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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Steuern eines Telekommunikationsnetzes. Außerdem betrifft sie eine Einheit
zum Steuern des Netzes, die das Verfahren ausführt. Die Erfindung findet auf das
Management der Verfügbarkeit
und der Nutzung von Hardware-Ressourcen
Anwendung.
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Die Steuerung eines Telekommunikationsnetzes
entspricht einem Informationssystem, das in der Lage ist, Kenntnisse über die
Hardware-Ressourcen, d. h. über
die Ressourcen der Elemente des Netzwerks NE (wobei NE vom englischen
Network Element abgeleitet ist), die auch als Knoten bezeichnet
werden, seine Endpunkte und die Eigenschaften seiner Endpunkte (insbesondere
die Kapazitäten
an Bandbreite, die Kapazität
als maximale Anzahl von Verbindungspfaden und die Kapazität, die Verbindungspfade,
die zugewiesen werden können,
zu identifizieren) zu liefern.
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Für
ein ATM-Netz (nach Asynchronous Transfer Mode (engl.)) werden die
Endpunkte als Zugangspunkte bezeichnet.
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Es wird daran erinnert, dass die
Endpunkte eines Netzwerkelements technische Spezifikationen besitzen,
die Eigenschaften umfassen, die dem Aspekt der Verbindungsfähigkeit
gewidmet sind. Im Folgenden sind genau diese Eigenschaften von Interesse.
Von diesen Eigenschaften kann die Kapazität an Bandbreite (Eingangsbandbreite,
Ausgangsbandbreite) genannt werden; außerdem kann die Kapazität als maximale
Anzahl von Verbindungspfaden und die Kapazität als Identifizierung der Verbindungspfade,
die zugewiesen werden können,
angeführt
werden.
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Dieses Informationssystem beruht
auf einer Software, die drei Ebenen umfasst.
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Eine erste Ebene wird EML-Schicht
(nach Equipment Management Layer (engl.)) genannt. Es handelt sich
vor allem um die Anwendungsschicht, die als Schnittstelle zu dem
Netzwerkelement NE dient, wobei diese Schicht ermöglicht,
den Zustand des Netzwerkelements zu kennen und Steuerbefehle an
dieses Element zu schicken.
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Eine zweite Ebene wird NML-Schicht
(nach Network Management Layer (engl.)) genannt. Es handelt sich
dabei um die Schicht, die ermöglicht,
die Verbindungspfade zu managen, um Nachrichtenverbindungen in dem
Netz zu ermöglichen.
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Eine dritte Ebene wird SML-Schicht
(nach Services Management Layer (engl.)) genannt. Es handelt sich
dabei um die Schicht, die das Management von Diensten zur Aufgabe
hat. Sie ermöglicht beispielsweise
die Gewährleistung
des Managements privater Netzwerke, die aus dem Netzwerk eines Telekommunikationsanbieters
aufgebaut sind.
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Die Erfindung lässt sich der Schnittstelle
zwischen den beiden Schichten NML und SML zuordnen, wie in 1 auf schematische Weise
veranschaulicht ist.
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Sie ermöglicht, jedem Anwender in Echtzeit einen Überblick über die
binnen kurzer Zeit oder auf lange Sicht verfügbaren und genutzten Ressourcen zu
geben.
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Insbesondere ermöglicht sie, in periodischer oder
nicht periodischer Weise die Gesamtheit oder einen Teil der von
einer Telekommunikations-Hardwareressource angebotenen Kapazitäten (beispielsweise
die angebotene Bandbreitenkapazität für jeden Endpunkt eines Knotens
und/oder die Kapazität,
die als maximale Anzahl von Verbindungspfaden angeboten wird, und
die Kapazität
der Identifizierung jedes Endpunktes dieses Knotens) zu reservieren.
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Heutzutage managen Netzwerksteuersysteme
die Pfade/Verbindungen zwischen den Netzwerkelementen, wobei jedoch
die Mehrzahl davon nach dem Prinzip des Aufbaus/Reservierens und
Abbaus in Echtzeit arbeitet. Ein Beispiel für ein System zur Bandbreitenzuteilung
ist in
EP 0 781 068 beschrieben.
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Der Stand der Technik, der derzeit
vorliegt, genügt
nicht mehr der wachsenden Nachfrage nach Netzwerkkapazitäten und
insbesondere nach Kapazitäten
an Bandbreite und an der Anzahl der Anschlusspunkte.
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Aufgrund der Entwicklung von neuartigen Dienstleistungen,
wie etwa dem Management virtueller, privater Netzwerke VPN (Virtual
Private Network), steigen die Anforderungen an eine Unterstützung der Operatoren,
insbesondere auf dem Gebiet der Lieferung von Diensten für das Management
der Qualität der
Netzwerkdienste.
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Außerdem erfordern aufgrund der
Weiterentwicklung des "traffic
engineering" die
Algorithmen der Leitweglenkung, die auf der Vorstellung von Bedingungen
basieren, (constraint base routing), sich auf Dienste für das Management
der Verfügbarkeit
und Nutzung der Ressourcen zu stützen,
um die Leitweglenkung zu optimieren. (Erläuternde Bemerkung: Vom Standpunkt
der Leitweglenkung aus wird die Bandbreite eher als eine Bedingung
denn als eine Ressourceneigenschaft betrachtet.)
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Die Erfindung ermöglicht, dieses Problem zu lösen.
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Dazu hat die Erfindung ein Verfahren
zum Steuern eines Telekommunikationsnetzes zum Gegenstand, umfassend:
- – Empfangen
von Verbindungsanforderungen, wobei die Verbindungen anhand von
in diesen Anforderungen enthaltenen Parametern bestimmt sind;
- – Verifizieren
der Möglichkeit
der den Parametern entsprechenden Verbindung anhand einer Datenbank,
in der sämtliche
Verbindungen gespeichert sind;
- – Aktualisieren
der Datenbank, wenn die Verbindung möglich ist, vor allem dadurch
gekennzeichnet, dass die Parameter Zeitparameter enthalten.
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Gemäß einem Merkmal des Verfahrens
entsprechen die Zeitparameter Folgen von Zeitintervallen, die einen
periodischen Charakter haben können.
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In diesem Fall können die Zeitparameter in Form
einer täglichen
und/oder wöchentlichen und/oder
monatlichen und/oder jährlichen,
periodischen Dauer auftreten.
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Gemäß einem weiteren Merkmal können die Zeitparameter
zeitlichen Reservierungen entsprechen, die einen nicht periodischen
Charakter haben.
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In diesem Fall umfassen die Zeitparameter Informationen,
die einer absoluten Zeit (Zeitpunkt) und einer endlichen oder unendlichen
Dauer entsprechen.
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Die Aktualisierung der möglichen
Verbindungen in der Datenbank berücksichtigt die Zeitparameter.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine
Einheit zur Steuerung eines Telekommunikationsnetzes, umfassend:
- – Mittel,
die Verbindungsanforderungen empfangen, wobei die Verbindungen durch
Parameter bestimmt sind;
- – Mittel,
die mit Hilfe einer Datenbank, in der alle Verbindungen gespeichert
sind, feststellen, ob die diesen Parametern entsprechenden Verbindungen
möglich
sind;
- – Mittel,
die die Datenbank entsprechend aktualisieren,
vor allem
dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel umfasst, die Verbindungen
unter Berücksichtigung von
Zeitparametern reservieren.
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Gemäß einem weiteren Merkmal umfasst
die Einheit Mittel zum Aktualisieren der Verbindungen in dem Netz
in Übereinstimmung
mit dem Inhalt der Datenbank, die Zeitparameter berücksichtigende
Reservierungen enthält.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung,
die anhand der Zeichnungen gegeben wird, worin:
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1 auf
schematische Weise das derzeitige Steuerungssystem mit drei logischen
Schichten zum Managen des Netzwerks veranschaulicht, in dem die
Lokalisierung der Implementierung der Erfindung gezeigt ist;
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2 eine
Software-Architektur zeigt, welche die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
ermöglicht.
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Wie anhand von 1 dargestellt und veranschaulicht ist,
umfasst das vorgeschlagene Steuerungssystem eine Software-Schicht,
die dem Management der Zeitparameter dient.
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Diese Zeitparameter können in
Form einer Folge von relativen Zeitintervallen auftreten, die für das Management
der Dienste täglich
und/oder wöchentlich
und/oder monatlich und/oder jährlich
wiederkehren. Diese Schicht ist in die Schicht für das Management von Diensten
(SML) eingebettet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird von der
in 2 gezeigten Softwarearchitektur
ausgeführt.
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Diese Architektur umfasst einen Terminkalender-Manager
GA für
die Verfügbarkeit
und Nutzung der von den Telekommunikationsressourcen angebotenen
Kapazitäten:
Kapazitäten
an der Bandbreite eines Endpunktes und/oder die Kapazität als maximale
Anzahl an Verbindungspfaden und als Identifizierung der Verbindungspfade,
die zugewiesen werden können.
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Die Architektur ist in Form eines
Servers dargestellt, der über
ein Programm PGA für
das Management des Terminkalenders und eine Reservierungsdatenbank
BR verfügt.
Die von diesem Programm zu managenden Eigenschaften sind typisch die
Kapazitäten
an Bandbreite, die Kapazitäten
an der maximalen Anzahl von Verbindungspfaden und die Kapazitäten an der
Identifizierung von Verbindungspfaden, die den Endpunkten von Netzwerkelementen
zugewiesen werden können.
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Dieser Terminkalender-Manager GA
kommuniziert mit einer Datenbank IT der Schicht NML, die ihm topologische
Informationen über
das betreffende Netzwerkelement, und zwar die Eingangs- und Ausgangsendpunkte
dieses Elements sowie ihre Kennung, liefert.
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Die Client-Programme des Servers
für das Management
des Terminkalenders GA kommunizieren mit diesem Server.
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Im Fall des Client-Programms GR für das Management
der Leitweglenkung kann dieses letztere mittels Anfragen an den
Server die Ressourcenverfügbarkeit
für die
Pfade, welche es aufzubauen wünscht,
prüfen
und Reservierungen der Verbindungspfade vornehmen.
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Im Fall des Client-Programms GUI
mit graphischer Anwenderschnittstelle kann dieses durch Anfragen
an den Server die Reservierungsplanung einer Kapazität einer
Ressource erfahren.
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Folglich ermöglicht die Erfindung die Verfügbarkeit
und Nutzung von Ressourcen unter Berücksichtigung von Zeitparametern
(Einführung
von zeitlichen Bedingungen) zu managen. Dieses Management ermöglicht folglich,
die Terminkalender für
die Verfügbarkeit
und Nutzung von Ressourcen von Netzwerkelementen abzufragen und/oder
zu verändern.
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Dieses Management erbringt folgende Dienste:
- – Prüfung der
Möglichkeiten
zur Reservierung einer Ressource anhand zeitlicher oder technischer Bedingungen,
wie etwa der Bandbreite, einer Identifizierung des Verbindungspfades,
der zugewiesen werden kann;
- – Reservierung
von Ressourcen anhand zeitlicher oder technischer Bedingungen, wie
etwa der Bandbreite und einer Identifizierung des Verbindungspfades,
der zugewiesen werden kann;
- – Nichtvorhandensein
von Reservierungen bei Unmöglichkeit;
- – Erhalt
der Verfügbarkeit
an Bandbreite und/oder Identifizierung von Verbindungspfaden einer
Ressource anhand einer zeitlichen Bedingung;
- – Erhalt
der verfügbaren,
zeitlichen Bereiche oder Perioden einer Ressource anhand einer technischen
Bedingung, wie etwa einer Bandbreite und/oder einer Verbindungsidentifizierung,
die zugewiesen werden kann.
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Außerdem kann die Einheit zur
Steuerung folgende Dienste liefern:
- – Reservieren
und gleichzeitiges Überprüfen einer Gesamtheit
von Ressourcen;
- – Reservieren
von mehrfachen Ressourcen;
- – Liefern
der bestmöglichen
Ressource aus einer Gesamtheit von Ressourcen.
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Außerdem ist die Einheit in der
Lage, verschiedene Zeitparametertypen zu managen:
- – dauernde
(unbegrenzte Dauer, die zu einem gegebenen Zeitpunkt beginnt);
- – nicht
periodische (begrenzte Dauer, die zu einem gegebenen Zeitpunkt beginnt);
- – wöchentlich
periodische (Folge von relativen Zeitintervallen, die sich jede
Woche wiederholt);
- – täglich periodische
(Folge von relativen Zeitintervallen, die sich jeden Tag wiederholt).
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Im Folgenden wird der Mechanismus
der Prüfung
der Verfügbarkeit
und Nutzung der Ressourcen anhand der zeitlichen Bedingung gemäß der Erfindung
ausführlich
dargestellt.
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A1) Es wird daher die Planung der
Nutzung einer Ressource betrachtet:
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Jede Eigenschaft einer Ressource
(beispielsweise die Kapazität
an Bandbreite, die von einem Endpunkt eingeht) besitzt ihre eigene
Nutzungsplanung, wie sie gerade beschrieben worden ist.
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Diese Planung enthält eine "Liste der Folge der Übergänge". Ein Übergang
ist ein Objekt, das einen Wert der absoluten Zeit, ein Vorzeichen
für "in Aufwärtsrichtung/Abwärtsrichtung" und einen Amplitudenwert
besitzt.
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A2) Ausführliche Beschreibung der "Folge der Übergänge":
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Unabhängig von seinem Typ (nicht
periodisch, periodisch) ist ein Objekt "Folge der Übergänge" aus einer endlichen Zahl von "Zeitintervallen" zusammengesetzt,
die ihrerseits in zwei Übergänge gleicher
Amplitude (einen in Aufwärtsrichtung
und einen in Abwärtsrichtung)
zerlegt sind.
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Jeder Übergang trägt außer seinem zeitlichen Wert
(JJ/MM/TT/HH/MM/SS) und seinem Vorzeichen (in Aufwärts- oder
in Abwärtsrichtung)
einen Wert, der seine Amplitude (beispielsweise 10 Zellen pro Sekunde
im Fall des ATM-Netzes (Asynchronous Transfer Mode)) kennzeichnet.
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A3) Das Prinzip des Prüfmechanismus
ist folgendes:
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Der erste Schritt besteht für jede Eigenschaft der
geprüften
Ressource darin, die Übergänge, die aus
der aktuellen Nutzungsplanung hervorgegangen sind, mit jenen der
Liste der Übergänge, die
sich aus der zeitlichen Bedingung ergeben, die eine der Eingangsparameter
der Operation "Prüfung der
Verfügbarkeit
von Ressourcen" ist,
zu mischen.
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Danach wird anhand dieser Liste und
in einem zeitlichen Fortschreiten (vom zeitlich frühesten Übergang
ausgehend) für
jeden Übergang
folgendermaßen
verfahren:
- – Schritt 2.1: Hinzufügen oder
Abziehen der Amplitude (je nach dem Vorzeichen des Übergangs) zu
bzw. von dem laufenden Wert;
- – Schritt
2.2: Verifizieren, dass die Kapazität nicht erreicht ist (nur für die Übergänge in Aufwärtsrichtung);
- – Schritt
2.3: Wenn die Kapazität
erreicht ist, wird der entsprechende Übergang gespeichert, um ein Maximum
an Elementen über "fälschlichen" Übergängen und
Zeitintervallen, d. h. denjenigen, für welche die Kapazität der Ressource
erschöpft
ist, zu liefern.
- – Schritt
2.4: Mit dem neuen, laufenden Wert wird zum nächsten Übergang gegangen.
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Es ist möglich, die Verarbeitung zu
optimieren, indem folgendermaßen
vorgegangen wird:
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B1) Optimierung, um nur die erforderlichen Übergänge zu prüfen:
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Bevor zu dem zweiten Schritt (Mischen
der Zugangsübergänge und
der Übergänge, die
der aktuellen Belegung entsprechen) übergegangen wird, werden die "Zeitintervalle" der Nutzungsplanung,
die ohne Auswirkungen auf die Operation der Verifizierung der Verfügbarkeit
der Ressource sind, d. h.:
- – diejenigen, die vor dem Beginn
der Zugangs-Untergruppe enden;
- – diejenigen,
die nach dem Ende der Zugangs-Untergruppe beginnen,
nicht
berücksichtigt.
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B2) Verschiedene Typen von Eigenschaften (Kapazität an Bandbreite,
Kapazität
an der maximalen Anzahl von Verbindungspfaden und Kapazität an der
Identifizierung von Verbindungswegen, die zugewiesen werden können):
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Die Schritte 2.1 und 2.2 (Prüfung der
Kapazität)
unterscheiden sich je nach Typ der Kapazität wie folgt:
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Für
eine Kapazität
des sogenannten "Typs
1" (beispielsweise
die maximale Bandbreite oder die maximale Anzahl von Verbindungspfaden)
genügt es,
eine einfache Variable (beispielsweise eine ganze Zahl) zu managen,
die bei jedem Übergang
entsprechend der Amplitude des Übergangs
erhöht
wird, um im weiteren Verlauf geprüft zu werden.
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Für
eine Kapazität
des sogenannten "Typs
2" (beispielsweise
die Tabelle zur Identifizierung des Verbindungspfads, der zugewiesen
werden kann, d. h. der endlichen Menge möglicher Werte für Identifizierungen)
ist es notwendig, eine Tabelle auf aktuellem Stand zu halten, die
es ermöglicht,
dass Kenntnis von den Werten erlangt werden kann, die frei sind, und
umgekehrt von denjenigen, die belegt sind. Folglich ist es für jeden Übergang
in Aufwärtsrichtung
erforderlich, in dieser Tabelle zu überprüfen, ob der Wert, den dieser Übergang
trägt,
bereits genutzt wird oder nicht. Wenn "der Platz frei war", dann wird er sofort belegt, um nur
für den
entsprechenden Übergang in
Abwärtsrichtung
freigegeben zu werden.