 36 implementiert. Zur Durchführung der Klassifizierung greift das Modul 36 auf einen Konstantenspeicher 38 zu, wie unten genauer beschrieben werden wird. Das Klassifizierungsergebnis wird an ein Behandlungsmodul 40 übergeben. Das Modul 40 ist ausgebildet, um in Abhängigkeit vom Klassifikationsergebnis ggf. zwischenzuspeichernde Datenpakete 34 in einem Zwischenspeicher 42 zu speichern, die zwischengespeicherten Pakete aus dem Speicher 42 wieder zu entnehmen, und nach der Zwischenspeicherung zurück in die Eingangsqueue 32 einzustellen. Nicht zwischenzuspeichernde Pakete werden vom Behandlungsmodul auf das Format der Gn-Schnittstelle angepasst und in eine Ausgangsqueue 44 gestellt, aus der die an das SGSN 16-1 weiterzuleitenden Pakete 34 entnommen und nach Maßgabe der physikalischen Kapazität der Verbindung zwischen GGSN 14-1 und SGSN 16-1 weitergeleitet werden.
Die Funktionsweise des Klassifikationsmoduls 36 wird anhand der Schritte S1 bis S10 des Flussdiagramms der 4 beschrieben. Im Schritt S1 wird überprüft, ob mindestens ein Datenpaket 34 in der Eingangswarteschlange 32 vorliegt. Ist das der Fall, wird durch das Klassifikationsmodul 36 (gemäß dem FIFO-Prinzip) die Länge des ersten in der Queue vorliegenden Paketes 34 bestimmt. Hierzu wird die Länge L(p) der Paketdateneinheit ("Packet Data Unit", PDU) in der LLC("Logical Link Control")-Protokollschicht des zu klassifizierenden Paketes p bestimmt.
Mit L(p) wird in Schritt S2 ein Vorhersagewert des so genannten "Gucket-Counters" B* ermittelt. Dieser berechnet sich als die Summe der Längen des letzten sowie des nunmehr zu behandelnden Paketes abzüglich der gewünschten, maximalen Bitrate, multipliziert mit der Zeit, die seit dem Versenden des vorausgegangenen Paketes vergangen ist.
Dieser Vorhersagewert wird im Schritt S3 mit der in Schritt S1 ermittelten Länge des Paketes L(p) verglichen. Ist der Vorhersagewert B* kleiner, würde die Weiterleitung des Paketes p mit der maximalen Bitrate R konform gehen. Somit kann das Paket p weitergeleitet werden.
Hierzu wird in einem Schritt S4-A1 (Alternative 1) ein entsprechendes Klassifikationsergebnis „PDU weiterleiten" an das Behandlungsmodul 40 übergeben. Außerdem wird der im Schritt S2 verwendete Algorithmus für die Klassifizierung des nächsten Paketes vorbereitet, in dem der Gucket-Count auf die Länge des soeben klassifizierten Paketes gesetzt und der Zeitpunkt des Versendens des letzten Paketes auf den momentanen Zeitpunkt gesetzt wird.
Ergibt sich andererseits im Schritt S3, dass das Versenden des zu klassifizierenden Paketes zu einem Überschreiten der maximalen Bitrate R führen würde, wird in einem Schritt S4-A2 ein entsprechendes Klassifizierungsergebnis „PDU verzögern" an das Behandlungsmodul 40 übergeben, und ein Aktualisieren der Parameter B und T_p unterbleibt.
Um im Schritt S2 den Wert des Gucket-Count B* zu bestimmen, greift das Klassifikationsmodul 36 auf den Konstantenspeicher 38 (vgl. 3) zu, in dem der Wert der maximalen Datenrate bzw. "maximum bitrate" R gespeichert ist. Die maximale Gucket-Size des im Klassifikationsmodul 36 implementierten Gucket braucht nicht gespeichert zu werden, da eine Ermittlung und Auswertung der Bedingung, ob bei Übermittlung des jeweils zu klassifizierenden Paketes ein Überschreiten der Bucket-Size erfolgen würde, nicht durchgeführt werden muss. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Leaky-Gucket-Mechanismus ist gegenüber Token-Gucket-Algorithmen, etwa gemäß der TS 23.107, vereinfacht. Damit verringern sich die zur Klassifizierung der Pakete im Modul 36 erforderlichen CPU-Bearbeitungszeiten.
Das Klassifikationsmodul 36 ist zum Auslesen des Wertes der Maximum Bitrate desjenigen aktivierten PDP-Kontext-Parametersatzes, der dem Endgerät 24 und dem Paketdatenfluss 25 zugeordnet ist, aus einem PDP-Kontextspeicher (nicht gezeigt) des GGSNs 14-1 und zur Abspeicherung dieses Wertes im Konstantenspeicher als konstanter Parameter für die Leak-Rate R des erfindungsgemäßen Algorithmus ausgebildet.
Erhält das Behandlungsmodul 40 vom Klassifikationsmodul 36 das Klassifikationsergebnis "PDU weiterleiten", so entnimmt das Behandlungsmodul 40 das erste Paket 34 aus der Queue 32 und leitet dieses in Richtung SGSN 16-1 (vgl. 2) weiter.
Erhält das Behandlungsmodul 40 das Klassifikationsergebnis "PDU verzögern", so entnimmt das Modul 40 das zu behandelnde Paket der Queue 32 und speichert dieses im Zwischenspeicher 42. Gleichzeitig wird im Behandlungsmodul 40 ein Timer (nicht gezeigt) gestartet. Nach Ablauf des Timers entnimmt das Be handlungsmodul 40 das zwischengespeicherte Paket dem Zwischenspeicher 42 und stellt das Paket zurück in die Eingangsqueue 32. Der Wert des im Modul 40 ablaufenden Timers kann sich beispielsweise aus der im Konstantenspeicher 38 gespeicherten Konstanten R (maximale Datenrate) ergeben, indem mit Hilfe von R und der Länge des Paketes ein Verzögerungszeitraum berechnet wird. Auf diese Weise wird ein Paket nach seiner Verzögerung erneut der Klassifizierung durch das Modul 36 zugeführt und wird dann entweder weitergeleitet oder erneut verzögert.
Die Gucket-Size für die Token- bzw. Leaky-Gucket-Algorithmen, die auf dem Gateway 18 und in der Schnittstelleneinheit 28-1 implementiert sind, können unterschiedliche Werte annehmen, da beide Einheiten unterschiedlichen Zwecken dienen. Das Gateway 18 skaliert den Datenfluss 25 in Bezug auf die Quality-of-Service-Anforderung des für den Datenfluss 25 in Anspruch genommenen Trägerdienstes (Bearer-Service) im Mobilfunknetz 10. Die ausgangsseitig im GGSN 14-1 implementierte Schnittstelleneinheit 28-1 dient der Vermeidung von Paketverlusten und -verzögerungen aufgrund der insbesondere im Kernnetz 12 vorliegenden Aggregationspunkte.
Demgegenüber soll die maximale Datenrate (d. h. die Maximum Bitrate) pro PDP-Kontext an allen Punkten gleich sein, unabhängig von der Netzkonfiguration. Wäre die maximale Datenrate an einem Punkt kleiner als die im PDP-Kontext angegebene Maximum Bitrate, könnte die Maximum Bitrate nicht mehr gewährleistet werden.
Der Datenfluss 25 wird im SGSN 16-1 weiterhin einer GPRS-Flusskontrolle gemäß der TS 08.18 unterworfen (nicht gezeigt). Hierbei wird auf die Leistungsfähigkeit des Puffers für die Luftschnittstelle in der BSC 22 abgestellt. Allerdings findet eine Bursts ausschaltende Netzlastformung nicht statt, da die Flusskontrolle gemäß der TS 08.18 eine Bucket-Size bis zu etwa 50 kByte oder darüber hinaus vorsieht.
Durch die entsprechend den Schnittstelleneinheiten 28-1 und 28-2 ausgebildete Einheiten 30-1 und 30-2 wird der Aggregationspunkt in der BSC/PCU 22 geschützt. In der BSC 22 wird der Datenfluss 25 schließlich einer weiteren Formung gemäß der TS 23.107 unterzogen (nicht gezeigt). Dadurch wird sichergestellt, dass der über die Luftschnittstelle Abis/Um an das Endgerät 24 übermittelte Datenfluss 25 konform zu dem in Anspruch genommenen GPRS-Bearerservice gebildet ist.
Der Konstantenspeicher 38 in der 3 kann ein Speicher sein, auf dem die Parameterwerte für aktivierte PDP-Kontexte abgelegt sind.
Statt wie in dem hier geschilderten Beispiel jeweils auf Netzwerk-Schnittstelleneinheiten, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf eigenständigen Einheiten der Netzknoten im Mobilfunknetzwerk implementiert sein. Die erfindungsgemäß weiterentwickelten Schnittstelleneinheiten (im Beispiel der 2 die Einheiten 28-1, 28-2, 30-1, 30-2) sind jeweils in Bezug auf Downlink-Datenflüsse vor zu schützenden Aggregationspunkten oder Punkten, an denen die verfügbare Bandbreite sich verringert, angeordnet. Allgemein sind die Stellen im Mobilfunknetz, an denen Datenflüsse erfindungsgemäß zu begrenzen bzw. glätten sind, so zu wählen, dass zwischen dieser Stelle und den zu schützenden Aggregationspunkten keine weiteren Bursts entstehen können.
Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel stellt nur eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung dar. Darüber hinaus sind im Geltungsbereich der Erfindung, der ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche angegeben wird, durch fachmännisches Handeln noch viele weitere Ausführungsformen denkbar.

Claims

Verfahren zur Netzlastformung in einem Mobilfunknetz (10), insbesondere einem GPRS(General Packet Radio Service)- oder UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)-Netz, wobei das Mobilfunknetz (10) ein Funk-Zugangsnetz (20) und ein Kernnetz (12) aufweist und – ein Paketdatenfluss (25) von mindestens einer Datenquelle (27) zu einem Mobilfunkendgerät (24) über mindestens eine Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) im Kernnetz (12) und das Funk-Zugangsnetz (20) weitergeleitet wird, – in der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25) anhand eines vorgegebenen Klassifikationsschemas klassifiziert werden, – als Klassifikationsschema ein Leaky-Gucket-Algorithmus eingesetzt wird, wobei eine Leak-Rate (R) einer vorgegebenen maximalen Datenrate entspricht, – die Klassifizierung derart durchgeführt wird, dass für solche Datenpakete von einer Reihe aufeinander folgender Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25), bei deren Weiterleitung die durch die maximale Datenrate vorgegebene Bandbreite für die Übermittlung des Paketdatenflusses (25) überschritten würde, jeweils ein vorbestimmtes Klassifikationsergebnis erhalten wird (S3), jedes klassifizierte Datenpaket (34) in der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) entsprechend dem Klassifikationsergebnis behandelt wird, wobei in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Klassifikationsergebnis das entsprechende Datenpaket (34) in der Weiterleitung verzögert wird (S4-A2), so dass bei der Übermittlung des Paketdatenflusses (25) von der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) zum Mobilfunkendgerät (24) die vorgegebene maximale Datenrate eingehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Paketdatenfluss (25) diejenigen Paketdaten umfasst, die einer logischen PDP(Packet Data Protocol)-Kontext-Verbindung zwischen dem Mobilfunkendgerät (24) und der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) zugeordnet sind und dass auf den aktivierten PDP-Kontext-Parametersatz zugegriffen wird, der dem Paketdatenfluss (25) zugeordnet ist, um den Wert der Maximum Bitrate auszulesen und diesen Wert der Leak-Rate (R) zuzuweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Klassifizierung und Behandlung der Datenpakete (34), bezogen auf den Paketdatenfluss (25), in der oder jeder Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) derart vor einem Aggregationspunkt und/oder einem Punkt im Kernnetz (12) oder Funk-Zugangsnetz (20), an dem die für den Paketdatenfluss (25) maximal verfügbare Bandbreite reduziert wird, erfolgt, dass zwischen der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) und dem Aggregationspunkt oder dem Punkt verringerter Bandbreite keine neuen Bursts entstehen können.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Klassifizierung und Behandlung der Datenpakete (34) in der oder jeder Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) erfolgt, die, bezogen auf den Paketdatenfluss (25), vor der Gn- oder der Gb-Schnittstelle liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Datenrate gemäß der Maximum Bitrate der 3GPP(3^rd Generation Partnership Project)-Spezifikation TS 23.107 für die Verkehrsklassen 'Interactive' und 'Background' gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Klassifizierung und Behandlung der Datenpakete (34) in einem SGSN(Serving GPRS Support Node) (16-1) oder GGSN(Gateway GPRS Support Node) (14-1) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Funk-Zugangsnetz (20) und/oder an der mobilfunknetzexternen Datenquelle (27) eine Netzlastformung gemäß der 3GPP-Spezifikation TS 23.107 und/oder im Kernnetz vor der Gb-Schnittstelle eine Flusskontrolle gemäß der 3GPP-Spezifikation TS 08.18 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete (34) des Paketdatenflusses (25) im SGSN (16-1) im Anschluss an die Flusskontrolle gemäß der 3GPP-Spezifikation TS 08.18 klassifiziert und weitergeleitet oder verzögert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verzögerten Datenpakete (34) zwischengespeichert werden, wobei – ein Zwischenspeicher (42) mit einem bestimmten Speicherplatz vorgegeben ist, – Datenpakete (34), für deren Zwischenspeicherung der verfügbare Speicherplatz im Zwischenspeicher (42) nicht ausreicht, verworfen werden, und – der Speicherplatz so vorgegeben ist, dass Datenpakete in einem Umfang zwischengespeichert werden können, der durch die im Kernnetz (12) auftretenden Bursts bestimmt ist.
Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) für ein Kernnetz (12) eines Mobilfunknetzes (10), insbesondere GPRS- oder UMTS-Netz, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Klassifikationsmodul (36), auf dem ein Klassifikationsschema auf Basis eines Leaky-Bucket-Algorithmus implementiert ist, zum Klassifizieren der von einer Datenquelle (27) in der Netzwerkeinrichtung (14-1) ankommenden Datenpakete (34) eines Paketdatenflusses (25) zu einem mit dem Mobilfunknetz (10) verbundenen Mobilfunkendgerät (24), wobei eine Leak-Rate (R) einer vorgegebenen maximalen Datenrate entspricht, einen Konstantenspeicher (38) zum Speichern vorgegebener Konstanten für das Klassifikationsschema, und ein Behandlungsmodul (40) zum Behandeln der klassifizierten Datenpakete (34) entsprechend einem jeweiligen Klassifikationsergebnis, wobei das Klassifikationsmodul (36) dazu ausgebildet ist, zur Ausführung des Klassifikationsschemas den Wert der Konstanten aus dem Konstantenspeicher (38) auszulesen, anhand der Konstanten und auf jeweils ein bestimmtes Datenpaket bezogener Daten das Klassifikationsergebnis zu bestimmen und dieses an das Behandlungsmodul (40) zu übergeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Paketdatenfluss (25) diejenigen Paketdaten umfasst, die einer logischen PDP-Kontext -Verbindung zwischen dem Mobilfunkendgerät (24) und der Netzwerkeinrichtung (14-1, 16-1) zugeordnet sind und dass auf den aktivierten PDP-Context-Parametersatz zugegriffen wird, der dem Paketdatenfluss (25) zugeordnet ist, um den Wert der Maximum Bitrate auszulesen und diesen Wert der Leak-Rate (R) zuzuweisen.
Netzwerkeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkeinrichtung ein SGSN (16-1) oder ein GGSN (14-1) ist.
Netzwerkeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifikationsmodul (36) zum Auslesen des Wertes der Maximum Bitrate des aktivierten PDP-Context-Parametersatzes, der dem Paketdatenfluss zugeordnet ist, aus einem PDP-Kontextspeicher der Netzwerkeinrichtung und zur Abspeicherung dieses Wertes im Konstantenspeicher (38) als Konstante für die Leak-Rate (R) ausgebildet ist.