DE69328565T2 - Überlastungsverwaltungsverfahren in einem rahmenübertragungsnetz und ein knoten in einem rahmenübertragungsnetz - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Überlastungsverwaltungsverfahren in einem Rahmenübertragungsnetzwerk, in dem Rahmen sowohl an der Eingangs- als auch an der Ausgangsgrenze eines Netzwerkknotens gepuffert werden und von Eingangspuffern zu Ausgangspuffern übertragen werden sowie ein jedem der zu übertragenen Rahmen zugeordneter virtueller Kanal bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Knoten in einem Rahmenübertragungsnetzwerk mit Eingangspuffern an der Eingangsgrenze des Knotens und Ausgangspuffern an der Ausgangsgrenze des Knotens sowie Einrichtungen zum Weiterleiten von Rahmen aus dem Eingangspuffer zu einem gewünschten Ausgangspuffer.
• Überlastung bzw. Verstopfung (Congestion) bedeutet eine Situation, in der die Anzahl von Sendeanforderungen die Sendekapazität an einem bestimmten Netzwerkpunkt (der als "Flaschenhalsressource" bzw. bottleneck resource bezeichnet wird) zu einer bestimmten Zeit überschreitet. Die Überlastung führt üblicherweise zu Überlastbedingungen (Verstopfungsbedingungen), woraufhin die Puffer überlaufen und bspw. Pakete entweder durch das Netzwerk oder den Teilnehmer erneut gesendet werden. Die Funktion einer Überlastungsverwaltung (cm, Congestion Management) besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen den Sendeanforderungen und der Sendekapazität derart beizubehalten, dass die Flaschenhalsressourcen auf einem optimalen Pegel arbei ten, und dass den Teilnehmern Dienste derart geboten werden, dass eine Fairness gewahrt bleibt.
• Die Überlastungsverwaltung kann in Überlastungsvermeidung (CA, Congestion Avoidance) und Überlastungswiederherstellung (CR, Congestion Recovery) unterteilt werden. Überlastungsvermeidungsverfahren zielen auf eine Verhinderung des Auftretens von Überlastung in dem Netzwerk durch dynamisches Justieren der Bandbreite der Teilnehmer entsprechend den Netzwerküberlastungsbedingungen und/oder durch Ändern des Netzwerkroutens derart, dass ein Teil der Verkehrslast der Flaschenhalsressourcen auf freie Ressourcen verschoben wird. Umgekehrt besteht der Zweck der Wiederherstellungsverfahren darin, die Operation der Flaschenhalsressourcen auf einen optimalen Pegel wiederherzustellen, falls die Vermeidungsverfahren zur Verhinderung des Auftretens von Überlastung versagt haben.
• Die Rahmenübertragungstechnik (FR-Technik, Frame Relay Technique) ist eine paketvermittelte Netzwerktechnik (Packet-Switched Network Technique), die zum Senden von Rahmen mit veränderlicher Länge anstelle der gegenwärtig verwendeten paketvermittelten Netzwerkbedingungen verwendet wird. Das bei diesen paketvermittelten Netzwerken allgemein angewandte Protokoll (X.25) erfordert eine Vielzahl von Verarbeitungen, wobei die Sendeausstattung kostspielig ist, weshalb die Geschwindigkeit ebenfalls niedrig bleibt. Dies rührt vor allem daher, dass der X.25-Standard entwickelt wurde, als die verwendeten Sendeverbindungen eher zu Sendefehlern neigten. Der Startpunkt für die Rahmenübertragungstechnik war eine deutlich geringere Sendeleitungsfehlerwahrscheinlichkeit. Daher war es möglich, eine Anzahl unnötiger Funktionen in der Rahmenübertragungstechnik aufzugeben, wodurch der Transport von Rahmen schnell und effizient ausgeführt werden kann. Der Rahmenbetriebsartträgerdienst (Frame Mode Bearer Service) ist allgemein in der CCITT-Spezifikation I.233 (Referenz 1) und dem zugehörigen Protokoll in der Spezifikation Q.922 (Referenz 2) beschrieben. Die Überlastung in einem FR-Netzwerk und Überlastungsverwaltungsmechanismen sind in der CCITT-Spezifikation I.370 (Referenz 3) beschrieben. Für eine detailliertere Beschreibung der FR-Technik wird sowohl auf die Druckschrift "An Overview of Frame Relay Technology, Datapro Management of Data Communications, McGraw-Hill Incorporated, April 1991, (Reference 4)" als auch auf die vorstehend erwähnten Spezifikationen hingewiesen.
• Die in den CCITT-Spezifikationen definierten Empfehlungen bieten einige Mechanismen zur Überlastungsmitteilung. Beispielsweise teilt die Empfehlung I.370 die Netzwerküberlastungsverwaltung zwischen den Knoten und den Teilnehmern des Netzwerks auf. Entsprechend dieser Empfehlung sollte der Teilnehmer die Verkehrsmenge auf der Grundlage der aus dem Netzwerk empfangenen Überlastungsmitteilungen einstellen, wobei das Netzwerk umgekehrt dasselbe auf der Grundlage von von dem Teilnehmer empfangenen Überlastungsmitteilungen durchführt. Anders ausgedrückt, falls das Netzwerk den Teilnehmer eine Überlastung anzeigt, sollte der Teilnehmer seinen Verkehr zu dem Netzwerk verringern und umgekehrt. Diese Kooperation würde somit aus dem Netzwerk eine Art geschlossenes System machen, soweit es die Überlastungsverwaltung betrifft. Jedoch ist diese Art der Überlastungsverwaltung in der Praxis nicht durchführbar, und zwar im wesentlichen aus den folgenden zwei Gründen:
• - Die durch die Spezifikationen gebotenen Mitteilungsmechanismen sind oft zu langsam, um auf momentane Überlastungssituationen anzusprechen, und
• - Man kann sich nicht darauf verlassen, dass die Teilnehmer freiwillig ihren Verkehr verringern, selbst wenn sie Überlastungsmitteilungen aus dem Netzwerk empfangen. In einem derartigen Fall ist das Überlastungsverwaltungssystem tatsächlich kein geschlossenes System, weshalb die Überlastung nicht erleichtert wird.
• Ein anderer Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, dass unter Überlastungsbedingungen alle Teilnehmer gleichermaßen behandelt werden, weshalb es nicht möglich ist, den Mitteilungen bzw. Nachrichten von Teilnehmern, die einen besseren Service wollen (d. h. Anwendungen, die einen besseren Dienst erfordern), in Bezug auf die wichtigsten Anwendungsparameter Priorität einzuräumen.
• Das Schriftstück "EWSP - A High Performance Packet Switching System" von Mair, E. et al., von dem Protokoll der 8. Internationalen Konferenz für Computerkommunikation vom 15. Bis 19. September 1986 in München (Deutschland), Seiten 359-364 offenbart ein Verfahren zur Überlastungsverwaltung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und einen Knoten in einem Rahmenübertragungsnetzwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
• Die US-A-5 121 383 offenbart einen Vermittlungsknoten, der Puffer an der Ausgangsgrenze des Knotens aufweist, wobei jeder Ausgangspuffer einem Netzwerkservice zugehörig ist, der eine besondere Verlustprioritätsklassifikation aufweist.
• Die US-A-5 014 265 offenbart eine Überlastungssteuerungsvorrichtung, in der ein Pufferraum in einem einzelnen zentralen Puffer für jede virtuelle Schaltung zugeordnet wird, wobei die Pufferraumzuordnung dynamisch änderbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen und ein neues Überlastungsverwaltungsverfahren zur Verwendung in dem FR- Netzwerk bereitzustellen, das zuverlässig ist und schnell reagieren kann. Das neue Verfahren ermöglicht sowohl, dass der Teilnehmeranwendung hinter der Überlastung der beste mögliche Dienst geboten werden kann, als auch Überlastungsverwaltungsmechanismen, die das Niveau des Dienstes so wenig wie möglich verringern. Dies wird durch ein Verfahren gemäß der Erfindung erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Netzwerkdienste in verschiedene Dienstklassen entsprechend einer Verzögerung unter einer Rahmendurchsatzwahrscheinlichkeit klassifiziert werden, Rahmen an der Knoteneingangsgrenze in die für jede der Dienstklasse spezifischen Eingangspuffer gepuffert werden, und Rahmen an der Ausgangsgrenze des Knotens aus dem Knoten über die für jede Dienstklasse spezifische Ausgangspuffer weitergeleitet werden. Ein FR-Netzwerkknoten gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Einrichtung zum Speichern von Dienstklassen von Netzwerkdienstklassen, die entsprechend einer Verzögerung und einer Rahmendurchsatzwahrscheinlichkeit klassifiziert sind, wobei derartige Dienstklassen virtuellen Kanälen entsprechen, Puffer, die für jede der Dienstklassen spezifisch sind und an der Eingangsgrenze des Knotens vorgesehen sind, und zumindest einen Puffer für jeden der Dienstklassen aufweist, der an der Ausgangsgrenze des Knotens speziell für jeden virtuellen Kanal vorgesehen ist.
• Die Erfindung beruht auf der Idee, dass die in dem Netzwerk gebotenen Dienste entsprechend den wichtigsten An wendungsparametern (Durchsatzwahrscheinlichkeit und Verzögerung) klassifiziert werden und dass der Transport von zu übertragenen Rahmen speziell für jede Dienstklasse durchgeführt wird. In der Praxis bedeutet dies, dass bspw. die verschiedenen Dienstklassen unterschiedlich behandelt werden, solange es Puffer und Überlastungsverwaltung betreffen, was wiederum hauptsächlich bedeutet, dass für jede Dienstklasse für die Anwendung von geteilten Ressourcen innerhalb jeder Zugriffsverbindung ein getrennter Puffer erforderlich ist.
• Nachstehend ist die Erfindung anhand von in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispielen genauer beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 die Klassifizierung von Diensten in einem FR- Netzwerk gemäß der Erfindung,
• Fig. 2 eine typische Betriebsumgebung des Verfahrens gemäß der Erfindung,
• Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung eines Knotens in dem FR-Netzwerk,
• Fig. 4 die wesentlichen Merkmale des Fernleitungsknotens in dem FR-Netzwerk gemäß der Erfindung,
• Fig. 5 das Format eines in dem FR-Netzwerk zu transportierenden Rahmens,
• Fig. 6 die wesentlichen Merkmale eines Teilnehmerknotens in dem FR-Netzwerk gemäß der Erfindung,
• Fig. 7 das Senden von Überlastungsmitteilungen in dem Netzwerk zur Einstellung des teilnehmerspezifischen Verkehrs, und
• Fig. 8 den Fernleitungsknoten gemäß Fig. 4 mit einer zu dem Netzwerk hinzugefügten weiteren Dienstklasse für Überlastungsmitteilungen.
• Das Rahmenübertragungsnetzwerk unterstützt verschiedene Anwendungen, die verschiedene Arten von Diensten erfordern. Beispielsweise kann bei einer gewissen Verallgemeinerung der Verkehr zwischen lokalen Netzwerken (LAN) in zwei Abschnitte unterteilt werden: (a) Interaktiver Verkehr und (b) Datendateiübertragungsverkehr. In interaktivem Verkehr werden relativ kurze Pakete übertragen und es wird ein schnelles Ansprechen von dem Netzwerk, d. h. kurze Verzögerungen, erwartet. Das Senden wird üblicherweise durch Protokolle höherer Ordnung ausgeführt, die Sendefehler und Rahmenverluste erfassen und ein schnelles erneutes Senden ausführen, falls dies erforderlich ist.
• In der Datendateiübertragung ist die Übertragung relativ großer Pakete vorteilhaft. Die zur Übertragung erforderliche Zeit ist üblicherweise nicht kritisch, vorausgesetzt, dass die Ausschlusszeiten (Time-outs) der Protokolle nicht überschritten werden.
• Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Diensten gibt es einen Bedarf für einen Dienst, in dem sowohl Verzögerungen als auch Rahmendurchsatzwahrscheinlichkeit optimiert sind. Diese Dienstart erfordert mehr Netzwerkknotenressourcen als die anderen vorstehend beschriebenen Dienste und würde in der Praxis ebenfalls kostspieliger als die anderen Dienste sein.
• Auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen können die Dienste des FR-Netzwerks, wie in Fig. 1 gezeigt, beschrieben werden, wobei die zwei wichtigsten Anwendungsparameter (Rahmenverlustwahrscheinlichkeit und Verzögerung) in Betracht gezogen werden. Ein Bereich 1 stellt einen Dienst dar, der Interaktivität anbietet, der Bereich 2 stellt einen Datenübertragungsdienst dar, und der Bereich 3 stellt einen Dienst dar, bei dem sowohl Verzögerungen als auch Rahmendurchsatzwahrscheinlichkeit optimiert sind. Mit einer niedrigen Verkehrsrate in dem FR- Netzwerk befindet sich die Operation in der Nähe des Ursprungs, wobei die verschiedenen Dienste sich nicht in einem hohen Maße voneinander unterscheiden. Das Netzwerk kann jeden Verkehr weiterleiten, weshalb keine Paketverluste aufgrund von Überlastung auftreten. Jedoch können momentane Netzwerküberlastungen nicht vermieden werden, weshalb Netzwerkknoten in derartigen Situationen so effizient wie möglich darauf reagieren sollten. Wenn der Verkehr ansteigt, verschiebt sich die Operation weiter weg von dem Ursprung, und Unterschiede zwischen den verschiedenen Diensten werden deutlich. Der Dienst 2 kann zur Erzielung eines guten Multiplexergebnisses eine lange Pufferungszeit verwenden. Dies verursacht das Auftreten einer Verzögerung, jedoch ist dieses für diesen besonderen Dienst zulässig. Der Dienst 1 kann die Tatsache ausnutzen, dass Verzögerungen nicht zu lang sein dürfen. Als letzten Ausweg können Rahmen ausgelassen werden, da eine Überlastung in jedem Fall deren Übertragungsverzögerung übermäßig erhöhen würde. Der Dienst 3 zielt sowohl auf eine kurze Verzögerung und eine hohe Durchsatzwahrscheinlichkeit ab, so dass dieser eine höhere Kapazität in den Knoten erfordert.
• Fig. 2 zeigt ein FR-Netzwerk, das öffentliche Netzwerkdienste anbietet, d. h. ein Rahmenübertragungsnetzwerk 12, das lokale Netzwerke (LAN) 11 von verschiedenen Büros A bis E einer einzigen Gesellschaft oder einer Vielzahl von Gesellschaften miteinander verbindet. Das lokale Netzwerk 11 jedes Büros erhält Zugriff auf den FR-Dienst über eine lokale Netzwerkbrücke 13 und eine Datenübermittlungsverbindung (data link connection), die jeweils mit den Bezugszeichen 14A bis 14E bezeichnet ist. Die Verbindung zwischen einem FR-Teilnehmer A bis E und einem FR- Netzwerkknoten ist an sich bekannt, weshalb diese hier nicht mehr beschrieben ist (ausführlichere Informationen über lokale Netzwerke und Brücken, die in deren Verbindung verwendet werden, können bspw. in einem Artikel von Michael Grimshaw LAN Interconnections Technology, Telecommunications, February 1991, and in Lähiverkkoopas, Leena Jaakonmäki, Suomen ATK-kustannus Oy, 1991, gefunden werden.)
• Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung des bekannten Aufbaus eines Knotens N des FR-Netzwerks 12. Ein FR- Rahmen von einem Teilnehmer wird in einem Eingangspuffer 15A empfangen, von dem er zu einem zentralisierten Router 16 weitergeleitet wird, der ihn zu einem geeigneten Ausgangspuffer 15B oder 15A weiterführt, der entweder ein mit einer anderen Teilnehmerverbindung verbunden Ausgangspuffer 15B, der ist, oder ein Ausgangspuffer 15C ist, der mit einer FR-Fernleitungsverbindung (FR trunk connection) verbunden ist (bei der es sich um eine Datenübermittlungsverbindung zwischen Knoten in dem FR- Netzwerk handelt).
• Ein typisches Merkmal des Knotenaufbaus gemäß Fig. 3 besteht darin, dass derselbe Puffer für alle Rahmen verwendet wird, wobei angenommen wird, dass diese zu derselben physikalischen Verbindung weitergeführt (geroutet) werden. Erfindungsgemäß sind demgegenüber Puffer entsprechend den vorstehend beschriebenen Dienstklassen an den Ausgangsgrenzen aller Netzwerkknoten und an der Eingangsgrenze vorgesehen, die Fernleitungsverbindungen (trunk connections) aufweisen. Fig. 4 veranschaulicht diese Art der Lösung an einem Fernleitungsknoten in dem Netzwerk. Der Knoten empfängt FR-Rahmen, die ursprünglich in den Brücken 13 der Teilnehmeranschlüsse zusammengesetzt worden sind (Fig. 2). Der Rahmen des Teilnehmer-LAN 11 wird in das Informationsfeld des FR-Rahmens in der Brücke 13 eingefügt (mit der Ausnahme von Zeitverlaufsbits und anderen ähnlichen Bits). Fig. 5 veranschaulicht die Einfügung eines LAN-Rahmens 38 in das Informationsfeld eines FR-Rahmens 39. Es ist ebenfalls ein typisches FR- Netzwerkrahmenformat dargestellt, in dem das Adressfeld vor dem Informationsfeld zwei Oktette (Bits 1 bis 8) aufweist. Die Bits 3 bis 8 des ersten Oktetts und die Bits 5 bis 8 des zweiten Oktetts bilden eine Datenübermittlungsverbindungsidentifizierung DLCI, die dem Knoten gegenüber bspw. die virtuelle Verbindung und den virtuellen Kanal angeben, zu dem ein bestimmter Rahmen gehört. Die virtuellen Kanäle werden untereinander mittels der Datenübermittlungsverbindungsidentifizierung unterschieden. Die Datenübermittlungsverbindungsidentifizierung ist jedoch lediglich für einen einzelnen virtuellen Kanal eindeutig und kann sich in dem Knoten oder Übergang zu dem nächsten virtuellen Kanal ändern. Gemäß der Erfindung ist ebenfalls das als DE-Bit (Verwerfungsberechtigungsanzeige, Discard Eligibility Indicator) bezeichnete Bit 2 des zweiten Adressfeldoktetts bedeutend. Entsprechend der CCITT-Empfehlung ist die Verwerfung eines Rahmens bspw. unter Überlastbedingungen zulässig, falls das DE-Bit des Rahmens auf 1 gesetzt ist. Beispielsweise werden in der Dienstklasse 1, die eine höhere Rahmenverlustwahrschein lichkeit als die anderen Dienstklassen toleriert, derartige Rahmen leichter als in den anderen Klassen verworfen, da die Überlastung in jedem Fall die Übermittlungsverzögerung der Rahmen übermäßig erhöhen würde. Da die anderen Bits in dem FR-Rahmen nicht relevant für die Erfindung sind, sind diese an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Es wird jedoch auf die vorstehend erwähnten Druckschriften 2 und 4 für eine ausführlichere Beschreibung davon hingewiesen.
• Der FR-Rahmen 39 des vorstehend beschriebenen Formats wird an dem Knoten durch eine spezielle Klassifizierungseinheit 43 empfangen, wobei jede Datenübermittlungsverbindung deren eigene Klassifizierungseinheit aufweist, die die Identifizierung DLCI aus dem Adressenfeld des Rahmens liest und die Dienstklasse (1, 2 oder 3) entsprechend dem durch die Identifizierung angegebenen virtuellen Kanal liest. Die virtuellen Kanäle und die jeweiligen Dienstklassen können bspw. in einer Tabelle T gespeichert werden. (Der virtuelle Kanal bedeutet einen virtuellen Verbindungsabschnitt mit der Länge eines Sendeintervalls, wobei die virtuelle Verbindung die tatsächliche paketvermittelte FR-Verbindung von Ende zu Ende ist.) Nach Abschluss der Klassifizierung mittels der Tabelle T führt die Klassifizierungseinheit 43 jeden Rahmen einen Eingangspuffer 44A, 44B oder 44C entsprechend der spezifizierten Dienstklasse des Rahmens zu. Jede ankommende Datenübermittlungsverbindung weist somit drei Eingangspuffer auf, einen für jede Dienstklasse. Jede Datenübermittlungsverbindung weist eine besondere Auswahleinrichtung S1 auf, die die Rahmen aus den Dienstklassenpuffern liest und diese innerhalb des Knotens weiterleitet. Auf der Ausgangsseite des Leitungsknotens wird jeder Rahmen 39 einer der drei Dienstklassenausgangspuffer 45A, 45B oder 45C einer gewünschten Datenübermittlungsverbindung zuge führt, wobei die Puffer entsprechend der auf der Eingangsseite des Knotens spezifizierten Dienstklasse ausgewählt werden. Eine Auswahleinrichtung S2 liest dann den Rahmen weiter zu einer Fernleitungsverbindung. Alternativ dazu können die Klassifizierungseinheiten getrennt für jede Sendeverbindung auf der Ausgangsseite des Knotens vorgesehen werden, wobei in diesem Fall die Klassendaten nicht innerhalb des Knotens übermittelt werden müssen.
• In der Dienstklasse 2 (Puffer 44C und 45C in Fig. 4) kann eine große Menge Verkehr gepuffert werden, wobei somit die Sendung auf Kosten von Verzögerung zuverlässiger gemacht werden kann. In der Dienstklasse 1 (Puffer 44A und 44B) sollte die Größe der Puffer klein (kleiner als in Klasse 2) sein, wobei dasselbe für die Dienstklasse 3 (Puffer 44B und 45B) gilt. (Die Größe der Puffer wird auf der Grundlage der maximalen Verzögerung bestimmt, die in dem Netzwerk verursacht werden darf.) Die Rahmen gelangen somit mit einer geringeren Verzögerung in Abhängigkeit von dem Dienst durch die Netzwerkknoten.
• Die Auswahleinrichtungen S1 und S2 lesen die Puffer proportional zu dem diesen zugeordneten Verkehr, so dass das Fairnessprinzip eingehalten wird oder ein andere geeignetes Prinzip derart angewandt wird, dass der vereinbarte Dienst bereitgestellt wird. Da die Dienstklasse 3 außerdem eine Übereinkunft hinsichtlich einer niedrigen Verlustwahrscheinlichkeit unter Überlastbedingungen enthält, müssen die Puffer 44B und 45B mit höherer Priorität als die anderen Puffer gelesen werden (bspw. häufiger als die anderen Puffer). Zusätzlich kann, wenn die Füllrate jedes Dienstklassenpuffers eine vorbestimmte Grenze überschreitet, die Verwerfung von bevorzugten Rahmen mit gesetzten DE-Bits (auf 1 gesetzte DE-Bits) gestartet werden.
• Fig. 6 veranschaulicht einen Teilnehmerknoten N gemäß der Erfindung (d. h. einen Knoten, mit dem Teilnehmer verbunden sind). Teilnehmerverbindungen 14A, 14B usw. sind mit einer Identifizierungseinheit 61 verbunden, die FR- Rahmen empfängt, die von dem vorstehend beschriebenen Typ sind und in den Brücken 13 (Fig. 2) zusammengesetzt worden sind. Die Identifizierungseinheit 61 liest die Identifizierung DLCI aus dem Adressenfeld des Rahmens und leitet den Rahmen zu einem Eingangspuffer 62&sub1; bis 62n entsprechend der durch die Identifizierung angegebenen virtuellen Verbindung weiter. Jede Datenübermittlungsverbindung weist eine besondere Auswahleinrichtung S3 auf, die Rahmen aus den Eingangspuffern jedes virtuellen Kanals auswählt und diese innerhalb des Knotens weiterleitet.
• Auf der Ausgangsseite des Knotens werden der vorstehend beschriebenen Klassifizierungseinheit 43 Rahmen zugeführt, wobei jede Datenübermittlungsverbindung eine eigene Klassifizierungseinheit aufweist, die die Identifizierung DLCI aus dem Adressenfeld des Rahmens liest und aus der Tabelle T die Dienstklasse entsprechend dem durch die Identifizierung angegebenen virtuellen Kanal liest. Nach Abschluss der Klassifizierung führt die Klassifizierungseinheit 43 jeden Rahmen entsprechend der Dienstklasse des Rahmens einem Ausgangspuffer 64A, 64B oder 64C zu. Jede Auswärts-Datenübermittlungsverbindung weist dementsprechend drei Ausgangspuffer auf, einen für jede Dienstklasse. Die Auswahleinrichtung S2 wählt die Rahmen aus den Dienstklassenausgangspuffern 64A bis 64C aus und leitet diese zu der Datenübermittlungsverbindung weiter. (Die Funktion des in der Figur durch gestrichelte Linien gezeichneten vierten Dienstklassenpuffer ist nachstehend näher beschrieben.)
• Der durch die Teilnehmer über das FR-Netzwerk gesendete Verkehr wird somit auf der Eingangsseite des Teilnehmerknotens speziell für jede virtuelle Verbindung gepuffert. Ankommende Rahmen 39 werden dynamisch über jede virtuelle Verbindung aufgereiht. In Abhängigkeit von der Dienstklasse der virtuellen Verbindung weist die Reihenlänge einen vorbestimmten zulässigen Maximalwert auf. Dieser ist in den Dienstklassen 1 und 3 kleiner und in der Dienstklasse 2 großer. Die Auswahleinrichtung S3 liest die Puffer 62&sub1; bis 62n bspw. proportional zu der Menge des diesem zugeordneten Verkehrs, wobei das Fairnessprinzip beachtet wird oder ein anderes geeignetes Prinzips derart angewandt wird, dass der vereinbarte Dienst bereitgestellt wird.
• Auf der Ausgangsseite des Teilnehmerknotens werden die Dienstklassenpuffer in derselben Weise wie in dem Fernleitungsknoten verwendet.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der in jeder Dienstklasse bereitzustellende Dienst weiter dahingehend verbessert werden, dass bei Überlastung eines Netzwerkknotens eine Verringerung der durch den Knoten gelangende Menge des Verkehrs über die virtuellen Verbindungen bereits an einem Quellenende des Netzwerks in dem Teilnehmerknoten der einzelnen virtuellen Verbindungen versucht wird. Dementsprechend belasten die Rahmen die anderen Netzwerkressourcen nicht, die erst bei Erreichen des überlasteten Knotens verworfen werden. Dieser Mechanismus arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise (vergleiche Fig. 7). Wenn die Ausgangspuffer in einem Netzwerkknoten, bspw. Knoten N1, eine vorbestimmte Füllrate überschreiten, sendet der Knoten eine besondere Überlastungsmitteilung M in Rückwärtsrichtung zu dem Teilnehmerknoten (in dieser Figur Knoten N2). Die Menge des zu dem Netzwerk über die virtuellen Verbindungen gesendeten Verkehrs wird somit durch Puffern dieses Verkehrs in die für die virtuellen Kanäle spezifischen Puffer 62&sub1; bis 62n zu einem so hohen Ausmaß wie möglich verringert. Nach einer gewissen Zeit, falls keine weiteren Überlastungsmitteilungen empfangen werden, kann die Menge des Verkehrs durch diese besondere Ressource erneut erhöht werden. Durch Überwachung des Verkehrs insbesondere für jeden Teilnehmer durch Verwendung der Überlastungsmitteilungen kann die Menge des Verkehrs zu einer überlasteten Ressource zur Behebung der Überlastung verringert werden.
• In der Praxis wird die Einstellung der Menge des Verkehrs in dem Teilnehmerknoten vollständig (in Übereinstimmung mit dem Fairnessprinzip) durchgeführt, indem der Verkehrs jedes Teilnehmers (S) insbesondere für jede virtuelle Verbindung mittels Parametern CIR (zugewiesene Informationsrate, Committed Information Rate), Bc (zugewiesene Burstgröße, Committed Burst Size) und Be (Überschreitungsburstgröße, Excess Burst Size) überwacht wird und auf die vorstehend beschriebenen Überlastungsmitteilungen M mit einer Beschränkung des Sendens von Verkehr zu dem Netzwerk über gewisse virtuelle Verbindungen zur Aufhebung der Überlastung reagiert wird. CIR stellt die Datensenderate dar, die durch das Netzwerk unter normalen Bedingungen garantiert wird. Bc stellt eine maximale Datenmenge dar, die der Teilnehmer über das Netzwerk innerhalb eines Zeitschlitzes Tc senden kann. Be stellt die Datenmenge dar, durch den der Teilnehmer den Wert Bc innerhalb des Zeitschlitzes Tc überschreiten kann. Diese Parameter sind bspw. in der Druckschrift 3 beschrieben.
• Überlastungsmitteilungen M sollten Ausgangsknoten sehr schnell weitergeleitet werden, um unter Überlastungsbedingungen schnell zu reagieren. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine vierte Dienstklasse derartigen Überlastungsmitteilungen gewidmet und sind in dem Knoten entsprechende Puffer für diese Dienstklasse vorgesehen. Für den Fernleitungsknoten ist dieses Ausführungsbeispiel in Fig. 8 gezeigt, gemäß dem die Puffer 44D und 45D der Dienstklasse der Überlastungsmitteilungen durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Entsprechend ist auf der Ausgangsseite des Teilnehmerknotens (Fig. 6) ein vierter Ausgangspuffer 64D vorhanden.
• Der vorstehend beschriebene Mechanismus bewirkt, dass das FR-Netzwerk ein geschlossenes System ist, soweit es die Überlastungsverwaltung betrifft. Wenn eine Überlastungsmitteilung M in Rückwärtsrichtung zu dem Teilnehmerknoten ausreichend früh vor einer starken Überlastung des Knotens gesendet wird, können das Netzwerk und der Netzwerkverkehr flexibel auf diese Weise eingestellt werden, um eine optimale Durchsetzkapazität zu erreichen. Diese Dienstklassenpuffer gewährleisten, dass jede Dienstklasse in einer Weise behandelt wird, wie es am besten für dessen Eigenschaften selbst unter Überlastungsbedingungen geeignet ist.
• Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezug auf die Beispiele der beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern innerhalb der vorstehend und in den beigefügten Ansprüchen offenbarten erfinderischen Idee variiert werden kann. Beispielsweise können die internen Aufbaudetails der Knoten in vielerlei Weise variieren, selbst wenn die Dienstklassen und die entsprechenden Puffer entsprechend der erfinderischen Idee implemen tiert sind. Es sei weiterhin bemerkt, dass der vorstehend beschriebene Weg in dem Knoten verwendet wird, um lediglich Rahmen weiterzuleiten, deren Integrität überprüft worden ist, und in denen keine Fehler erfasst worden sind, sowie die DLCI für die fragliche Verbindung definiert worden ist. Falls Fehler erfasst worden sind, oder herausgefunden wurde, dass für die fragliche Verbindung keine DLCI definiert worden ist, wird der Rahmen aufgegeben. Da diese Stufen jedoch nicht innerhalb der Idee der Erfindung fallen, wurden diese vorstehend nicht beschrieben.

Claims (8)

1. Überlastungsverwaltungsverfahren in einem Rahmenübertragungsnetzwerk, in dem Rahmen (39) sowohl an der Eingangs- als auch an der Ausgangsgrenze eines Netzwercknotens gepuffert werden und von Eingangspuffern zu Ausgangspuffern übertragen werden sowie ein jedem der zu übertragenden Rahmen (39) zugeordneter virtueller Kanal bestimmt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

Netzwerkdienste in verschiedene Dienstklassen (1, 2, 3) entsprechend einer Verzögerung und einer Rahmendurchsatzwahrscheinlichkeit klassifiziert werden,

Rahmen an der Knoteneingangsgrenze in die für jede der Dienstklasse spezifischen Eingangspuffer (44a ... 44d) gepuffert werden, und

Rahmen an der Ausgangsgrenze des Knotens aus dem Knoten über die für jede Dienstklasse spezifische Ausgangspuffer (45a ... 45d) weitergeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkdienste in drei Hauptdienstklassen derart unterteilt sind, dass die erste Dienstklasse (1) einen interaktiven Dienst bietet, in dem Verzögerungen kurz gehalten werden, die zweite Dienstklasse (2) eine geringe Rahmenverlustwahrscheinlichkeit bietet, während Verzögerungen weniger kritisch sind, und die dritte Dienstklasse (3) sowohl eine kurze Verzögerung als auch eine geringe Rahmenverlustwahrscheinlichkeit bietet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Puffer der dritten Dienstklasse häufiger als die der anderen Dienstklassen gelesen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Rahmen an der Knoteneingangsgrenze in für jeden virtuellen Kanal spezifische Puffer (62&sub1; ... 62n) gepuffert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Dienstklasse Überlastungsmitteilungen (M) gewidmet ist, die von jeder überlasteten Quelle zu dem Ausgangsknoten eine besonderen virtuellen Verbindung gesendet werden, wobei der Verkehr von einem Teilnehmer (S) in dem Ausgangsknoten durch Puffern von Rahmen in die für den virtuellen Kanal spezifischen Puffer (621 ... 62n) eingestellt wird.

6. Knoten in einem Rahmenübertragungsnetzwerk, mit Eingangspuffern an der Eingangsgrenze des Knotens und Ausgangspuffern an der Ausgangsgrenze des Knotens sowie Einrichtungen (16) zum Weiterleiten von Rahmen aus dem Eingangspuffer zu einem gewünschten Ausgangspuffer,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (T) zum Speichern von Dienstklassen (1, 2, 3) von Netzwerkdienstklassen, die entsprechend einer Verzögerung und einer Rahmendurchsatzwahrscheinlichkeit klassifiziert sind, wobei derartige Dienstklassen virtuellen Kanälen entsprechen,

Puffer (44a, 44d), die für jeden der Dienstklassen spezifisch sind und an der Eingangsgrenze des Knotens vorgesehen sind, und

zumindest einen Puffer (45a ... 45d) für jeden der Dienstklassen, der an der Ausgangsgrenze des Knotens speziell für jeden virtuellen Kanal vorgesehen ist.

7. Knoten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Eingangsgrenze des Knotens Puffer (62&sub1; ... 62n) vorgesehen sind, die spezifisch für jeden virtuellen Kanal sind.

8. Knoten nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Puffer der Dienstklassen, die eine kürzere Verzögerungszeit als die von den anderen Dienstklassen angebotene Verzögerung ist, kleiner als die Puffer der anderen Dienstklassen sind.