EP0941619A1 - Verfahren und routing-system zur dynamischen verkehrslenkung in einem kommunikationsnetz - Google Patents

Verfahren und routing-system zur dynamischen verkehrslenkung in einem kommunikationsnetz

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EP0941619A1
EP0941619A1 EP97947027A EP97947027A EP0941619A1 EP 0941619 A1 EP0941619 A1 EP 0941619A1 EP 97947027 A EP97947027 A EP 97947027A EP 97947027 A EP97947027 A EP 97947027A EP 0941619 A1 EP0941619 A1 EP 0941619A1
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alternative
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alternative routes
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Definitions

  • the invention relates to a method and a routing system for dynamic traffic control in a communication network
  • Non-hierarchically organized, circuit-switched communication networks require dynamic routing, which adapts to the traffic load in the network in such a way that network throughput is optimized. In particular, unbalanced load situations must be mitigated by routing.
  • any overflow traffic that occurs is assigned to one or more active alternative routes.
  • This active alternative route or these active alternative routes are not fixed, but are selected in accordance with the respective method for dynamic routing or are even redetermined for each call.
  • the advantages of dynamic routing lie in its robustness and flexibility compared to unbalanced load situations in the network, which e.g. due to fluctuating loads (spatially limited high volume of traffic, e.g. in the event of disasters) and network degradation (failure of trunk bundles, failures of switching units).
  • uncertainties in network planning can be better compensated for.
  • Central state-controlled (dynamic) routing methods are based on a network-central processor, which provides information about the existing local network nodes
  • Decentralized, state-controlled (dynamic) methods are based on the feedback of load states of the trunk groups to the origin node of the non-hierarchical (sub) network.
  • Methods have the disadvantage that the non-standardized interface between the network nodes requires a homogeneous network (e.g. network nodes from only one manufacturer) and that a high signaling effort is also required.
  • Decentralized event-controlled (dynamic) routing methods can increase performance achieve by learning the respective load situation by evaluating the busy events. These methods use the blocking event information to replace the blocked path with another path.
  • sporadic blockages caused by statistical fluctuations in the offered traffic
  • almost complete blockages caused by unbalanced loads or partial network overload.
  • a decentralized event-controlled method according to the preamble of claim 1 is known from European application EP 0 696 147 AI (internal to SAG 94P1542E).
  • the invention has for its object to avoid the disadvantage mentioned.
  • the invention prevents that highly loaded alternative routes too soon after leaving the
  • the figure shows a diagram of a small, fully meshed network with six network switching nodes and the corresponding capacities of the path sections (links) between the network nodes, a link comprising at least one trunk group.
  • switching node 1 has a call for switching node 2, but the direct route between the two switching nodes is not available.
  • the path fan i.e. the subjects of the active alternative routes, after its last reinitialization, comprise three alternative routes, namely the two-link alternative routes via the switching nodes 3, 4 and
  • routing system would cyclically distribute the overflowing traffic over these active alternative routes in the order of transit nodes 3, 4 and 5.
  • the routing system at switching node 1 first checks whether the first link of the active alternative route is available via transit node 3, i.e. whether the link between switching nodes 1 and 3 has assignable free lines or channels (hereinafter referred to as "channels").
  • the routing system stores in switching node 1 the maximum capacity of the link between switching nodes 1 and 3, namely, for example, 125 channels and the trunk reservation parameter associated with this link, which is 10 here, for example.
  • the routing system also stores the number of channels currently in use. From the point of view of the routing system, the link between switching nodes 1 and 3 is therefore available for overflow traffic if the sum of the channels used and the trunk reservation parameter is less than 125 (the trunk reservation guarantees the stability of a routing method in the high-load range ).
  • the switching node 1 initially establishes the connection up to the switching node 3.
  • the routing system of the switching node 3 checks the availability of the second link before continuing to set up the connection to the destination switching node 2 by checking whether the sum of occupied channels plus the trunk reservation parameter is less than the capacity of the second link is (the routing system of switching node 3 knows the maximum capacity of the link between switching nodes 3 and 2, the trunk reservation parameter of this link and the number of channels currently occupied by this link).
  • the next call for the switching node 2 if the direct route is not available, an attempt is made to route the overflowing call via the transit node 3.
  • the number of successful calls immediately following the alternative route is counted. Only when a predetermined maximum number of successfully offered calls is reached is there a cyclical change, ie the next overflowing call is then routed via the next active alternative route, ie the active alternative route via transit node 4.
  • Short-term autocorrelations in the traffic offer on the second link can be used, which increase the probability that another connection can be established in the same way immediately after a successful connection establishment.
  • the removed alternative route is included in a first set (so-called first passive set) of alternative routes if the number of calls successfully offered to the alternative route is below a certain value and in a second (passive) set of alternative routes if the number is reached or exceeded a certain value.
  • first passive set a first passive set of alternative routes if the number of calls successfully offered to the alternative route is below a certain value
  • second (passive) set of alternative routes if the number is reached or exceeded a certain value.
  • the path fan will be designated after the entry of a
  • Event e.g. command from network management or expiry of a time period
  • a certain condition e.g. falling short of a predetermined number of alternative routes in the route fan.
  • the reinitialization is carried out by refilling the route fan with those alternative routes which, according to the chronological order, have been the longest removed from the route fan.
  • First of all only alternative route from the first set of liabilities is taken into account. However, if this is not sufficient to fill the route fan, alternative routes from the second set of liabilities are also taken into account.
  • the transit node 3 determines that the link to the destination node 2 (second link) is not available, the transit node 3 triggers the connection section to the originating node 1 with a specially marked reverse message (crankback message).
  • the routing system of the originating node 1 then removes the alternative route via transit node 3 from the route fan for destination node 2.
  • the alternative routes removed from the route fan because of the unavailability on the second link are again treated as explained above.

Abstract

Die dynamische Leitweglenkung eines Kommunikationsnetzes soll sich an die jeweilige im Netz vorliegende Verkehrslast so anpassen, dass der Netzdurchsatz optimiert wird. Die erfindungsgemässe Leitweglenkung löst dieses Problem durch einen dynamischen Wegefächer mit Alternativwegen, bei dessen (Re-)Initialisierung die zeitliche Reihenfolge, nach der die Alternativwege aus dem Wegefächer entfernt wurden, berücksichtigt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Routing-System zur dynamischen Verkehrslenkung in einem Kommunikationsnetz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Routing-System zur dynamischen Verkehrslenkung in einem Kommunikationsnetz
In einem vollvermaschten nicht hierarchischen Netz mit n- Netzknoten existieren zu jedem Ursprungs-Ziel-Paar n-2
Alternativwege mit nur 2 Wegeabschnitten. Von diesen netzweit insgesamt n x (n-1) x (n-2) Alternativwegen sind bei schief belastetem Netz einige Wege unterbelastet, andere Wege überbelastet .
Nichthierarchisch organisierte, leitungsvermittelnde Kommunikationsnetze benötigen eine dynamische Leitweglenkung (dynamic routing) , die sich an die jeweilige im Netz vorliegende Verkehrslast so anpaßt, daß der Netzdurchsatz optimiert wird. Dabei müssen insbesondere auch Schieflastsituationen durch die Leitweglenkung entschärft werden.
So wie bei der konventionellen Leitweglenkung in hierarchischen Netzen wird auch bei einer dynamischen Leitweglenkung erst versucht, Verbindungen über einen oder mehrere Planwege, die zumeist Direktwege sind, aufzubauen. Ist dies nicht möglich, weil z.B. alle Verbindungsleitungsbündel des Direktwe- ges vollständig belegt sind, wird der Überlaufverkehr Alternativwegen zugewiesen.
In der Auswahl der Alternativwege liegt der prinzipielle Unterschied zwischen dynamischer und konventioneller Leitweglenkung. Bei der konventionellen Leitweglenkung werden administrativ festgelegte Alternativwege in starrer Reihenfolge nach einer unbelegten Leitung bzw. einem unbelegten Kanal abgesucht ("fixed alternate routing") . Dadurch kann die Leit- weglenkung nur sehr ungenügend auf nicht geplante, außergewöhnliche Lastsituationen reagieren.
Bei der dynamischen Leitweglenkung wird entstehender Über- laufverkehr einem oder mehreren aktiven Alternativwegen zugewiesen. Dieser aktive Alternativweg bzw. diese aktiven Alternativwege sind nicht fest, sondern werden entsprechend dem jeweiligen Verfahren zur dynamischen Leitweglenkung ausgewählt oder sogar bei jedem Call neu bestimmt. Die Vorteile der dynamischen Leitweglenkung liegen in Robustheit und Flexibilität gegenüber SchieflastSituationen im Netz, die z.B. durch zeitlich schwankende Lasten (räumlich begrenztes starkes Verkehrsaufkommen z.B. bei Katastrophen) und Netzdegra- dierung (Verbindungsleitungsbündelausfalle, Ausfälle von Ver- mittlungseinheiten) entstehen können. Außerdem können Unsicherheiten bei der Netzplanung besser kompensiert werden.
Zentrale zustandsgesteuerte (dynamische) Routingverfahren stützen sich auf einen netzzentralen Prozessor, der von den Netzknoten Informationen über die vorliegende lokale
Lastsituation erhält. Günstige, unterbelastete Wege können so zentral bestimmt und an die Netzknoten entsprechend benachrichtigt werden. Nachteilig ist dabei unter anderem der große Aufwand für Netzzentrale, Datenübertragung und zusätzlich benötigte Rechenkapazität in den Netzknoten.
Dezentrale, zustandsgesteuerte (dynamische) Verfahren (s. z.B. EP 0 449 480 A3, EP 0 376 556 A3) basieren auf der Rückmeldung von Belastungszuständen der trunk-groups zum Ursprungsknoten des nicht hierarchischen (Teil-) Netzes . Diese
Verfahren haben den Nachteil, daß die nicht standardisierte Schnittstelle zwischen den Netzknoten ein homogenes Netz (z.B. Netzknoten nur eines Herstellers) erfordert und außerdem ein hoher Signalisierungsaufwand erforderlich ist.
Dezentrale ereignisgesteuerte (dynamische) Routingverfahren (s. z.B. EP 0 229 494 Bi) können eine Performancsteigerung erzielen, indem sie die jeweilige Lastsituation durch Auswertung der Gassenbesetzt-Ereignisse erlernen. Diese Verfahren nutzen die Gassenbesetzt-Information (blocking event Information) , um den blockierten Weg durch einen anderen Weg zu ersetzen. Dabei wird jedoch nicht zwischen sporadischen Blockierungen (hervorgerufen durch statistische Schwankungen des angebotenen Verkehrs) und fast vollständiger Blockierung (hervorgerufen durch Schieflast oder partielle Netzüberlast) unterschieden.
Aus der europäischen Anmeldung EP 0 696 147 AI (SAG-intern 94P1542E) ist ein dezentrales ereigniεgesteuertes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Bei einer HochlastSituation kann es nun vorkommen, daß der Wegefächer sehr schnell kleiner wird und es so sehr schnell zu einer Reinitialisierung kommt. Da der Wegfächer in diesem Fall erneut mit vorher entfernten Alternativwegen wieder aufgefüllt wird, kann es vorkommen, daß erst relativ kurz vorher entfernte Alternativwege erneut in den Wegefächer aufgenommen werden. Da sich die Belastung dieser Alternativwege innerhalb der kurzen Zeit mit hoher Wahrscheinlichkeit kaum geändert hat, wird sich der Wegefächer erneut schnell verkleinern und es wird bald zu einer erneuten Reinit kommen. Der erläuterte Prozess reduziert die Performance des Verfahren insbesonder bei Hochlast sehr.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteil zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Erfindung wird verhindert, daß hochbelastete Alternativwege zu früh nach ihrem Ausscheiden aus dem
Wegefächer bereits wieder für den Überlaufverkehr angeboten werden und damit wieder Verkehr erhalten, obwohl bei bereits längerfristig entfernten Alternativwegen wieder genügend Kapazität zur Verfügung stehen würde.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä- ßen Verfahrens anhand der Figur näher erläutert .
Die Figur zeigt ein Diagramm eines kleinen vollvermaschten Netzwerks mit sechs Netz-Vermittlungsknoten und den entsprechenden Kapazitäten der Wegabschnitte (Links) zwischen den Netzknoten, wobei ein Link mindestens ein Verbindungsleitungsbündel umfaßt .
Es werde nun angenommen, daß der Vermittlungsknoten 1 einen Call für Vermittlungsknoten 2 hat, aber die direkte Route zwischen den beiden Vermittlungsknoten nicht verfügbar ist.
Weiter werde angenommen, daß der Wegefächer, d.h. der Fächer der aktiven Alternativwege, nach seiner letztmaligen Reinitialisierung, drei Alternativwege umfaßt, nämlich die Zweilink-Alternativwege über die Vermittlungsknoten 3, 4 und
5.
Es werde weiterhin davon ausgegangen, daß der überlaufende Verkehr vom Routing-System zyklisch auf diese aktiven Alter- nativwege gleichmäßig verteilt wird und zwar in der Reihenfolge Transitknoten 3, 4 und 5.
Unter den genannten Voraussetzungen überprüft das Routing- System am Vermittlungsknoten 1 zunächst, ob der erste Link des aktiven Alternativwegs über Transitknoten 3 verfügbar ist, d.h. ob der Link zwischen Vermittlungsknoten 1 und 3 belegbare freie Leitungen bzw. Kanäle aufweist (im folgenden wird nur von "Kanälen" gesprochen) .
Um dies überprüfen zu können, speichert das Routing-System in Vermittlungsknoten 1 die maximale Kapazität des Links zwischen Vermittlungsknoten 1 und 3, nämlich z.B. 125 Kanäle und den für diesen Link zugehörigen Trunk-Reservation- Parameter, der hier beispielsweise 10 sei. Das Routing-System speichert darüber hinaus die Anzahl der momentan benutzten Kanäle. Der Link zwischen Vermittlungsknoten 1 und 3 ist somit aus der Sicht des Routing-System dann für Überlaufverkehr verfügbar, wenn die Summe der benutzten Kanäle und des Trunk-Reservation-Parameters kleiner als 125 is (die Trunkreservierung garantiert die Stabilität eines Routing-Verfahrens im Hochlastbereich) .
Ist der erste Link verfügbar, so baut der Vermittlungsknoten 1 die Verbindung zunächst bis zum Vermittlungsknoten 3 auf . Das Routing-System des Vermittlungsknotens 3 prüft dann vor der Weiterführung des Verbindungsaufbaus zum Ziel-Vermitt- lungsknoten 2 die Verfügbarkeit des zweiten Links, indem es überprüft, ob die Summe von belegte Kanäle plus Trunk-Reser- vation-Parameter kleiner als die Kapazität des zweiten Links ist (Das Routing-System des Vermittlungsknotenε 3 kennt hierzu die maximale Kapazität des Links zwischen Vermittlungsknoten 3 und 2, den Trunk-Reservation Parameter dieses Links und die Anzahl der momentan belegten Kanäle dieses Links) .
Falls auch der zweite Link des genannten aktiven Alternativweges verfügbar ist, wird die Verbindung vom Transitknoten 3 zum Zielknoten 2 aufgebaut.
Im dem genannten Fall der erfolgreichen Vermittlung des Calls über Transitknoten 3 wird beim nächsten Call für den Vermittlungsknoten 2 bei NichtVerfügbarkeit der direkten Route nochmals versucht, den überlaufenden Call über den Transitknoten 3 zu lenken. Die Zahl der dem Alternativweg unmittelbar aufeinander folgenden erfolgreich angebotenen Calls wird gezählt. Erst bei Erreichen einer vorgegebbaren Maximalzahl von erfolgreich angebotenen Calls wird zyklisch gewechselt, d.h. der nächsfolgende überlaufende Call wird dann über den nächsten aktiven Alternativweg gelenkt, d.h. den aktiven Alternativweg über Transitknoten 4. Dadurch können kurzzeitige Autokorrelationen im Verkehrsangebot auf dem zweiten Link genutzt werden, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, daß unmittelbar nach einem erfolgreichen Verbindungsaufbau eine weitere Verbindung auf dem gleichen Weg aufgebaut werden kann.
Wird vor oder bei Erreichen der genannten Maximalzahl die Nichtverfügbarkeit eines Alternativwegs festgestellt (Transitknoten 3 stellt z.B. fest, daß der Link zum Ziel- knoten 2 nicht verfügbar ist und löst den Ver- bindungsabschnitt zum Ursprungsknoten 1 mit einer speziell gekennzeichneten Rückwärtsmeldung (crankback-Meldung) aus) , so wird der Alternativweg aus dem Wegefächer entfernt, wobei die zeitliche Reihenfolge, nach der der Alternativweg aus dem Wegewefächer entfernt wird, registriert wird.
Der entfernte Alternativweg wird in eine erste Menge (sogenannte erste Passiv-Menge) von Alternativwegen aufgenommen, wenn die Zahl der dem Alternativweg erfolgreich angebotenen Calls unter einem bestimmten Wert liegt und in eine zweite (Passiv- ) Menge von Alternativwegen aufgenommen, wenn die Zahl den bestimmten Wert erreicht oder übersteigt . Die zeitliche Reihenfolge, nach der die Alternativwege aus dem Wegefächer entfernt werden, wird registriert, und der Wegefächer wird bei einer Reinitialisierung mit denjenigen Alternativwegen wieder aufgefüllt, die gemäß der zeitlichen Reihenfolge bereits am längsten aus dem Wegefächer entfernt sind.
Der Wegefächer wird nach Eintreten eines bes immtewn
Ereignisses (z.B. Kommando von Netzmanagement oder Ablauf einer Zeitperiode) und/oder einer bestimmten Bedingung (z.B. Unterschreiten einer vorgegebenen Zahl von Alternativwegen im Wegefächer) reinitialisiert. Die Reinitialisierung erfolgt, indem der Wegefächer mit denjenigen Alternativwegen wieder aufgefüllt wird, die gemäß der zeitlichen Reihenfolge bereits am längsten aus dem Wegefächer entfernt sind. Zunächst werden dabei nur Alternativweg aus der ersten Passiv-Menge berücksichtigt. Falls dies jedoch zum Auffüllen des Wegefächers nicht ausreicht, werden auch Alternativwege aus der zweiten Passiv-Menge berücksichtigt.
Falls der Transitknoten 3 feststellt, daß der Link zum Ziel- knoten 2 (zweiter Link) nicht verfügbar ist, löst Transitknoten 3 den Verbindungsabschnitt zum Ursprungsknoten 1 mit einer speziell gekennzeichneten Rückwärtsmeldung (crankback-Meldung) aus.
Das Routing-System des Ursprungsknotens 1 entfernt daraufhin den Alternativweg über Transitknoten 3 aus dem Wegefächer für Zielknoten 2. Der wegen der NichtVerfügbarkeit auf dem zweiten Link aus dem Wegefächer entfernte Alternativwege wird wiederum wie oben erläutert behandelt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur dynamischen Verkehrslenkung in einem Kommunikationsnetz, demgemäß a) Calls zwischen einem Ursprungs-Vermittlungsknoten und einem Ziel -Vermittlungsknoten zunächst einem oder mehreren bevorzugten Wegen (Planwegen) angeboten werden, b) für den Fall, daß keiner der Planwege verfügbar ist, Calls Alternativwegen, die in einem Wegefächer enthalten sind, nach einem bestimmten Auswahlschema angeboten werden, c) ein bisher in dem Wegefächer enthaltener Alternativweg aus dem Wegefächer entfernt wird, sobald beim Anbieten eines Calls festgestellt wird, daß er nicht mehr verfügbar ist, d) der Wegefächer nach Eintreten eines bestimmten Ereignisses und/oder Erfüllen einer bestimmten Bedingung reinitialisiert wird, indem er mit früher entfernten Alternativwegen wieder aufgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß e) die zeitliche Reihenfolge, nach der die Alternativwege aus dem Wegewefächer entfernt werden, festgehalten
(registriert) wird, f) der Wegefächer mit denjenigen Alternativwegen wieder aufgefüllt wird, die gemäß der zeitlichen Reihenfolge bereits am längsten aus dem Wegefächer entfernt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) einem aus dem Wegefächer für den Überlaufverkehr ausgewählten Alternativweg überlaufende Calls bis zu einer vorgegebenen Maximalzahl angeboten werden, bevor zu dem nach dem genannten Auswahlschema nächsten Alternativweg übergegangen wird, b) die Anzahl der dem Alternativweg bis zu einem etwaigen Feststellen der Nichtverfugbarkeit angebotenen Calls gezählt wird, c) bei Feststellen der Nichtverfugbarkeit des Alternativwegs dieser in eine erste Passiv-Menge von Alternativwegen aufgenommen wird, wenn die genannte Anzahl unter einem bestimmten Wert liegt und in eine zweite Passiv-Menge von Alternativwegen aufgenommen wird, wenn die genannte Anzahl den bestimmten Wert erreicht oder übersteigt, d) der Wegefächer reinitialisiert wird, indem dl) zunächst solche Alternativwege erneut in den Wegefächer aufgenommen werden, die aus der ersten Passiv-Menge kommen und zeitlich bereits am längsten aus dem Wegefächer entfernt sind, d2) falls diese zum Auffüllen des Wegefächers nicht ausreichen auch solche Alternativwege in den Wegefächer aufgenommen werden, die aus der zweiten Passiv-Menge kommen und zeitlich bereits am längsten aus dem Wegefächer entfernt sind.
EP97947027A 1996-11-22 1997-11-03 Verfahren und routing-system zur dynamischen verkehrslenkung in einem kommunikationsnetz Withdrawn EP0941619A1 (de)

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