DE69525616T2

DE69525616T2 - Leaky-bucket-vorrichtung zweiter ordnung und verfahren zum verkehrsmanagement in zellenrelais-netzwerken

Info

Publication number: DE69525616T2
Application number: DE69525616T
Authority: DE
Inventors: G. Hluchyj; Nanying Yin
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2015-12-07
Also published as: US5524006A; CA2187643A1; CA2187643C; AU4375196A; EP0755594A1; DE69525616D1; AU678741B2; EP0755594B1; EP0755594A4; WO1996025810A1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren zum Verkehrsmanagement in Netzwerken, und im Besonderen auf Verkehrsmanagement in einem Zellenrelais-Netzwerk.

Hintergrund

Es ist gut bekannt, dass Zellenrelais-Netzwerke anfällig sind für Stockungen, wenn der dem Netzwerk angebotene Verkehr die Kapazität des Netzwerks übersteigt. Solche Stockungsbedingungen müssen gesteuert werden, um die Qualität des Dienstes (QOS) für jede Zellenrelais-Verbindung zu gewährleisten, die zwischen den kommunizierenden Endsystemen und dem Zellenrelais-Netzwerk während des Verbindungsaufbaus ausgehandelt wurde.
Ein Zellenrelais-Kommunikationssystem, zum Beispiel ein System mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM), kann gesehen werden wie in Fig. 1, Bezugsziffer 100, gezeigt, bei dem die ATM-Endsysteme Quelle (102) und Ziel (110) mit einem ATM- Netzwerk gekoppelt sind, das Folgendes enthält: Einen Quell- Randknoten (104), möglicherweise einen oder mehrere Zwischenknoten (106), und einen Ziel-Randknoten (108). ATM-Zellen, die durch das Quell-Endsystem (102) erzeugt wurden, werden über den Quell-Randknoten (104), die Zwischenknoten (106), und den Ziel-Randknoten (108) an das Ziel-Endsystem (110) übertragen.
Ein wichtiges Element bei den vorgeschlagenen ATM-Stau-Steuermechanismen ist die Verwendung eines Verkehrsüberwachungsalgorithmus am Quell-Randknoten für jede ATM-Verbindung. Dieser Überwachungsalgorithmus wird häufig als eine Auslastungsparameter-Steuerfunktion (UPC) bezeichnet. Während des Verbindungsaufbaus verständigen sich die Endsysteme und das Netzwerk auf die folgenden Verkehrsparameter für die ATM- Verbindung: Spitzenzellrate (PCR) und die damit verbundene Zellenverzögerungs-Abweichungstoleranz (CDVT), und die aufrechtzuerhaltende Zellrate (SCR) und die damit verbundene Burst-Toleranz (BT). Die UPC-Funktion am Quell-Randknoten überwacht den Zellenfluss, der in das Netzwerk eintritt, auf Konformität mit diesen Parametern. Ein Leaky-Bucket, der auch als ein allgemeiner Zellratenalgorithmus (GCRA) bezeichnet wird, ist ein wichtiger Bestandteil der UPC-Funktion.
In einer typischen Anordnung der UPC-Funktion, gezeigt in Fig. 2, Bezugsziffer 200, werden PCR und CDVT vom PCR-Leaky- Bucket (202) geregelt, wobei nicht konforme (oder verletzende) Zellen verworfen werden. Die SCR und BT werden durch den SCR-Leaky-Bucket (206) überwacht, wobei nicht konforme oder verletzende Zellen markiert werden durch Einstellen des Bits für Zellenverlustpriorität (CLP) im ATM-Header auf 1 (208). Wenn bei einem Knoten entlang des Pfades der Verbindung erhebliche Stockungen auftreten, werden Zellen mit CLP = 1 vor den Zellen mit CLP = 0 verworfen. Zusätzlich könnten Zellen vom Quell-Endsystem mit CLP = 1 markiert werden. In der in Fig. 2 gezeigten UPC-Anordnung werden diese markierten Zellen in Kombination mit den Zellen mit CLP = 0 einem Verwerfen durch den PCR-Leaky-Bucket unterworfen, und sie werden nicht durch den SCR-Leaky-Bucket geleitet.
Ein Flussdiagramm, das den Betrieb des SCR-Leaky-Bucket beschreibt, wird in Fig. 3, Bezugsziffer 300, gezeigt. Das bedeutet, dass der SCR-Leaky-Bucket beim Empfang einer Zelle mit CLP = 0 (302) in Übereinstimmung mit Q = MAX {Q - SCR (CLOCK - TIME), 0} aktualisiert wird, wobei Q ein Zustand des Leaky-Bucket ist und TIME auf CLOCK des Systems aktualisiert wird. Bei Vergleich von Q mit (BT·SCR) (306), wird CLP auf 1 eingestellt, wo Q > (BT·SCR) (308), und wo Q < = (BT· SCR) ist, wird Q auf Q + 1 (310) eingestellt.
Zusätzlich zu seiner Verwendung als Regelfunktion im Quell- Randknoten wurden ähnlich zu dem in Fig. 2 gezeigten Leaky- Bucket-Mechanismen vorgeschlagen im Zusammenhang mit einem Zellenpuffer zur Verwendung in Quell-Endsystem oder im Quell- Randknoten zur Regulierung oder zur Formung des Flusses von Zellen, die in das Netzwerk eintreten.
Der herkömmliche Wissensstand mit dem oben beschriebenen Leaky-Bucket Regelmechanismus sagt aus, dass er dazu dient, das Netzwerk gegenüber Stockungen zu schützen, und indem er dies tut, dient er dazu, die Qualität des Dienstes (QOS) (Verzögerung, Zellenverlust und Durchsatz) der ATM-Verbindungen zu gewährleisten, die sich konform zu den von ihnen ausgehandelten Verkehrsparametern verhalten. Eine kürzlich veröffentlichte Studie hat aber gezeigt, dass sogar mit einer Erzwingung durch einen SCR-Leaky-Bucket Endsysteme, die ihre ausgehandelten SCR- und BT-Verkehrsparameter verletzen, die Qualität des Dienstes von anderen konformen Verbindungen, mit denen Netzwerkresourcen gemeinsam benutzt werden (z. B. Zwischenknoten-Verbindungen), erheblich herabsetzen können.
Deshalb besteht Bedarf an einer Vorrichtung und einem Verfahren für einen effizienteren Leaky-Bucket, der die Überwachungsfunktion für die SCR am Quell-Randknoten derart ausführt, dass die QOS der aufgebauten Verbindungen, die sich konform zu den ausgehandelten Verkehrsparametern verhalten, selbst dann gewährleistet ist, wenn einige Endsysteme sich nicht an ihre ausgehandelten Verkehrsparameter halten.
Die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung EP-A-0 637 154 bezieht sich auf eine Steuerarchitektur für Netzwerke mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM). Es werden ein Steuerverfahren mit Burst-Pegel und eine Vorrichtung zur Verwendung in einem lokalen ATM-Netzwerk beschrieben. Das Steuerschema mit Burst-Pegel basiert auf so genannten Usage Parameter Control (UPC) - Parametern, die zwischen der Quelle und dem Netzwerk ausgehandelt werden. Insbesondere wird eine Methodologie zur Annahme/Abweisung von Zellenübertragungen verwendet, um individuelle Bursts mit Schaltkreisen zu modifizieren, die das Vorhandensein eines neuen Burst erkennen.
Der in der Anordnung nach EP-A-0 637 154 verwendete Schaltkreis enthält einen 'Dual Leaky Bucket Shaping Circuit'. Diese Schaltung wird in Geräte nach Kundenvorgaben installiert. Die Schaltung implementiert einen Formungsmechanismus. Formung bezieht sich auf das Wechseln der Abstände von Zellen, die den Burst oder das Informationspaket oder Daten aufweisen. Als Regelmechanismus implementiert ein 'Schalter' die selben Kriterien wie die Geräte nach Kundenvorgabe.

Kurzbeschreibungen der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das typische ATM-Quell- und Ziel-Endsysteme veranschaulicht, die mit einem ATM-Netzwerk gekoppelt sind.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen Systems, das die UPC-Funktion implementiert, wobei die PCR und CDVT geregelt werden durch den PCR-Leaky-Bucket, wobei nicht konforme (oder verletzende) Zellen verworfen werden.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte zeigt, die typischerweise durch den SCR-Leaky-Bucket nach Fig. 2 implementiert werden.
Fig. 4 zeigt eine grafische Darstellung, bei der die durchschnittliche Verzögerung gegen die Rate oder die Burst-Größe aufgetragen ist für Verkehrsmanagement nach bisherigem Stand der Technik und für Verkehrsmanagement, das die vorliegende Erfindung einsetzt.
Fig. 5 zeigt eine grafische Darstellung, bei der die Markierungsrate gegen die Rate oder die Burst-Größe aufgetragen ist für Verkehrsmanagement nach bisherigem Stand der Technik und für Verkehrsmanagement, das die vorliegende Erfindung einsetzt.
Fig. 6, Bezugsziffer 600, zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Regelvorrichtung für Verkehrsmanagement (TMPD) zum Überwachen und Erzwingen einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) in einem Zellenrelais-Netzwerk in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm der Schritte einer ersten Ausführungsform eines Regelverfahrens für Verkehrsmanagement (TMPM) zum Überwachen und Erzwingen einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) in einem Zellenrelais-Netzwerk in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm, das den Schritt des Einsatzes des SOLBS (706) nach Fig. 7 mit größerer Ausführlichkeit zeigt.
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm, das den Schritt des Einsatzes des Leaky-Bucket zweiter Ordnung (802) nach Fig. 8 mit größerer Ausführlichkeit zeigt.
Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm der Schritte einer zweiten Ausführungsform eines Regelverfahrens für Verkehrsmanagement (TMPM) zum Überwachen und Erzwingen einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) in einem Zellenrelais-Netzwerk in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm der Schritte einer Ausführungsform zur Anpassung der Parameter R1 und R2, und B1 und B2 der vorliegenden Erfindung aus einer vorherbestimmten aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) für einen vorgewählten SCR-BT-Leaky-Bucket erster Ordnung.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 4, Bezugsziffer 400, zeigt eine grafische Darstellung, bei der die durchschnittliche Verzögerung gegen die Rate oder die Burst-Größe aufgetragen ist für Verkehrsmanagement nach bisherigem Stand der Technik und für Verkehrsmanagement, das die vorliegende Erfindung einsetzt. In einem idealen System (402) stellt Verkehrsmanagement eine konstante vorgewählte durchschnittliche Zielverzögerung für alle Burst-Größen und Raten größer als oder gleich der Betriebs-Burst-Größe und Rate bereit, d. h., die Burst-Größe und die Rate für die durchschnittliche Zielverzögerung. In einem typischen System (404) nach bisherigem Stand der Technik neigt die durchschnittliche Verzögerung dazu, sich mit zunehmender Burst- Größe und Rate erheblich über die durchschnittliche Zielverzögerung zu erhöhen. In einem System, das die vorliegende Erfindung einsetzt (406), wird bei zunehmender Burst-Größe oder Rate die durchschnittliche Verzögerung nur etwas mehr erhöht als im idealen System (402).
Fig. 5, Bezugsziffer 500, zeigt eine grafische Darstellung, bei der die Markierungsrate gegen die Rate oder die Burst- Größe aufgetragen ist für Verkehrsmanagement nach bisherigem Stand der Technik und für Verkehrsmanagement, das die vorliegende Erfindung einsetzt. In einem idealen System (502) stellt das Verkehrsmanagement eine erheblich hohe Markierungsrate für alle Burst-Größen und Raten größer als oder gleich der Betriebs-Burst-Größe und Rate bereit, d. h., die Burst-Größe und Rate für die Zielmarkierungsrate. Es stellt auch eine erheblich niedrige Markierungsrate bereit, wenn die Burst-Größe und Rate unter dem Betriebspunkt sind. In einem System, das die vorliegende Erfindung einsetzt (506), nähert sich mit zunehmender Burst-Größe und Rate die Markierungsrate eng an die Markierungsrate des idealen Systems (502) an. Im Gegensatz dazu ist in einem typischen System nach bisherigem Stand der Technik (504) die Markierungsrate nicht ausreichend hoch, wenn der Betriebspunkt überschritten ist, und sie ist zu hoch, wenn Burst-Größe und Rate unter dem Betriebspunkt liegen.
Daher weichen die durchschnittliche Leistungsgüte der Verzögerung und Markierungsrate erheblich vom idealen Verhalten ab, wenn die in Fig. 3 beschriebene UPC-Funktion des Leaky- Bucket nach bisherigem Stand der Technik (SCR, BT) verwendet wird, um nicht konforme ATM-Verbindungen zu regeln. Wie in Fig. 4 gezeigt wird, besteht ein Problem bei der Überwachung der SCR nach bisherigem Stand der Technik darin, dass die QOS-Verzögerung nicht gewährleistet werden kann, wenn sich die Rate oder die Burst-Größe über den Betriebspunkt des Ziels erhöhen aufgrund von nicht konformen Endsystemen, die Verkehr erzeugen, der über ihr ausgehandeltes Verkehrsabkommen hinaus geht, d. h., die durchschnittliche Verzögerung geht über die vom Ziel zugestimmte QOS hinaus, selbst für die Verbindungen, die sich konform verhalten. Im Idealfall sollte die durchschnittliche Verzögerung die durchschnittliche Zielverzögerung nicht überschreiten, selbst unter den Bedingungen nicht konformer Verbindungen. Der Grund dafür, dass der bisherige Stand der Technik nicht die erwartete Leistungsgüte erreichen kann, liegt darin, dass der SCR-Leaky-Bucket Zellen nicht effektiv markieren kann, wie in Fig. 5 gezeigt.
Fig. 6, Bezugsziffer 600, zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Regelvorrichtung für Verkehrsmanagement (TMPD) zum Überwachen und Erzwingen einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) in einem Zellenrelais-Netzwerk in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung enthält einen Leaky-Bucket (602) mit Spitzenzellrate (PCR), eine Bestimmeinheit (CLP = 0 ?) (604) für Zellenverlustpriorität (CLP), und ein Leaky-Bucket- System zweiter Ordnung (SOLBS) (614). Der Leaky-Bucket (602) mit Spitzenzellrate (PCR) ist betriebsbereit gekoppelt, um Zellen zu empfangen, die wenigstens ein Informationsfeld und einen Header haben, wobei der Header ein Bit für Zellenverlustpriorität (CLP) enthält, und verwendet wird, um Zellen in Übereinstimmung mit einem vorherbestimmten Schema zu verwerfen. Die Bestimmeinheit (604) für Zellenverlustpriorität (CLP) ist betriebsbereit gekoppelt mit dem PCR-Leaky-Bucket (602) und wird verwendet zur Bestimmung, ob ein CLP-Bit in einem jeden Zellen-Header gleich Null ist. Das Leaky-Bucket- System zweiter Ordnung (SOLBS) (614) ist betriebsbereit gekoppelt mit der CLP-Bestimmeinheit (604) und wird verwendet zum Überwachen und Erzwingen von vorherbestimmten SCR- und PT-Verkehrsparametern derart, dass eine durchschnittliche Verzögerung und Markierungsrate für Zellen bereitgestellt wird, die im Wesentlichen eine vorherbestimmte Qualität des Dienstes bereitstellen.
Das SOLBS (614) enthält typischerweise einen Leaky-Bucket zweiter Ordnung (606) und eine CLP-Einstelleinheit (612). Der Leaky-Bucket zweiter Ordnung (606) ist betriebsbereit gekoppelt mit der CLP-Bestimmeinheit (604), um Zellen zu empfangen, deren CLP gleich Null ist, und wird verwendet zur Sortierung von Zellen in Übereinstimmung mit vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien. Die CLP-Einstelleinheit (612) ißt betriebsbereit gekoppelt mit dem Leaky-Bucket zweiter Ordnung (606) und wird verwendet zur Einstellung des CLP-Bits von nicht konformen Zellen auf Eins.
Die vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien enthalten typischerweise erste vorherbestimmte R1- und B1-Parameter für einen ersten Leaky-Bucket und zweite vorherbestimmte R2- und B2-Parameter für einen zweiten Leaky-Bucket, wobei die Parameter bestimmt sind wie unten dargelegt wird.
In der bevorzugten Ausführungsform enthält der Leaky-Bucket zweiter Ordnung: (A) Den ersten Leaky-Bucket (610), betriebsbereit gekoppelt mit der CLP-Bestimmeinheit (604), zur Bestimmung, ob empfangene Zellen konform sind zu den ersten vorherbestimmten R1- und B1-Parametern, und (B) den zweiten Leaky-Bucket (608), betriebsbereit gekoppelt mit dem ersten Leaky-Bucket (610), zum Empfang von nicht konformen Zellen vom ersten Leaky-Bucket (610), und zur Bestimmung, ob die nicht konformen Zellen vom ersten Leaky-Bucket konform sind zu den zweiten vorherbestimmten R2- und B2-Parametern.
Das vorherbestimmte Schema zum Verwerfen von Zellen ist auswählbar und enthält typischerweise das Verwerfen von Zellen, die wenigstens eines haben: Eine Spitzenzellrate und eine Zellenverzögerungs-Abweichungstoleranz, die größer ist als vorherbestimmte PCR- und CDVT-Parameter.
Deshalb wird ein Leaky-Bucket-System zweiter Ordnung (606) eingesetzt, um die Leistungsgüte gegenüber dem SCR-Leaky- Bucket (206) zu verbessern, der nach bisherigem Stand der Technik eingesetzt wird (gezeigt in Fig. 2). Die (SCR, BT) Parameter eines SCR-Leaky-Bucket erster Ordnung werden an die (R1, B1) und (R2, B2) Parameter für den ersten beziehungsweise den zweiten Leaky-Bucket der Erfindung angepasst. Die Anpassung der Parameter der bevorzugten Ausführungsform wird in Fig. 11, Bezugsziffer 1100, angegeben. Wenn eine Zelle mit CLP = 0 eintrifft, tritt sie in den ersten Leaky-Bucket ein. Falls bei der Zelle festgestellt wird, dass sie nicht konform ist zu den (R1, B1) Parametern des ersten Leaky-Bucket, wird sie zum zweiten Leaky-Bucket geschickt, anderenfalls wird ihr erlaubt, die UPC-Funktion mit CLP = 0 zu verlassen. Zellen, bei denen durch den ersten Leaky-Bucket herausgefunden wird, dass sie nicht konform sind, und die zum zweiten Leaky-Bucket geschickt werden, werden mit CLP = 1 markiert, falls auch herausgefunden wird, dass sie nicht konform sind zu den (R2, B2) Parametern des zweiten Leaky-Bucket. Diejenigen Zellen, bei denen herausgefunden wird, dass sie konform sind zum zweiten Leaky-Bucket, wird erlaubt, die UPC-Funktion mit CLP = 0 zu verlassen. Zusammengefasst muss bei einer Zelle mit CLP = 0 durch beide, den ersten und den zweiten Leaky-Bucket herausgefunden werden, dass sie nicht konform ist, damit sie mit CLP = 1 markiert wird.
Fig. 7, Bezugsziffer 700, zeigt ein Flussdiagramm der Schritte einer ersten Ausführungsform eines Regelverfahrens für Verkehrsmanagement (TMPM) zum Überwachen und Erzwingen einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) in einem Zellenrelais-Netzwerk in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren (700) enthält folgende Schritte: (A) Einsatz eines Leaky-Bucket mit Spitzenzellrate (PCR), der Zellen empfängt, die wenigstens ein Informationsfeld und einen Header haben, wobei der Header ein Bit für Zellenverlustpriorität (CLP) enthält, zum Verwerfen von Zellen in Übereinstimmung mit einem vorherbestimmten Schema (702), (B) Einsatz einer Bestimmeinheit für Zellenverlustpriorität (CLP), die betriebsbereit mit dem PCR-Leaky- Bucket gekoppelt ist, zur Bestimmung, ob ein CLP-Bit in jedem Zellen-Header gleich Null ist (704), und (C) Einsatz eines Leaky-Bucket-Systems zweiter Ordnung (SOLBS), das betriebsbereit mit der CLP-Bestimmeinheit gekoppelt ist, zum Überwachen und Erzwingen vorherbestimmter SCR- und BT-Verkehrsparameter derart, dass eine durchschnittliche Verzögerung und Markierungsrate bereitgestellt wird für Zellen, die im Wesentlichen eine vorherbestimmte Qualität des Dienstes bereitstellen (706).
Wie in Fig. 8, Bezugsziffer 800, weiter ausgeführt wird, enthält der Einsatz des SOLBS (706) typischerweise die folgenden Schritte: (A) Einsatz eines Leaky-Bucket zweiter Ordnung, der betriebsbereit gekoppelt ist mit der CLP-Bestimmeinheit, zum Empfang von Zellen, deren CLP gleich Null ist, zur Sortierung von Zellen in Übereinstimmung mit vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien (802), und (B) Verwendung einer CLP-Einstelleinheit, die betriebsbereit mit dem Leaky-Bucket zweiter Ordnung gekoppelt ist, zum Einstellen des CLP-Bits von nicht konformen Zellen auf Eins (804).
Typischerweise enthalten die vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien: (A) Erste vorherbestimmte R1- und B1-Parameter für einen ersten Leaky-Bucket, und (B) zweite vorherbestimmte R2- und B2-Parameter für einen zweiten Leaky-Bucket. Die R1-, R2-, B1- und B2-Parameter werden typischerweise bestimmt wie weiter unten beschrieben.
Wie in Fig. 9, Bezugsziffer 900, weiter ausgeführt wird, enthält der Einsatz des Leaky-Bucket zweiter Ordnung (802) die folgenden Schritte: (A) Verwendung des ersten Leaky-Bucket, der betriebsbereit gekoppelt ist mit der CLP-Bestimmeinheit, zur Bestimmung, ob empfangene Zellen konform sind zu den ersten vorherbestimmten R1- und B1-Parametern (902), und (B) Verwendung des zweiten Leaky-Bucket, der betriebsbereit mit dem ersten Leaky-Bucket gekoppelt ist, zum Empfang nicht konformer Zellen vom ersten Leaky-Bucket und zur Bestimmung, ob die nicht konformen Zellen vom ersten Leaky-Bucket konform sind zu den zweiten vorherbestimmten R2- und B2-Parametern (904).
Wieder ist das vorherbestimmte Schema zum Verwerfen von Zellen auswählbar und enthält typischerweise das Verwerfen von Zellen, die wenigstens eines haben: Eine Spitzenzellrate und eine Zellenverzögerungs-Abweichungstoleranz, die größer ist als vorherbestimmte PCR- und CDVT-Parameter.
Nach bisherigem Stand der Technik wird also ein Leaky-Bucket erster Ordnung zum Überwachen und Erzwingen der SCR- und BT- Verkehrsparameter verwendet, bei dem durchschnittliche Verzögerung und Verlustrate des QOS für konforme Verbindungen ernsthaft beeinträchtigt werden können, wenn nicht konforme Verbindungen ihre verabredeten Verkehrsparameter überschreiten, d. h., über den Betriebspunkt bezüglich Rate oder Burst- Größe. Durch Einsatz des Leaky-Bucket zweiter Ordnung der vorliegenden Erfindung kann die QOS effektiver gewährleiste werden, selbst dann, wenn andere Verbindungen ihre verabredeten Verkehrsparameter überschreiten. Daher verbessert die vorliegende Erfindung die Leistungsgüte nach bisherigem Stand der Technik erheblich und ist breit anwendbar in Netzwerken mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM).
Deswegen enthält der Leaky-Bucket zweiter Ordnung zwei Leaky- Buckets, die zur Regelung des Verkehrs verwendet werden, typischerweise im Quell-Randknoten zur Verkehrsformung im Quell-Endsystem und/oder im Quell-Randknoten. Die nicht konformen Zellen vom ersten Leaky-Bucket sind die Eingaben für den zweiten Leaky-Bucket. Von einer Zelle muss durch beide, den ersten und den zweiten Leaky-Bucket herausgefunden werden, dass sie nicht konform ist, damit sie mit CLP = 1 markiert wird. Die Verkehrsparameter SCR und BT, typischerweise die Parameter für einen SCR-Leaky-Bucket erster Ordnung, werden angepasst in die Parameter des Leaky-Bucket zweiter Ordnung (R1, B1, R2 und B2).
Bei einer zweiten Ausführungsform könnten die Schritte, die in Fig. 10, Bezugsziffer 1000 dargelegt sind, des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, die Management und Verkehrsregelung in einem Zellenrelais-Netzwerk bereitstellen, um Überwachung und Erzwingung einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) bereitzustellen, ausgewählt werden, um folgende Schritte zu enthalten: (A) Aktualisierung eines Parameters Q1 (1002) eines ersten Leaky-Bucket eines Leaky-Bucket zweiter Ordnung bei Empfang einer Zelle mit einem Bit für Zellenverlustpriorität (CLP) gleich Null in Übereinstimmung mit:
Q1 = MAX {Q1 - R1 (CLOCK - TIME1), 0}
wobei
Q1 der Zustand des ersten Leaky-Bucket ist,
R1 eine vorherbestimmte Zellrate des Leaky-Bucket für den ersten Leaky-Bucket ist,
CLOCK die momentane Zeit ist, und
TIME1 auf CLOCK eingestellt wird, wenn Q1 aktualisiert wird,
(B) Bestimmung, ob Q1 größer ist als eine vorherbestimmte Bucket-Größe B1 (1004),(C) Einstellung von Q1 = Q1 + 1, wo Q1 kleiner ist als oder gleich zu einer vorherbestimmten Bucket- Größe B1 des ersten Leaky-Bucket (1014),(D) wo Q1 größer als B1 ist,(D1) Aktualisierung eines Parameters Q2 (1006) eines zweiten Leaky-Bucket des Leaky-Bucket zweiter Ordnung in Übereinstimmung mit:
Q2 = MAX {Q2 - R2 (CLOCK - TIME2, 0},
wobei
Q2 der Zustand des zweiten Leaky-Bucket ist,
R2 eine vorherbestimmte Zellrate des Leaky-Bucket für den zweiten Leaky-Bucket ist,
CLOCK die momentane Zeit ist, und
TIME2 auf CLOCK eingestellt wird, wenn Q2 aktualisiert wird,
(D2) Bestimmung, ob Q2 größer ist als eine vorherbestimmte Bucket-Größe B2 (1008) des zweiten Leaky-Bucket, (D2a) Einstellung von Q2 = Q2 + 1, wo Q2 kleiner ist als oder gleich zu B2 ist (1010), und (D2b) Einstellung des CLP-Bits der Zelle auf Eins, wo Q2 größer ist als B2 (1012).
Wie in Fig. 11, Bezugsziffer 1100, weiter dargelegt wird, werden typischerweise R1 und R2, und B1 und B2 angepasst von einer vorherbestimmten aufrechtzuerhaltenden Zellrate (SCR) und Burst-Toleranz (BT) eines vorgewählten SCR-BT-Leaky- Bucket erster Ordnung und bestimmt durch: (A) Voreinstellung (1102) einleitender Parameter rho, rho1, rho2, P1. P2 und P, wobei rho1 < 1, rho2 < 1, P1 < 1, P2 < 1 und P1 · P2 = P ist, rho ein vorgewählter Wert kleiner als Eins zur Skalierung des vorherbestimmten SCR-Werts für den SCR-BT-Leaky-Bucket erster Ordnung ist, P1 und P2 vorgewählte Werte kleiner als Eins zur Bestimmung von B1, R2 beziehungsweise B2 sind, und P die Zielmarkierungsrate zur Markierung von Zellen mit CLP = 1 ist,(B) Bestimmung vorläufiger Parameter r und L (1104) in Übereinstimmung mit:
r = rho·SCR, und
L = {B·(1 - rho) }/ln {(1 - rho (1 - P))/P},
mit B = BT·SCR,
(C) Bestimmung der Parameter R1 und B1, und R2 und B2 für einen ersten Leaky-Bucket beziehungsweise einen zweiten Leaky-Bucket eines Leaky-Bucket zweiter Ordnung (1106) in Übereinstimmung mit:
R1 = r/rho1,
B1 = {L/(1 - rho1)} ln ((1 - rho1 (1 - P1))/P1},
R2 = (r·P1)/rho2,
B2 = {L/(1 - rho2)} ln ((1 - rho2 (1 - P2))/P2}.
Die vorliegende Erfindung könnte durch andere spezielle Formen verkörpert werden, ohne von ihren wesentlichen Kenndaten abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen müssen in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen werden. Deshalb wird der Anwendungsbereich der Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche und nicht durch die vorangehende Beschreibung angezeigt. Alle Änderungen, die in der Bedeutung und den Bereich der Gleichwertigkeit der Ansprüche fallen, müssen innerhalb ihres Anwendungsbereiches eingeschlossen werden.

Claims

1. Eine Verkehrsmanagement-Regelvorrichtung, TMPD (600) zum Überwachen und Erzwingen von aufrechtzuerhaltender Zellrate SCR und Burst-Toleranz, BT, in einem Zellenrelais-Netzwerk, das Folgendes aufweist:

(A) Einen Leaky-Bucket (602) mit Spitzenzellrate, PCR, der betriebsbereit gekoppelt ist, um Zellen zu empfangen, die wenigstens ein Informationsfeld und einen Header haben, bei dem der Header ein Bit für die Zellenverlustpriorität, CLP, enthält, um Zellen in Übereinstimmung mit einem vorherbestimmten Schema zu verwerfen,

(B) eine Bestimmeinheit (604) für die Zellenverlustpriorität, CLP, betriebsbereit gekoppelt mit dem PCR-Leaky-Bucket, zur Bestimmung, ob ein CLP-Bit in jedem Zellen-Header gleich Null ist,

(C) ein Leaky-Bucket-System zweiter Ordnung, SOLBS (614), betriebsbereit gekoppelt mit der CLP-Bestimmeinheit, zur Überwachung und Erzwingung vorherbestimmter SCR- und BT-Verkehrsparameter derart, dass eine durchschnittliche Verzögerung und Markierungsrate für Zellen bereitgestellt wird, die im Wesentlichen eine vorherbestimmte Qualität des Dienstes bereitstellen,

bei dem das SOLBS aufweist:

(D) Einen Leaky-Bucket zweiter Ordnung (606), betriebsbereit gekoppelt mit der CLP-Bestimmeinheit (604), um Zellen zu empfangen, deren CLP gleich Null ist, um Zellen in Übereinstimmung mit vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien zu sortieren, und

(E) eine CLP-Einstelleinheit (612), betriebsbereit gekoppelt mit dem Leaky-Bucket zweiter Ordnung, um das CLP-Bit von nicht konformen Zellen auf Eins einzustellen.

2. Die TMPD nach Anspruch 1, bei dem die vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien enthalten:

(A) Erste vorherbestimmte R1- und B1-Parameter für einen ersten Leaky-Bucket (610), und

(B) zweite vorherbestimmte R2- und B2-Parameter für einen zweiten Leaky-Bucket (608),

und, wo ausgewählt, bei dem der Leaky-Bucket zweiter Ordnung (606) aufweist:

(C) den ersten Leaky-Bucket (610), betriebsbereit gekoppelt mit der CLP-Bestimmeinheit (604), zur Bestimmung, ob empfangene Zellen zu den ersten vorherbestimmten R1- und B1-Parametern konform sind, und

(D) den zweiten Leaky-Bucket (608), betriebsbereit gekoppelt mit dem ersten Leaky-Bucket, zum Empfang nicht konformer Zellen vom ersten Leaky-Bucket, und zur Bestimmung, ob die nicht konformen Zellen vom ersten Leaky-Bucket konform sind zu den zweiten vorherbestimmten R2- und B2-Parametern.

3. Die TMPD nach Anspruch 1, bei dem das vorherbestimmte Schema zum Verwerfen von Zellen das Verwerfen von Zellen enthält, die wenigstens eines haben von:

(A) Eine Spitzenzellrate, PCR, und

(B) Zellenverzögerungs-Abweichungstoleranz, CDVT, größer als vorherbestimmte PCR- und CDVT-Parameter.

4. Ein Verkehrsmanagement-Regelverfahren, TMPM (700), zum Überwachen und Erzwingen einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate, SCR, und Burst-Toleranz, BT, in einem Zellenrelais- Netzwerk, das folgende Schritte aufweist:

(A) Einsatz (702) eines Leaky-Bucket mit einer Spitzenzellrate, der Zellen empfängt, die wenigstens ein Informationsfeld und einen Header haben, wobei der Header ein Bit für Zellenverlustpriorität, CLP, zum Verwerfen von Zellen in Übereinstimmung mit einem vorherbestimmten Schema enthält,

(B) Einsatz (704) einer Bestimmeinheit für Zellenverlustpriorität, CLP, die betriebsbereit gekoppelt ist mit dem PCR- Leaky-Bucket, um zu bestimmen, ob ein CLP-Bit in jedem Zellen-Header gleich Null ist, und

(C) Einsatz (706) eines Leaky-Bucket-Systems zweiter Ordnung, SOLBS, das betriebsbereit mit der CLP-Bestimmeinheit gekoppelt ist, zum Überwachen und Erzwingen vorherbestimmter SCR- und BT-Verkehrsparameter derart, dass eine durchschnittliche Verzögerung und Markierungsrate für Zellen bereitgestellt wird, die im Wesentlichen eine vorherbestimmte Qualität des Dienstes bereitstellen, wobei der Einsatz des SOLBS die folgenden Schritte (800) aufweist:

(D) Einsatz (802) eines Leaky-Bucket zweiter Ordnung, der betriebsbereit mit der CLP-Bestimmeinheit gekoppelt ist, um Zellen zu empfangen, die eine CLP gleich Null haben, zur Sortierung von Zellen in Übereinstimmung mit vorherbestimmten Nichtkonformitätskriterien, und

(E) Einsatz (804) einer CLP-Einstelleinheit, die betriebsbereit mit dem Leaky-Bucket zweiter Ordnung verbunden ist, zum Einstellen des CLP-Bits von nicht konformen Zellen auf Eins.

5. Das TMPM nach Anspruch 4, bei dem das vorherbestimmte Nichtkonformitätskriterium enthält:

und, wo ausgewählt, wobei der Einsatz des Leaky-Bucket zweiter Ordnung die folgenden Schritte (900) aufweist:

(C) Verwendung (902) des ersten Leaky-Bucket, der betriebsbereit mit der CLP-Bestimmeinheit gekoppelt ist, zur Bestimmung, ob empfangene Zellen konform sind zu den ersten vorherbestimmten R1- und B1-Parametern, und

(D) Verwendung (904) des zweiten Leaky-Bucket, der betriebsbereit mit dem ersten Leaky-Bucket gekoppelt ist, zum Empfang nicht konformer Zellen vom ersten Leaky-Bucket, und zur Bestimmung, ob die nicht konformen Zellen vom ersten Leaky- Bucket konform sind mit den zweiten vorherbestimmten R2- und B2-Parametern.

6. Das TMPM nach Anspruch 4, bei dem das vorherbestimmte Schema zum Verwerfen von Zellen das Verwerfen von Zellen enthält, die wenigstens eines haben von:

(A) Eine Spitzenzellrate, PCR, und

7. Ein Verfahren (1000) zum Managen und zur Regelung von Verkehr in einem Zellenrelais-Netzwerk, um Überwachung und Erzwingung einer aufrechtzuerhaltenden Zellrate, SCR, und Burst-Toleranz, BT, bereitzustellen, das die folgenden Schritte aufweist:

(A) , Aktualisierung (1002) eines Parameters Q1 eines ersten Leaky-Bucket eines Leaky-Bucket zweiter Ordnung bei Empfang einer Zelle mit einem Bit für Zellenverlustpriorität, CLP, gleich Null in Übereinstimmung mit:

Q1 = MAX {Q1 - R1 (CLOCK - TIME1), 0}

wobei

Q1 der Zustand des ersten Leaky-Bucket ist,

R1 eine vorherbestimmte Zellrate des Leaky-Bucket für den

ersten Leaky-Bucket ist,

CLOCK die momentane Zeit ist, und

TIME1 auf CLOCK eingestellt wird, wenn Q1 aktualisiert wird,

(B) Bestimmung (1004), ob Q1 größer ist als eine vorherbestimmte Bucket-Größe B1,

(C) Einstellung (1014) von Q1 = Q1 + 1, wo Q1 kleiner ist als oder gleich zu einer vorherbestimmten Bucket-Größe B1 des ersten Leaky-Bucket,

(D) wo Q1 größer als B1 ist,

(D1) Aktualisierung (1006) eines Parameters Q2 eines zweiten Leaky-Bucket des Leaky-Bucket zweiter Ordnung in Übereinstimmung mit:

Q2 = MAX {Q2 - R2 (CLOCK - TIME2), 0}

wobei

Q2 der Zustand des zweiten Leaky-Bucket ist,

R2 eine vorherbestimmte Zellrate des Leaky-Bucket für den

zweiten Leaky-Bucket ist,

CLOCK die momentane Zeit ist, und

TIME2 auf CLOCK eingestellt wird, wenn Q2 aktualisiert wird,

(D2) Bestimmung (1008), ob Q2 größer ist als eine vorherbestimmte Bucket-Größe B2 des zweiten Leaky-Bucket,

(D2a) Einstellung (1010) von Q2 = Q2 + 1, wo Q2 kleiner ist als oder gleich zu B2 ist, und

(D2b) Einstellung (1012) des CLP-Bits der Zelle auf Eins, wo Q2 größer ist als B2.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, bei dem R1, R2, B1 und B2 aus einer vorherbestimmten aufrechtzuerhaltenden Zellrate, SCR, und Burst-Toleranz BT für einen SCR-BT-Leaky-Bucket erster Ordnung angepasst (1100) werden, und durch die folgenden Schritte bestimmt werden:

(A) Voreinstellung einleitender Parameter rho, rho1, rho2, P1, P2 und P,

wobei rho1 < 1, rho2 < 1, P1 < 1, P2 < 1 und P1 · P2 = P ist,

rho ein vorgewählter Wert kleiner als Eins zur Skalierung des vorherbestimmten SCR-Werts für den SCR-BT-Leaky-Bucket erster Ordnung ist,

P1 und P2 vorgewählte Werte kleiner als Eins zur Bestimmung von B1, R2 beziehungsweise B2 sind, und

P eine Zielmarkierungsrate zur Markierung von Zellen mit CLP = 1 ist,

(B) Bestimmung (1104) vorläufiger Parameter r und L in Übereinstimmung mit:

r = rho·SCR, und

L = {B·(1 - rho) }/ln { (1 - rho (1 - P))/P},

wobei B = BT·SCR,

(C) Bestimmung (1106) der Parameter R1 und B1, und R2 und B2 für einen ersten Leaky-Bucket beziehungsweise einen zweiten Leaky-Bucket eines Leaky-Bucket zweiter Ordnung in Übereinstimmung mit:

R1 = r/rho1,

B1 = {L/(1 - rho1)} ln {(1 - rho1 (1 - P1))/P1},

R2 = (r·P1)/rho2,

B2 = {L/(1 - rho2)} ln {(1 - rho2 (1 - P2))/P2}.