Настоящее изобретение относится к области единых сетей для надежной транспортировки цифровой кодированной информации для услуг передачи данных, речи, аудио/видеоинформации и других услуг и приложений при сохранении соответствующих услуге или приложению требований по качеству обслуживания вплоть до интерактивного информационного обмена в реальном времени. Патентные заявки DE 10146349.9, DE 10161508.6, DE 10161546.9, DE 10161547.7 также относятся к этой области и включены в настоящее описание посредством ссылки.
В прошлом были созданы два основных типа коммуникационных сетей для передачи информации в составе потоков трафика: пакетно-ориентированные сети передачи данных и ориентированные на соединение сети передачи речевых сигналов. Они отличаются, в числе прочего, различными требованиями к качеству обслуживания определяемому параметром QoS (от англ. Quality of Service).
Качество обслуживания определяется различным образом в зависимости от контекста и оценивается согласно различным метрикам. Известные примеры метрик для измерения качества обслуживания включают в себя максимально возможное количество передаваемой информации (ширина полосы), количество переданной информации, объем непереданной информации (частота потерь), определяемая в необходимом случае задержка при передаче, определяемое в необходимом случае отклонение для обычного промежутка между соответственно двумя передачами информации (дрожание задержки, дрожание моментов времени приема) или количество недопущенной для передачи информации (частота блокировки).
Услуги в мультимедийных сетях определяют как «мультимедийные приложения». Под мультимедийной сетью понимается сеть, в которой реализовано множество различных услуг. В узком смысле под этим понимается, в частности, широкополосная сеть с комплексными услугами (B-ISDN), в которой возникающие при использовании услуг потоки трафика могут передаваться с помощью единого, предпочтительно пакетно-ориентированного механизма передачи. Под определение «мультимедийное приложение» подпадают при этом как услуги типа обычной телефонии (в пакетно-ориентированных сетях протокола Интернет (IP) называемые услугами протокола VoIP (речь через Интернет)), так и услуги типа факсимильной связи, телеконференции, видеоконференции, видео по требованию (VoD) и многое другое.
Ориентированные на соединения (речевые) сети рассчитаны на передачу потоков трафика, в которые непрерывно вводится речевая информация. Специалисты определяют ее понятиями «разговор», «вызов», «сеанс (связи)». Передача информации осуществляется при этом с высоким качеством обслуживания и надежностью. Например, для разговора важна минимальная задержка без колебаний (дрожания) времени задержки, так как разговор при воспроизведении в приемном устройстве требует непрерывного потока информации. Поэтому потеря информации не может быть компенсирована повторной передачей непереданной информации и в приемном устройстве приводит к акустически воспринимаемым щелчкам (акустическим ударам). Специалисты определяют передачу речи как услугу реального времени.
Низкая частота блокировки достигается, например, соответствующим расчетом и планированием речевых сетей. Низкая и в значительной степени постоянная задержка или дрожание задержки обеспечивается при совместной передаче нескольких потоков трафика по общему каналу обычно использованием статического (временного) мультиплексирования, также называемого временным уплотнением. При этом потоки трафика в передатчике передаются в однородных блоках одинаковой длины, также называемых временными сегментами или временными интервалами (слотами), с сегментацией и перемежением во времени. Соотнесение временных интервалов с соответствующими потоками трафика указывается их положением в канале. После совместной передачи временные интервалы могут затем в приемнике распределяться к соответствующим потокам трафика и при необходимости могут быть вновь переупорядочены в исходные потоки трафика. Вследствие этого емкость передачи потоков трафика при ориентированной на соединение передаче по существу не подвергается колебаниям, а находится на заданном уровне (например, 64 кбит/с в современных телефонных сетях на основе ISDN).
Пакетно-ориентированные сети (передачи данных) проектируются для передачи пакетов трафика, сформированных в виде пакетных потоков, которые определяются специалистами как потоки пакетов данных. При этом обычно не требуется гарантировать высокое качество услуг. Например, при передаче электронной почты не требуется обеспечение минимальной задержки или колебаний времени задержки, так как электронная почта в приемнике не должна воспроизводиться в реальном времени. Важным в этом случае является безошибочная передача сообщений электронной почты. Потеря информации поэтому обычно компенсируется повторной передачей непереданной или переданной с ошибками информации. Задержка передачи электронной почты варьируется, следовательно, согласно частоте повторных передач информации. Также дрожание задержки является довольно высоким. Поэтому специалисты называют передачу данных услугой передачи не в реальном времени.
Частота блокировки сначала отсутствует в пакетно-ориентированных сетях передачи данных. В принципе всегда все пакеты всех потоков трафика передаются. Однако передача потоков трафика происходит при умеренной загрузке сети передачи данных с существенными колебаниями задержек по времени, так как отдельные пакеты обычно передаются в порядке их доступа к сети, то есть временные задержки тем больше, чем больше пакетов должно быть передано сетью. Совместная передача множества потоков трафика по общему каналу обычно обеспечивается использованием статистического (временного) мультиплексирования. При этом пакеты потоков трафика в передатчике передаются с перемежением по статистическим правилам. Правила могли бы предписывать, что пакеты передаются в последовательности их поступления (наилучшая попытка). При одновременном поступлении нескольких пакетов передается один, в то время как остальные, вследствие увеличенного дрожания задержки, кратковременно буферизуются. Если поступают одновременно больше пакетов, чем они могли быть буферизованы, то излишние пакеты отбрасываются. Соотнесение пакетов с конкретными потоками трафика указывается информацией соотнесения в служебной информации (состоящей из заголовка и/или трейлера (концевика)) пакетов. Поэтому после совместной передачи пакеты в приемнике могут быть соотнесены с соответствующими потоками трафика. Информационная емкость передачи потоков трафика по существу не подвергается ограничениям при пакетно-ориентированной передаче, а в принципе (в рамках емкости общего канала) в любой момент времени может принимать отличающееся любое значение.
В процессе сближения ориентированных на соединения речевых сетей и пакетно-ориентированных сетей передачи данных услуги передачи речи и в будущем также более широкополосные услуги, например, передача информации движущихся изображений (видео по требованию, видеоконференции) реализуются в пакетно-ориентированных (мультимедийных) сетях с комплексными услугами, также называемых сетями для передачи речи и данных, то есть передача обычных до сих пор услуг реального времени, передаваемых обычно в ориентированных на соединение сетях, происходит в потоках данных в объединенных сетях передачи речи и данных. Они называются потоками пакетов реального времени. При этом возникает проблема, состоящая в том, что для пакетно-ориентированной реализации услуги реального времени требуется высокое качество обслуживания и надежность, чтобы эти характеристики были сопоставимыми по качеству с ориентированными на соединение передачами, в то время как современные (пакетно-ориентированные) сети передачи данных и, в особенности, Интернет не предусматривают адекватных механизмов для гарантирования высокого качества обслуживания.
Требования к качеству обслуживания в пакетно-ориентированных сетях с комплексными услугами являются общими для всех типов сетей. Они не зависят от конкретной реализации режима пакетной ориентации. Пакеты, следовательно, могут быть реализованы как Интернет-пакеты, Х.25-пакеты или пакеты ретрансляции кадра, или как АТМ-элементы данных. Иногда они определяются также как «сообщения», в частности, когда в одном пакете передается одно сообщение. Потоки пакетов данных и потоки пакетов реального времени являются примерами осуществления потоков трафика, передаваемых в коммуникационных сетях. Потоки трафика также называются «соединениями», в частности, в пакетно-ориентированных сетях, в которых используются методы передачи без установления соединений. Например, передача информации согласно TCP/IP происходит с помощью так называемых «потоков», посредством которых передатчики и приемники (например, Web-серверы и браузеры), несмотря на характер без установления соединения передаваемых пакетов, на логически абстрактном уровне связываются друг с другом, то есть логически абстрагированно потоки также представляют собой соединения. Единственно решающим для соединения является то, что перед передачей происходит процедура установления соединения, при которой создается контекст, который существует, по меньшей мере, во время передачи. После передачи может осуществляться более явно выраженная процедура отмены соединения. Однако также возможны неявные механизмы, такие как «тайм-аут» (лимитированное время ожидания) соединения по истечении установленного промежутка времени отсутствия передачи.
Самой известной в настоящее время сетью является Интернет. Интернет представляет собой открытую сеть передачи данных с открытыми интерфейсами для соединения (по меньшей мере, локальных и региональных) сетей передачи данных различных производителей. Поэтому до сих пор основное внимание направляется на обеспечение независимых от производителей транспортных платформ. Адекватные механизмы гарантии качества услуг играют подчиненную роль и поэтому едва ли имеются в распоряжении.
Сближение телекоммуникаций (также определяемых как сеть передачи речи) с классической средой передачи данных (также называемой сетью передачи данных) в направлении к сетям и услугам протокола Интернет (IP) является, в отношении IP-техники, сложной задачей, так как такая пакетно-ориентированная сеть передачи данных рассчитана прежде всего на передачи по принципу «наилучшей попытки», и в крайнем случае предусматривает соблюдение довольно неопределенных по содержанию «соглашений об уровне услуг» (SLA), в то время как в случае телекоммуникаций на переднем плане находятся очень строгие требования к качеству обслуживания (QoS), надежности, доступности и защищенности сети и услуг. «Интернет-мир» реагирует на эту задачу множеством все более сложных и требующих больших затрат решений, однако до сих пор не нашел полного решения, которое и в экономическом аспекте являлось бы удобным и выполнимым.
Требования к качеству обслуживания QoS для услуги или приложения в сети могут определяться различными критериями, из которых для примера можно назвать следующие:
- характеристика пропускной способности цифровой кодированной информации, т.е. требуемая ширина полосы или характеристика ширины полосы (постоянная ширина полосы, переменная ширина полосы (например, со средним значением, пиковым значением, «степень пакетности» (использование канала только на время передачи информации) или другие характеризующие параметры)) и чувствительность к потерям информации,
- характеристика задержки, то есть влияния абсолютной задержки (время распространения от источника до приемника информации) и чувствительность к колебаниям времени распространения или задержки (разумеется, отклонения в задержке за счет буферизации могут быть преобразованы в абсолютную задержку - это в большинстве случаев не сопряжено с большими затратами),
- требуемая или не требуемая согласованность по времени или «временная инвариантность» передаваемой информации, то есть должны ли блоки информации выдаваться точно в том порядке, в котором они вырабатывались, или нет (в необходимом случае, должна приниматься во внимание способность в этом аспекте - или неспособность - более высоких уровней услуг и приложений).
Последствия, вытекающие из различных требований QoS, можно проиллюстрировать на двух следующих примерах:
1. Однонаправленные аудио/видео приложения (например, потоковое видео) хотя и требуют представления в реальном времени в приемнике, однако в большинстве случаев для них не существенно, составляет ли абсолютная задержка 1/100, 1 или 5 секунд, если после начала передачи соблюдается непрерывность. Эти допуска по задержке можно было бы, например, использовать, чтобы с помощью повторений скомпенсировать потери информации и тем самым улучшить качество. В качестве альтернативы, передачи могли бы осуществляться с избыточностью (в более широкой полосе), чтобы тем самым скомпенсировать возможные потери информации.
2. Интерактивный, то есть двунаправленный информационный обмен в реальном времени (речь, видео, ...) между лицами должен принимать во внимание реакционную способность и типовое поведение в коммуникациях и ведении диалога людей. В данном случае абсолютная задержка (и тем самым, естественно, отклонения в задержке) ограничиваются величиной порядка нескольких сотен миллисекунд (например, 200 мс). С другой стороны, здесь, при обстоятельствах, допустимы несколько более высокие частоты потерь, так как способность человеческого мозга к «сглаживанию шероховатостей» в разговоре и визуальном восприятии очень явно выражена, и в диалоге внимание к незначительным недостаткам несколько понижено. Боле сложными, однако, являются диалоги в реальном времени между машинами. В этом случае, при обстоятельствах, следует обеспечивать как полноту информации, так и незначительные задержки, близкие к физическому пределу, обусловленному расстоянием в пространстве (время распространения примерно 5 мс на дальности 1000 км).
Если требования к QoS определены, то сеть может, если в одной из этих областей еще имеются резервы, полностью использовать их для того, чтобы скомпенсировать дефицит в другой области. Такая компенсация может быть пояснена на следующих двух примерах:
1. Если приложение допускает относительно высокие потери информации, то колебания во времени задержки могут быть уменьшены за счет того, что блоки информации, которые получили высокую задержку, могут быть отброшены. Наоборот, большие колебания во времени задержки могут быть использованы для достижения пониженных потерь, что, однако, приводит к увеличению буферной памяти.
2. Если максимум колебаний по задержке лежит в пределах минимального временного интервала поставляемых блоков информации (так называемая «быстрая сеть»), то проблемы с временной согласованностью передаваемой информации могут быть исключены. Если предусмотрены меры для восстановления этой временной согласованности, то могут быть допустимы относительно большие колебания по задержке, пока не превышены пределы абсолютной допустимой задержки.
Наряду с QoS, также общая доступность услуги является существенным параметром, который в полной мере зависит от сети и ее свойств. В случае сбоя, например, при отказе некоторых сетевых компонентов или каналов соединений, предоставляется ли в распоряжение заменяющий канал и насколько быстро он может стать полезным? Возникают ли заметные для пользователя прерывания и как долго они длятся? Следует ли провайдеру или даже самому пользователю вмешиваться в процесс каким-либо образом, чтобы вновь восстановить услугу? Надежность сети как таковая и способ, каким образом можно устранять неисправности и в необходимом случае способствовать восстановлению приложения, имеет очень большое значение.
Единая сеть должна также рассматриваться с определением краевых условий представленного здесь типа и должна обеспечивать максимально эффективные, то есть с минимальными затратами и экономически выгодные решения.
Известные сетевые методы выполняют вышеназванные требования, по крайней мере, частично.
1) Простейшим средством является испытанная техника коммутации соединений, при которой для каждого коммуникационного соединения подключается (в двунаправленном случае или при многократном соединении соответственно два или более) выделенное соединение (канал) с жестко связанной и абсолютным образом зарезервированной шириной полосы. Такие соединения выполняются либо в явно выраженной форме как индивидуальные физические проводные линии (например, медные провода), либо как (виртуальные) каналы в так называемых системах передачи или коммутации, которые обеспечивают возможность многократного использования физических проводных соединений. Также возможно сочетание из различным образом реализованных участков передачи. Возможная пропускная способность такого соединения определяется собственной или выделенной шириной полосы, время задержки на транспортировку составляется из задержки на распространение, то есть времени распространения, зависящего от расстояния, для канала, и задержки коммутации, то есть внутренних времен обработки, обусловленных «коммутацией» кодированной информации (то есть данных) в сетевых узлах (переключателях). «Коммутация» означает здесь передачу информации (данных) из одного определенного входящего соединения/канала в установленное при построении соединения исходящее соединение/канал. Обе составляющие задержки могут, как правило (то есть при работе системы в отсутствие помех), на длительности одной коммуникационной передачи (при переключенном канале или существующем соединении) считаться постоянными. В случае работы в отсутствие помех поэтому для всех приложений задаются и достигаются одни и те же квазиоптимальные характеристики QoS (отсутствие потерь информации, постоянная, как правило, низкая задержка, отсутствие переключений). Но для этого соединение на длительность коммуникационной передачи (сеанса связи) должно быть постоянно включенным (и резервированным), и в том случае, если приложение использует его в очень малой степени (например, лишь спорадически, от времени к времени). Надежность/доступность может быть улучшена за счет того, что в случае отказа максимально быстро происходит переключение на заранее подготовленное альтернативное соединение (требуется удвоение ресурсов) или осуществляется подключение заменяющего соединения (задержка и затраты, прежде всего в том случае, когда из-за отказа одновременно будет задействовано множество соединений).
2) Техника коммутации пакетов нацелена на лучшее использование ресурсов (ширины полосы) за счет гибкого совместного использования соединений (каналов) и (в необходимом случае виртуальных) каналов или средств коммутации и передачи посредством множества коммуникационных передач (соединений). Известными примерами могут служить, например, ориентированный на соединение способ асинхронной передачи (АТМ) с пакетами фиксированной длины (также называемых «элементами») и не ориентированный на соединение IP-способ с пакетами переменной длины.
А) АТМ-способ был разработан ITU-T под этим определением и с целью реализации «широкополосной ISDN (цифровой сети с комплексными услугами)» (B-ISDN). АТМ имеет механизм, чтобы даже при очень скудных ресурсах (располагаемой ширине полосы) предоставить широкий спектр классов услуг с определенным (статистическими средствами) гарантированным QoS. Полученные в результате системы и сети являются очень сложными и требующими высоких затрат. Проектирование и эксплуатация требуют высококвалифицированных специалистов. АТМ работает ориентированно на соединения, с использованием сети виртуальных маршрутов и каналов, которые подчинены друг другу иерархическим образом. Для множества различных классов услуг полосы могут резервироваться индивидуальным образом и быть «гарантированными» для соответствующего соединения и в соответствии с лежащей в основе статистикой трафика. Для этого используются различные механизмы постановки в очередь и планирования, которые устанавливаются в каждом узле на маршрут и канал (соединение) посредством соответствующих параметров. За счет тщательного (с тонкой гранулярностью) проектирования и предписаний установки соединений, в соответствии со статистическими правилами, потери информации и переменные составляющие задержек коммутации (они по существу определяются обработкой очередей) могут быть ограничены. Перепутывание информационных блоков в ориентированном на соединения режиме не ожидается в условиях работы без помех. Как следствие ориентации на соединение, при обработке случаев сбоев все присущие этому режиму механизмы должны быть заново запущены. Основные идеи при этом весьма сходны с соответствующими идеями в технике коммутации каналов.
В) IP-техника является прагматическим методом, который добился признания в области передачи данных вследствие простоты лежащего в его основе механизма. Эта техника достигла в последние годы заметного прогресса, так что базирующиеся на ней системы и сети по своей производительности (пропускной способности для данных, эффективности управления) сравнимы с системами, базирующимися на АТМ-технике. Успех IP-техники в значительной степени базируется на том, что большая часть услуг и приложений уже в оконечном приборе преобразуется в пакетно-ориентированный протокол Интернет (IP). К настоящему времени прогнозируется, что рост IP-услуг и на будущее будет многократно больше, чем для других технологий, вследствие чего представляется вероятной существенная миграция всех услуг в сторону транспортировки по IP-сетям. В противоположность АТМ-сетям, IP-сети работают без установки соединений и реализуют только услугу «наилучшей попытки», при которой при крупномасштабном проектировании сетей едва ли возможен прогноз и уже не возможны никакие гарантии достижимого качества обслуживания QoS.
С) Помимо этого известны следующие решения:
a) применяют АТМ-сеть в качестве основной (центральной) сети. Краевые (пограничные) устройства переводят IP-потоки данных в АТМ-соединения соответствующих классов услуг, и транспортировка осуществляется по соответствующим соединениям в АТМ-сети. Проблематичными в этом подходе являются масштабируемость, сложность и затраты на построение и эксплуатацию (см. АТМ-технику). Это решение является полезным для центральной сети. При (дополнительном) приложении в доступе имеют место те же недостатки. Альтернативой в доступе является следующее решение.
b) Применяют протокол сигнализации и строят соединения IP-сети с резервированными полосами (интегрированные услуги - IntServ, RSVP). Данное решение в принципе может применяться как «из конца в конец» (Е2Е), то есть от одного оконечного устройства к другому оконечному устройству, так и на отдельных участках. Он может применяться на коммуникационный поток или (в центральной сети) также для агрегированных коммуникационных потоков. Однако он излишне детальный, требует больших затрат, не масштабируется (затраты на управление) и неэффективный, то есть весьма сходен с АТМ-техникой.
с) MPLS: Этот метод отказывается от АТМ-техники. В сети устанавливаются маршруты (соединения), по которым целенаправленно маршрутизируется трафик отдельных (как правило, агрегированных) пакетов. В отношении QoS часто предлагается использовать соединение с RSVP и DiffServ (см. далее пункт (d)), и может осуществляться реализация на основе АТМ-транспорта. Этот метод по сложности совпадает с ориентированными на соединение механизмами со всеми их уже упомянутыми последствиями (от управления шириной полосы до контроля наличия соединения), т.е. сложность подобна таковой для АТМ-техники. Этот метод, прежде всего в связи с решением для DiffServ, должен смягчить свойственные ему проблемы (целенаправленное управление трафиком на маршруте).
d) «Дифференцированные услуги» (DiffServ): Пакеты данных в краевых (граничных) устройствах классифицируются и маркируются на основе их принадлежности к определенным услугам, приложениям или коммуникационным связям и т.д. Дополнительно может или должен осуществляться (относящийся к потоку) контроль доступа и контроль (например, на доступность ресурсов и поддержание заявленной полосы и характеристики QoS). Пакеты следуют затем, благодаря их информации заголовка (например, адрес получателя) и маршруту, заданному протоколом маршрутизации, через сеть, причем они в каждом узле согласно их маркировке соответствующим «режимом на транзитном участке» обрабатываются (например, приоритизируются). Метод DiffServ допускает свободу режима на транзитном участке внутри «единственной области маршрутизации» (например подсети одного провайдера, но требует сложной «краевой» (граничной) обработки между такими областями (подсетями). Метод DiffServ не может устранить временные и/или локальные «узкие места», так как обычно не осуществляется никакого учета или согласования с маршрутами, заданными протоколом маршрутизации. Как правило, пакеты с одним и тем же получателем от момента, когда они встретились в одном узле, следуют одним и тем же установленным маршрутом. Следствием этого могут быть значительные неравномерности нагрузки и узкие места в сетях с соответственно большими задержками (на обработку очереди) вплоть до потери пакетов. Проектирование сетей и маршрутов является сложной задачей, причем аспект надежности и доступности (например, переадресация в случае сбоя) является затруднительной.
D) В принципе возможны почти все комбинации между вышеописанными методами, и большей частью все они уже обсуждались. Для всех этих методов общим является то, что они (за исключением DiffServ) принципиально реализуются на маршрутах и в зарезервированных по маршрутам полосах и в необходимом случае дополнительных ресурсах. Даже чистый метод DiffServ всегда реализуется, по меньшей мере, на маршруте, заданном протоколом маршрутизации. С этим, как правило, связаны большие административные затраты на подготовку и (статистическое) формирование каналов маршрутов в сети или соответственно более высокие затраты на динамический выбор и переключение каналов. Кроме того, в каждом сетевом узле должны поддерживаться устройства памяти для хранения информации, специфической для каналов и соединений, которая в случае отказа может пропасть, или должна быть переконфигурирована для других маршрутов. Даже при чистом методе DiffServ трафик следует по маршрутам, определенным посредством протоколов маршрутизации, которые поэтому должны контролироваться очень тщательно. Как правило, однако, невозможно точно предсказать ни отклонения в передаче трафика, ни все реакции протоколов маршрутизации на какие-либо события в сети.
Задача изобретения состоит в том, чтобы показать путь, каким образом услуга, которая надежно и эффективно поддерживает требования к своему качеству обслуживания QoS, может быть реализована простым, практичным и экономичным способом в сети с комплексными услугами, пакетно-ориентированной и особенно базирующейся на IP-протоколе.
Эта задача решается заявленной сущностью изобретения. Предложено всеобъемлющее распределение трафика в сети. Оно обуславливает, в том числе, максимально уравновешенное для всех услуг и приложений качество обслуживания QoS по типу «наилучшей попытки». Соответствующее изобретению распределение трафика обеспечивает возможность перехода от области единой маршрутизации к всеобъемлющему обобщенному решению.
Существенный аспект изобретения заключается в абстрагировании от обычных испытанных стереотипов мышления, например, в том смысле, чтобы свойства такие, как QoS и надежность, взять в их субъективности и не привязывать более только к одному каналу или маршруту, а определять как общее свойство сетевого решения, которое при этом существенно выигрывает от такой автономии и тем самым и при эксплуатации становится более экономичным. Параметр QoS, рассматриваемый на сетевом уровне, обеспечивает возможность его представления в режиме без установления соединений. Такое рассмотрение в соответствии с изобретением базируется, в числе прочего, на следующих соображениях:
а) Качество обслуживания (QoS) является относительным понятием. Даже когда информация передается с помощью техники коммутации соединений, потери данных не могут исключаться (например, за счет помех (-> ошибки в битах) или «проскальзывание кадра»). Однако такие дефекты либо допустимы (например, в цифровой телефонии), либо они за счет соответствующих мер защиты на том же (например, за счет избыточности) или более высоких уровнях (например, путем повторений) перехватываются (техника передачи данных). Решающим в конечном счете является (субъективное) восприятие качества приемника информации. Осуществляемый в реальном времени, интерактивный информационный обмен с участием людей, например, всегда осуществляется через их (работающие по аналоговому принципу) органы чувств, которые вполне могут обходиться неполной информацией (иначе, прежде всего мобильные, телефония, кино и телевидение в современном их выражении были бы невозможными). Для интерактивного управления машинами (например, дистанционного управления роботами) требования при определенных обстоятельствах будут более высокими, так что в определенных случаях может потребоваться более детальное рассмотрение каждого отдельного случая. Однако ни в коем случае нельзя опускаться ниже физических границ, например, в отношении зависимых от расстояния значений времени распространения.
Параметр QoS требует, таким образом, не непременно абсолютной гарантии (которая так или иначе отсутствует, в том числе и при использовании каналов и резервирования), а соблюдения соответствующих конкретных требований соответствующей услуги с точки зрения приемника информации. При пакетно-ориентированной передаче это касается прежде всего типа и объема возможных потерь информации, постоянных и/или переменных задержек и временной согласованности (порядка следования) информации. АТМ-техника, например, основывается на рассчитанных по правилам статистики коммутационных узлах и линиях передачи и на принципе ориентированной на соединение передачи с соответственно резервированными ресурсами вдоль канала, причем корректное распределение ресурсов вдоль канала обеспечивается двумя эффективными, но и, следовательно, также сложными механизмами формирования очереди и планирования в сетевых узлах.
b) Современные высокоскоростные сети (передачи данных) работают со «скоростью сети». Сети, базирующиеся на протоколе IP, воспринимают прежде всего только пакеты данных и обрабатывают их все априори одинаково: раньше пришедший пакет также раньше пересылается далее, если в распоряжении имеется недостаточное количество ресурсов, то пакеты сначала накапливаются (формирование очереди, буферизация), и если также в распоряжении имеется недостаточно пространства для хранения, то избыточные приходящие пакеты отбрасываются (принцип наилучшей попытки). Сетевые узлы в этих сетях, так называемые маршрутизаторы, первоначально были вычислителями, то есть полные функциональные средства анализа и последующей пересылки пакетов данных реализовывалась в программах программного обеспечения. В соответствии с этим данные сети до недавнего времени были также сравнительно низкоскоростными. С помощью соответственно рассчитанных буферных ЗУ и соответствующих механизмов защиты информации на более высоких уровнях протокола, например, ТСР, можно было (хотя часто с большой задержкой) добиться достаточно надежной и приемлемой передачи, критичной ко времени информации.
Технологические достижения позволили реализовать элементарные функции маршрутизатора аппаратными средствами (ASIC (специализированные интегральные схемы), FPGA (матричная БИС)) и тем самым открыли путь к быстрым и тем самым к более скоростным соединениям для пересылки пакетов данных в квазиреальном времени. В качестве элемента, вносящего задержку, остается практически только неизбежное урегулирование конфликтов при одновременном приходе нескольких пакетов данных, которые маршрутизируются на один и тот же выход. Эти задержки становятся, однако, с увеличением широкополосности (или, точнее, скорости) соединений между маршрутизаторами все менее существенными, потому что обусловленные конфликтами значения времени ожидания из-за более быстрой рассылки пакетов данных становятся все меньшими. Это справедливо, в особенности, тогда, когда различные потоки трафика за счет соответствующей маркировки могут обрабатываться по-разному при постановке в очередь и планировании (DiffServ (дифференцированные услуги», «приоритизация»).
с) Однако несмотря на эти достижения технологии, продолжают сохраняться существенные соответствующие услугам аспекты, такие как:
- агрегирование потоков трафика на маршрутах в сети, из-за чего даже при тщательном контроле потоков трафика на входах сети, в более глубоких зонах сети невозможно прогнозировать и, следовательно, избежать неравномерной загрузки, что приводит при определенных обстоятельствах, к ухудшению параметра; или
- высокие затраты и вытекающее отсюда длительное время на изменение конфигурации маршрутов в случае ошибок, из-за чего доступность сети и услуг для пользователя могут значительно снизиться.
Соответствующая изобретению коммуникационная сеть включает в себя, согласно этой новой соответствующей изобретению концепции, следующие свойства и функциональные возможности (основные принципы):
- она работает в пакетно-ориентированном режиме и без установления соединений,
- она предоставляет множество портов входа и выхода,
- она состоит из множества сетевых узлов, которые таким образом объединены в сеть, что (как правило) существует множество путей межу различными портами входа и выхода,
- она содержит механизмы, которые с учетом соответствующего места назначения (порта выхода) пакетов данных в любой момент времени (и по возможности в каждой точке принятия решения в сети) стремятся к максимально возможному равномерному распределению нагрузки трафика в сети.
Тем самым в значительной степени устраняются вышеуказанные недостатки, свойственные известным сетевым методам, возникавшие при их использовании в качестве ориентированных на услугу, пакетно-ориентированных сетей, и к тому же обеспечиваются следующие полезные экономические преимущества:
- Сеть должна быть без соединений и пакетно-ориентированной. Тем самым можно использовать сеть на основе IP, так как такая сеть выполняет названные предпосылки.
- Равномерное распределение трафика обеспечивает возможность оптимального использования ресурсов при наивысшем качестве и, тем самым, наиболее экономичное проектирование. Тем самым реализуется оптимальное по затратам общее решение.
- Используемая в режиме без установления соединений сеть не нуждается в средствах управления на установление соединений, отмену соединений, не требует поиска маршрутов, изменения их конфигурации, восстановления каналов в случае отказов и т.д. Поэтому она проста в управлении и экономична в использовании, так как по существу не требуются административные вмешательства, и сеть является по существу самоорганизующейся.
- Агрегирования потоков трафика с одинаковым адресатом можно избежать вследствие распределения по определению, так как даже агрегированные потоки трафика в ходе их дальнейшей передачи вновь будут распределены по различным каналам сети.
- В случае сбоя, то есть при выходе из строя исходящего канала, не требуется сопровождаемое высокими затратами изменение конфигурации затронутых данным отказом потоков трафика на запасные маршруты. Вместо этого достаточно эти потоки трафика больше не распределять в канал, в котором произошел отказ. Для устранения сбоя, таким образом, необходимо только понижение степени распределения. Необходимость в изменении конфигурации отпадает.
- Наконец, решение в его общем действии является очевидно практичным, так как из-за исключения требующих высоких затрат механизмов изменения конфигурации и приоритизации затраты на конфигурирование для управления сетью значительно сокращаются.
Другие признаки могут сочетаться в различных формах выполнения и комбинациях. Некоторые признаки и комбинации признаков, связанные с особенно существенными преимуществами, вместе с некоторыми возможными альтернативными решениями, приведены ниже.
Целью распределения трафика является достижение максимально возможного равномерного распределения нагрузки трафика в сети. Оно может осуществляться с различной гранулярностью, например, на основе агрегированных потоков трафика, на основе индивидуального потока трафика или на основе отдельных пакетов данных. Распределение будет тем более эффективным, чем тоньше (точнее) его гранулярность. Решение о распределении должно автоматически осуществляться в каждом сетевом узле, специально для каждого данного случая. В качестве критерия принятия решения служит информация, которая поставляется с пакетами данных, например, комбинация адреса источника и получателя, в необходимом случае вместе с дополнительной информацией, которая служит, например, для соотнесения с определенным потоком трафика. При распределении на основе потоков трафика, все пакеты данных, принадлежащие одному и тому же потоку трафика, обычно следуют одним и тем же путем в сети. Повышающее качество действие распределения трафика, позволяющее надежно устранить неравномерность загрузки и перегрузку отдельных участков сети, обеспечивается прежде всего при достаточной статистической массе или однотипных потоках трафика (особенно со сходной шириной полосы).
В случае заданной топологии сети с (теоретически) регулярным связыванием/образованием ячеек (см. фиг. 1) информация о путях для распределения трафика и получаемая отсюда «схема разветвления» в сетевых узлах устанавливается более или менее постоянной.
В реальной, разрастающейся сети (см. фиг. 3) образование ячеек обычно является нерегулярным и скорее неполным. В процессе работы происходят изменения конфигурации сети или ее топологии. В соответствии с изобретением для этого осуществляется гибкое обновление возможных путей и схемы разветвления (по потребности или регулярно), и/или узел выводит из изменяющейся информации о путях новую схему разветвления. В качестве механизма для распределения информации о путях могут служить соответствующие протоколы из среды Интернет (протоколы маршрутизации, как, например, OSPF, BGP) или полученные из них варианты и дальнейшие развития. Разумеется, эта информация может задаваться и через (как и обычно выполненную) систему управления сетью.
В схемах разветвления могут совместно приниматься во внимание и другие критерии, например, полосы различной ширины, различающееся расстояние до адресата, затраты для пути и т.д., в алгоритмах для конкретного выбора пути. Так, например, при распределении пакетов между каналами STM-4 и STM1 за счет соответствующего взвешивания только каждый пятый пакет будет выдаваться в канал STM-1. Еще более детально может распределяться нагрузка, если при этом дополнительно учитывается длина отдельных пакетов. Взвешивание каналов по соответствующим критериям также имеет преимущество, чтобы в сложной разветвленной сети избежать зацикливания путей или, например, чтобы ограничить отклонения задержки. Различные задержки пакетов на различных путях могут привести к изменению порядка следования пакетов. Этот порядок на выходе сети восстанавливается, например, если приложение требует этого.
Характер «наилучшей попытки», свойственный соответствующему изобретению распределению трафика, при котором услуги и приложения с увеличивающейся нагрузкой (соответственно ее свойствам и требования более или менее ощутимо) испытывают отрицательное воздействие, можно существенно улучшить, если общую нагрузку трафика в сети ограничить в соответствии с действительной информационной емкостью сети.
С одной стороны, при этом дополнительно могла бы рассматриваться ширина полосы отдельных сетевых доступов, как со стороны входа, так и со стороны выхода, и учитываться как отдельно, так и в совокупности. Исходя из статистических свойств трафика различных услуг и приложений и на основе топологии сети и емкости и производительности узлов сети и соединений, при допущении определенного режима действий пользователя или определенных вытекающих из этого характеристик трафика в узлах доступа к сети, сеть рассчитывается таким образом, что при этих краевых условиях определенные предельные значения факторов, определяющих параметр QoS, например, потери пакетов, задержка или отклонения задержки, превышаются только с хорошо определенной статистически достаточно малой вероятностью.
С другой стороны, трафик в заданной сети мог бы быть ограничен таким образом, чтобы поддерживались определенные краевые условия. Для этого все коммуникационные связи и потоки данных в сети соответствующим образом параметризируются, при каждом появлении индивидуально определяются и в зависимости от текущей ситуации нагрузки в сети допускаются или отклоняются (управление доступом).
Оба механизма, взятые как таковые, не являются ни практичными, ни экономичными. Так, например, расчет с запасом сетей для учета требований более чувствительных услуг в отношении менее чувствительных услуг не является экономически обоснованным, как и не является практичным управление доступом для большей части традиционных и перспективных Интернет-приложений, которые рассчитаны на среду, действующую по принципу «наилучшей попытки».
Дифференцированный и согласованный с требованиями соответствующих услуг параметр QoS в соответствии с изобретением реализуется за счет различения и подразделения в различные классы трафика, которые соответственно различным образом обрабатываются, в частности, приоритизируются. Число классов трафика составляет, по меньшей мере, два. Для обработки в сетевых узлах (то есть в точках формирования очереди) предпочтительна строгая приоритизация, так как альтернативные способы, которые гарантируют ресурсы и низкоприоритетным классам трафика при всех обстоятельствах, при высокой нагрузке оказали бы отрицательное воздействие на большую часть высокоприоритетного трафика и, естественно, являются во много раз более сложными, чем более строгая приоритизация, при которой никакой низкоприоритетный трафик не передается, пока для передачи имеется высокоприоритетный трафик.
В коммуникационной сети вышеописанного типа признак приоритизации может иметь следующие предпочтительные применения и выполнения: все потоки данных в соответствии с их требованиями подразделяются на приоритетные классы. Самые низкий класс при расчете сети (в рамках ожидаемого объема полного трафика) принимается во внимание и обрабатывается в основном по принципу наилучшей попытки. Для всех коммуникационных связей или потоков данных в более высоких приоритетных классах проводится проверка на допустимость на входе сети (в направлении входа) и на выходе сети (в направлении выхода). Для этого эти потоки данных в этих обоих пунктах с соответствующими параметрами (например, средняя скорость данных и/или скорость пакетов, пиковая скорость и т.д.) определяются и оцениваются. Решения, принимаемые на входе и на выходе, являются независимыми друг от друга, и только если оба решения положительные, то поток данных получает доступ. В качестве критерия принятия решения может служить, например, пороговое значение, которое зависит от емкости портов, полной емкости сети, желательного качества в отношении возможных задержек пакетов и потерь пакетов и т.д., для соответствующих классов приоритета, и при необходимости могут определяться дополнительные критерии. Также возможно, что для каждого класса имеется несколько пороговых значений, устанавливаемых на основе разных параметров оценки, которые все должны выдерживаться индивидуально или в соответствующей зависимости друг от друга.
С помощью проверки доступа, с одной стороны, ограничивается общий объем трафика определенного класса приоритета в сети, а с другой стороны, ограничивается и соответствующий объем трафика на каждом отдельном порте входа и выхода. За счет равномерного распределения трафика в сети (идеальным образом на пакетной основе) и соответственно предпочтительной обработке этот трафик при правильно установленных пороговых значениях всегда найдет достаточно ресурсов (свободную емкость канала, буферную память) в сети, чтобы удовлетворить своим требованиям по качеству как в отношении задержки, так и потерь. Сеть при этом может использоваться при полностью равномерно распределенной нагрузке и экономичным образом, потому что вся не используемая высокоприоритетным трафиком полоса в любое время может быть использована низкоприоритетным трафиком.
Идеальным образом, предпочтительная обработка, предусматривающая строгую приоритизацию, при необходимости вызывает полное вытеснение низкоприоритетного трафика. Строгая приоритизация дает минимальную задержку и минимальные потери. К тому же это отчетливо более простой механизм приоритизации, чем, например, известный из уровня техники метод, основанный на алгоритме «дырявого ведра» (алгоритм организации связи, при котором в случае перегрузки линии отбрасываются абоненты с наихудшим качеством связи).
Поддержание заявленных параметров трафика отдельных потоков данных контролируется, потому что в рамках распределения трафика и отдельный поток данных, который «выходит из рамок», может создать значительные помехи всему трафику во всей сети. Функция (стратегия) контроля трафика может быть рассчитана как относительно нечувствительная и тем самым экономичная, потому что случайное, кратковременное и незначительное превышение будет скомпенсировано за счет соответствующего изобретению распределения трафика.
Функция контроля предпочтительно применяется на индивидуальных потоках данных так, как они определены. В качестве альтернативы предусматривается некоторым образом созданное агрегирование на порт, при котором проверяется только общий предел, и как реакция на превышение общего предела осуществляется вмешательство без какого-либо выбора в весь агрегированный поток и, в необходимом случае, ко всем содержащемся в нем потокам данных. Применимы любые и, естественно, также все релевантные известные механизмы (например, алгоритм «дырявого ведра»), и то же самое справедливо для реакционных возможностей (отбрасывание пакетов, маркировка пакетов, отключение/блокировка потоков данных и т.д.) Маркировка, при обстоятельствах, может состоять в переводе пакетов, нарушающих соглашения (или, лучше, всего соответствующего потока данных) в более низкий класс или в класс «наилучшей попытки».
Принцип распределения пакетов (в частности, если это производится на уровне пакетов) может использоваться очень выгодным образом, чтобы улучшить надежность и доступность сети и услуг. Для этого достаточно, чтобы сетевые узлы при распознавании ошибки (отказ канала, отказ соседнего узла) исключали соответствующий(ие) канал(ы) из «веера» разветвления и осуществляли последующее распределение по оставшимся каналам. Решение может приниматься при собственном распознавании состояния ошибки, немедленно и автономно, и при постороннем распознавании, при предоставлении информации об этом. При адекватном проектировании сети такая реакция в наихудшем случае приводит к несколько большей степени вытеснения трафика, передаваемого по принципу «наилучшей попытки», но ни в коем случае не к ухудшению качества высокоприоритетного трафика. Это особенно важное преимущество в соответствующей изобретению комбинации признаков реализуется очень простым, практичным и экономичным образом, так как, по отношению к выше описанному предшествующему уровню техники, используются сравнительно простые механизмы.
Очень интересный вариант основной идеи возникает в том случае, когда способ распределения трафика применяется только к высокоприоритетному(ным) классу(ам) трафика. Трафик «наилучшей попытки» выбирает свои маршруты согласно общепринятым в настоящее время принципам сети Интернет, в то время как высокоприоритетный трафик распределяется равномерным образом в сети и заполняет ее по существу снизу. Трафик «наилучшей попытки» «всплывает» по существу в относительно заполненной среде высокоприоритетного трафика и при нарастающем потоке все более вытесняется. Важное преимущество этого варианта состоит в том, что решение, основанное на обеспечении QoS, может быть реализовано дополняющим образом на существующих сетях, в то время как существующие механизмы продолжают использоваться в неизменном виде.
Представленный принцип применим и в сети, основанной ячейках (пакетах фиксированной длины), например, в сети АТМ.
Надежность сети дополнительно улучшается за счет механизма самоконтроля в маршрутизаторах, в особенности в рамках способа распределения.
Для повышения надежности во всей сети в целом дополнительно к тому же используется некоторый тип механизма быстрой обратной связи между маршрутизаторами, который, например, позволяет в случае возникновения проблем где-либо «ниже по потоку» своевременно перераспределять затем трафик иным образом «выше по потоку».
Контроль доступа в необходимом случае выполняется таким образом, что он при превышении регистрации высокоприоритетного класса трафика пользователю автоматически предлагает ближайший класс более низкого приоритета.
Функция повторного упорядочения в общем случае предусматривается, например, в виде стандартной функции, на выходе сети. Предпочтительным образом могут, таким образом, все современные ТСР-приложения, в которых обычно не применяется функция повторного упорядочения, продолжать применяться в неизменном виде.
Изобретение описано ниже более подробно на примерах выполнения, которые представлены на чертежах.
Фиг. 1 - конфигурация, обеспечивающая выполнение соответствующего изобретению способа, которая реализована как приведенная для примера, иллюстрирующая основной принцип распределения трафика в регулярной, сформированной на различных уровнях сети,
Фиг. 2 - конфигурация, обеспечивающая выполнение соответствующего изобретению способа, которая выполнена из множества возможных конкретных форм реализации изобретения,
Фиг. 3 - конфигурация, обеспечивающая выполнение соответствующего изобретению способа, которая выполнена как реальная, наращиваемая сеть (передачи данных) с нерегулярной и неполной ячеистой структурой.
На чертежах те каналы передачи, вдоль которых распределенным образом передаются потоки трафика, обозначены направленной стрелкой, благодаря чему одновременно указывается направление передачи.
Один вариант осуществления изобретения иллюстрируется на примере пакетно-ориентированной, без установления соединений коммуникационной сети, содержащей
- по меньшей мере, два различных класса трафика, из которых один обрабатывается как чистый поток «наилучшей попытки», в то время как, по меньшей мере, один другой, в противоположность этому (и при наличии нескольких других также предпочтительно между друг другом) строго приоритизируется,
- сетевые узлы, которыми трафик индивидуально и автономно с целью равномерного распределения нагрузки трафика, предпочтительно на основе пакетов по определенным правилам, по всем или, по меньшей мере, по большинству путей в направлении на его адресат (выход сети),
- в которой сетевые узлы обмениваются информацией/распространяют информацию о располагаемых маршрутах посредством соответствующих протоколов,
- в которой сетевые узлы в случае сбоя незамедлительно и автономно согласуют свои схемы распределения (трафика),
- которая для потоков данных, по меньшей мере, одного более высокого класса трафика предпочтительно на каждом входе и выходе предпринимает контроль доступа на основе определенных параметров трафика (которые, например, больше не допускают трафик этого класса(ов) трафика, начиная с достигнутой общей нагрузки величиной х% (х%, (x+d)%, (x+nd)%) от пропускной способности порта),
- которая поток данных, по меньшей мере, одного более высокого класса трафика принимает только в том случае, если оба контроля доступа (в порте входа и в порте выхода - независимо друг от друга) дают позитивное решение,
- которая на каждом входе контролирует заявленные параметры трафика потоков данных более высокого(их) класса(ов) трафика и в необходимом случае принимает соответствующие меры, и
- которая на каждом выходе предлагает функцию повторного упорядочения для опционного использования всеми потоками данных.
Возможный вариант осуществления представлен на примере коммуникационной сети, изображенной на фиг. 1. В сети 100, исходя из передающего узла А, выполненного как входной узел, передается, по меньшей мере, один поток трафика к передающему узлу В, выполненному как выходной узел. При этом осуществляется распределенная передача в сети 100 таким образом, что от большинства передающих узлов сети 100 соответственно принятая доля потоков трафика передается распределено точно на два последующих передающих узла. Только оба размещенные непосредственно перед выходным узлом В передающие узлы осуществляют передачу в отсутствие альтернативных остальных путей, без сетевого распределения, непосредственно к выходному узлу В, чтобы в этом узле переданные распределенным образом доли потоков вновь могли быть объединены в первоначальные потоки трафика. При этом в выходной узел В имеющиеся распределенные потоки трафика поступают из двух различных направлений. Предпочтительно, в выходном узле, посредством приданной ему функции повторного упорядочения RF осуществляется пересортировка принятых долей потоков трафика в их первоначальную последовательность. Таким образом, в сети 100 могут передаваться потоки трафика между приложениями, для которых перед передачей предписана передача с сохранением первоначального порядком следования, при этом не требуется никакое изменение и/или согласование приложений.
На фиг. 2 показано альтернативное выполнение изобретения, иллюстрируемое коммуникационной сетью 200. В сети 200, исходя из передающего узла С, выполненного как входной узел, передается, по меньшей мере, один поток трафика к передающему узлу D, выполненному как выходной узел. При этом, в противоположность сети 100, только часть передающей границы сети 200 используется для распределенной передачи между узлами C и D. Это основывается на том, что в сети 200 не каждый любой путь от узла С к узлу D используется для распределенной обработки, а только те пути, которые для этого особенно подходят. В предлагаемом примере это те пути, которые, с учетом топологии сети, не требуют слишком большого обхода сети 200, и поэтому все они имеют задержку распространения, которая предпочтительно находится в относительно малом диапазоне допусков. Пути, которые хотя и ведут от узла С к узлу D, однако для которых время распространения слишком сильно отличается от диапазона допусков, не пригодны для данной распределенной передачи.
Потоки трафика предпочтительно в каждом передающем узле между узлами С и D распределяются по пакетам и передаются на соответствующие последующие узлы. К тому же распределение осуществляется с учетом равномерности загрузки и соответственно остающихся путей и/или длины передаваемых по остающимся путям пакетов. В результате это приводит к существенно равномерно распределенной передаче между узлами С и D. Если этот принцип применяется между всеми входными и входными узлами сети 200, то сеть 200 заполняется снизу базовым составом распределяемого трафика, причем равномерность загрузки передающих узлов и передающих границ для всей сети 200 примерно одинакова. Никакая часть сети 200 не остается, по сравнению с остальной частью сети 200, в течение длительного времени в состоянии перегрузки.
Если сеть 200 входящего трафика разделена на два класса трафика, более высокоприоритетный трафик передается предпочтительно и распределенным образом, и количество высокоприоритетного трафика ограничивается с помощью проверок допустимости АС и контроля трафика ТЕ, то высокоприоритетный трафик может передаваться по сети 200 примерно в режиме реального времени. Для низкоприоритетного трафика достигается режим наилучшей попытки, причем его качество при увеличении высокоприоритетного трафика снижается и наоборот. Для приоритизации трафика полностью достаточна строгая приоритизация. Она отличается по сравнению с другими известными механизмами приоритизации особой простотой, из-за чего ее реализация в передающих узлах может осуществляться предпочтительно особенно экономичным образом.
Дополнительные аспекты изобретения показаны на фиг. 3 на примере коммуникационной сети 300. Сеть 300 охватывает множество передающих узлов 301-315, причем передающие узлы 301-307 выполнены как входные и/или выходные узлы. Исходя из передающего узла Е, выполненного, по меньшей мере, как входной узел 301, передается, по меньшей мере, один поток трафика к передающему узлу В, выполненному, по меньшей мере, как выходной узел 304. При этом распределенная передача осуществляется следующим образом:
Можно видеть, что от каждого передающего узла между узлами E и F, от которого исходит более одного остального пути к выходному узлу F, передаваемый к этому узлу трафик передается распределенным по меньшей мере на два остальных пути.
Кроме того, на фиг. 3 показано, каким образом изменяется схема разветвления при отказе участка 325 передачи. Вследствие этого, в предыдущем узле 309 участок 325 передачи исключается из веера разветвления, сохраненного для передачи в направлении выходного узла F. При этом никакой трафик не посылается больше к передающим узлам 314, 305, последующим относительно участка 325 передачи. Также далее расположенные передающие узлы 313, 312, 315 не принимают больше трафик, который передается распределенным образом по другим путям, не связанным с исключенным участком 325 передачи. После исключения участка 325 передачи приведенная выше схема разветвления следующим образом:
Можно видеть, что исключение участка 325 передачи приводит только к прореживанию схемы разветвления, однако не требует изменения конфигурации сети 300. В частности, выходной узел F вновь достигается двумя путями. Очевидно, что изобретение отличается высокой надежностью по отношению к исключению передающих узлов или участков, что достигается весьма практичным способом. Чем выше степень ячеистости коммуникационной сети, тем больше путей имеется между входными и выходными узлами, так что даже при выходе из строя большей части сети в большинстве случаев останется по меньшей мере один путь, по которому потоки трафика могут передаваться дальше. Полное прерывание наступит только в том случае, если коммуникационная сеть более или менее полностью выйдет из строя. Но в таком случае и известное из уровня техники требующее значительных затрат изменение конфигурации было бы бесполезным. Во всяком случае оно было бы тогда возможным, если бы в нормальном режиме квалифицированные как неподходящие пути были бы еще работоспособными. В этом случае при, по меньшей мере, частичном выходе из строя существующей схемы разветвления было бы возможно изменение конфигурации еще работоспособных передающих узлов для получения новой, менее оптимальной схемы разветвления. Прерванные вследствие отказа передачи можно было бы после изменения конфигурации возобновить, если бы были найдены альтернативные пути передачи.
Следует отметить, что описание релевантных для изобретения компонентов единой коммуникационной сети не следует трактовать как ограничительное. Для специалиста в данной области техники очевидно, что применяемые термины следует понимать как функциональные, а не как физические. Тем самым компоненты частично или полностью могут быть реализованы посредством программного обеспечения и/или посредством различных физических устройств.
Изобретение относится к области единых сетей для надежной транспортировки цифровой кодированной информации для услуг передачи различных данных. Техническим результатом является эффективное распределение трафика в пакетно-ориентированной коммуникационной сети. Оно обуславливает для всех услуг и приложений, которые надежно и эффективно поддерживают свои конкретные требования к качеству обслуживания (QoS), простым, практичным и экономичным способом качество обслуживания, по существу выровненное с качеством, устанавливаемым по принципу наилучшей попытки. Предпочтительно предусматривается, по меньшей мере, один класс приоритетного трафика, и соответствующий ему трафик передается в коммуникационной сети со строгим приоритетом и распределенным по пакетам. Поддержание конкретных требований к QoS контролируется, по меньшей мере, для приоритетного трафика. За счет отнесения к приоритетному классу даже для услуг и приложений реального времени обеспечивается достаточное качество обслуживания. 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
подразделяют потоки трафика, по меньшей мере, на два класса трафика, по меньшей мере, один из которых не имеет приоритета и, по меньшей мере, один имеет приоритет,
ограничивают поступление приоритетных потоков трафика в коммуникационную сеть с помощью проверки доступа (АС), которую проводят для каждого потока трафика в соответствующем входном узле и в соответствующем выходном узле,
потоки трафика передают от входного узла к выходным узлам,
по меньшей мере, для одного из передающих узлов, который принимает, по меньшей мере, часть передаваемых потоков трафика (301, 303-305, 308-315), определяют более одного исходящего оставшегося пути, по меньшей мере, к одному выходному узлу,
передаваемые от этого передающего узла к этому выходному узлу потоки трафика передают, по меньшей мере, по двум из определенных оставшихся путей.
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОММУТАЦИИ В РЕЖИМЕ АСИНХРОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ РЕЧЕВЫХ ВЫЗОВОВ | 1998 |
|
RU2153231C2 |
| DE 19923245 А1, 23.11.2000 | |||
| US 5953337 А, 14.09.1999 | |||
| WO 00/38371 А1, 29.06.2000 | |||
| WO 00/11881 А1, 02.03.2000. | |||
