-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Telekommunikation
und speziell ein Verfahren und zugehörige Kontrollebene zur automatischen Bereitstellung
von Verbindungen in einem Multilayer-Transportnetz.
-
Allgemeiner Stand der Technik
-
Transportnetze
sind zum Beispiel Netzwerke, die auf SDH (Synchronous Digital Hierarchy)
basieren, wie in ITU-T G.707 12/2003 definiert ist oder OTH (Optical
Transport Hierarchy) wie in ITU-T G.709 03/2003 definiert ist. Derartige
Transportnetze haben eine Multilayer-Multiplexhierarchie, wo Transportsignale
höherer
Schicht für
den Transport entweder von Nebensignalen oder Transportsignalen
niedrigerer Schicht dienen, die dann Nebensignale mit einer geringeren
Rate transportieren können.
Eine höhere
Schicht wird demzufolge als eine Serverschicht und eine niedrigere
Schicht als eine Clientschicht bezeichnet.
-
Zum
Beispiel wird in SDH ein Transportframe als STM-N (N = 1, 4, 16,
64 oder 256) bezeichnet und kann N Entitäten transportieren, die als
virtuelle Container VC4 bezeichnet sind. Ein VC4 kann entweder ein
140 MBit-Nebensignal oder mehrere virtuelle Container niedrigerer
Ordnung VCn (n = 11, 12, 2, 3) transportieren. Entsprechend wird
eine Verbindung, die VC4 verwendet, in SDH als eine Wegverbindung höherer Ordnung
(higher Order path/HOP) bezeichnet, und eine Verbindung, die VCn
(n = 11, 12, 2, 3) verwendet, als eine Wegverbindung niedrigerer
Ordnung (lower Order path/LOP) bezeichnet. Ein HOP ist folglich
eine Serverschicht zu einem LOP als Clientschicht. Allgemeiner wird
ein VC4 ebenfalls als ein VC höherer
Ordnung (HOVC) bezeichnet, ein Begriff, der ebenfalls auf das nordamerikanische
SDH-Äquivalent,
bezeichnet als SONET, angewendet wird, d. h. auf einen SONET VC3
und ebenfalls auf eine Verkettung von VC4 (oder SONET VC3), d. h.
VC4-xc, x = 4, 16, 64.
-
In
OTH, das auf dem Wellenlängen-Multiplexverfahren
optischer Wellenlängenkanäle basiert, sind
Multiplex-Entitäten
vorhanden, die als optische Kanaldateneinheiten ODUk bezeichnet
sind, mit k = 1, 2 oder 3. Eine ODU1 kann in einem optischen Kanal
OCH mit einer Bandbreite von 2,5 GBit/s transportiert werden oder
vier ODU1 in eine ODU2 multiplexiert werden, die dann in einem optischen
Kanal OCH mit einer Bandbreite von 10 GBit/s transportiert wird.
Folglich ist die ODU2 eine Serverschicht zu einer ODU1. Außerdem kann
eine ODUk einen SDH STM-N von geeigneter Größe transportieren. Daher kann
die ODUk eine Serverschicht zu STM-N sein.
-
Obgleich
Transportnetze wie SDH- und OTH-Netze weiterhin auf der Circuit-Switching-Technologie
basieren, werden Routingalgorithmen implementiert, um dynamische
Verbindungen, so wie diese erforderlich sind, aufzubauen und abzubauen. Solche
dynamischen Verbindungen sind für
den Transport von paketvermitteltem Verkehr wie zum Beispiel Ethernet,
ATM oder IP gut geeignet. Entsprechend, um die Transportnetze "datenempfindlich" zu machen, ist ein
neues Routing-Protokoll, bezeichnet als GMPLS (Generalized Multiprotocol
Label Switching), in IETF definiert worden. Das GMPLS unterstützt nicht
nur Geräte,
die Paketvermittlung durchführen,
sondern auch solche, die Switching in den Zeit-, Wellenlängen- und
Raumbereichen durchführen.
Zu diesem Zweck sind die Netzelemente im Transportnetz mit GMPLS-Routingerweiterungen ausgerüstet, d.
h. einer verteilten Kontrollebene, die aus GMPLS-Controllern aufgebaut
ist, die untereinander über
ein dediziertes Steuerungsnetz (in der Regel ein Ethernet) kommunizieren
und automatisch neue Verbindungen durch Konfigurieren ihrer entsprechend
zugeordneten Netzelemente bereitstellen, um die jeweilige Verbindung
zu schalten.
-
Die
GMPLS-Routingmechanismen funktionieren jedoch nur auf einer einzelnen
Vermittlungsschicht. In einem Multilayer-Transportnetz kann eine Anforderung
nach einer Clientschichtverbindung nur bedient werden, wenn Serverschichtverbindungen existieren,
die verwendet werden können.
Erweiterungen zu Multilayer, z. B. für Ethernet über SDH, werden gegenwärtig diskutiert,
erfordern aber komplexe Wechselwirkungen auf der Ebene der Kontrollebene.
Das erzeugt Kommunikationsoverhead und führt zu komplexen Recovery-Szenarien.
-
Die
unveröffentlichte
Europäische Patentanmeldung 05291164 ,
eingereicht am 30.05.2005, beschreibt ein Routingverfahren und zugehöriges Netzwerkmanagement-System,
das mehr als eine Vermittlungsschicht berücksichtigt. Da jedoch in dieser Lösung Serverschichtverbindungen
automatisch aufgebaut werden, um Clientschichtverbindungen bereitzustellen,
ist der Einfluß,
den der Bediener auf das Routing im Netzwerk nehmen kann, begrenzt
und seine Fähigkeiten
des Traffic-Engineering sind vermindert.
-
Der
Artikel "Issues
of Resource Management in Two-Layer GMPLS Networks with Virtual
Network Services" von
S. Tomic, IEEE Communications Society Globecom 2004, Seiten 1803–1807, beschreibt verschiedene
Leastcost-Routingalgorithmen für
das Zweischichten-Ressourcenmanagement auf der Basis von GMPLS.
Diese Algorithmen weisen jeder auf einer Clientschicht existierenden
Traffic-Engineering-Verbindung einen Kostenwert zu und einen höherer Kostenwert
für Ressourcen
auf einer Serverschicht, wo noch keine Clientschichtverbindungen bereitgestellt
sind. Der Algorithmus bevorzugt folglich vorab bereitgestellte Wege
auf der Serverschicht, ist aber nicht in der Lage, neue Wege auf
der Serverschicht zu erzeugen, wenn existierende Wege besetzt sind.
-
Die
US-Patentschrift 2003/0172362
A1 beschreibt ein Verfahren für Multilayer-Netzrouting, in welchem
jeder Knoten eines Telekommunikationsnetzes Attribute eines Verbindungstyps
bestimmt, die für
jeden durch den Knoten unterstützten
Signaltyp zur Verfügung
stehen. Jeder Signaltyp stellt eine verschiedene Verbindungs-Routingschicht
innerhalb des Telekommunikationsnetzes dar. Die Anpassungskosten,
die im Durchlaufen von einer Verbindungs-Routingschicht zu einer
anderen Verbindungs-Routingschicht im Knoten enthalten sind, werden
berechnet. Die Verbindungstypattribute und Anpassungskosten sind
in einer Verbindungszustandsankündigung
eingeschlossen, die durch jeden Knoten im Telekommunikationsnetz
rundgesendet wird. Eine Routenberechnung wird für ein gewünschtes Signal durchgeführt, um
eine Route durch das Telekommunikationsnetz für das Signal zu ermitteln. Die
Routenberechnung berücksichtigt
die verschiedenen Verbindungstypattribute, Verfügbarkeit und Anpassungskosten
beim Bestimmen der kürzesten Route
für das
Signal durch das Telekommunikationsnetz.
-
Bekannte
Algorithmen bevorzugen vorab bereitgestellte Wege auf der Serverschicht,
sind aber nicht in der Lage, neue Wege auf der Serverschicht zu
erzeugen, wenn existierende Wege besetzt sind.
-
Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und
zugehörige
Kontrollebene zur automatischen Bereitstellung von Verbindungen
in einem Multilayer-Transportnetz
bereitzustellen, das weniger Overhead erzeugt und ermöglicht,
die Netzressourcen effizienter zu nutzen.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Diese
und andere Aufgaben, die unten erscheinen, werden durch ein Verfahren
und zugehörige
Kontrollebene zur automatischen Bereitstellung einer Clientschichtverbindung über mindestens
eine Serverschichtverbindung in einem Multilayer-Transportnetz durch
Auswählen
eines Weges durch das Transportnetz erreicht, wobei freie Ressourcen
der existierenden Serverschichtverbindungen berücksichtigt werden und zusätzlich freie
Ressourcen im Transportnetz berücksichtigt
werden, wo bisher keine Serverschichtverbindungen existieren. Die
Auswahl basiert auf einer Kostenberechnung, die einen Kostenwert
pro Verbindung berücksichtigt
und außerdem einen
zusätzlichen
Kostenwert für
Verbindungen berücksichtigt,
auf denen bislang keine Serverschichtverbindung existierte. Schließlich wird
der Weg ausgewählt,
der die niedrigsten Gesamtkosten aufweist. Serverschichtverbindungen
auf Verbindungen über den
ausgewählten
Weg, wo bislang keine Serverschichtverbindung mit freien Ressourcen
existiert, werden dann aufgebaut und verwendet, um die angeforderte
Clientschichtverbindung aufzubauen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Auswahl existierender vorkonfigurierter Wege auf
der Serverschicht bevorzugt und, wenn ein vorkonfigurierter Weg
(25) auf der Serverschicht existiert, aber keine ausreichenden
Ressourcen bereitstellt, um die Clientschichtverbindung aufzubauen,
wird ein neuer Weg auf der Serverschicht über die gleiche Route unter
Verwendung der gleichen Serverschichtressourcen aufgebaut, wie die
Ressourcen, die für
den existierenden vorkonfigurierten Weg verwendet werden, und dieser
neue Weg (26) auf der Serverschicht wird dann für die Clientschichtverbindung
verwendet.
-
Die
Erfindung ermöglicht,
die verfügbare Bandbreite
sehr effizient durch verschiedene Dienstschichten zu nutzen.
-
Außerdem kann
dank dem Routingmechanismus die verfügbare Bandbreite bei einem
Ausfall flexibel genutzt werden, um den Verkehr für jede Schicht
wiederherzustellen. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß durch
einfache Änderung
der Kostenstruktur ein geschichtetes Routing erreicht werden kann.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen zeigen
-
1 die
Multiplexing-Hierarchie, die durch ein Multilayer-Transportnetz
in den Ausführungsformen
verwendet wird,
-
2 eine
beispielhafte Netzwerktopologie, die in den Ausführungsformen verwendet wird,
-
3 eine
erste automatisch aufgebaute Clientschichtverbindung in einer ersten
Ausführungsform,
-
4 in
der ersten Ausführungsform
eine zweite Clientschichtverbindung, die über die gleiche Route wie die
erste Clientschichtverbindung aufgebaut ist,
-
5 in
der ersten Ausführungsform
das automatische Aufbauen einer dritten Clientschichtverbindung,
-
6 in
der ersten Ausführungsform
das Erzeugen einer neuen Verbindung in einer höheren Schicht über die
gleiche Route wie die Serverschichtverbindung, die für die erste
Clientschichtverbindung verwendet wird,
-
7 in
einer zweiten Ausführungsform
eine vorkonfigurierte leere Serverschichtverbindung,
-
8 die
Bereitstellung einer neuen Clientschichtverbindung über die
vorkonfigurierte Serverschichtverbindung in der zweiten Ausführungsform,
-
9 das
automatische Erzeugen einer neuen Serverschichtverbindung für eine zweite
Clientschichtverbindung über
die gleiche Route wie die erste Clientschichtverbindung, und
-
10 ein
Blockdiagramm eines Netzelements mit GMPLS-Routingerweiterung, die im beispielhaften
Transportnetz verwendet wird.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung basiert auf einer speziellen Ressourcenzuteilungspolicy
innerhalb des Netzwerks, was den Kommunikationsoverhead auf ein
Minimum verringert. Auf der Basis der bekannten "stark vereinfachenden" Einschichtlösung wird
eine Modifikation vorgeschlagen, die ermöglicht die Netzressourcen effizienter
zu nutzen, ohne Kontrollebenen-Overhead
zu erzeugen.
-
Die
Multiplexing-Hierarchie, die in den folgenden Ausführungsformen
verwendet wird, ist in 1 gezeigt. Die grundlegende
Transporttechnologie ist ein OTH optischer Kanal OCR bei entweder 2,5
GBit/s oder 10 GBit/s. Ein OCH bei 2,5 GBit/s kann eine ODU1 transportieren,
während
ein OCR bei 10 GBit/s eine ODU2 transportieren kann. Eine ODU2 kann
bis zu vier ODU1 oder direkt ein SDH-Signal übertragen, das aus STM-64-Frames aufgebaut ist.
Eine ODU1 ihrerseits kann ein Signal übertragen, das aus STM-16-Frames
aufgebaut ist. Ein STM-16-Frame
kann bis zu 16 VC4, vier zusammenhängende Verkettungen VC4-4c
oder eine zusammenhängende
Verkettung VC4-16c übertragen.
Ein STM-64 kann eine Verkettung VC4-64c übertragen. Offensichtlich kann
ein STM-64 alternativ 64 einzelne VC4 oder eine geeignete Kombination
kleinerer Verkettungen von VC4 übertragen,
was aber in den Ausführungsformen
unten nicht bevorzugt ist.
-
Die
Netzwerktopologie, die in den folgenden Beispielen verwendet wird,
ist in 2 gezeigt. Fünf Netzelemente
A, B, C, D und Z sind miteinander durch bidirektionale Verbindungen
verbunden. Insbesondere sind Verbindungen zwischen A-B, A-C, B-C, B-D,
B-Z, C-D und D-Z vorhanden. Es wird angenommen, daß für die Beispiele
unten alle Verbindungen frei sind. Alle Knoten sind mit GMPLS-Erweiterung ausgerüstet und
haben alle die gleichen Switching-Fähigkeiten, d. h. HOVC, ODU1
und ODU2 auf allen Ports. Jeder Knoten kann jede niedrigere Schicht
mit jeder höheren
Schicht anpassen, z. B. HOVC mit ODU1, HOVC mit ODU2 und ODU1 mit ODU2
unabhängig
von deren Port. Die Regeln zur Anpassung sind in den Beispielen
identisch für
jeden Knoten und sind nicht zweideutig. Folglich ist keine spezielle
Signalisierung erforderlich.
-
Im
Falle, daß eine
Anforderung für
eine neue Verbindung zum Beispiel das Netzelement A erreicht, bestimmt
sein zugeordneter GMPLS-Controller einen Weg bis zum Endpunkt der
angeforderten Verbindung, angenommen zum Netzelement Z. Alle GMPLS-Controller
speichern zu diesem Zweck Informationen über die Netzwerktopologie,
existierende Verbindungen und deren Verwendung. Diese Informationen
werden automatisch aktualisiert und zwischen den einzelnen GMPLS-Controllern
unter Verwendung des allgemein bekannten OSPF-Protokolls ausgetauscht.
Der Algorithmus, der den besten Weg ermittelt, basiert in der Regel
auf einer Berechnung der Kosten pro Weg und wählt den verfügbaren Weg
mit den niedrigsten Kosten aus, d. h. den Weg, welcher der "kürzeste" hinsichtlich der Kosten ist. Das Grundprinzip
besteht darin, daß jede
Verbindung oder "Hop" für die einzelne
Clientschicht einen bestimmten Kostenwert zugewiesen hat und die
Kosten des Weges die Summe aller Verbindungskosten auf dieser Route
sind. Daher wird das Routing auf der Basis der Kosten pro Verbindung
durchgeführt.
Die Kosten einer Route können
von verschiedenen Parametern abhängen,
wie zum Beispiel:
- – Hardwaremerkmale der Verbindungen
(Kupferleiter, Glasfaser usw.);
- – Weglänge (ausgedrückt in Anzahl
der Verbindungen);
- – Verbindungslänge (ausgedrückt zum
Beispiel in Anzahl der Repeater für jede Verbindung);
- – prozentuale
Belegung der Verbindungen im Weg;
- – Wartungsfreundlichkeit
des Weges;
- – Zuverlässigkeit
des Weges; und
- – bedienergesteuerte
Routingbeschränkungen wie
zum Beispiel VPNs und Verbindungsfärbung.
-
Existierende
Algorithmen können
nur die Wege berücksichtigen,
wo zugrundeliegende Serverschichtverbindungen bereits vorhanden
sind, die zu suboptimalen Ergebnissen führen, da der Algorithmus dazu
neigt, den Verkehr der Clientschicht an die existierende Serverschicht
anzupassen. In einigen Fällen
ist es unmöglich,
den Clientverkehr ohne das Aufbauen einer neuen Serverschichtverbindung
wiederherzustellen. In anderen Fällen
kann es zum Beispiel "billiger" sein, eine neue
Serverschichtverbindung zwischen benachbarten Netzelementen aufzubauen,
als eine längere
Umwegroute über
existierende Serverschichtverbindungen zu verwenden.
-
Die
Erfindung verbessert diese Situation dadurch, daß eine einzelne Kontrollebene
(d. h. für HOVC,
ODU1, ODU2 in dem Beispiel) implementiert wird, was ermöglicht,
die Erreichbarkeits- und Kapazitätsinformationen
zwischen allen Knoten zu teilen. Das bedeutet, daß ein Quellenknoten
in der Lage ist, alle potentiellen HOVC-Verwerfungsports und Verbindungen
im Netzwerk zu kennen, obwohl noch keine Serverschichtverbindungen
zur Verfügung
stehen. Folglich ist ein Quellenknoten imstande, einen freien Weg
durch das Netzwerk unabhängig
von den betroffenen Schichten zu finden.
-
In
der ersten Ausführungsform
wird das Switching innerhalb des Netzes auf der Ebene der Clientschicht
durchgeführt,
d. h. HOVC wird auf HOVC-Ebene bei jedem Hop zwischen der Quelle und
dem Ziel, ODU1 auf ODU1-Ebene und so weiter geschaltet. Als allgemeine
Regel, wenn keine Serverschichtressourcen an den nächsten Hop
bereits bereitgestellt sind, wird der kleinste Container der Serverebene
verwendet. Diese Regel dient dazu zu vermeiden, daß der Typ
einer zu erzeugenden Serverschichtverbindung verhandelt werden muß. Es sollte
jedoch klar sein, daß stattdessen
jede vorgegebene Regel verwendet werden kann oder der Typ der Serverschichtverbindung
verhandelt werden kann.
-
Gemäß der Erfindung
wird das Routing auf der Basis der Kosten pro Verbindung durchgeführt, aber
es wird berücksichtigt,
daß ebenfalls
höhere Schichtenkapazität für Verbindungen
niedrigerer Schichten zur Verfügung
steht. Mit anderen Worten, der Algorithmus täuscht vor, daß Serverschichtverbindungen
zur Verfügung
standen, auch wenn sie noch nicht existierten. Die Routeninformationen
basieren auf der verfügbaren
Kapazität
pro Schicht. Solange wie nur Verbindungen für einen Weg ausgewählt werden,
wo Serverschichtverbindungen mit freier Kapazität bereits existieren, entstehen
keine zusätzlichen
Kosten, aber die Kosten sind die gleichen wie in vorhandenen Leastcost-Routingalgorithmen.
Mit anderen Worten, solange wie der Algorithmus innerhalb einer
Schicht bleibt, werden die normalen Kosten wie in Routingalgorithmen
des Standes der Technik berechnet. Jedoch werden gemäß der vorliegenden
Erfindung zusätzliche
Kosten der Erzeugung einer neuen Serverschichtverbindung zugeordnet,
z. B. ein Kostenzuschlag von X. Dieser Kostenzuschlag wird für eine Serverschichtverbindung
in einer nächsthöheren Schicht
angewendet, z. B. für
die Erzeugung einer ODU1 für
einen HOVC. Für
die Erzeugung einer mehrfachen Serververbindung auf mehrfachen Serverschichten,
d. h. die mehr als nur eine Schicht durchqueren, z. B. ODU2 und ODU1
für HOVC
wird der Kostenzuschlag Xn sein.
-
Gemäß der Erfindung
hängen
die Verbindungskosten demzufolge vom Typ der aufzubauenden Verbindung
ab. Wird zum Beispiel die Verbindung einer niedrigeren Schicht angefordert
und muß eine
Serververbindung höherer
Schicht zuerst aufgebaut werden, sind die Kosten durch den Kostenzuschlag
höher als
in dem Fall, daß die
Verbindung höherer
Schicht direkt angefordert wird. Im letzteren Falle würde der
Kostenzuschlag nicht gelten.
-
Es
sollte beachtet werden, daß die
Werte des Kostenzuschlags gemäß der Erfindung
durch den Bediener zugewiesen werden können und dazu dienen, das Erzeugen
neuer Serverschichtverbindungen zu steuern. Ein strenges geschichtetes
Routing würde
man durch Einstellung von X auf einen unendlichen Wert erreichen.
In diesem Fall würde
keine Serverschicht ausgelöst
werden, wenn eine Clientschicht Kapazität benötigt. Umgekehrt, wenn der Kostenwert
auf Null eingestellt ist, wird der kürzeste Weg immer verwendet,
unabhängig
wieviel Serverschichtverbindungen erzeugt werden müssen und wieviel
Ressourcen folglich durch die Clientverbindung verbraucht werden.
-
Eine
zusätzliche
Regel ist, daß,
wenn bedienerkonfigurierte Trails bereits existieren, welche wir als "Weiterleitungsumgebungen" bezeichnen, diese durch
den Routingalgorithmus an erster Stelle zu verwenden sind, da sie
nicht den oben beschriebenen Kostenzuschlägen unterliegen, weil sie bereits
existieren und nicht mehr erzeugt werden müssen. Außerdem sollte in dem Fall,
daß keine
Serverschichtressourcen für
den nächsten
Hop bereits zur Verfügung
stehen, die kleinste verfügbare
Granularität
im Container der Serverschicht ausgewählt werden. Daher wird ein
VC4 oder eine Verkettung VC4-4c oder VC4-16c immer in einer ODU1
transportiert, und nicht direkt in einer ODU2, siehe 1.
-
Auf
der Basis dieser Regeln beschreibt die erste Ausführungsform,
wie Verbindungen unter Verwendung der beispielhaften Netzwerktopologie
von 2 aufgebaut werden können. Das Netzelement A empfängt eine
Verbindungsanforderung für
einen einzelnen VC4 von A bis Z. Der Routingalgorithmus, der im
GMPLS-Controller des Netzelements A implementiert ist, berechnet
einen freien Weg von A-Z auf der Basis der Routeninformationen,
die in seiner lokalen Routingbasis gespeichert sind.
-
Da
keine vorab bereitgestellten Servertrails im Netz von 2 existieren,
hat jede Verbindung Kosten von Xn, die Gesamtkosten von K·Xn (K
= Anzahl der Verbindungen) ergeben. Infolgedessen wird ein Wegeaufbau
erzeugt, der ODU2 und ODU1 an jedem Knoten längs der Verbindung beendet,
während ein
Weg auf VC4-Ebene erzeugt wird. Der Weg ist der kürzeste auf
der Basis der Verbindungsmetrik, Schichtenkosten und Knoten. Nachdem
die Verbindungen ODU2 und ODU1 aufgebaut sind, wird eine Querverbindung
auf HOVC-Ebene durch die Netzknoten A, B und Z hergestellt, um den
HOVC durchzuschalten.
-
Diese
Situation ist in 3 gezeigt. Zwischen den Netzknoten
A und B wird eine ODU2-Verbindung 11 und zwischen den Netzknoten
B und Z eine ODU2-Verbindung 12 erzeugt. Diese ODU2-Verbindungen
werden als FA durch ihre Endknoten (A, B und B, Z) im Routing-Protokoll
(OSPF) angekündigt.
Dann werden unter Verwendung der ODU2-Verbindungen 11, 12 als
Serverschicht ODU1-Verbindungen 21, 22 über die
ODU2-Verbindungen 11 beziehungsweise 12 aufgebaut.
Diese ODU1-Verbindungen
werden als FAs durch ihre Endknoten (A, B und B, Z) im Routing-Protokoll
angekündigt.
Unter Verwendung dieser ODU1-Verbindungen 21, 22 als
Serverschicht wird eine HOVC- Verbindung 31 innerhalb
eines STM-16-Frames aufgebaut und eine Querverbindung auf VC4-Füllstandsschalter
in den Endknoten A und Z und Zwischenknoten B geschaltet. Eine End-zu-End-VC4-Verbindung existiert folglich
zwischen A und Z.
-
An
dieser Stelle sollte beachtet werden, daß die Erzeugung der Verbindung
der ODU2-, ODU1- und HOVC-Ebene ebenfalls parallel zur gleichen
Zeit durchgeführt
werden kann, vorausgesetzt daß Alarme,
die während
der Erzeugungsphase von niedrigeren Schichten erzeugt wurden, weil
ihre Serverschicht noch nicht bereit ist, unterdrückt werden,
so daß diese
keine Wiederherstellungsaktionen im Netzwerk auslösen.
-
In
einem nächsten
Schritt entsteht eine Anforderung für eine zweite VC4-Verbindung
von den Netzknoten A bis Z und der GMPLS-Controller des Netzelements
A berechnet einen anderen freien Weg von A bis Z auf der Basis der
Routeninformationen, die in seiner lokalen Routingbasis gespeichert
sind. Da ODU1- und
ODU2-Verbindungen 11, 12, 21, 22 bereits
zwischen den Knoten A und B beziehungsweise den Knoten B und Z existieren
und diese Verbindungen noch nicht vollständig gefüllt sind, sind keine zusätzlichen
Verbindungskosten erforderlich. Infolgedessen verwendet der zweite
Weg genau die gleichen Serverschichtressourcen wie der Weg für den HOVC 31.
Die Netzknoten A, B und Z führen
eine Querverbindung auf HOVC-Ebene
durch und die neue HOVC-Verbindung 32 wird folglich aufgebaut. Das
ist in 4 gezeigt.
-
Nun
wird eine dritte Anforderung am Netzknoten C für eine HOVC-Verbindung zum
Knoten Z empfangen. Der GMPLS-Controller des Netzelements C berechnet
einen freien Weg von C nach Z auf der Basis der Routeninformationen,
die in seiner lokalen Routingbasis gespeichert sind. Über das
OSPF-Protokoll wird die Routingbasis des Knotens C laufend aktualisiert
und kennt die Serververbindung 11, 12, 21 und 22.
-
Da
die ODU1- und ODU2-Verbindungen 12, 22 bereits
zwischen den Knoten B und Z existieren und nicht gefüllt sind,
sind auf einem Unterabschnitt eines Weges von C nach Z Serverschichtverbindungen
bereits vorhanden. Folglich sind keine zusätzlichen Verbindungskosten
für diesen
Teil erforderlich. Eine neue Serverschichtverbindung wird daher
zwischen den Knoten C und B zu den Kosten von 1·Xn erzeugt. Für den Unterabschnitt
B-Z werden die existierenden Serverschichtverbindungen verwendet.
Infolgedessen verwendet der dritte Weg die gleichen Serverschichtressourcen
wie die Wege 31 und 32 zwischen B-Z und eine neue
Serverschichtverbindung 13 auf der ODU2-Schicht und eine
neue Serverschichtverbindung 23 auf der ODU1-Schicht zwischen
C-B. Eine Querverbindung A wird dann auf der HOVC-Ebene in den Netzknoten
A, B und Z durchgeführt,
um die HOVC-Verbindung 33 zu vervollständigen. Diese Situation ist
in 5 gezeigt.
-
Als
nächstes
erfordert eine vierte Verbindungsanforderung eine einzelne ODU1
von A nach Z. Der GMPLS-Controller des Netzelements A berechnet
einen freien Weg von A-Z auf der Basis der Routeninformationen,
die in seiner lokalen Routingbasis gespeichert sind. Da die ODU2-Verbindungen 11 und 12 bereits
existieren und nicht gefüllt
sind, sind keine zusätzlichen
Verbindungskosten erforderlich. Infolgedessen verwendet der vierte
Weg genau die gleichen ODU2-Schicht-Ressourcen wie die Wege 31 und 32 und
wie teilweise Weg 33. Die Netzelemente A, B und Z führen eine
Querverbindung auf ODU1-Ebene durch und die ODU1-Verbindung 24 ist
vollständig.
-
Diese
erste Ausführungsform
zeigt, wie Verbindungen auf der Basis lokal verfügbarer Ressourcen aufgebaut
werden können.
Als eine Schlußfolgerung
kann bemerkt werden, daß das
oben beschriebene Verfahren und Routingalgorithmus in der Lage ist,
automatisch Multilayer-Verbindungen auf einmal auf der Basis der
Kosten auszulösen.
Er verbraucht die minimalen Serverschichtressourcen beim Erzeugen
eines Weges der Clientschicht auf Kostenbasis und er erzeugt automatisch
einzelne Hop-Server-Trails.
-
Weitere
Aspekte werden nun in einer zweiten Ausführungsform erklärt, die
die gleiche Netzwerktopologie, die in 2 gezeigt
ist, verwendet.
-
Die
Einschränkung
der ersten Ausführungsform
besteht darin, daß automatisch
erzeugte Verbindungen keine Multihop-Servertrails erzeugen, sondern nur Einzelhop-Servertrails.
Er ist im Allgemeinen effizienter, wenn Multihop-Servertrails, die
wir als Weiterleitungsumgebungen (forwarding adjacencies/FAs) bezeichnen,
erzeugt werden, aber die Policy, um sie zu erzeugen, kann komplexer
werden. Eine vereinfachte Policy wird unten auf der Basis des Erwartungswertes
vorgeschlagen, daß eine
bedienerbereitgestellte Multihop-Weiterleitungsumgebung optimal
ist.
-
Eine
allgemeine Regel dieser Verbesserung besteht darin, daß, wenn
zwischen einem Quellen- und Zielknoten A-Z eine direkte Weiterleitungsumgebung
existiert, die aber keine freie Kapazität hat, ein zusätzlicher
Servertrail entlang den gleichen Verbindungen erzeugt wird. Entlang
diesen Verbindungen gilt die gleiche Kostenmetrik, wie für die erste
Ausführungsform
beschrieben ist. Wenn der neue Servertrail jedoch nicht die gleiche
Route nutzen kann, können
verschiedene Systemrichtlinien angewendet werden, zum Beispiel:
- – Die
Verbindungsanforderung wird unverzüglich zurückgewiesen.
- – Verbindungsbeschränkungen,
die den vorhandenen Weiterleitungsumgebungen entsprechen, werden
ignoriert und ein Versuch wird unternommen, einen Servertrail über eine
andere verfügbare
Verbindung aufzubauen.
- – Die
einzelne hopbasierte Policy von der ersten Ausführungsform wird angewandt.
-
Eine
Kombinationen der obigen Herangehensweisen würde ebenfalls möglich sein.
-
In
der zweiten Ausführungsform
wird angenommen, daß ein
Bediener einen speziellen ODU1-Trail für HOVC-Verbindungen zwischen
A-Z zuweisen will, die nicht dem kürzesten Weg folgen. Eine Verbindungsanforderung
für einzelne
ODU1 von A über
C und B nach Z wird daher ausgegeben. Die Endpunkt innerhalb der
Knoten A beziehungsweise Z werden mit der HOVC-Switch Fabric verbunden. Der Routingalgorithmus
im GMPLS-Controller des
Knotens A berechnet einen freien Weg entlang der bedienerdefinierten
Route A-C-B-Z auf der Basis der verfügbaren Routeninformationen.
Da noch keine ODU2-Verbindungen
existieren (siehe 2), sind zusätzliche Verbindungskosten X
für jede
Verbindung entlang der Route (Gesamtkosten = k·X) erforderlich. Mehrere
Einzelhop-ODU2-Segmente
werden automatisch erzeugt, um den ODU1-Trail aufzunehmen. Schließlich werden
Querverbindungen in den Knoten C und B auf ODU1-Ebene durchgeführt. Die resultierende
ODU1-Verbindung 25 und
die ODU2-Segmente 14, 15 und 16 sind
in 7 gezeigt. Eine neue HOVC-Verbindung muß nun die
vorkonfigurierte Serverschichtverbindung 25 verwenden.
-
Es
wird dann angenommen, daß eine
Verbindungsanforderung für
die Verkettung VC4-16c von A nach Z an Netzknoten A auftritt. Der
Routingalgorithmus im entsprechenden GMPLS-Controller berechnet
einen freien Weg von A-Z auf der Basis verfügbaren Routeninformationen.
Da die ODU1- und ODU2-Verbindungen 25, 14, 15, 16 bereits
vorab bereitgestellt (siehe 7) und nicht
gefüllt
sind, sind keine zusätzlichen
Verbindungskosten erforderlich. Infolgedessen wird der HOVC-Weg
genau die vorab bereitgestellten Serverschichtressourcen der ODU1-Verbindung 25 verwenden,
die durch den Bediener definiert ist. Die Querverbindung muß nur auf HOVC-Ebene
in den Netzknoten A und Z durchgeführt werden. Diese Situation
ist in 8 gezeigt.
-
Schließlich nehmen
wir an, daß eine
dritte Verbindungsanforderung für
eine zweite Verkettung VC4-16c von A nach Z auftritt. Wieder berechnet
der Routingalgorithmus im entsprechenden GMPLS-Controller einen
freien Weg von A-Z auf der Basis der verfügbaren Routeninformationen.
Eine Weiterleitungsumgebung 25 von A-Z auf ODU1-Ebene existiert,
kann aber nicht verwendet werden, da sie belegt ist. Gemäß der Verbesserung
der zweiten Ausführungsform
wird eine andere ODU1-Weiterleitungsumgebung 26 unter Verwendung
der gleichen Route wie die existierende erzeugt. Die Kosten der ODU2-Verbindungen 14, 15, 16,
die von der vorhergehenden Umgebung 25 verwendet wurden,
sind 0, da diese Verbindung bereits vorhanden ist. Infolgedessen
verwendet der neue ODU1-Trail 26 genau die gleichen Serverschichtressourcen
wie durch den bereitgestellten ODU1-Trail 25 definiert
ist. Querverbindungen werden auf ODU1-Ebene in den Netzknoten C
und B durchgeführt,
um die Weiterleitungsumgebung 26 zu vervollständigen.
Auf HOVC-Ebene führen
die Netzknoten A und Z Querverbindungen durch und bilden den HOVC
in den erzeugten ODU1-Trail 26 ab. Die neue HOVC-Verbindung 26 ist
folglich aufgebaut.
-
Das
Verfahren und der Routingalgorithmus in der zweiten Ausführungsform
ist in der Lage, automatisch Multilayer-Verbindungen auf einmal auf der Basis
der Kosten auszulösen
und folgt einem vorab bereitgestellten Serverschichttrail solange,
wie genug Ressourcen zur Verfügung
stehen (= billigster Weg). Er verbraucht die minimalen Serverschichtressourcen
beim Erzeugen eines Clientschichtweges auf der Basis der Kosten
und ist in der Lage, Multihop- Servertrails
zu erzeugen, die auf Clientanforderung erzeugt wurden, wann immer
vorab bereitgestellte Trails aufgebraucht sind. Außerdem sind
automatisch bereitgestellt Multihop-Servertrails optimal in dem Sinne, daß sie die
gleichen Ressourcen nutzen wie die bedienerbereitgestellten Weiterleitungsumgebungen
mit Traffic-Engineering. Durch Einstellung der Kosten, um Serverschichttrail
aufzubauen, auf einen unendlichen Wert, können die automatisch bereitgestellten
Querschichten streng gesteuert werden.
-
Es
sollte beachtet werden, daß die
oben beschriebenen Ausführungsformen
nur unerschöpfende
Beispiele der Erfindung sind, von denen verschiedene Modifikationen
und Alternativen dem Fachmann offensichtlich sein würden. Zum
Beispiel kann anstelle der Verwendung existierender Weiterleitungsumgebungen
(FA) als 'Pilot' für den Aufbau
von automatischen FAs die Verbindungsfärbung verwendet werden. Die
Verbindungsfärbung
ist ein Mechanismus des Routings, der ermöglicht, einige virtuelle Topologien
zu definieren, um den Wegesuchalgorithmus zu erzwingen. Farben werden
durch den Bediener pro Verbindung zugewiesen und können als
Begrenzung z. B. wie eine Regel benutzt werden, um nur 'rote' Verbindungen zu
verwenden, um einen Weg aufzubauen. Farben können den Weiterleitungstypen
zugewiesen werden, so daß z.
B. OTH-Verbindungen, die 'rot' markiert sind, für das automatische
Aufbauen verwendet werden können,
das durch einen Client ausgelöst
wurde, wohingegen 'blaue' Verbindungen nicht
verwendet werden dürfen. Auf
diese Weise wird ein Quellenknoten versuchen, nur 'rote' Verbindungen für einen
Weg zu verwenden, der den Aufbau einer Servertrailverbindung erfordert.
-
Eine
andere Modifikation würde
sein, dynamische Kostenzuschläge
für Schichtenübergänge zu erlauben.
Zum Beispiel könnte
eine erste Erzeugung einer Serverschicht billiger sein als eine
zweite Erzeugung und so weiter. Ein zweiter oder weiterer Schichtendurchgang
kann ebenfalls verboten sein, indem der Kostenzuschlag für den zweiten Übergang auf
einen unendlichen Wert gesetzt wird.
-
Der
Vollständigkeit
halber ist ein schematisches Blockdiagramm eines Netzelements in
einem GMPLS-erweiterten Transportnetz in 10 gezeigt. Es
besteht aus einer Multilayer-Switcheinrichtung 110 und
einem GMPLS-Steuerteil 120. Die Switcheinrichtung 110 enthält eine
ODU2-Switch Fabric 111, eine ODU1-Switch Fabric 112,
eine HOVC-Switch Fabric 113, ODU2-Schnittstellenkarten 114, 115 mit
einer oder mehr ODU2-Schnittstellen,
ODU1-Schnittstellenkarten 116, 117 mit einer oder
mehr ODU1-Schnittstellen und STM-N-Schnittstellenkarten 118, 119 mit
einer oder mehr STM-N-Schnittstellen. Die Switch Fabrics 111, 112, 113 sind
mit den entsprechenden Schnittstellenkarten 114, 115, 116, 117, 118 beziehungsweise 119 verbunden
und sind untereinander verbunden, um Verbindungen auf allen Schichten
zu ermöglichen.
Der GMPLS-Controller 120 enthält einen
Prozessor 121, einen RAM mit einer Routing-Software, eine
Routingbasis 123, die Routing- und Topologie-Informationen über das
Netzwerk speichert, und eine Ethernet-Schnittstelle 124 zum
Verbinden mit anderen GMPLS-Controllern über ein dediziertes Datennetz. Der
GMPLS-Controller
steuert die Switch Fabric-Konfiguration und E/A-Konfiguration der Switcheinrichtung 110.
-
Es
sollte beachtet werden, daß verschiedene Modifikationen
an diesem allgemeinen Netzelementdesign für den Fachmann offensichtlich
sein würden. Zum
Beispiel kann das Netzelement nur zwei Ebenen des Multiplexing bedienen
oder kann andere Ebenen wie zum Beispiel SDH LOVC und HOVC oder
HOVC und Ethernet oder jede andere geeignete Kombinationen von Transportprotokollen
bedienen. Das Netzelement kann zusätzlich Nebensignal-Schnittstellen wie
zum Beispiel PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ATM, Ethernet
oder andere Datenschnittstellen aufweisen. Außerdem, wie für den Fachmann
offensichtlich sein würde,
schließen
die Netzelemente Multiplexing- und Mapping-Funktionalität ein, was
in den E/A- und/oder
Matrixkomponenten integriert ist.