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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verkehrsdaten-Bewertungsgerät sowie
ein zugeordnetes Verfahren, insbesondere ein Verkehrsdaten-Bewertungsgerät für ein Netzwerk
mit dynamischer Verbindung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Digitale Kommunikationsnetzwerke
der Zukunft basieren in großem
Umfang auf dem Einsatz von Netzwerken mit dynamischer Wegfindung
bzw. Vermittlung, beispielsweise von Netzwerken unter Einsatz eines
asynchronen Transfermodus mit ATM-Technologie. Telecom-Betreiber investieren heute
massiv in derartige neue Technologien. Hierbei ist es von Bedeutung,
dass Netzwerkbetreiber Werkzeuge haben, mit denen sich das wirksame
Arbeiten ihrer eigenen Netzwerke gewährleisten lässt, und ferner Werkzeuge zum
Abschätzen
von neuen Investitionsmöglichkeiten
in der Form von Erweiterungen des Netzwerks.
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Ein derartiges Werkzeug ist beschrieben
in Strehle G.O., Messmodell zur Leistungsanalyse virtueller Transportverbindungen
in realen Paketvermittlungsnetzen, in: Elektronische Rechenanlagen, 27.
Jahrgang, Heft 6/1985, Seiten 316-322, und betrifft das Vermitteln
von Netzknotenparametern und Netzknotenstrukturen an realen Modellnetzen
durch Objektmessungen mittels eines Mikrorechnersystems für unterschiedliche
Lastprofile.
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9 zeigt
das Prinzip des Multiplexens im Teilnehmerbetrieb, bei dem die gesamte
Meldung in Pakete aufgeteilt ist. Somit kann dann, wenn ein oder mehrere Senderpakete
an einen Router, abgegeben werden, der Router die Information beider
Sender über
dieselbe physikalische Schaltung übertragen, durch wiederholtes
Senden eines Pakets von dem ersten und anschließend eines Pakets von dem anderen,
usw. Bei normalen schaltungsvermittelten Netzen kann in einem Zeitpunkt
lediglich einer der Sender Information übertragen. Nun werden anstelle hiervon
die Leitungen lediglich auf einem höheren Abstraktionsniveau abgebildet,
d.h. als virtuelle Schaltungen bzw. Leitungen. Der Pfad jeder Verbindungsleitung
kann durch Einsatz einer dynamischen Wegfindung bestimmt werden.
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Wie in 10 gezeigt,
bestehen die Pakete allgemein aus einem Headerteil, der sämtliche
Information enthält,
die für
das Netzwerk zum Übertragen des
Pakets durch das Netz erforderlich ist, sowie einen Körper, der
Anwenderdaten aufnimmt, und einen Code für einen zyklischen Redundanztest,
CRC, der für
die Bitübertragungs-Fehlerdetektion
eingesetzt wird.
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Bei paketvermittelten (packet switched)
Netzen können
die Pakete in einer ungeordneten Reihenfolge ankommen. Hier wird
die Verbindung auf einem höheren
Abstraktionsniveau mit leistungsfähigeren Pufferverfahren aufrechterhalten,
so daß der Endteilnehmer
eine Verbindung wahrnimmt, wo tatsächlich keine vorliegt.
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Jedoch wird bei durchschaltvermittelten
(circuit switched) Netzen, wie die im ATM-Netz, die Route durch
das Netzwerk vorbestimmt, möglicherweise unter
Einsatz einer dynamischen Wegfindung. Demnach ist gewährleistet,
daß sämtliche
Pakete in der korrekten Reihenfolge ankommen. Da zudem die Route
in dem ATM Netzen vorbestimmt und den Knoten zugeordnet ist, müssen die
Pakete nicht die Gesamtinformation aufnehmen, wie sie üblicherweise
in Paketheaderteilen vorgefunden wird, da in den Knoten bereits
Information darüber
vorliegt, wie die Zellen einer bestimmten Verbindung zu vermitteln
sind. Die Headergröße der Pakete
läßt sich
demnach reduzieren und somit auch diejenige der anrufbezogenen Zellen.
Aus demselben Grund lassen sich die Wegfindungsalgorithmen erheblich
vereinfachen, wodurch sich der Umfang der erforderlichen Rechenleistung
zum Durchführen
der Vermittlung reduziert. Aufgrund der hohen Übertragungszuverlässigkeit
in ATM-Netzen weisen Zellen keinen CRC-Teil auf.
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Die 11 zeigt
ein drahtgebundenes ATM-Netzwerk als typisches Beispiel für ein Netzwerk
mit dynamischer Vermittlung. Hierbei sind die Hauptkomponenten die
ATM-Adaptionsschicht
AAL, statistische Konzentratoren, ATM-Vermittlungen, Übertragungsverbindungen und
Steuercomputer. Die statistischen Konzentratoren und ATM-Vermittlungen enthalten
Glättungspuffer
zum zeitweisen Speichern ankommender Datenpakete, die nicht unmittelbar
abgegeben werden können,
da im Fall eines Konzentrators durch aktive Anwender erzeuge Datenpakete parallel
ankommen, jedoch am Ausgang sequentiell abgegeben werden oder im
Fall einer Vermittlung mehrere Datenpakete parallel für denselben
Ausgang ankommen können,
jedoch an den Ausgang sequentiell abgegeben werden. Somit steigt
und fällt
im Verlauf der Zeit die Zahl der in jedem Glättungspuffer gespeicherten
und durch diesen übertragenen
Datenpakete in Übereinstimmung
mit dem Generierungsverhalten für
Datenpakete bei den Endteilnehmern.
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Ferner begrenzen Steuereinrichtungen
die Verkehrsdichte für
zahlreiche Verbindungen, so daß QoS-Garantien,
(QoS, vgl. quality of service) gewährleistet sind. Aus diesem
Grund muß ein
bestimmter Anwender vor der Inanspruchnahme eines Dienstes eine
Verbindung mit dem beabsichtigten Empfänger anfordern, und anschließend versucht der
Zugangscontroller eine Route durch das Netzwerk zu finden. Läßt sich
eine derartige Route finden, so werden virtuelle Verbindungsnummern
zugeordnet und die Verbindungstabellen in den betroffenen Vermittlungen
werden mit Anweisungen zum Verbinden jeder ATM-Datenzelle ergänzt, das
die richtige virtuelle Verbindungsnummer in seinem Zellheaderteil
trägt.
Anschließend
kann der Anwender in freier Weise über diese neu eingerichtete,
virtuelle Verbindung kommunizieren.
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Zudem dient, wie in 11 gezeigt, die AAL-Einheit zum Umsetzen
einer Anwenderdatenpaketmeldung in eine Folge von ATM-Datenzellen
sowie zum erneuten Zusammenfügen
von ATM-Datenzellen
in vollständige
Meldungen. Hierbei kann eine Meldung aus einem einzelnen Datenpaket,
beispielsweise einem Datenwert oder einem Bildwert, bestehen, oder
aus einem fortlaufenden Bitstrom, beispielsweise Sprache oder Video.
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Insbesondere ist zu erwähnen, daß einige Netzwerke
mit dynamischer Verbindung, wie das ATM-Kommunikationssystem Netzwerke
mit virtuell ausgebildeten Verbindungen sind, in denen Resource
nicht auf einer ausschließlichen
Basis zugeordnet sind, sondern in statistischer Weise zwischen mehreren
Verbindungen aufgeteilt sind.
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Insgesamt basieren diese Netzwerke
auf virtuellen Pfaden zum Trennen der Gesamtheit virtueller Verbindungen
in unabhängig
voneinander handhabbaren Gruppen. Dieses Konzept ermöglicht die Erzeugung
einer praktikablen Verbindungsstrategie, da ein umfangreicher Arbeitsumfang
in unabhängige Teile
mit viel kleineren Aufwänden
aufgeteilt wird.
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Weiterhin wird in Netzwerken mit
dynamischer Wegfindung ein Resourcenzuordnung, beispielsweise von Übertragungskapazität, vorab
bestimmt. Hierbei wird der jeder Verbindung zugeordnete Umfang von
Resourcen vorab vor der Herstellung der Verbindung selbst abgewogen.
Das Ergebnis dieser Abwägung
bestimmt anschließend
die Übertragungskapazität der Verbindung,
d.h. die Bitrate der Bandbreite und somit die Qualität des Dienstes.
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Demnach wird während der Bereitstellung einer
Verbindung ein gewisser Umfang von Übertragungskapazität und Bandbreite bereitgestellt.
Zudem läßt sich
bei Einsatz von Diensten mit variabler Bitrate der Wirkungsgrad
durch statistisches Multiplexen erhöhen, bei dem nicht der volle
Umfang der Kapazität
zugeordnet wird, die zum Handhaben jeder Eventualität erforderlich
ist, sondern anstelle hiervon davon ausgegangen wird, daß die Bandbreite
von anderen Verbindungen "ergänzt" werden kann.
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Somit sind bei der Betrachtung der
Resourcenzuordnung in einem Netzwerk mit dynamischer Verbindung
unterschiedliche Faktoren zu berücksichtigen,
beispielsweise die Qualität
der Dienste, die Steuerung der Anwendungsparameter, die Steuerung
des Verbindungsaufbaus und das statistische Multiplexen. Der Parameter
für die
Qualität
der Dienste dient zum Handhaben der Qualität einer Verbindung. Hier kann
eine Verbindung in dem Netzwerk so hergestellt werden, daß Zellen
innerhalb einer bestimmten Zeit übertragen
werden, d.h. mit einer Begrenzung der Zellverzögerung, oder derart, daß die Übertragung
nicht zu stark variiert, d.h. mit einer Begrenzung der Zellverzögerungsvariation,
und daß Zellen
in dem Netzwerk nicht verlorengehen, d.h. mit einer Begrenzung des
Zellverlusts. Ferner bestehen zudem in einem Netzwerk mit dynamischer
Vermittlung allgemein keine Begrenzungen im Hinblick auf die Zellen,
die ein Anwender erzeugen kann. Nichtsdestotrotz läßt sich
dieser Umfang erzeugter Zellen durch die Spezifikation des Anwendungsparameters begrenzen.
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Zudem betrifft die Verbindungsaufbaustörung eine
Funktion, die in der ersten Phase des Verbindungsaufbaus bestimmt,
ob ausreichende Resourcen zum Herstellen einer neuen Verbindung
in dem Netzwerk existieren oder nicht. Mit der Verbindungsaufbausteuerung
wird berücksichtigt,
ob sich die Verbindung mit der angeforderten Bandbreite und der
erforderlichen Qualität
für den
Dienst herstellen läßt, unter
gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Qualität des Dienstes für bereits
eingerichtete Verbindungen.
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Wie bereits oben beschrieben, betrifft
statistisches Multiplexen beim Verschieben von Bandbreiten zwischen
unterschiedlichen Verbindungen in den Netzwerk mit dynamischer Verbindung
derart, daß eine
Zuordnung von Bandbreite gemäß den Spitzenwerten
der einzelnen Verbindungen vermeidbar ist.
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Unter Berücksichtigung der obigen Prinzipien
wird in einem Netzwerk mit dynamischer Verbindung schließlich eine
Route in dem Netzwerk bestimmt, über
die die Datenpakete transportiert werden können, und zwar vor der Herstellung
der tatsächlichen
Verbindung. Da somit Routen lediglich bei Bedarf hergestellt werden,
ist keine vorab Zeit erfordernde Routenfindung in den Netzwerkknoten
erforderlich, und Datenpakete können
auf einfache Weise vermittelt werden.
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Wie in 12 gezeigt,
können
in einem Netzwerk mit dynamischer Wegfindung viele alternative Routen
zwischen zwei Knoten bestehen. Bei den in 12 gezeigten Beispielen sind mögliche Routen zwischen
dem Knoten 1 und dem Knoten 5 die Route A, die über die
Knoten 1, 2, 3, 5 verläuft, die
Route B, die über
die Knoten 1, 2, 7, 3, 5 verläuft, die
Route C, die über
die Knoten 1, 2, 3, 4, 5 verläuft, und
die Route D, die über
die Knoten 1, 2, 7, 3, 4, 5 verläuft.
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Wie sich anhand dieses Beispiels
zeigt, besteht das Problem für
den Betreiber eines Netzwerkes mit dynamischer Wegfindung in der
Bestimmung der besten Route. Jedoch wird unabhängig davon, wie diese Route
eingerichtet wird, diese schließlich gemäß den oben
beschriebenen Kriterien hergestellt. Während bei einfachen statischen
Verbindungsprotokollen immer derselbe Weg bei jedem Versuch zum Herstellen
einer bestimmten Verbindung gewählt wird,
berücksichtigen
dynamische Verbindungsprotokolle ein Bild des tatsächlichen
Verkehrs, das durch Kommunikation zwischen den einzelnen Netzwerkelementen
gewonnen wird. Ein derartiges Protokoll, das durch die ATM-Technologie
unterstützt
wird, ist das PNNI Privat-Netzwerk-Netzwerk-Schnittstelle (Private
Network to Network Interface). Dieses Protokoll handhabt die Erfassung
von Nachbarn und Verbindungen, die Synchronisierung von Topologieinformation,
die Ausbreitung von Topologieinformation, Auswahl eines Gesamtgruppen-Führungselements, Zusammenfassung
von Topologiezustandsinformation und Aufbau einer Verbindungshierarchie.
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In einem Netzwerk mit vielen Knoten
wäre dann,
wenn jeder Knoten in dem Netzwerk Information über jeden anderen Knoten in
dem Netzwerk speichern würde,
der hierfür
erforderliche Arbeitsaufwand übermäßig. Demnach
wird gemäß dem PNNI-Verbindungsprotokoll
diese Information in hierarchischer Weise gehandhabt. Mehrere Knoten
werden in einer Gruppe zusammengefaßt, und in einem Auswahlprozeß erfolgt
die Bestimmung einer Gruppenführungseinheit,
die mit den anderen Gruppenführungseinheiten
zusammenwirkt. Falls erforderlich, erfolgt eine Zusammenfassung
dieser Gruppenführungseinheiten
zum Bilden neuer höherrangiger Gruppen,
die wiederum jeweils eine Führungsgruppeneinheit
aufweisen, wie oben erläutert.
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Ferner wird zwischen den Knoten einer Gruppe
Topologieinformation so ausgetauscht, daß jeder Knoten in der Gruppe über den
Zustand jedes anderen Elements der Gruppe informiert ist. Weiterhin übermittelt
die Gruppenführungseinheit
diese Information an höhere
Hierarchieebenen, in denen diese Information in den Netzwerkelementen
gesammelt wird. Somit ermöglichen
die dynamischen Verbindungsprotokolle die Verteilung von Lastinformation
an die Netzwerkelemente, die über
den Status anderer Elemente informiert werden. Anhand dieser Information
werden die besten Routen anschließend berechnet und gespeichert,
beispielsweise in einer eigens vorgesehenen Übergangsliste DTL (designated
transit list).
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Ferner ermöglicht das dynamische Verbindungsprotokoll,
das Information über
den Laststatus in dem Netzwerk bereitstellt, die Auswahl derjenigen Route,
die unter der Sichtweise des Netzwerkbetreibers optimal erscheint,
nicht nur im Hinblick auf die tatsächliche Verkehrslast, sondern
auch gemäß den Preferenzen
des Betreibers.
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Die 13 und 14 zeigen weitere Details
für die
Messung des Verkehrs. Insbesondere betrifft die 13 eine kurzzeitige Verkehrsschwankung
und die 14 betrifft
die Verkehrsschwankung während eines
Tags.
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Wie in 13 gezeigt,
variiert die Zahl der Verbindungen typischerweise zufällig abhängig davon,
wie einzelne Verbindungen hergestellt und freigegeben werden. Wird
diese zufällige
Schwankung durch einen Durchschnittswert geglättet, so wird eine Variation
der vorliegenden Anrufe festgestellt, wie sie beispielsweise dem
in 14 gezeigten Beispiel
entspricht. Üblicherweise
liegen wenige Anrufe während der
Nacht vor, und die Zahl der Anrufe steigt an, wenn Teilnehmer mit
der Arbeit beginnen, und sie erreicht ein Maximum in der Mitte des
vormittags. Ferner fällt
sie anfänglich
mittags ab, wenn Teilnehmer das Mittagessen einnehmen, und sie steigt
dann wiederum im Verlauf des Nachmittags. Schließlich nimmt sie ab, wenn Teilnehmer
von der Arbeit nach Hause gehen, und ein weiterer Spitzenwert tritt
im Verlauf des Abends auf, wenn Teilnehmer privat Anrufe tätigen. Wie
in 14 gezeigt, wird
eine Stunde, die der Spitzenverbindungslast entspricht, als Hauptstunde bezeichnet,
und sie liegt hier zwischen 10.00 und 11.00 Uhr vormittags.
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Während
es in einem Netzwerk mit statischer Verbindung möglich ist, eine unmittelbare
Messung des Verkehrsflusses in dem Netzwerk durchzuführen und
somit Schlußfolgerungen
im Hinblick auf erforderliche Erweiterungen/Veränderungen in dem Netzwerk zu
ziehen, ist es im Gegensatz hierzu bei einem verbindungsorientierten
dynamischen Verbindungsprotokoll wie dem PNNI-Protokoll schwierig,
Schlüsse
anhand von Messungen des tatsächlichen
Verkehrsflusses in dem Netzwerk zu ziehen, da es in der Natur eines
Netzwerks mit dynamischer Wegfindung liegt, verborgene Engpässe und
potentielle Hochlastsituationen in dem Netzwerk durch dynamisches
Verändern
der Verbindungssituation auszugleichen.
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Somit muß bei einem Netzwerk mit dynamischer
Wegfindung berücksichtigt
werden, daß das Verbindungsprotokoll
so betrieben wird, daß es
die Auswahl von Routen bei neuen Verbindungen so bestimmt, daß hochbelastete
Verbindungen vermieden werden. Zudem liegen unabhängig davon,
daß das oben
erwähnte
PNNI-Protokoll nahezu sicher in kommerziellen Netzwerken mit dynamischen
Wegfindungen eingesetzt werden wird, kaum Studien im Hinblick auf
die Frage vor, wie sich dieses Protokoll bei Situationen mit Spitzenverkehr
verhält.
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Ein weiteres auftretendes Problem
besteht darin, daß unter
bestimmten Umständen
ein Netzwerk mit dynamischer Wegfindung dahingehend oszillieren
kann, daß Spitzenlasten
zwischen unterschiedlichen Teilen des Netzwerkes hin- und herschwingen.
Eine derartige Situation führt
zu Überlastsignalen
an verkehrten Stellen des Netzwerks.
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Zusätzlich ergibt sich die Frage,
ob momentan vorliegende dynamische Verbindungsprotokolle zu der
wirksamsten Implementierung von Netzwerken führen, daß sie nur in der Lage sind,
die Lastsituation zum Zeitpunkt der Einrichtung der Verbindung zu
berücksichtigen
und lediglich die Lastsituation zu diesem Zeitpunkt berücksichtigen.
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Aufgrund der oben genannten Nachteile stellt
die Netzdimensionierung ein sehr schwieriges Problem dar. Der Grund
hierfür
besteht darin, daß Anwendererfordernisse
mit der Zeit variieren und neue Dienste aktuell werden, neue Teilnehmer
hinzugefügt
werden, alte Teilnehmer wegfallen bzw. eine neue Übertragungstechnologie
mit einer bestehenden Infrastruktur gemischt wird.
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Lediglich dann, wenn die Betreiber
eines Netzwerks mit dynamischer Wegfindung zuverlässige Daten über die
Netzwerklast vorlegen und er somit auf eine zuverlässige Projektion
hiervon in die Zukunft zurückgreifen
kann, wird er ein Netzwerk in der richtigen Größe aufbauen, und zwar unter
Berücksichtigung
einer gewissen Vorschau auf zukünftige Anforderungen.
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Im Hinblick auf die obigen Ausführungen
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung
einer verbesserten Vorgehensweise für eine Verkehrsdatenbewertung
in einem Netzwerk mit dynamischer Wegfindung.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
diese Aufgabe gelöst
durch ein Verkehrsdaten-Bewertungsgerät für ein Netzwerk mit dynamischem
Verbindungsprotokoll mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch
ein Verkehrsdaten-Bewertungsverfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Demnach wird gemäß der vorliegenden Erfindung
diese Aufgabe dadurch gelöst,
dass das Netzwerk mit einem virtuellen Netzwerk modelliert wird,
ohne Kapazitätsbeschränkungen
bei dessen virtuellen Teilverbindungen, anschließend der tatsächliche
Verkehr auf das virtuelle Netzwerk unter Annahme einer optimalen
Wegfindung überlagert wird,
und die beanspruchte Kapazität
mit einer zugeordneten Kapazität
bei jede virtuellen Teilverbindung verglichen wird.
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Somit wird im Rahmen der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen, ein virtuelles Modell des Netzwerks einzusetzen,
bei dem jede virtuelle Teilverbindung einer oder mehrerer tatsächlichen
Teilverbindungen zwischen einem Knotenpaar entsprechen kann und
eine unbegrenzte Menge eines virtuellen Vekehrs aufnehmen kann,
und dies ermöglicht eine
Verkehrsflußbewertung,
die nicht durch die Tatsache beeinflußt ist, daß sich aufgrund einer dynamischen
Wegfindung die Bedingungen in dem Netzwerk fortlaufend verändern. Durch
den Einsatz eines virtuellen Netzwerks ist es möglich, Schlüsse im Hinblick auf die Netzwerklast
anhand von Echtzeitmessungen zu ziehen.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Vorgehensweise
bei jeder Wegfindungsbedingung und bei jedem verbindungsorientierten
Netzwerk eingesetzt werden, in dem sich Verbindungen in nicht vorhersehbarer
Weise aufgrund des dynamischen Protokolls verändern oder durch aufwendige
Netzwerkmanagementfunktionen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß obgleich
eine bestimmte Kapazität
den virtuellen Teilverbindungen zugewiesen ist, für diese
keine Kapazitätsbeschränkung vorgesehen
ist, so daß die
Verkehrsflußbewertung
anhand optimaler Wegfindungskriterien durchgeführt wird und das sich ergebende
Bild der Netzwerklast ein echtes Bild der Netzwerklast widerspiegelt,
bei dem eine Last deutlich höher
als 100. Somit ist es möglich,
Teilverbindungen zu identifizieren, die zwar eine hohe Last aufweisen,
bei denen jedoch ein dynamisches Verbindungsprotokoll tatsächlich diese
hohe Last kompensiert hat. Dies gibt dem Betreiber des Netzwerks
die Möglichkeit,
den Engpaß durch
Erweiterung des Netzwerks zu eliminieren, bevor die Dienste für den Kunden
beeinflußt
werden. Weiterhin ermöglicht
die Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise gemäß der Erfindung die Überwachung
des Verkehrsflusses in relativ einfacher Weise, und zudem die Vereinfachung
der Bewertung des Wirkungsgrads des Netzwerks, die Steuerung der
Verfügbarkeit
und die Steuerung der Qualität.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung basiert die Verkehrsdatenbewertung auf einem Nachverarbeitungsschritt
für Daten,
die im Hinblick auf den tatsächlichen
Verkehrsfluß dem Netzwerk
unter Einsatz eines dynamischen Protokolls gesammelt werden. Hier
besteht der Vorteil darin, daß gemäß der vorliegenden
Erfindung die Bearbeitung auf tatsächlichen Verkehrssituationen
basiert, die reflektieren, was tatsächlich in dem Netzwerk stattgefunden
hat. Dies ermöglicht
den Vergleich der tatsächlich
vorliegenden Ereignisse mit einer theoretischen Analyse. Die Anrufzugangssteuerung
betrachtet lediglich die angeforderte Bandbreitenzuordnung, jedoch
nicht die tatsächlich
benützte Bandbreite,
da dies vorab nicht möglich
ist. Demnach berücksichtigt
diese Erfindung auch die allokierte Bandbreite bei Nachbearbeitung
von Anrufdetaildatensatz-Daten. In diesem besonderen Fall besteht ein
Vorteil der Erfindung darin, daß man
einfach potentielle Engpässe
aufgrund einer sehr hohen und während
längerer
Zeit bestehenden Last identifizieren kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung werden Daten im Hinblick auf den tatsächlichen
Verkehr in einem Netzwerk über
eine Simulation des Netzwerks gewonnen. Dies ermöglicht das flexible Bewerten
eines geplanten Netzwerks mit einer beliebigen Zahl von Knoten und Teilverbindungen.
Weiterhin läßt sich
eine Lastkapazität
frei bei jeder Teilverbindung zuordnen.
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Durch Messen der tatsächlich eingesetzten allokierten
Bandbreite ist es möglich
zu bestimmen, wie wirksam das statistische Multiplexen durchgeführt wird.
Solche Messungen führen
zu noch besseren Ergebnissen, wenn das regelmäßige Messen von Parametern
im Zusammenhang mit der Qualität
der Dienste Standard ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung wird das Ergebnis der Verkehrsflußbewertung herangezogen, um
Schlüsse
im Hinblick auf erforderliche Erweiterungen und Veränderungen
in dem Netzwerk zu ziehen. Somit ist es möglich, weitere Erweiterungen
eines bestehenden Netzwerks für
die Zukunft zu planen, beispielsweise eines dienstintegrierten digitalen
Breitbandnetzwerkes, bei dem die Basistechnologie wiederum der oben
erwähnte
asynchrone Transfermodus ATM ist. Gemäß der Erfindung wird eine verbesserte
Basis für eine
Entscheidung im Hinblick auf das Einfügen neuer Hardware in ein Netzwerk
mit dynamischem Verbindungsprotokoll geschaffen, so daß der Netzwerkbetreiber
das Netzwerk so wirksam wie möglich
mit geringeren Kosten und besserer Leistung implementieren kann.
Weiterhin können
Veränderungen
im Hinblick auf zusätzliche
Bandbreite oder weitere Teilverbindungen in dem Netzwerk vorgeschlagen
werden, und demnach läßt sich
die resultierende Lastsituation in dem Netzwerk immer noch aufgrund
derselben tatsächlichen
Verkehrsdaten als Eingangsgröße und immer
noch unter Annahme derselben Wegfindungskriterien schätzen. Demnach
ermöglicht die
Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise gemäß der vorliegenden Erfindung
die Identifizierung von Anforderungen für den Aufbau neuer Kapazität gemäß künftiger
Erfordernisse.
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Zudem kann gemäß einer weiteren, bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung das Ergebnis der erfindungsgemäßen Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise
für einen
Betreiber visualisiert werden, durch Anzeige des virtuellen Netzwerks
mit Prozentzahlen bei jeder Teilverbindung und für jede Richtung gemäß der Last
im Vergleich zu der Kapazität
des tatsächlichen
Netzwerks. Zudem kann diese Anzeige zusammen mit den entsprechenden
Echtzeitmeßergebnissen
für den entsprechenden
Augenblick angezeigt werden. Weiterhin ist es gemäß der Erfindung
möglich,
die Messung fortlaufend durchzuführen
und die Schwankungen der Last zu überwachen. Weiterhin kann eine
Messung im Hinblick auf individuelle Verkehrsklassen/Typen zum Überwachen
von deren Teillasten hervorgehen.
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Weiterhin ist gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auch die Nachbearbeitung tatsächlicher
Verkehrsflußdaten
möglich,
derart, daß ein
nicht erfolgreicher Verbindungsaufbau ebenfalls berücksichtigt
werden kann.
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Schließlich besteht gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine weitere Möglichkeit
darin, daß der
gesamte tatsächliche Verkehr überwacht
wird, der über
eine bestimmte Teilverbindung läuft,
die beispielsweise aufgrund ihrer hohen Last für die Überwachung ausgewählt wird, und
zudem die gesamte Last in dem Netzwerk anzuzeigen, die anhand dieses
ausgewählten
Verkehrs erzeugt wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben;
es zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Verkehrsdaten-Bewertungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 ein
schematisches Diagramm eines Verkehrsdaten-Bewertungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die mit einer Client-Server-Struktur
realisiert ist;
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3 ein
schematisches Diagramm jeweils der in 1 und 2 gezeigten Netzwerklast-Bewertungseinheit;
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4 ein
schematisches Diagramm eines Netzwerklastsimulators gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Erzeugen von tatsächlichen
Verkehrsdaten;
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5 ein
Ergebnis der Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise
gemäß der vorliegenden Erfindung
im Hinblick auf jede Teilverbindung in einem virtuellen Netzwerk
für jede
Richtung;
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6 ein
Ergebnis der Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise
gemäß der vorliegenden Erfindung
im Hinblick auf jede virtuelle Teilverbindung in dem virtuellen
Netzwerk für
jede Richtung, derart, daß auch
der Einfluß nicht
erledigter Verbindungsanforderungen betrachtet wird;
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7A bis 7E mögliche Erweiterungen eines
Netzwerks mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll gemäß den unterschiedlichen
Netzwerktopologien;
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8 die
Anwendung der Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise
für ein
hierarchisch aufgebautes Netzwerk;
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9 Prinzipien
für Netzwerke
mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll mit einer Paketvermittlung;
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10 ein
typisches Paketformat;
-
11 Elemente
eines ATM-Netzwerks als typisches Beispiel für ein Netzwerk mit einem dynamischen
Verbindungsprotokoll;
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12 ein
typisches Beispiel für
Mehrfachrouten durch ein Netzwerk mit dynamischem Verbindungsaufbau;
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13 eine
kurzzeitige Verkehrsschwankung bei einer Verbindung; und
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14 eine
längerfristige
Verkehrsschwankung bei einer Verbindung.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm eines Verkehrsdaten-Bewertungsgeräts 10 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Verkehrsdaten-Bewertungsgerät enthält eine
Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12, die Daten im Hinblick auf
einen tatsächlichen
Verkehrsfluß in
dem Netzwerk mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll sammelt.
Ferner enthält
das Verkehrsdaten-Bewertungsgerät 10 eine
Steuer- und Recheneinheit 14, die sowohl mit der Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 und
einer Datenspeichereinheit 16 verbunden ist, in der Information über Netzwerkelemente
und detaillierte verbindungsbezogene Daten gespeichert sind. Die
Steuer- und Recheneinheit 14 ist auch mit einer Netzwerklasteinheit 18 verbunden,
in der Berechnungsergebnisse entsprechend der geschätzten Netzwerklast
einerseits unter Einsatz einer Anzeigevorrichting visualisiert werden,
und in der andererseits die Struktur des virtuellen Netzes zum Modellieren
des Netzes mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll modifiziert
werden kann.
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Bei dem in 1 gezeigten Verkehrsdaten-Bewertungsgerät ermöglicht die
Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 das Sammeln mehrerer Daten im
Hinblick auf den tatsächlichen
Verkehr in dem Netzwerk mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll.
Der Grund hierfür
besteht darin, daß in
getrennten Netzwerkelementen mehrere Zähler vorgesehen sind, die über standardisierte
Schnittstellen zugänglich
sind, beispielsweise dem SNMP-Protokoll (simple network management
protocol) bei dem ATM-Netzwerk. Hier kann ein automatisches Tool zum
regelmäßigen Holen
einzelner Werte dann aufgebaut werden, wenn die Funktionalität des Netzwerkelements
und das SNMP-Protokoll vorliegen.
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Eine besondere Option zum Sammeln
von Daten im Hinblick auf den tatsächlichen Verkehr in dem Netzwerk
mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll besteht in der Messung
von Parametern im Hinblick auf die Dienstqualität bzw. QoS-Parameter, die über die Last beeinflußt werden
und demnach regelmäßig zu messen
sind. Ein derartiger Parameter ist die Zellübertragungsverzögerung CTD
(cell transfer delay). Jedoch besteht das Problem mit der Messung
dieses Parameters möglicherweise
darin, daß zwei
Taktsignale erforderlich sind, d.h. eines bei dem Ausgangspunkt
und eines bei dem Bestimmungspunkt, und daß beide exakt zueinander synchronisiert
sein müssen.
Hier muß die
Synchronisierung auf der Ebene von Nanosekunden durchgeführt werden, damit
die Daten synchronisiert sind. Damit jedoch zwei Taktsignale auf
dieser Ebene synchronisiert sind, müssen komplizierte Messungen
durchgeführt werden,
was heutzutage nur mit aufwendigen Testausrüstungen möglich ist.
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Eine weitere Lösung besteht darin, daß die Zellen
zu dem Ausgangspunkt zurückkehren
und anschließend
die Zellübertragungsverzögerung durch zwei
geteilt wird. Hierdurch ist es möglich,
die Zellübertragungsverzögerung mit
lediglich einem einzigen Taktsignal zu messen. Jedoch besteht das
Problem mit dieser vereinfachten Messung darin, daß die Zellübertragungsverzögerung CTD
zwischen A und B nicht notwendigerweise gleich derjenigen zwischen
B und A ist, da sie von der tatsächlichen
Verkehrslast abhängt,
die sich von einer Richtung zu der nächsten verändert.
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Eine weitere Option im Hinblick auf
QoS-Parameter besteht in der Messung der Zellverzögerungsvariation
und des Zellverlustes, die etwas leichter zu messen sind. Jedoch
sind die Zellverzögerungsschwankung
CDV (cell delay variation) und der Zellverlust CL (cell loss) nicht
so aussagekräftig
wie die Zellübertragungsverzögerung CTD,
wenn die Bewertung der Netzlast durchzuführen ist, und demnach sind
sie für
die Verkehrslastmessung nicht so attraktiv wie die Zellübertragungsverzögerung CTD.
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Ferner besteht eine bevorzugte Vorgehensweise
zum Implementieren der in 1 gezeigten Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 in
der Verwendung eines Datensatzes mit Anrufdetailinformation CDR (call
detail record), der für
jeden abgeschlossenen Versuch zum Aufbauen einer Verbindung gespeichert
wird. Der Datensatz für
Anrufdetailinformation CDR erfaßt
Information über
den Ausgangs- und Bestimmungsknoten, die Zeit und andere Aspekte,
beispielsweise die für
eine Verbindung verwendete und allokierte Bandbreite. Da Datensätze für Anrufdetailinformation
CDR hauptsächlich
für die
Rechnungsstellung eingesetzt werden, sammelt das Netzwerkverwaltungssystem
diese Datensätze
mit Anrufdetailinformation CDR in zuverlässiger und stabiler Weise. Hierbei
werden beispielsweise Datensätze
für Anrufdetailinformation
CDR in Netzwerkelemente gespeichert und anschließend über ein Übertragungsprotokoll, wie das
FTP-Protokoll (file
transfer protocol), an Abrechnungszentren mit großen Datenbasen übertragen.
Somit können
diese Datenbasen exakte Information über die tatsächliche
Verkehrslast in dem Netzwerk mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll
bereitstellen. Diese exakte Information kann an die Datenspeichereinheit 16 in
dem Verkehrsdaten-Bewertungsgerät 10 so übertragen
werden, daß es
leicht für
die weiteren Netzwerklast-Bewertungsprozeßschritte zugänglich ist.
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Unter Einsatz der über die
Datenspeichereinheit 16 verfügbaren Information kann die
Steuer- und Recheneinheit 14 anschließend die Zuordnung virtueller
Bandbreiten in dem virtuellen Netzwerk durchführen, das als Modell des Wählnetzwerkes
mit dynamischem Verbindungsprotokoll eingesetzt wird. Hierbei basiert
die durch die Steuer- und Recheneinheit 14 im Hinblick
auf weitere Ergänzungen
des Netzwerks durchgeführte
Analyse nicht nur auf einer Messung der tatsächlichen Verkehrslast, sondern
es besteht auch ein Bedürfnis
für ein
Verfahren, das den Einfluß des
dynamischen Verbindungsprotokolls mit berücksichtigt. Während üblicherweise
Simulationen für
ein solches Netzwerk zum Analysieren des tatsächlichen Verkehrsflusses in
dem Netzwerk eingesetzt werden, resultiert aus einer solchen Vorgehensweise
kein eindeutiger Hinweis daraufhin, an welcher Stelle am besten
die Bandbreite zu erhöhen
ist. Während
der Netzwerkbetreiber intelligente Vorschläge ausprobieren und anschließend durch
zusätzliche
Simulationsläufe
verifizieren kann, besteht bei ihm tatsächlich ein Bedürfnis für ein System,
das auf potentielle Engpässe
hinweist.
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Aus diesem Grund führt die
in 1 gezeigte Steuer-
und Recheneinheit 14 gemäß der Erfindung einen Nachverarbeitungsschritt
für Datensätze mit
Anrufdetailinformation CDR durch, die in der Datenspeichereinheit 16 gespeichert
sind. Während 1 lediglich eine einzige
Datenspeichereinheit 16 zeigt, ist hier zu erwähnen, daß auch mehrere
derartige Datenspeichereinheiten vorgesehen werden können, um
den in der Datenspeichereinheit 16 gespeicherten großen Datenumfang
handzuhaben.
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Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Vorteil dahingehend erzielt, daß die Verkehrsdatenbewertung
anhand tatsächlicher
Verkehrssituationen durchgeführt
wird. Die Datenspeichereinheit 16 reflektiert, was tatsächlich stattgefunden
hat, und somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich,
die tatsächlich
aufgetretenen Ereignisse zu vergleichen, wie sie durch die Messung
tatsächlicher
Verkehrslastdaten erfaßt
werden, und zwar mit einer Analyse auf der Grundlage von Datensätzen mit
Anrufdetailinformation.
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Wie bereits oben erwähnt, ist
es wichtig festzustellen, daß die
Analyse lediglich die für
Verbindungen allokierte Bandbreite berücksichtigt und nicht die benutzte
Bandbreite. Der Grund hierfür
besteht darin, daß die
allokierte Bandbreite das Verbindungsaufbau-Steuerprogramm beeinflußt, das
bestimmt, ob eine neue Verbindung bzw. Teilverbindung in dem Netzwerk
eingerichtet wird oder nicht.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Netzwerke
mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll, beispielsweise das ATM-Netzwerk. Derartige Verbindungsprotokolle
bestimmen die Routen in dem Netzwerk so, daß die momentan beste Wahl bei
Vorgabe des Zustands des Netzwerks in diesem Zeitpunkt bestimmt
wird, jedoch ist hierdurch nicht gewährleistet, daß es sich
hierbei um die beste Route unter allgemeinen Bedingungen handelt.
Die beste Route ist allgemein nicht eindeutig bestimmt, und für ein optimales
dynamisches Verbindungsprotokoll wäre die beste Route die Route
in Übereinstimmung mit
einem vollständig
unbelasteten Netzwerk.
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Demnach wird in der in 1 gezeigten Steuer- und
Berechnungseinheit 14 eine Berechnung im Hinblick auf ein
virtuelles Netzwerk durchgeführt, das
zum Modellieren des tatsächlichen
Netzwerkes derart dient, daß sämtliche
Verbindungen entlang der bestmöglichen
Route gelegt werden, ohne Berücksichtigung
der Lastsituation zum Zeitpunkt der Einrichtung. Ein typisches Ergebnis
dieser Vorgehensweise ist in 5 gezeigt.
Wenn die meisten Verbindungen in dem virtuellen Netzwerk die verfügbare Kapazität nicht überschreiten,
läßt sich
ein Überlastphänomen zwischen
dem Knoten 3 und 5 gemäß 120 und zwischen dem Knoten 7 und 3 entsprechend 159%
beobachten.
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Der bestimmte Algorithmus, der von
der Steuer- und Recheneinheit 14 durchgeführt wird, nützt die
Datenspeichereinheit 16 sowie die detailbezogenen Daten
entsprechend den extrahierten Datensätzen mit Anrufdetailinformation
CDR für
in dem tatsächlichen
Netzwerk aufgebaute Verbindungen. Anhand des Datensatzes für Anrufdetailinformation CDR
extrahiert die Steuer- und Recheneinheit 14 Information über den
Ausgangsknoten, den Bestimmungsknoten und die Bandbreite. Die beste
Route wird berechnet, und anschließend wird die Verbindungsbandbreitenanforderung
bei den durchlaufenen Teilverbindungen hinzugefügt. Das Ergebnis ist eine Tabelle
mit akkumulierten Bandbreitenanforderungen, die anschließend in
der Form einer Karte dargestellt werden kann, wie im folgenden gezeigt.
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Diese Vorgehensweise kann benützt werden,
um mögliche
Engpässe
in dem Netzwerk aufzudecken, durch Identifizierung von Teilverbindungen mit
sehr hoher Last, die während
einer längeren
Zeitperiode besteht. Weiterhin ist zu erwähnen, daß permanente und halbpermanente
Verbindungen manchmal große
Teile der Gesamtkapazität
allokieren, und daß diese
Verbindungen auch Datensätze
mit Anrufdetailinformationen CDR haben. Jedoch bestehen diese Verbindungen
während
einer sehr langen Zeitdauer, so daß es unerheblich ist, diese
in der oben dargelegten Form zu berücksichtigen. Demnach wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die beste Route so berechnet, daß von der Gruppe der permanenten und
halbpemanenten Verbindungen in dem Zeitpunkt als Randbedingungen
bzw. Voraussetzungen ausgegangen wird.
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Die Schwierigkeit im Zusammenhang
mit dieser Analyse besteht darin, daß mehr als zwei oder mehrere äquivalente
beste Routen bestehen können. Hierbei
wird gemäß der Erfindung
die gesamte Last lediglich einer dieser besten Routen zugeordnet,
die anschließend
eine zu hohe virtuelle Last aufnimmt. Um dies auszugleichen, werden
im Rahmen der vorliegenden Erfindung mehrere Alternativen betrachtet, die
durch die Steuer- und Recheneinheit 14 ausgeführt werden
können:
- 1. Gleichmäßiges Verteilen
der Verbindungen auf die Alternativen: Diese einfache und intuitive
Vorgehensweise ist jedoch nicht so trivial, wie es erscheint. Erstens
besteht keine offensichtliche Vorgehensweise zum Aufteilen der Verbindungen zwischen
den Alternativen, und zweitens ist es nicht offensichtlich, daß eine gleichmäßige Verteilung
zu einem optimalen Analyseergebnis führt.
- 2. Statistisches Verteilen der Verbindungen: Dies ist eine andere
einfache und intuitive Alternative.
- 3. Schließlich
wird im Rahmen der Erfindung die optimale Route dadurch bestimmt,
daß im
Rahmen einer Suche unterschiedliche Verteilungslösungen ausprobiert werden.
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Während
gemäß den obigen
Ausführungsformen
davon ausgegangen wird, daß sämtliche
Verbindungen entlang der bestmöglichen
Route festgelegt sind, besteht eine weitere Option für die Handhabung
von Mehrfachrouten darin, sich auf den Ursprungsknoten, den Bestimmungsknoten,
die Verbindungsleitung und die für
eine Verbindung allokierte Bandbreite zu konzentrieren.
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Somit wird der reale Verkehr insgesamt
einem "virtuellen" Netzwerkmodell überlagert,
indem Teilverbindungen entsprechend einer oder mehrerer tatsächlicher
Teilverbindungen entsprechend 5 zwischen
einem Knotenpaar eine unbegrenzte Menge des virtuellen Verkehrs übertragen
können,
bei Annahme optimal eingehaltener Verbindungskriterien. Diese Vorgehensweise
ist insbesondere zum Ableiten einer Überlast in dem tatsächlichen
Netzwerk wirksam, insbesondere zum Kompensieren der dynamischen Veränderung
der Routenfindung entsprechend dem dynamischen Verbindungsprotokoll.
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Hier ist zu erwähnen, daß gemäß der zweiten Vorgehensweise
bis zum Bewerten der Netzwerklast direkte Teilverbindungen zwischen
Knoten eingerichtet werden können,
die im tatsächlichen
Netzwerk keinen Widerpart aufweisen. Nichtsdestotrotz würde ein
derartiger Fall einen klaren Hinweis auf mögliche Veränderungen und Erweiterungen
bestehender Netzwerke sein.
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Die letzte Komponente des in 1 gezeigten Verkehrsdaten-Bewertungsgeräts ist eine
Netzwerklasteinheit 18 bzw. Netzwerklast-Bestimmungseinheit 18.
Diese Netzwerklasteinheit ist zum Anzeigen des Ergebnisses der Netzwerklastanalyse
vorgesehen, sowie zum Eingeben von Netzwerkmodifikationen durch
den Netzwerkbetreiber.
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Ein detaillierteres, schematisches
Diagramm der Netzwerklasteinheit 18 ist in 3 gezeigt. Insbesondere enthält die Netzwerklasteinheit
eine Anzeigeeinheit 20, eine Visualisierungseinheit 22,
eine Netzwerkmodifiziereinheit 24 und eine I/O-Einheit 26. Die
Visualisierungseinheit 22 ermöglicht die Anzeige unterschiedlicher
Ausgangs- und Bestimmungsknoten, insbesondere in der Form einer
geografischen Karte, einer Topologiekarte und von Stabdiagrammen.
Demnach handhabt die Visualisierungseinheit 22 die Information über die
Knotenobjekte, die Verbindungsobjekte und Informationsobjekte.
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Ferner ist die Netzwerkmodifikationseinheit 24 eine
in sich selbst abgeschlossene Komponente, die die Bewegung von Objekten
handhabt, sowie von Marken und Markierungen gemäß den durch den Netzwerkbetreiber über eine
I/O-Einheit 26 spezifizierten Objekten.
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In der Netzwerklasteinheit 18 werden
die grafischen Objekte angezeigt und mit Informationsobjekten verknüpft. Diese
Lösung
ermöglicht
die Veränderung
der Implementierung sowohl der grafischen Objekte als auch der Informationsobjekte
ohne Störung
der restlichen Anwendung. Wie oben beschrieben, ermöglicht die
Visualisierungseinheit 22 unterschiedliche Optionen zum
Darstellen eines Netzwerks, wobei die erste in der Anzeige von Knoten
und Teilverbindungen bei einer wirklichen Karte besteht und die
zweite in der Darstellung der Topologie des Netzwerks gemäß der geografischen
Anordnung. Jedoch sind mit der ersten Form der Darstellung die Netzwerkelemente
nicht gleichmäßig über die
Anzeige der Netzwerklasteinheit 18 verteilt, und insbesondere
liegen sie in großen
Städten
näher aneinander,
und in ländlichen
Bereichen liegen sie nicht so nahe aneinander. Ferner verlaufen
Teilverbindungen üblicherweise
nicht geradlinig in einer Punkt-Punkt-Form, sondern sie sind in
komplizierter Weise gebogen. Weiterhin ist möglicherweise eine große Zahl
von Knoten clusterförmig
in Gruppen zusammengefaßt.
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Diese Nachteile können durch Bereitstellen einer
Zoomfunktionalität
in die Visualisierungseinheit 22 überwunden werden. Weiterhin
besteht eine verbesserte Visualisierung des Netzwerks darin, auf
die Topologie abzustellen und die tatsächliche geografische Anordnung
zu ignorieren. Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich,
Knotengruppen clusterförmig
zusammenzufassen, die anschließend
als eine Einheit dargestellt werden. Hierfür nützt die Visualisierungseinheit 22 das
bestehende hierarchische System der dynamischen Verbindungsprotokolle,
beispielsweise das PNNI-Protokoll. Es erzeugt hierdurch eine natürliche Clusterung
von Knoten in größere Einheiten,
die anschließend
durch Zoomen herausgestellt werden. Dies ist besonders in einem
Fall nützlich,
in dem eine geografische Visualisierung dieser Knoten erforderlich
ist. Eine andere Option zum Ausnützen
hierarchischer Strukturen besteht in der Anwendung der PNNI-Hauptgruppen,
die zum Rekonfigurieren der PNNI-Hierarchie erforderlich sind.
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Die in 3 gezeigte
Netzwerkmodifikationseinheit 24 ist insbesondere zum Bewerten
unterschiedlicher Systemkonfigurationen vorgesehen, d.h. für die Berechnung,
wie sich die Lastsituation in dem Fall verändern würde, wenn ein zusätzliches
Netzwerkelement oder eine zusätzliche
Teilverbindung eingefügt
wird. Somit ermöglicht
die Netzwerkmodifikationseinheit 24 zusammen mit der I/O-Einheit
26 eine Funktionalität
zum Hinzufügen
neuer Knoten und Teilverbindungen sowohl in das virtuelle Netz als auch
das tatsächliche
Netz.
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Während
vorangehend eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 1 beschrieben wurde, wird im folgenden eine
zweite Ausführungsform
auf der Grundlage einer Client Server-Architektur im Hinblick auf
die 2 beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt,
wird gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Funktionalität des Verkehrsdaten-Bewertungsgerätes in zwei
Komponenten aufgeteilt, d.h. die Server-Einheit 28 und
die Client-Einheit 30. Wie in 2 gezeigt, enthält die Server-Einheit 28 die
Steuer- und Recheneinheit 14, die Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 und
die Datenspeichereinheit 16, die bereits oben unter Bezug
auf die erste Ausführungsform
beschrieben wurden. Demnach handhabt die Server-Einheit 28 die
Hauptrechenanwendungen an einer zentralen Stelle.
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Ferner dienen, wie in 2 gezeigt, zwei Anschlüsse, beispielsweise
TCP/IP-Anschlüsse 32 und 34,
zum Verbinden der Server-Einheit 28 mit der Client-Einheit 30,
in dem die Funktionalität
entsprechend der Netzwerklasteinheit 18 in dezentralisierter Weise
implementiert ist. Ferner koordiniert eine Haupteinheit 36 die
unterschiedlichen Komponenten in der Client-Einheit 30 und
ebenfalls die Kommunikation zwischen der Server-Einheit 28 und
der Client-Einheit 30. Die Struktur der Netzwerklasteinheit 18 und
des Clients 30 entspricht der zuvor unter Bezug auf die 3 beschriebenen, und deshalb
wird eine Erläuterung
hiervon an dieser Stelle nicht wiederholt.
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Gemäß der in 2 gezeigten Client-Server-Architektur
stellt ein Serversystem Daten für
die Client-Einheit bereit. Diese Daten werden beispielsweise über normale
TCP/IP-Anschlüsse weitergeleitet,
und ein Zugriff auf die Server-Einheit
kann mittels normaler Sicherheitslösungen begrenzt werden, wie sie
beispielsweise aus dem Internet bekannt sind. Ein Beispiel für die Implementierung
des Servers wäre der
Einsatz der Erlang/OTP (Open Telecom Platform) Sprache, und die
Client-Einheit kann beispielsweise als JAVA-Applet aufgebaut sein.
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Wie in 2 gezeigt,
besteht die Hauptaufgabe der Client-Einheit 30 in der Anzeige der
gemessenen und analysierten Daten, die von dem Netzwerkbetreiber
angefordert werden. Sollte die Client-Einheit in der JAVA-Programmiersprache
geschrieben sein, so ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
sämtliche
Vorteile der JAVA-Plattform zu realisieren, d.h. ein breites Anwendungsfeld für die Client-Einheit 30 und
eine Implementierung desselben mit sehr geringem Aufwand. Ferner
enthält,
wie in 2 gezeigt, die
Client-Einheit 30 auch eine Diagrammeinheit 38,
die aus einem Diagramm- und Fortschaltmenü aufgebaut ist. Dieses Menü steuert
das Zeitintervall für
die Diagramme, die anschließend
entsprechend festgelegten Werten gezeichnet werden.
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Ferner kann, wie in 2 gezeigt, die Client-Einheit 30 eine
Warneinheit 40 aufweisen. Üblicherweise sieht der Netzwerkbetreiber
eine Analyse sowie gemessene Werte entsprechend einem Momentanbild
einer fortlaufenden Folge von Ereignissen. Ferner liegen üblicherweise
die meisten dieser Werte innerhalb von Grenzen, die als normal anzusehen
sind. Deshalb besteht ein Erfordernis für eine Warneinheit 40,
die während
des normalen Betriebs so betätigt
wird, daß der
Netzwerkbetreiber seine Aufmerksamkeit anderen Belangen zuwenden
kann, da die Warneinheit 40 dann aktiviert wird, wenn sie unübliche Lasttendenzen
detektiert. In anderen Worten ausgedrückt, überwacht die Warneinheit 40 fortlaufend
die Meßvorgänge zum
Bestimmen von Teilverbindungen mit einer fortlaufend hoher Last.
Eine Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht in der Spezifizierung eines Schwellwerts derart,
daß keine
Warnung durch die Warneinheit 40 erfolgt, bevor ein spezifiziertes
Niveau im Hinblick auf die Wiederholungen innerhalb einer festgelegten
Zeitperiode erreicht wird.
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Wie in 2 gezeigt
und bereits oben erwähnt,
stellt die Server-Einheit 28 den Teil des Verkehrsdaten-Bewertungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung dar, der Daten für den
Client 30 bereitstellt. Hierfür speichert die Server-Einheit 28 durch
die Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 gesammelte Daten von
Netzwerkelementen und Datensätze
mit Anrufdetailinformation CDR in der Datenspeichereinheit 16.
Diese Information, die von den Netzwerkelementen angefordert wird,
besteht in der allokierten Bandbreite pro logischer Teilverbindung,
derart, daß eine
logische Teilverbindung in mehrere physikalische Teilverbindung
zwischen denselben zwei Knoten zerfällt. Während momentan Information
lediglich für
die physikalischen Teilverbindungen verfügbar ist, ändert sich dies dann, wenn
ein Zähler
in dem Netzwerkelement vorgesehen ist, der mit den logischen Teilverbindungen
arbeitet oder durch Weiterleiten sämtlicher Werte an die Server-Einheit 28 und
Addition hierin. Die Lesefrequenz der Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 sollte
so festgelegt sein, daß die
Arbeitslast in den getrennten Netzwerkelementen sehr gering und
vernachlässigbar
ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
basiert die Server-Einheit 28 auf der Erlang-Plattform.
Dies ist nicht notwendigerweise die einzige Plattform für schnelle
Datenbasis- und Berechnungsbetriebsschritte, jedoch ermöglicht sie
eine sehr schnelle Entwicklungszeit.
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Wie oben im Hinblick auf die erste
Ausführungsform
beschrieben, sammelt die Verkehrsdaten-Sammeleinheit 12 gemäß der ersten
und zweiten Ausführungsform
Daten im Hinblick auf den tatsächlichen
Verkehr in dem Netzwerk mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll.
Eine andere und in 4 gezeigte
Option, die sich insbesondere für
die Bewertung einer großen
Zahl von Netzwerkprototypen eignet, besteht im Einsatz eines Netzwerksimulators.
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Wie in 4 gezeigt,
arbeitet der Netzwerksimulator mit zwei Einheiten, der Generatoreinheit 42 und
der Abschlußeinheit 44.
Die Generatoreinheit 42 wählt zufällig einen Ausgangs- und Bestimmungsknoten
aus, und sie berechnet anschließend
die besten Routen durch das simulierte Netzwerk. Anschließend versucht
die Generatoreinheit eine Verbindung entlang einer der besten Routen
einzurichten, oder in anderen Worten ausgedrückt, versucht sie, Bandbreite
für diese
Verbindung zu allokieren. Im erfolgreichen Fall wird die Verbindung
in der Datenbasis für aktuelle
Verbindungen 46 registriert.
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In dem Netzwerksimulator erfolgt
der Verbindungsaufbau dynamisch und auf Basis der allokierten Bandbreite
entlang der Teilverbindungen in dem simulierten Netzwerk. Jeder
Teilverbindung und Route wird ein Nennwert für die Wechselwirkung zugeordnet,
proportional zu der Last und der Länge, die anhand der Knotenzahl
dieser Route spezifiziert ist. Hier ist von besonderer Bedeutung,
daß der
Netzwerksimulator eine Art eines dynamischen Verbindungsprotokolls
einsetzt.
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Ferner überwacht die in 4 gezeigte Abschlußeinheit 44 die
Datenbasis für
aktuelle Anrufe 46 zum Speichern aktiver Anrufe. Jeder
Anruf weist eine zufällig
festgelegte Länge
auf, und ist deren Zeitdauer abgelaufen, so wird der Anruf von der
Datenbasis für
aktuelle Anrufe 46 entfernt, und ein Datensatz für Anrufdetailinformation
CDR wird in der CDR-Datenbasis 48 des
Netzwerksimulators gespeichert. Hierbei speichert die CDR-Datenbasis 46 nicht die
gesamte Information, wie dies eine tatsächliche CDR-Datenbasis tun
würde,
sondern lediglich die Information, die zum Zweck der Netzwerklastbewertung
wichtig ist.
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Demnach wird gemäß der Erfindung ein Netzwerksimulator
geschaffen, der Anrufe, Routenverläufe und die Aufbauprozeduren
simuliert, anstelle der Bit- oder Zelltransport-Prozeduren. Ferner
arbeitet der Netzwerksimulator auf seinem eigenen, vordefinierten
Netzwerk, das von einer Konfigurationseinheit 50 eingelesen
wird, ohne Restriktion im Hinblick auf die Zahl der Knoten, die
Zahl der Teilverbindungen oder die jeder der Teilverbindungen zugeordnete
Lastkapazität.
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Während
bisher ein typisches Ergebnis der Netzwerklastbewertung entsprechend
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 5 erläutert wurde,
ist eine andere Option für
die Netzwerklast-Bewertungsvorgehensweise gemäß der Erfindung in 6 gezeigt.
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Insbesondere wird gemäß der modifizierten Vorgehensweise
für die
Verkehrsdatenbewertung in einem Netzwerk mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll
zusätzlich
jeder Versuch berücksichtigt,
der nicht zu der Einrichtung einer Verbindung geführt hat. Üblicherweise
bestehen mehrere Gründe dafür, daß eine Verbindung
nicht hergestellt wird. Ein Beispiel wäre, daß die Zahl der Versuche so
groß ist, daß das Netzwerk
nicht alle handhaben kann oder daß lediglich unzureichende Bandbreiten
zum Einrichten weiterer Verbindungen existieren.
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Obgleich es keine eindeutige Vorgehensweise
gibt, um darzulegen, wie lange die nicht aufgebaute Verbindung Bestand
gehabt hätte,
ist davon auszugehen, daß einige
der eingerichteten Verbindungen eine Historie mit Mehrfachversuchen
aufweisen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, eine statistische Analyse mehrerer
Variabler, wie Länge,
Bandbreite und Zahl der zum Einrichten eines Anrufs erforderlichen
Versuche durchzuführen. Durch
Einsatz dieser Vorgehensweise kann abgeschätzt werden, wie Versuche zum
Aufbau einer Verbindung das Lastbild beeinflussen würden, wenn
sie akzeptiert worden wären.
Somit erhält
man gemäß dieser
modifizierten Vorgehensweise der Erfindung ein klareres Bild der
erforderlichen Bandbreite, wie in 6 anhand
der Stabdiagramme zum Anzeigen nicht angenommener Verbindungsanforderungen
gezeigt.
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Insgesamt bedeutet die Tatsache,
daß eine Teilverbindung überlastet
ist, nicht notwendigerweise, daß ein
Bedarf für
mehr Bandbreite bei dieser besonderen Teilverbindung besteht, obgleich
die Verkehrsdatenbewertung gemäß der vorliegenden
Erfindung hauptsächlich
auf eine Reduzierung der Last bei bereits bestehenden Teilverbindungen
abzielt, bei denen ein Hinweis auf eine mögliche Überlast vorliegt. Hier wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Weg geschaffen, durch die Erweiterung eines bestehenden
Netzwerks in vernünftiger
Weise durchgeführt
werden kann.
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Während
vorangehend der Betrieb der Steuer- und Recheneinheit 14 hauptsächlich im
Hinblick auf Datensätze
mit Anrufdetailinformation CDR beschrieben wurde, besteht eine weitere,
dritte Option darin festzulegen, ob Anrufe gemäß der besten Route über eine
bestimmte Teilverbindung zwischen zwei Knoten verläuft. Anschließend wird
die Frequenz der Ausgangs-Bestimmungs-Knotenpaare
bestimmt, und zwar entweder entsprechend der Zahl der Anrufe oder
der Bandbreitenanforderungen. Falls eines oder mehrere Knotenpaare
mit hoher Frequenz auftreten, könnte
man das Einfügen
einer direkten Teilverbindung zwischen diesen Knoten betrachten,
damit sich die Qualität
nicht verschlechtert. Wird andererseits kein bestimmter Pfadknoten
auf diese Weise ausgewählt,
so könnte
man eine erhöhende
Kapazität
der überlasteten
Teilverbindungen betrachten.
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Insgesamt ermöglicht die Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise
gemäß der vorliegenden Erfindung
verbesserte Rückschlüsse im Hinblick
auf erforderliche Erweiterungen und Veränderungen in einem Netzwerk
mit dynamischen Verbindungsprotokollen. Insbesondere ermöglicht die
Erfindung eine verbesserte Handhabung variierender Anforderungen
bei neu eingerichteten Diensten, bei Hinzufügen neuer Teilnehmer oder bei
Ausscheiden bisheriger Teilnehmer, sowie bei einem Mischen neuer Übertragungstechnologie
mit einer bestehenden Infrastruktur. Hier besteht der Punkt in der
Vermeidung eines unterdimensionierten Netzwerks, mit dem sich nicht alle
Teilnehmer bedienen lassen, die dann möglicherweise andere Netzwerkbetreiber
auswählen.
Weiterhin wird ein Netzwerkbetreiber ebenfalls versuchen, den Aufbau
eines überdimensionierten
Netzwerks und die hiermit verbundenen erheblichen Investitionskosten
zu vermeiden, was anderenfalls möglicherweise
zu höheren
Teilnehmerrechnungen und wiederum zu einem Verlust von Kunden führen würde. Durch
die Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise gemäß der vorliegenden Erfindung
läßt sich die
Wirksamkeit eines Netzwerks mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll
dadurch verbessern, daß die
Last bei Knoten und Teilverbindungen regelmäßig gemessen wird. Demnach
ergibt sich ein Bild über
Hochlastzeiten und den Mix der angeforderten Dienste, usw. Durch
Speichern und Analyse dieser Daten ist es möglich, Bandbreitenanforderungen
in der nahen Zukunft vorherzusagen, die die Routenwahlen im Netzwerk
beeinflussen.
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Eine Anzahl unterschiedlicher Zeichen
dient zum Anzeigen einer Vieldimensionierung des Netzwerks mit einem
dynamischen Verbindungsprotokoll. Die Überprüfung auf eine Überkapazität in dem -Netzwerk
ist sehr einfach. Insbesondere in dem Fall, indem eine Überkapazität vorliegt,
sind die Zahlen für die
angeforderte Bandbreite allgemein niedrig, bis auf bestimmte Stunden
des Tages, in denen die Kommunikationsanforderungen zeitweise höher sind. Dieses
als Hochlastzeiten bezeichnete Phänomen ist bereits aus der Telefonie
bekannt. Andererseits zeigt sich eine Unterkapazität in entgegengesetzter
Weise, insbesondere in fortlaufend hohen Lastwerten in dem gesamten
Netzwerk, d.h. das Netz ist hier außerordentlich überlastet.
In diesem Fall wird die Lastsituation in derselben Weise erfaßt, wie
oben unter Bezug auf die unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Ein anderes auftretendes Symptom ist die
zunehmende Zahl abgelehnter Verbindungsanforderungen. Jedoch wird gemäß der vorliegenden
Erfindung dies erfaßt,
da die Datensätze
für Anrufdetailinformation
selbst dann gespeichert werden, wenn die Anforderung zum Aufbauen
einer Verbindung fehlschlägt.
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Jedoch ist der Fall, in dem das gesamte Netzwerk überlastet
ist, sehr selten. Wahrscheinlicher ist der Fall, daß einige
separate Teilverbindungen überlastet
sind. Während
das Netzwerk mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll in diesem Fall
eine Kompensation durch Routenfindung für neuen Verkehr über andere
Teile des Netzwerks erzielt, kann dies möglicherweise dazu führen, daß andere
Teilverbindungen überlastet
sind, und zwar aufgrund des Verkehrs, der nicht primär über sie
laufen sollte. Dies ist ein typischer Fall, in dem das Einfügen von
spezifischen Teilverbindungen zu einem insgesamt erhöhten Wirkungsgrad
des Netzwerks mit einem dynamischen Verbindungsprotokoll führt.
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Die 7 zeigt
Beispiele für
die Erweiterungen eines bestehenden Netzwerks durch das Einfügen von
weiteren Teilverbindungen. Beispiele sind der Übergang von einem Teilnetz
zu einem vollständigen
Gitter, 7a, von einem
einzigen Bus zu einem mehrfachen Bus, 7b,
von einem Teilring zu einem Vollring, 7c,
von einer Sterntopologie zu einer Sternringtopologie, 7d, und von einer Bandstruktur
zu einem Planargraphen, 7e.
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Ferner kann, wie in 8 gezeigt, die Verkehrsdaten-Bewertungsvorgehensweise
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen eines hierarchischen
Netzwerks eingesetzt werden. Ein derartiges Niveau könnte das
Niveau der Ortsvermittlungen sein, sowie das Niveau der regionalen
Vermittlungsämter
und das Niveau der nationalen Vermittlungsämter. Ferner läßt sich die
vorliegende Erfindung ebenfalls für Verbindungen im Zusammenhang
mit der internationalen Vermittlung von Daten einsetzen, beispielsweise
via Satellit oder Tiefseekabel.