DE602004001470T2

DE602004001470T2 - Verfahren zum Bereitstellen von Diensten mit garantierter Dienstqualität in einem IP-Zugangsnetz

Info

Publication number: DE602004001470T2
Application number: DE200460001470
Authority: DE
Inventors: Wu Longgang District Quing
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: EP1453260B1; JP3854607B2; KR100564277B1; KR20040076822A; US20040177107A1; ATE333178T1; DE602004001470D1; CN1319348C; CN1525702A; EP1453260A1; JP2004260832A; EP1453260B8

Description

FACHGEBIET
Die Erfindung betrifft Netzwerk-Zugangstechnik, insbesondere ein Verfahren zur Bereitstellung von Diensten mit garantierter Dienstgüte (QoS) in einem Internetprotokoll-(IP-)Zugangsnetzwerk.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gegenwärtig kann ein IP-Netzwerk eines Telekommunikations-Diensteanbieters nur Datendienste anbieten, soweit dies möglich ist. In dem Maße, wie die Anzahl von Breitband-Netzwerkteilnehmern wächst, nehmen die Dienstforderungen an IP-Netzwerke zu, wie etwa Internet-Telefonie (VoIP), Videokonferenzen und so weiter. Diese Echtzeitdienste haben strenge QoS-Forderungen.
Wie in 1 gezeigt, besteht ein komplettes IP-Netzwerk aus Zugangs-/Edge-Schichten und einer Grundstruktur-Schicht. Die Zugangs-/Edge-Schicht, die diejenigen Netzwerkgeräte(-vorrichtungen) einbezieht, die den Teilnehmern am nächsten sind, besteht grundsätzlich aus Basis-Vermittlungseinrichtungen, wie etwa Vermittlungseinrichtungen der Schichten 2 und 3, einem DSL-(Digitale Teilnehmerleitung-)Zugangsmultiplexer (DSLAM) und einem Edge-Router. Teilnehmer eines Breitband-IP-Netzwerks eines Telekommunikations-Diensteanbieters oder einer Telekommunikationsgesellschaft können auf verschiedene Weise auf das Breitband-Zugangsnetzwerk zugreifen, wie etwa über XDSL/Ethernet und so weiter. Das Breitband-Zugangsnetzwerk führt alle Verkehrsströme im Edge-Router zusammen, der mit dem Grundstruktur-Netzwerk verbunden ist. Der Edge-Router ist dafür zuständig, Verkehrsströme in diesem Zugangsnetzwerk zu lenken und weiterzuleiten und einen in den Zugang einbezogenen Teilnehmer zu verwalten.
Um eine durchgängige QoS für Dienstforderungen von Teilnehmern, wie etwa VoIP oder Videotelefonie und so weiter, bereitzustellen, ist es in IP-Netzwerken erforderlich, nicht nur im IP-Grundstruktur-Netzwerk, sondern auch im Zugangsnetzwerk für eine garantierte durchgängige QoS zu sorgen.
Aufgrund von Aufbauprinzipien gibt es in IP-Netzwerken nach dem Stand der Technik im allgemeinen keine Mittel für eine garantierte QoS. Um sich an die Entwicklung der Netzwerkanwendungen anzupassen, sind verschiedene Verfahren zum Garantieren der QoS vorgeschlagen worden, darunter das Modell der integrierten Dienste und das Modell der differenzierten Dienste. Aber diese Modelle beziehen sich auf Technologie auf der Vermittlungsschicht und können nicht für das Zugangsnetzwerk verwendet werden, weil die Geräte im Zugangsnetzwerk sich hauptsächlich in der Verbindungsebene befinden.
Gegenwärtig gibt es zwei Verfahren zur Bereitstellung einer durchgängigen garantierten QoS für IP-Zugangsnetzwerke.
Beim ersten Verfahren nach dem Stand der Technik wird im IEEE-Standard-Protokoll 802.1p für Ethernet-Umgebungen ein Konzept bezüglich der Priorität von Ethernet-Rahmen definiert. Im allgemeinen gibt es keine Prioritätsdefinition für gewöhnliche Ethernet-Rahmen, aber in 802.1p sowie in 802.1q werden einem Ethernet-Rahmen vier Bytes hinzugefügt. Drei Bits von diesen vier Bytes werden verwendet, um die Priorität des Ethernet-Rahmens darzustellen. Beim Senden derjenigen Datenpakete, die sehr hohe Echtzeitfähigkeiten erfordern, setzt der Host oder die Vermittlungseinrichtung die drei im MAC-Header hinzugefügten Bits, um zu zeigen, daß der Rahmen hohe Priorität hat. Auf diese Weise werden, wenn es starken Datenverkehr in der Ethernet-Vermittlungseinrichtung gibt, Datenpakete mit hoher Priorität zuerst weitergeleitet. 2 zeigt ein allgemeines Ethernet-Rahmenformat, und 3 zeigt ein durch die Protokolle 802.1q und 802.1p definiertes Ethernet-Rahmenformat. Wie in 2 und 3 gezeigt, werden die Felder TCI, P, C und VLAN zum allgemeinen Ethernet-Rahmen neu hinzugefügt. Von diesen Feldern verwendet das Feld P drei Bits, um eine Priorität darzustellen, die auf 8 Stufen von 0 bis 7 gesetzt werden kann.
In dem für das Zugangsnetzwerk verwendeten Protokoll 802.1p nach dem Stand der Technik wird die durch die drei Bits des Feldes P dargestellte Priorität auf der Grundlage des Ports, der Medienzugriffssteuerungs-(MAC-)Adresse oder von Information über virtuelle überbrückte LANs (VLAN) gesetzt. Die Geräte des Zugangsnetzwerks nehmen die Abfertigungs- und Weiterleitungsoperationen dann entsprechend der Prioritätsinformation vor.
Obwohl in 802.1p nach dem Stand der Technik die Prioritätsinformation bei der QoS-Verarbeitung auf der Grundlage des Ports, der MAC-Adresse oder der VLAN-Information festgelegt werden kann, kann die Priorität nur einem Teilnehmer und nicht einem spezifischen Dienst eines Teilnehmers zugeordnet werden. Daher kann die Forderung, daß unterschiedliche Dienste unterschiedliche Prioritäten haben sollten, nicht erfüllt werden. Außerdem können bei diesem Verfahren die Netzwerktopologie und -ressourcen nicht erlangt werden, und daher ist es nicht möglich, auf der Grundlage der Netzwerkressourcen zu bestimmen, ob für einen Teilnehmerdienst eine garantierte QoS bereitgestellt werden kann oder nicht.
Gegenwärtig gibt es keine Betriebsart zur QoS-Steuerung für einen ATM-DSLAM. Beim zweiten Verfahren nach dem Stand der Technik wird, damit einige wenige ATM-DSLAMs eine garantierte QoS bereitstellen können, für einen bestimmten Teilnehmer eine permanente virtuelle Leitung (PVC) von der Endstelleneinheit (RTU) an den Breitband-Zugangsserver (BAS) eingerichtet, oder es wird eine PVC vom DSLAM zum BAS eingerichtet, die aber an den Benutzerport gebunden ist. Auf diese Weise können Verkehrsströme in der Betriebsart mit konstanter Bitrate (CBR) übertragen werden. Da ein einziger Teilnehmer die ganze Bandbreite verwendet, kann in diesem Segment des Zugangsnetzwerks die QoS für den Teilnehmerdienst garantiert werden.
Die Betriebsart, in der ein Teilnehmer die ganze Bandbreite verwendet, ähnelt der Betriebsart einer Standleitung. Wenngleich diese Betriebsart in einem bestimmten Segment des Zugangsnetzwerks die QoS für den Teilnehmer sicherstellen kann, ist sie nicht zur Weiterverbreitung in einem Zugangsnetzwerk mit Konvergenzcharakteristik geeignet, und sie kann die garantierte QoS nur für wenige bestimmte Teilnehmer bereitstellen. Die Betriebsart zur Einrichtung einer PVC ermöglicht nicht, dass die Netzwerkressourcen gemeinsam genutzt werden. Dementsprechend kann dieses Verfahren nur für spezielle Anwendungen verwendet werden und kann im Zugangsnetzwerk nicht allgemein verwendet werden.
US 2003/0007622 offenbart ein Verfahren zur Zuweisung von Netzwerkressourcen. In diesem Dokument wird eine Dienstbeantragung durch einen Gate-Controller verarbeitet, der ein Netzwerk-Edge-Gerät und eine Netzwerkschnittstelle initialisiert, um Netzwerkressourcen zu reservieren und zuzuteilen. Die Reservierung und Zuteilung von Netzwerkressourcen wird mit RSVP realisiert, was der Interserv-Betriebsart ähnelt. Aber diese Betriebsart kann nicht in einem Zugangsnetzwerk angewendet werden, weil die meisten Geräte in einem Zugangsnetzwerk auf der Sicherungsschicht arbeiten und somit außerstande sind, Vermittlungsschicht-Protokolle wie etwa RSVP zu implementieren.
WO 02/14979 betrifft die Einreihung von Verkehr in eine Warteschlange für einen Endstellen-DSLAM. In diesem Dokument wird eine ATM-Vermittlungseinrichtung eingerichtet, die zur Prüfung und selektiven Weiterleitung von Paketen oder Rahmen auf der Grundlage von Information höherer Schichten im Protokollstapel imstande ist. Die Vermittlungseinrichtung ermöglicht die Auftrennung des Aufwärtsverkehrs nach Typ und die in Abwärtsrichtung erfolgende Zusammenfassung von Internetverkehr mit Verkehr von einer lokalen Domäne für vertikale Dienste.
US 2002/0087699 A1 betrifft die Zuweisung und Nutzung von Netzwerkressourcen. In diesem Dokument werden ein Bandbreitenvermittler, die RSVP-Zusammenfassung und das LOAD-Steuerungsprotokoll verwendet, um Netzwerkressourcen zu reservieren und zuzuweisen. Obwohl es für die Diffserv-Betriebsart und die Interserv-Betriebsart eine Verbesserung darstellt, ist das in diesem Dokument offenbarte technische Prinzip wegen der Übernahme von Vermittlungsschicht-Methoden nicht dafür geeignet, in einem Zugangsnetzwerk angewendet zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bereitstellung von Diensten mit garantierter QoS in einem Zugangsnetzwerk bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wie in Anspruch 1 ausgeführt. Bevorzugte Merkmale dieses Aspekts sind in den Ansprüchen 2 bis 10 ausgeführt.
In dieser Erfindung kann der Edge-Router Ressourcen eines Zugangsnetzwerks verwalten und die Zugangsnetzwerk-Endgeräte über die QoS-Forderung des Dienstes informieren und dann die Endgeräte veranlassen, Stromklassifizierungsoperationen und QoS-Verarbeitungen vorzunehmen. Wenn es nicht genügend Ressourcen für den Dienst gibt, wird die Dienstanforderung abgewiesen. Auf diese Weise kann die QoS der Nutzverkehrsströme garantiert werden. Die Kombination des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und des Verfahrens zur Bereitstellung von Diensten mit QoS im Grundstruktur-Netzwerk kann durchgängige Dienste mit garantierter QoS im gesamten Netzwerk bereitstellen. Die Erfindung überwindet die Nachteile, dass die Geräte des Zugangsnetzwerks keine Dienste erkennen können und keine Information über Ressourcen erhalten und keine Ressourcen verwalten können, so dass beim Stand der Technik die QoS nicht garantiert werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die Architektur eines IP-Netzwerks.
2 ist eine schematische grafische Darstellung, die das Format eines allgemeinen Ethernet-Rahmens darstellt.
3 ist eine schematische grafische Darstellung, die das Format eines durch die Protokolle 802.1q und 802.1p definierten Ethernet-Rahmens darstellt.
4 ist ein erfindungsgemäßer Ablaufplan.
5 zeigt die Architektur des IP-Netzwerks, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf 1 wird die Netzwerk-Betriebsart für das Zugangsnetzwerk nach dem Stand der Technik in der vorliegenden Erfindung nicht geändert. Ein komplettes IP-Netzwerk besteht aus Zugangs- /Edge-Schichten und einer Grundstruktur-Schicht. Die Zugangs-/Edge-Schicht, die diejenigen Netzwerkgeräte betrifft, die den Teilnehmern am nächsten sind, besteht grundsätzlich aus Basis-Vermittlungseinrichtungen, wie etwa Vermittlungseinrichtungen der Schichten 2 und 3, einem DSL-Zugangsmultiplexer (DSLAM) und einem Edge-Router. Teilnehmer eines IP-Netzwerks eines Telekommunikations-Diensteanbieters oder einer Telekommunikationsgesellschaft können auf verschiedene Weise auf das IP-Zugangsnetzwerk zugreifen, wie etwa über XDSL/Ethernet und so weiter. Das IP-Zugangsnetzwerk führt alle Verkehrsströme bei dem Edge-Router zusammen, der mit dem Grundstruktur-Netzwerk verbunden ist. Der Edge-Router ist dafür zuständig, Verkehrsströme in diesem Zugangsnetzwerk zu lenken und weiterzuleiten und die in den Zugang einbezogenen Teilnehmer zu verwalten. Ein IP-Zugangsnetzwerk besteht logisch aus mehreren Zugangsnetzwerken, und jeder Teilnehmer wird durch eines der Zugangsnetzwerke verwaltet. Der Router jedes Zugangsnetzwerks ist für die Ressourcenverwaltung und die QoS-Steuerung für das Zugangsnetzwerk in diesem Zugangsnetzwerk zuständig. Sobald Verkehrsströme das Zugangsnetzwerk verlassen, ist das IP-Grundstruktur-Netzwerk dafür zuständig, für eine garantierte QoS für die Verkehrsströme zu sorgen.
Ein Zugangsnetzwerk ist als ein Zugangsnetzwerkbereich definiert, der durch einen Edge-Router verwaltet wird. Alle Teilnehmer im Bereich des Zugangsnetzwerks können über den Edge-Router auf das Grundstruktur-Netzwerk zugreifen. In Bezug auf ihre Funktion können die Zugangsnetzwerkgeräte in einem Zugangsnetzwerk in drei Arten unterteilt werden. Die erste Art sind Edge-Router, wie etwa die Edge-Router R1 und R2. Als Ausgangsgeräte des Zugangsnetzwerks werden die Edge-Router dafür verwendet, das Zugangsnetzwerk und das Grundstruktur-Netzwerk zu verbinden. Gleichzeitig sind sie die ersten IP-Sprünge für einen Benutzer beim Zugriff auf das Internet. Die zweite Art sind Endgeräte des Zugangsnetzwerks, welche diejenigen Netzwerkgeräte sind, die den Teilnehmern am nächsten sind, wie etwa DSLAM für den XDSL-Zugang und L2-Vermittlungseinrichtungen für LAN-Zugang. Die Geräte der dritten Art sind diejenigen Netzwerkgeräte, die zwischen den Geräten der ersten Art und denen der dritten Art angeordnet sind. In der Praxis kann es Geräte der dritten Art im Netzwerk geben oder auch nicht. Bei XDSL muss es keine Geräte der dritten Art geben, und bei LAN-Zugang sind die Geräte der dritten Art normalerweise Vermittlungseinrichtungen L2 und L3. Zum Beispiel wird der Zugangsnetzwerkbereich 1 durch den Edge-Router R1 verwaltet und mit dem Grundstruktur-Netzwerk verbunden, der Teilnehmer 1 des Zugangsnetzwerks 1 kann auf den Edge-Router R1 über die Vermittlungseinrichtung L2-1 zugreifen und so weiter.
Erfindungsgemäß sollten die Zugangsnetzwerk-Endgeräte die Fähigkeit haben, QoS-Befehle vom Edge-Router entgegenzunehmen und zu verarbeiten, und die Fähigkeit, Verkehrsströme zu klassifizieren. Hierbei bezeichnet "Zugangsnetzwerk-Endgeräte" die Netzwerkgeräte auf Schicht 2 oder einer höheren Schicht im Zugangsnetzwerk, die den Teilnehmern am nächsten sind. Gleichzeitig ist es erforderlich, dass die Endgeräte Verkehrsströme gemäß QoS-Parametern identifizieren, um die Bandbreite zu verwalten und die Priorität zu setzen.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte:
In Schritt A analysiert die Dienstinstanz auf der Netzwerk-Dienststeuerungsschicht die Dienstanforderung mit einer QoS-Forderung, um die Adressen des rufenden Teilnehmers und des gerufenen Teilnehmers und die QoS-Parameter über diesen Dienst zu erlangen, und beantragt dann Netzwerkressourcen beim entsprechenden Zugangsnetzwerk des IP-Zugangsnetzwerks.
Wenn ein Teilnehmer in einem Zugangsnetzwerk einen Dienst mit garantierter QoS, wie etwa VoIP-Gespräche und Videotelefon-Gespräche und so weiter, verwenden möchte, muss der Teilnehmer eine Anforderung an die entsprechende Dienstinstanz richten. Wenn die Anforderung empfangen worden ist, beurteilt die Dienstinstanz die Dienstrechte des Teilnehmers und führt die Adressenanalyse des rufenden Teilnehmers und des gerufenen Teilnehmers durch. Dann bestimmt die Dienstinstanz die QoS-Parameter für dieses Gespräch, wie etwa die Bandbreite und so weiter, und beantragt die erforderlichen Netzwerkressourcen beim Edge-Router. Das Verfahren zur Beantragung der Netzwerkressourcen beim Edge-Router kann direkt oder indirekt erfolgen, wie etwa über einen Richtlinienserver, einen Ressourcencontroller und so weiter. Das für den Ressourcenantrag verwendete Schnittstellen-Protokoll kann entweder ein internes Schnittstellenprotokoll oder ein offenes Schnittstellenprotokoll sein, abhängig vom Implementierungsverfahren zur Bereitstellung der garantierten QoS im Grundstruktur-Netzwerk.
Die von der Dienstinstanz an den Edge-Router gesendeten QoS-Parameter weisen die Bandbreite, die Richtungen der Verkehrsströme und die Parameter zur Identifizierung der Verkehrsströme auf, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Richtungen der Dienstströme können unidirektional (aufwärts oder abwärts) oder bidirektional sein. Entsprechend der Anwendungsumgebung können die Parameter zur Identifizierung der Verkehrsströme eine Gruppe von fünf Elementen (Quelle/Ziel-IP-Adressen, Quelle/Ziel-Portnummer und Protokollnummer), eine Gruppe von vier Elementen (Quelle/Ziel-IP-Adressen, Ziel-Portnummer und Protokollnummer) oder eine Gruppe von sieben Elementen sein.
In Schritt B beurteilt der Edge-Router des Zugangsnetzwerks, ob das Zugangsnetzwerk die Fähigkeit hat, genügend Ressourcen für diesen Dienst bereitzustellen; wenn ja, wird Schritt C ausgeführt, andernfalls ersucht der Edge-Router die Netzwerk-Dienststeuerungsschicht, die Dienstanforderung des Teilnehmers abzuweisen.
Nachdem er die Ressourcen und die Topologiestruktur des Zugangsnetzwerks vorher geplant hat, erlangt der Edge-Router die Information über die Netzwerk-Topologiestruktur und die Bandbreitenressourcen jeder Schnittstelle durch eine statische Konfiguration oder durch ein dynamisches Verwaltungsprotokoll und zeichnet die bindende Beziehung zwischen der Teilnehmerkennung, wie etwa der IP-Adresse, die innerhalb des Zugangsnetzwerks zugewiesen wurde, und dem Endgerät des Zugangsnetzwerks auf. "Bandbreitenressourcen" bezeichnet in der Ethernet- und IP-DSLAM-Zugangsbetriebsart die Bandbreite der Ethernet-Übertragungsstrecken und bezeichnet für die ATM-DSLAM-Zugangsbetriebsart die Bandbreite vom DSLAM zum BAS.
Nachdem der Edge-Router eine Ressourcenanforderung für den Dienst empfangen hat, berechnet er die Bandbreite zwischen den Endgeräten des Zugangsnetzwerks und dem Edge-Router gemäß den betreffenden Parametern der Dienstanforderung. Wenn es im Zugangsnetzwerk nicht genügend Ressourcen gibt, benachrichtigt der Edge-Router die entsprechende Dienstinstanz, damit sie die Dienstanforderung abweist. Wenn es hingegen genügend Ressourcen gibt, wird diese Information zurück an die entsprechende Dienstinstanz gesendet. Nachdem er die Bestätigungsinformation von der Dienstinstanz empfangen hat, führt der Edge-Router die entsprechende Verarbeitung gemäß den Richtungen der Verkehrsströme durch.
In Schritt C informiert der Edge-Router, wenn der Dienst Aufwärts-Verkehrsströme im Zugangsnetzwerk hat, die Endgeräte des Zugangsnetzwerks über die QoS-Parameter der Verkehrsströme, und die Endgeräte verarbeiten die Verkehrsströme auf der Grundlage der QoS-Parameter. Wenn der Dienst Abwärts-Verkehrsströme im Zugangsnetzwerk hat, definiert der Edge-Router Prioritäten der Verkehrsströme im Zugangsnetzwerk und leitet die Verkehrsströme weiter.
Im einzelnen führt der Edge-Router des Zugangsnetzwerks die folgenden Verarbeitungen für Verkehrsströme auf der Grundlage ihrer Richtungen durch:
Für Aufwärts-Dienstströme sendet der Edge-Router mittels eines Verwaltungsprotokolls QoS-Befehle, bei denen es sich um QoS-Parameter handelt, an entsprechende Zugangsnetzwerk-Endgeräte im Zugangsnetzwerk und ersucht die Zugangsnetzwerk-Endgeräte, die Verkehrsströme auf der Grundlage der QoS-Parameter zu verarbeiten. Die an die Zugangsnetzwerk-Endgeräte gesendeten QoS-Befehle weisen die Bandbreite und die Parameter zur Identifizierung von Verkehrsströmen auf. Entsprechend der Anwendungsumgebung können die Parameter zur Identifizierung der Verkehrsströme eine Gruppe von fünf Elementen (Quelle/Ziel-IP-Adressen, Quelle/Ziel-Portnummer und Protokollnummer), eine Gruppe von vier Elementen (Quelle/Ziel-IP-Adressen, Ziel-Portnummer und Protokollnummer) oder eine Gruppe von sieben Elementen sein. Nachdem sie die QoS-Parameter der Verkehrsströme empfangen haben, legen die Zugangsnetzwerk-Endgeräte die Einträge einer Stromklassifizierungstabelle auf der Grundlage der Parameter zur Identifizierung der Verkehrsströme fest, implementieren die Stromklassifizierung für die Aufwärts-Verkehrsströme des Teilnehmers und führen dann auf der Grundlage des Ergebnisses der Stromklassifizierung entsprechende Verarbeitungen durch. Für die Dienstströme, die mit der Stromklassifizierungstabelle übereinstimmen, wird die Bandbreitenverarbeitung, wie etwa eine Bandbreitenbegrenzung, gemäß den Bandbreitenparametern verarbeitet. Während der Weiterleitung der Verkehrsströme für Ethernet-Zugang oder IP-DSLAM-Zugang werden die Pakete zuerst auf hohe Priorität gesetzt und dann weitergeleitet. Während der Weiterleitung der Verkehrsströme für ATM-DSLAM-Zugang werden die Dienstströme zur weiteren Weiterleitung auf einer PVC mit garantierter QoS gesendet. Da die Bandbreite der PVC mit garantierter QoS gemäß dem Ergebnis der Stromklassifizierung zugeteilt wird, kann die Bandbreite auf diese Weise gemäß den Verkehrsströmen der Teilnehmer gemeinsam genutzt werden, was den Nachteil des Verfahrens nach dem Stand der Technik überwindet, dass ein einziger Teilnehmer die ganze Bandbreite verwendet, um mit der CBR-Betriebsart die QoS zu garantieren. Die Dienstströme, die nicht mit der Stromklassifizierungstabelle übereinstimmen, werden als Verkehrsströme ohne garantierte QoS verarbeitet. Während der Weiterleitung der Verkehrsströme ohne garantierte QoS für Ethernet-Zugang oder IP-DSLAM-Zugang werden die Pakete zuerst auf niedrige Priorität gesetzt und dann weitergeleitet, und bei ATM-DSLAM-Zugang werden die Dienstströme zur weiteren Weiterleitung an eine PVC mit UBR-Betriebsart (nicht festgelegte Bitrate) gesendet.
Für Abwärts-Verkehrsströme muss der Edge-Router keine eigenen Befehle an entsprechende Zugangsnetzwerk-Endgeräte senden. Wenn die Prioritäten der Verkehrsströme durch das Grundstruktur-Netzwerk oder aus den Verkehrsströmen selbst bestimmt werden können, werden die empfangenen Verkehrsströme gemäß den Dienstniveaus der Verkehrsströme direkt auf Prioritäten im Zugangsnetzwerk gesetzt und dann weitergeleitet. Andernfalls führt der Edge-Router zuerst die Stromklassifizierung durch und leitet dann, nachdem er die Verkehrsströme identifiziert hat, die Verkehrsströme auf der Grundlage der Prioritäten im Zugangsnetzwerk weiter.
Bei den Verkehrsströmen mit Aufwärts- und Abwärtsrichtung verarbeitet der Edge-Router die Verkehrsströme jeweils gemäß der Verarbeitung der Aufwärtsrichtung bzw. derjenigen der Abwärtsrichtung.
Wenn der Absender und der Empfänger Teilnehmer des gleichen Zugangsnetzwerks sind, wird die Dienstprozedur gemäß den oben erwähnten Prozeduren getrennt durchgeführt.
Bevor die Zugangs-Endgeräte QoS-Befehle vom Edge-Router empfangen haben, behandeln sie Verkehrsströme von Teilnehmern wie einen Dienst ohne garantierte QoS. Das heißt, die Zugangs-Endgeräte leiten die Pakete weiter, nachdem sie sie zuerst auf niedrige Prioritäten gesetzt haben. Bei ATM-DSLAM-Zugang werden die Dienstströme zur weiteren Weiterleitung an eine PVC mit UBR-Betriebsart gesendet.
Die zwischen dem Edge-Router und den Zugangs-Endgeräten angeordneten Geräte der dritten Art leiten IP-Pakete nur gemäß ihren Dienstniveaus weiter.
Nachdem der Teilnehmer den Dienst beendet hat, empfangen die Zugangsnetzwerk-Endgeräte, wenn es Aufwärts-Verkehrsströme gibt, QoS-Freigabebefehle vom Edge-Router und löschen dann die entsprechenden Einträge der Stromklassifizierungstabelle.
Wie in 5 gezeigt, möchte der Teilnehmer 1 im Zugangsnetzwerk 1 Verkehrsströme mit garantierter QoS an den Teilnehmer 2 im Zugangsnetzwerk 2 senden. Zuerst sendet der Teilnehmer 1 eine Dienstanforderung; und nachdem die Dienstinstanz die Adressen der Teilnehmer 1 und 2, das heißt die Adressen des rufenden und des gerufenen Teilnehmers, und die relevanten QoS-Parameter analysiert hat, beantragt sie auf der Netzwerk-Steuerungsschicht bei den Zugangsnetzwerken 1 und 2 Netzwerkressourcen für den Dienst. Die Edge-Router R1 und R2 bestimmen, ob gemäß der aktuellen Ressourcensituation der Zugangsnetzwerke 1 bzw. 2 genügend Ressourcen für den Dienst bereitgestellt werden können. Wenn beide Zugangsnetzwerke 1 und 2 genügend Ressourcen bereitstellen können, melden die Edge-Router R1 und R2 die Information zurück an die Dienstinstanzen. Nachdem er Bestätigungsnachrichten von den Dienstinstanzen empfangen hat, sendet der Edge-Router R1 des Zugangsnetzwerks 1 QoS-Befehle, bei denen es sich um QoS-Parameter handelt, an das Endgerät L2-1. Gemäß den QoS-Parametern legt das Endgerät L2-1 Einträge einer Stromklassifizierungstabelle für die Durchführung von Stromklassifizierungsoperationen für die Aufwärts-Verkehrsströme des Teilnehmers 1 fest und vergleicht die Ergebnisse der Stromklassifizierungsoperationen mit den Einträgen der Stromklassifizierungstabelle. Die mit den Einträgen übereinstimmenden Verkehrsströme werden gemäß den Bandbreitenparametern verwaltet und weitergeleitet. Die nicht übereinstimmenden Verkehrsströme werden als Verkehrsströme ohne garantierte QoS verarbeitet. Gleichzeitig wandelt der Edge-Router R2 des Zugangsnetzwerks 2 für die Abwärts-Verkehrsströme, wenn ihre Prioritäten durch Verfahren für das Grundstruktur-Netzwerks oder aus den Verkehrsströmen selbst erlangt werden können, die Dienstniveaus der vom Grundstruktur-Netzwerk weitergeleiteten Verkehrsströme in Prioritäten um, die im Zugangsnetzwerk verwendet werden, ohne eigene Befehle an Zugangsnetzwerk-Endgeräte zu senden, und leitet dann die Verkehrsströme zum Endgerät L2-2 weiter, von dem der Teilnehmer 2 die Verkehrsströme empfangen kann. Andernfalls führt der Edge-Router R2 zuerst Stromklassifizierungsoperationen durch und leitet dann, nachdem er die Verkehrsströme identifiziert hat, die Verkehrsströme zum Endgerät L2-2 weiter, von dem der Teilnehmer 2 die Verkehrsströme empfangen kann.
Wenn das Zugangsnetzwerk 1 oder 2 nicht genügend Ressourcen für den Dienst bereitstellen kann, benachrichtigt der entsprechende Edge-Router die Dienstinstanzen, damit sie die Dienstanforderung von Teilnehmer 1 abweisen.
Wenn die Verkehrsströme zwischen den Teilnehmern 1 und 2 bidirektional sind, ist es erforderlich, daß die Edge-Router R1 und R2 nicht nur QoS-Befehle an die Endgeräte L2-1 bzw. L2-2 senden, sondern auch die vom Grundstruktur-Netzwerk empfangenen Dienstströme weiterleiten.
Aus dem oben Dargelegten ist ersichtlich, daß mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Dienste mit garantierter QoS in einem Breitband-Zugangsnetzwerk bereitgestellt werden können. Die durchgängigen Dienste mit garantierter QoS können durch die Kombination des Prinzips für das IP-Grundstruktur-Netzwerk und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.

Claims

Verfahren zur Bereitstellung von Diensten mit garantierter Dienstgüte (QoS) in einem IP-Zugangsnetzwerk umfassend: a) eine Dienstinstanz auf einer Netzwerk-Dienststeuerungsschicht, die Adressen eines rufenden Teilnehmers (1, 2) und eines gerufenen Teilnehmers (1, 2) und einer QoS-Forderung für einen Dienst durch Analyse einer Dienstanforderung erlangt; dann Netzwerk-Ressourcen eines entsprechenden Zugangsnetzwerks beanträgt; b) einen Edge-Router (R1, R2) des Zugangsnetzwerks, der beurteilt, ob für diesen Dienst genügend Ressourcen bereitgestellt werden können, gemäß der Topologiestruktur des Zugangsnetzwerks und der Bandbreitenressourcen jeder Schnittstelle im Zugangsnetzwerk, die im voraus erlangt werden, wie auch eines aktuellen Ressourcenzustandes, und wenn ja, Ausführen von Schritt c), andernfalls Abweisen der Dienstanforderung des Teilnehmers (1, 2); und c) wenn es bei diesem Dienst Aufwärts-Verkehrsströme des Zugangsnetzwerks gibt, den Edge-Router (R1, R2), der eine Zugangsnetzwerk-Endvorrichtungs über die QoS-Forderungen für den Dienst informiert, wobei die Zugangsnetzwerk-Endvorrichtung die Verkehrsströme gemäß den QoS-Forderungen verarbeitet; wenn es bei diesem Dienst Abwärts-Verkehrsströme des Zugangsnetzwerks gibt, den Edge-Router (R1, R2), der die Priorität im Zugangsnetzwerk für diesen Dienst setzt und die Verkehrsströme weiterleitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt c) der Edge-Router (R1, R2) die Dienstniveaus in Prioritäten im Zugangsnetzwerk für die empfangenen Dienstströme umwandeln und die Verkehrsströme weiterleiten kann; oder zuerst Ströme klassifizieren, nach der Identifizierung der Verkehrsströme die identifizierten Ergebnisse in Prioritäten im Zugangsnetzwerk umwandeln und die Verkehrsströme weiterleiten kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c) ausgeführt wird, nachdem der Edge-Router die Dienstinstanz auf der Netzwerk-Dienststeuerungsschicht informiert hat, dass das Zugangsnetzwerk genügend Ressourcen für den Dienst bereitstellen kann, und eine Bestätigung von der Dienstinstanz empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Topologiestruktur des Zugangsnetzwerks und die Bandbreitenressourcen jeder Schnittstelle durch eine statische Konfiguration oder durch ein dynamisches Verwaltungsprotokoll erlangt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, nachdem die Zugangsnetzwerk-Endvorrichtung die QoS-Forderungen des Dienstes in Schritt c) empfangen hat, das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Setzen von Elementen einer Stromklassifizierungstabelle gemäß den Parametern für die Identifizierung von Verkehrsströmen in den QoS-Forderungen; Klassifizieren der empfangenen Aufwärts-Verkehrsströme des Teilnehmers (1, 2); und Verwalten der Bandbreite gemäß den mit den Elementen der Stromklassifizierungstabelle abgestimmten Bandbreiteparametern für die Dienstströme und Verwalten der anderen Dienstströme als Verkehrsströme ohne garantierte QoS.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Weiterleitens der abgestimmten Dienstströme durch ein Endvorrichtung die folgenden Schritte umfasst: Setzen der Dienstströme mit hohen Prioritäten und dann Weiterleiten der Verkehrsströme für Ethernet-Zugang oder IP-DSL-Zugangsmultiplexer-(DSLAM-)Zugang; und Senden der Verkehrsströme an eine feste virtuelle Leitung (PVC) mit garantierter QoS zur weiteren Weiterleitung für ATM-DSLAM-Zugang.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Parameter für die Identifizierung der Verkehrsströme eines von folgendem sind: eine Vier-Elemente-Gruppe, eine Fünf-Elemente-Gruppe oder eine Sieben-Elemente-Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner Folgendes umfassend: vor Empfang von QoS-Parameter vom Edge-Router (R1, R2) des Zugangsnetzwerks für Aufwärts-Verkehrsströme, durch die Endvorrichtungen erfolgendes Verarbeiten der empfangenen Verkehrsströme vom Teilnehmer (1, 2) als Dienstströme ohne garantierte QoS.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Netzwerkvorrichtungen zwischen den Zugangsnetzwerk-Endvorrichtungen und dem Edge-Router (R1, R2) des Zugangsnetzwerks die Verkehrsströme gemäß den Prioritäten der Verkehrsströme weiterleiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner Folgendes umfassend: nachdem der Teilnehmer (1, 2) den Dienst beendet hat, wenn es Aufwärts-Verkehrsströme gibt, durch den Edge-Router erfolgendes Senden eines QoS-Freigabebefehls, wobei die Zugangsnetzwerk-Endvorrichtungen entsprechende Elemente der Stromklassifizierungstabelle gemäß den Befehlsparametern löschen.