專利名稱：在具有接入控制的通信網絡中對帶寬需求的估計的制作方法
在具有接入控制的通信網絡中對帶寬需求的估計本發(fā)明涉及用于在以節(jié)點和鏈路形成的、具有接入控制的通信網 絡中估計帶寬需求的方法和設備。在網絡領域中目前最重要的發(fā)展是用于傳輸實時業(yè)務(Echtzeitverkehr )的數據網絡的進一步發(fā)展，該實時業(yè)務可以包含語音信息、視頻信息和音頻信息。對于要求傳輸實時業(yè)務的業(yè)務來說， 必須保證所謂的業(yè)務質量參數。被進一步發(fā)展用于傳輸語音的數據網絡技術的最重要的例子是基 于因特網協議(IP)的所謂的IP網絡。為了傳輸實時業(yè)務而必須被控 制的重要的參數例如是分組的傳播時間、抖動(Jitter)和丟失率。 特別是由關于傳播時間的標準看來，必須防止在網絡內出現過栽情 形。 一種用于防止過載的重要的措施是限制通過網絡傳輸的業(yè)務容量 (Verkehrsvolumen)。為了該目的，在許多具有實時業(yè)務能力的數據 網絡中執(zhí)行對要傳輸的業(yè)務的許可限制或者許可控制。在網絡入口處 設置對要傳輸的業(yè)務的許可控制的網絡中，應該根據可能性這樣進行 接入控制，使得一方面可以進行具有需要的業(yè)務質量特征的傳輸，另 一方面盡可能少地拒絕或者不傳輸業(yè)務。對于針對接入控制的界限與網絡的最佳匹配，需要了解要輸送的 通信量(Verkehrsaufkommen)。在業(yè)務理論中，為了描述該信息， 使用所謂的業(yè)務矩陣，該業(yè)務矩陣包含作為矩陣項的要在網絡的各個 節(jié)點之間輸送的業(yè)務量.在此，并不顯示實際被輸送的或者被傳送的 業(yè)務，而是顯示等待傳送的或者所提供的業(yè)務，也即當在網絡中有任 意多的帶寬可供使用時被傳送的業(yè)務。本發(fā)明的任務在于，說明一種處理方式，利用該處理方式可以估 計在具者接入控制的通信網絡中的帶寬需求。該任務通過獨立權利要求的主題來解決。根據本發(fā)明，確定要在網絡的輸入節(jié)點和輸出節(jié)點之間傳輸的業(yè) 務的帶寬需求(利用所通知的帶寬加權的業(yè)務供應)的估計值。該估 計值與時間間隔有關。為了確定該估計值，確定兩個值在該時間間 隔內被允許用于在兩個節(jié)點之間進行輸送的業(yè)務量或者帶寬的第 一值
以及對應于在該時間間隔期間被拒絕的預留請求的累計帶寬的第二 值。對于第一值，使用平均的在該時間間隔期間為兩個節(jié)點之間的傳 輸所預留的帶寬。第二值可以通過記錄在該時間間隔內未被允許的預 留請求或者在這些預留中所請求的帶寬來確定。這樣的預留請求例如 由在網絡邊緣處的控制實體接收，該控制實體隨后也主管預留?？刂?實體隨后可以在被拒絕的預留請求的情況下提取并累加所請求的帶 寬。隨后，通過將第一值與加權的第二值相加，由這兩個值形成要在 兩個節(jié)點之間傳輸的業(yè)務的帶寬需求的估計值。提供加權或者標準 化，因為被拒絕的預留請求的帶寬之和是實際附加所需的帶寬需求的 上限，該帶寬需求通過與考慮到該實際情況的因子相乘而成為更加切 合實際的估計。為了進行這種加權或者標準化，可以使用在該時間間 隔內被拒絕的預留請求的數目。例如，可以用在該時間間隔內被拒絕 的預留請求的數目來除第二值(這對應于標準化)。通過以下方式可以獲得改進，即引入位于0和1之間的插值參數，例如在該時間間隔內被拒絕的預留請求的數目被升到該插值參數次冪。通過這種方式， 可以考慮預留請求的重復.替代地或者補充地，可以例如通過將在時 間間隔內相繼的被拒絕的、具有相同源和相同目的地的預留嘗試看作 是重復嘗試來明確地考慮重復。此外，該值可以利用所估計的被拒絕 的預留的保持時間針對測量的時間間隔來加權。本方法的一種進一步改進方案通過以下方式來給出，即針對兩個 相繼的時間間隔確定估計值并且對這些估計值進行插值。因此可以由 相繼的估計的結果形成所謂的"指數等待移動平均"。以這種方式， 考慮或者顧及帶寬需求的長時間發(fā)展。替代地或者附加地，可以不是在相繼的時間間隔中進行測量，而 是在所謂的"滑動窗口"或者"跳躍窗口"中進行測量，其中相繼的 測量不是在分離的時間間隔中，而是在重疊的時間間隔中進行。因此， 測量值的插值可以通過延長測量的時間間隔來實現。在一些網絡中，預先給定了帶寬需求的額定值。該額定值例如可 以是由網絡運營商設定的值，或者該額定值對應于長期的經驗值。這 樣的額定值可以例如通過取額定值和估計值中的最大值或者對這兩個 值進行插值來考慮。
帶寬需求的估計可以借助網絡的設備來進行。這種設備例如可以 是網絡的通常中央的控制服務器。然而同樣可設想的是，在網絡的管 理系統(tǒng)的部分中或者在業(yè)務控制設備中設置估計值的確定。估計值的 確定不僅可以集中地進行，而且可以分散地進行。在分散確定的情況 下，例如分別針對網絡的確定的節(jié)點對，可以在網絡的路由器中或者 在網絡的(通常在網絡邊緣處的)主管接入控制的接入控制單元中設 置用于計算估計值的裝置。本發(fā)明在上述設備之一中的實現優(yōu)選地借 助軟件或者計算機程序來進行。本發(fā)明允許帶寬需求的有效的并且快速的估計。優(yōu)選地，針對網 絡的所有的由輸入節(jié)點和輸出節(jié)點構成的對確定該帶寬需求。根據針 對由輸入節(jié)點和輸出節(jié)點構成的對的帶寬需求的值，隨后可以在已知 網絡內的業(yè)務分布(路由)的情況下確定預期的鏈路負載。帶寬需求 的根據本發(fā)明的估計能夠特別有利地在這樣的網絡中使用，在這些網 絡中接入控制的極限被動態(tài)地匹配，即經常基于分別當前的業(yè)務矩陣 進行最佳極限的重新確定。下面在實施例的范圍內借助圖來進一步闡述本發(fā)明主題。在圖中示出了具有無連接的分組交換的網絡。在該網絡中，針對QoS業(yè)務進行接入控制. 一對輸入節(jié)點和輸出節(jié)點通過兩個路由器j 和k來給出。信令部件SKj和SKk被分配給這些節(jié)點，這些信令部件 也提供用于接入控制NAC (NAC:網絡接入控制)的功能。在中央監(jiān)視和控制服務器NCS (NCS:網絡控制服務器)中，基于 預算負荷的觀察，在NAC設備中估計"有效的業(yè)務矩陣"。為此，針 對每個網絡邊緣至網絡邊緣(邊界至邊界)預算(即可供用于網絡邊 緣或者網絡節(jié)點之間的傳輸的帶寬)，在長度為At的時間間隔中檢測 以下數據Ya(j， k)…在時間間隔At中從節(jié)點j向節(jié)點k的平均的被允許的帶寬Yr(j， k)…在時間間隔At中被拒絕的預留請求的帶寬之和Nr(j， k)…在時間間隔At中被拒絕的請求的數目 被允許的業(yè)務Ya(j， k)一般將對應于所支付的帶寬。然而對于阻 斷(即對于業(yè)務的不允許)來說，所提供的從j向k的業(yè)務A(j, k)是決定性的。在被拒絕的預留請求的情況下，附加地需要所期望的平均保持時間ht。因為在被拒絕的預留請求的情況下不清楚的是，這些 預留請求是重復嘗試還是涉及單個的獨立的請求，所以A(j, k)位于Ya (j，k) + Yr (j,k)* ht/ At和Ya (j，k) + Yr (j，k)* ht/ At/Nr (j，k)之間。在第一種情況下，只涉及獨立的請求，并且在第二種情況下，只涉及相同請求的重復。因此，A(j, k)借助插值參數pe
來估 計A(j，k)= Ya(j，k)+ Yr(j，k)* ht / At / (N/)A(j， k)的一種替代的、能夠更容易地計算的插值通過下式給出A(j， k)= Ya(j， k)+ Yr(j， k) * (1- (3 + (3 / Nr)另一種考慮重復嘗試的可能性是在時間間隔內相繼的被拒絕的、 具有相同源和相同目的地的預留嘗試被看作是重復嘗試?？梢酝ㄟ^附 加地將相同帶寬的請求用作重復嘗試的附加標準來改進該方法。另一 種擴展方案在于，在具有不同帶寬的重復嘗試中，僅僅考慮具有最大 的(最小的、平均的、…)帶寬的那些重復嘗試。這種方法所基于的 考慮是，不成功的預留嘗試通常在較小帶寬的請求的情況下被重復。要用于目前所估計的業(yè)務矩陣的值Aa(j， k)通過相繼的估計(i-1, i )的結果的指數加權移動平均來確定AB(j， k) ") = a A(j， k)") + (l-ot) A"j， k)"-" 如果應該附加地一起考慮由運營商預先給定的所計劃的業(yè)務矩陣Tfl或者長時間經驗值，則規(guī)定以下兩種用于確定有效的業(yè)務矩陣的元素Ta(j， k)的變型方案變型方案l (使用所估計的和預先給定的值的最大值)T"j， k) = max [T"j, k) ， A"j， k)變型方案2 (所估計的和預先給定的值之間的加權平均)Ta(j， k) = y T"j， k) + (1-y) A"j， k) "
在丫=0時，只使用當前估計的值，在丫=1時，只使用預先給定的值。其它的平均函數在確定L(j， k)時對于本領域技術人員來說能夠容易地構造。同樣，用于計算AB(j， k)")的其它的平均函數對于本領域技術人員來說也能夠簡單地推斷出。其它的作為中央控制服務器或者網絡控制服務器的實現對于在圖中示出的網絡來說是可能的，其中該中央控制服務器或者網絡控制服務器估計由NAC的數據構成的業(yè)務矩陣。因此例如可以將所描述的功
能集成到網絡管理系統(tǒng)中或者業(yè)務控制裝置中。 一種替代的擴展方案 是將功能分布或者復制到IP路由器(例如路由器i， j)中或者接入控制元件(例如信令部件SKj， SKk)中。
權利要求
1.用于在以節(jié)點和鏈路形成的、具有接入控制的通信網絡中估計帶寬需求的方法，其中對于輸入節(jié)點(j)和輸出節(jié)點(k)針對一個時間間隔-確定平均的被允許用于在兩個節(jié)點(j，k)之間進行輸送的帶寬的第一值(Ya(j，k))，-確定被拒絕的預留請求的帶寬之和的第二值(Yr(j，k))，以及-由第一值(Ya(j，k))和被加權的第二值(Yr(j，k))之和形成要在所述輸入節(jié)點(j)和所述輸出節(jié)點(k)之間傳輸的業(yè)務的帶寬需求的估計值(A(j，k))。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，所述加權借助考慮在所述時間間隔中被拒絕的預留請求的數目(Nr(j， k))的加權因子來進行。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述加權因子以位 于0和l之間的插值參數(p)來形成。
4. 根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在確定所述 第二值(Yr(j， k))時考慮被拒絕的預留請求的重復。
5. 根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，要在所述輸 入節(jié)點(j)和所述輸出節(jié)點(k)之間傳輸的業(yè)務的當前帶寬需求的 估計值(Ae(j， k))通過針對相繼的時間間隔所形成的兩個估計值的 插值來形成。
6. 根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在重疊的時間間隔中確定Ya(j， k)、Yr(j， k)和Nr(j， k)的相繼的測量數據。
7. 根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于， -給定兩個節(jié)點(i， k)之間的傳輸的帶寬需求的額定值(T。(j,k))，并且-由所述額定值(T。(j， k))和根據上述權利要求之一所形成的 估計值(A(j， k)， Ab(j， k))形成兩個節(jié)點(i， k)之間的傳輸的帶 寬需求的值(T"j， k))。
8. 根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，針對網絡的 所有的由輸入節(jié)點和輸出節(jié)點構成的節(jié)點對執(zhí)行根據上述權利要求之 一所述的方法。
9. 具有用于執(zhí)行根據上述權利要求之一所述的方法的裝置的設備。
10. 根據權利要求9的設備，其特征在于，所述設備通過網絡的 控制服務器(NCS)，通過網絡的管理系統(tǒng)的一部分，通過業(yè)務控制設 備，通過路由器或者通過接入控制單元(Ski， SKj)來實現。
全文摘要
根據本發(fā)明，通過以下方式來估計具有接入控制的網絡的輸入節(jié)點(i)和輸出節(jié)點(k)之間的傳輸的帶寬需求，即針對一個時間間隔，形成在該時間間隔期間在節(jié)點(i，k)之間傳輸的業(yè)務的平均帶寬的值和被拒絕的預留請求的累計帶寬的加權值之和。本發(fā)明允許有效地近似地確定網絡的業(yè)務矩陣，并且因此允許優(yōu)化地重新確定接入控制的極限。因此特別是在用于具有接入控制與改變的業(yè)務狀況的動態(tài)匹配的網絡中時得到在效率和花費方面的優(yōu)點。
文檔編號H04L12/54GK101129028SQ200580046837
公開日2008年2月20日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權日2004年11月18日
發(fā)明者C·格魯貝爾, J·查青斯基 申請人:諾基亞西門子網絡有限責任兩合公司