-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Datenpaketübermittlungsnetzwerk wie etwa
das Internet und insbesondere ein Verfahren zur Schätzung der
verfügbaren
Bandbreite in dem Netzwerk an einer Netzwerkeingabestelle.
-
Stand der Technik
-
Die
verfügbare
Bandbreite in einem Datenpaketnetzwerk wie etwa dem Internet ist
keine Konstante, sondern ändert
sich aufgrund verschiedener Faktoren ständig. Diese Faktoren umfassen
die Menge des Datenverkehrs, der momentan über das Netzwerk übermittelt
wird, sowie die Bearbeitungszeit, die die Routing-Punkte benötigen, um
Datenpakete in dem Netzwerk von einem Knoten zum nächsten zu
befördern.
Eine Überlastung
des Netzwerks über
seine Bandbreitenleistungsfähigkeit
hinaus führt
mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Verlust von Datenpaketen und/oder
zu inakzeptablen Paketverzögerungen
zwischen der Netzwerkeingabestelle und der Netzwerkausgabestelle.
Je nach Art des übermittelten
Datenverkehrs muss für
einen einwandfreien Dienst eine gewisse Mindestdienstgüte (QoS,
Quality of Service) bereitgestellt sein. Zum Beispiel müssen in
einer Gesprächs-Dienstklasse
Datenpakete innerhalb eines minimalen Zeitfensters an ihrem Ziel
eintreffen, um eine natürliche
Gesprächsumgebung
bereitzustellen. In ähnlicher
Weise müssen
Datenpakete, die Streaming-Video oder Musik enthalten, mit einer
minimalen Verzögerungsabweichung
(Jitter) eintreffen, da anderenfalls das decodierte Video oder die
decodierte Musik nicht natürlich
fließt,
sondern „ruckartig" erscheint. Andererseits
können
Datenpakete, die eine E-Mail-Nachricht enthalten, oder Datenpakete,
die heruntergeladene Musik im Non-Streaming-Format enthalten, in einer
Hintergrund- Dienstklasse
transportiert werden, die weniger empfindlich für Paketverzögerungen ist, da Paketverzögerungen
bei solchen Informationen nur geringe Auswirkungen auf deren Wahrnehmung
haben, wenn überhaupt.
Die Kenntnis der verfügbaren Bandbreite
auf einer Eingabeseite des Datenpaketnetzwerks ermöglicht eine
intelligentere Steuerung von Paketflüssen in das Netzwerk, wodurch
die Einhaltung der Dienstgüte
maximiert wird. So können,
wenn die aktuelle verfügbare
Bandbreite gering ist, verzögerungsunempfindliche
Datenpaketflüsse
zurückgehalten
werden, während
den Datenpaketflüssen,
die verzögerungsempfindlicher
sind, eine höhere
Priorität
eingeräumt wird.
Ist die verfügbare
Bandbreite groß,
können
die Prioritäten
anders zugewiesen werden. Im drahtlosen Context-Handling-Paketdatenverkehr erleichtert
die Kenntnis der verfügbaren
Bandbreite die Geschwindigkeitssteuerung, um allen übertragenden
drahtlosen Endgeräten
und den dazwischen liegenden Routing-/Vermittlungsknoten zu signalisieren,
ihre Datenübertragungsraten
zu erhöhen
oder zu verringern, um alle übermittelnden
Endgeräte
mit einer gewissen Menge kontinuierlicher Datenflüsse solcherart
zu versorgen, dass die Nutzung der Bandbreite insgesamt nicht die
verfügbare
Bandbreite des Netzwerks übersteigt.
Dies fördert auch
die Notwendigkeit, die verfügbare
Bandbreite optimal zu nutzen.
-
Das
Problem bei der Schätzung
der verfügbaren
Bandbreite ist mannigfach. Zum Beispiel ist die Gesamtzeit, die
die Dienstpunkte in dem Netzwerk zum Routen von Paketen benötigen, ebenso
eine Unbekannte wie die Kenntnis der Datenverkehrsmenge, die in
dem Netzwerk von anderen Quellen aus transportiert werden. Die verfügbare Bandbreite
kann aus der Differenz zwischen der Gesamtkapazität des Paketnetzwerks (wie
etwa des Internets) und dem Umfang der aktuell genutzten Bandbreite
bestimmt werden. Diese beiden Faktoren können jedoch nicht ohne weiteres
unabhängig gemessen
werden. Nach dem Stand der Technik wurden verschiedene Methodiken
zur Bestimmung der verfügbaren
Bandbreite vorgeschlagen. Ein Verfahren, das als das „Pathchirp"-Verfahren bekannt
ist, flutet das Netzwerk mit Datenpaketen, bis es unfähig ist,
weiteren Datenverkehr aufzunehmen. Der an diesem Punkt eingegebene
Datenverkehr wird als die aktuelle Gesamtkapazität des Netzwerks an dieser Eingabestelle
bestimmt. Unvorteilhaft belastet dieses Verfahren das Netzwerk und
stört den
laufenden Datenverkehr. Außerdem
kann dieses Verfahren zu vollkommen falschen Ergebnissen führen, wenn
zwei verschiedene Knoten gleichzeitig versuchen, die verfügbare Bandbreite
zu schätzen,
da jeder Flutungsdatenverkehr an dem jeweils anderen Knoten als
verwendete Bandbreite erscheint. Bei einem anderen Verfahren wird
ein erstes Testdatenpaket in das Netzwerk eingegeben, das sich in die
Warteschlange für
die Übertragung
einreiht, gefolgt von einem zweiten Datenpaket, das sich in die
Warteschlange einreihen muss, bevor das erste Datenpaket verarbeitet
und über
das Netzwerk übertragen
wird. Die Verzögerung
zwischen diesen Datenpaketen auf der Empfangsseite im Vergleich
zur Verzögerung
zwischen diesen Paketen an der Eingabestelle wird als ein Maß der Verzögerung verwendet,
die den Datenpaketen aktuell auferlegt wird, wenn sie sich zwischen
der Eingabestelle und der Ausgabestelle in dem Netzwerk aufhalten.
Dies ergibt die verwendete Bandbreite des Netzwerks. Somit wird
zur Bestimmung der verfügbaren
Bandbreite, die wie oben erläutert
gleich der Differenz zwischen der gesamten Netzwerkkapazität und der
verwendeten Bandbreite ist, die gesamte Netzwerkkapazität benötigt. Obschon
es Verfahren zur Bestimmung der Gesamtkapazität gibt, sind die beiden Algorithmen,
wenn sie zusammen verwendet werden, zu komplex für die praktische Verwendung.
Außerdem
erfordert dieses Verfahren, dass sich beide Datenpakete gleichzeitig
in die Eingabewarteschlange einreihen und dort verbleiben, bevor
das Netzwerk das erste Datenpaket verarbeitet. Neben der Notwendigkeit, die
gesamte Netzwerkkapazität
zu kennen, ist dieses Verfahren der Verzögerungsmessung schwierig durchzuführen, da
es schwierig ist, die Datenpakettaktung so einzustellen, dass garantiert wird,
dass sich das zweite Datenpaket in die Warteschlange einreiht, bevor
das erste Datenpaket verarbeitet ist.
-
Eine
Schätzung
der verfügbaren
Bandbreite von End-to-End-Pfaden
unter Bedingungen mit nicht unerheblichem Querverkehr wird von S-r
Kang u.a. in „Packet-pair
bandwidth estimation: stochastic analysis of a single congested
node", Proceedings
of the 12th IEEE International Conference an Network Protocols (ICNP '04), Oktober 2004,
Seiten 316–325,
erläutert.
Dieses Papier erläutert
eine Methodik mit Datenpaketpaaren und Verfahren mit Datenpaketreihen,
die eine sehr lange Reihe von Paketen erfordern, um die verfügbare Bandbreite
und Kapazität
zu schätzen.
-
Die
veröffentlichte
US-Patentanmeldung
US 2002/0116154 A1 mit dem Titel „Network Tomography Using
Close-Spaced Unicast Packets",
veröffentlicht
am 22. August 2002, auf R. Nowak u.a., verwendet Gruppen von Kommunikationsdatenpaketen
mit geringen Abständen,
um Informationen zu bestimmen, aus denen Leistungsmerkmale von Kommunikationsverbindungen
innerhalb eines Netzwerks abgeleitet werden.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung haben sich die Erfinder einem Datenpaketübermittlungsnetzwerk
wie dem Internet mittels eines M/M/1-Warteschlangenmodells, einer
Poisson-Ankunft, eines Systems mit exponentieller Dienstzeitverteilung/Einzelserver
angenähert,
indem sie das gesamte Netzwerk als ein einzelnes Gebilde betrachteten,
das Übermittlungsdienste
bereitstellt.
-
Bei
einem M/M/1-Warteschlangenmodell wird die statische Abweichung der
Verteilung der Verweilzeit (die Summe der Verarbeitungszeit und
der Wartezeit in der Warteschlange) einer übermittelten Datenpaketreihe
in einer geschlossenen Form als der Kehrwert der Quadratzahl der
Differenz zwischen der Dienstrate und der Ankunftsrate poissonverteilter
Ereignisse offenbart. In dem Datenpaketübermittlungsnetzwerk ist die Dienstrate
die Menge der Zeit, die die Knoten in dem Netzwerk benötigen, um
die Datenpakete zu verarbeiten und sie durch das Netzwerk zu übertragen,
was die Erfinder als Analogie für
die Darstellung der Kapazität
des Netzwerks verwendet haben. In dem Datenpaketnetzwerk ist die
Ankunftsrate die Rate der Ankunft fremder Datenpakete in dem Netzwerk,
die nicht mit einer Paketreihe in Beziehung stehen, welche von einer
Netzwerkeingabestelle übertragen
werden soll, was als Analogie für
die Darstellung der aktuellen Nutzung des Netzwerks verwendet wurde.
Die Differenz zwischen der Kapazität und der aktuellen Nutzung
des Netzwerks stellt somit die Bandbreite dar, die verfügbar ist,
um die von der Netzwerkeingabestelle zu sendende Paketreihe zu bedienen.
Dementsprechend wurde aus diesem M/M/1-Modell des Datenpaketnetzwerks
festgestellt, dass die verfügbare
Bandbreite gleich dem Kehrwert der Quadratwurzel der Abweichung
der Verteilung der Verweilzeiten von Datenpaketen in dem Netzwerk
ist.
-
Um
die Abweichung der Verteilung der Verweilzeiten und somit die Bandbreite
des Datenpaketnetzwerks, die für
die Übermittlung
von Paketen von einer Eingabestelle zu einer Ausgabestelle verfügbar ist,
zu bestimmen, wird von einer Eingabestelle auf einer Sendeseite
des Netzwerks eine Testreihe von N Datenpaketen mit bekannten Zwischenpaketintervallen
eingegeben. Auf der Empfangsseite des Netzwerks werden die Paketankunftszeiten
gemessen und die Zwischenpaketintervalle jedes Paars empfangener
Pakete in der empfangenen Reihe werden berechnet und mit den bekannten
Zwischenpaketintervallen der entsprechenden Eingabepakete verglichen.
Die Abweichung der Verteilung der Verweilzeiten der Datenpakete
in dem Netzwerk kann dann mit Hilfe dieser Zeitdifferenzen berechnet
werden, obwohl die einzelnen Verweilzeiten der übermittelten Pakete nicht direkt
gemessen werden können.
-
Insbesondere
wird die Abweichung berechnet, indem zunächst die Differenzen zwischen
den Zwischenpaketintervallen zwischen jedem Paar empfangener Datenpakete
und den bekannten Zwischenpaketintervallen zwischen jedem entsprechenden
Paketpaar in der Eingabetestreihe bestimmt werden. Für jedes
Paket j in der empfangenen Reihe wird die Summe über alle k für k = 1
bis N der Differenz zwischen dem Zwischenpaketintervall zwischen
den Paketen j und k in der Ausgabepaketreihe und dem Zwischenpaketintervall zwischen
den entsprechenden Paketen j und k in der Eingabetestreihe berechnet.
Diese Summe, die die Differenz der Verweilzeiten für Paket
j gegenüber
allen anderen Paketen in der Ausgabereihe darstellt, wird durch N
dividiert, um den Unterschied der Verweilzeit für Paket j zur mittleren Verweilzeit
zu ergeben. Die Abweichung der Verweilzeiten für die Pakete 1 - N wird dann
bestimmt, indem der Durchschnitt über N der Summe der Quadratzahlen
des Unterschieds zur mittleren Verweilzeit jedes Pakets j für j = 1
bis N berechnet wird. Die verfügbare
Bandbreite kann dann aus der Quadratwurzel des Kehrwerts der Abweichung
mit Hilfe des M/M/1-Modells des Datenpaketnetzwerks geschätzt werden.
Die geschätzte
verfügbare
Bandbreite kann dann an die Netzwerkeingabestelle zurückgemeldet
werden, um die DAtenpaketflüsse
in das Netzwerk zu steuern.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnung
-
1 ist
ein Blockdiagram, das die Übermittlung
einer Datenpaketreihe durch ein Datenpaketnetzwerk wie etwa das
Internet zeigt,
-
2 zeigt
die Beziehung zwischen der Taktung von Datenpaketen in einer Eingabetestreihe,
-
3 zeigt
die Beziehung zwischen der Taktung von Datenpaketen in der entsprechenden
Paketreihe und
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte der Methodik einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
-
In 1 ist
ein Datenpaketnetzwerk 101 wie etwa das Internet mit einer
Eingabestelle 102 und einer Ausgabestelle 103 dargestellt.
Wie vorhergehend angemerkt, ist die an der Eingabestelle verfügbare Bandbreite
keine Konstante, sondern sie ändert
sich dynamisch aufgrund von Fluktuationen der Fremdlasten in dem Netzwerk
durch andere (nicht dargestellte) Eingaben. Ohne Informationen zur
Bandbreite, die für
Eingabepaketreihen verfügbar
ist, können
keine zuverlässigen
Garantien für
die Dienstgüte
für diese
Paketübermittlungen
gegeben werden, da keine bestimmten Mengen an Bandbreite reserviert
werden können.
-
Da
jedes Datenpaket, das das Netzwerk von der Eingabestelle zur Ausgabestelle
durchquert, nicht unbedingt demselben Pfad folgt, ist die Verweilzeit
eines Pakets in dem Netzwerk nicht von Paket zu Paket konstant,
da verschiedene Routing-Punkte innerhalb des Netzwerks mehr Zeit
als andere für
die Bearbeitung von Paketen benötigen
können,
während
sie die Pakete in dem Netzwerk von Knoten zu Knoten leiten, und
die Zeit, die ein Paket in einer Eingabewarteschlange auf die Bearbeitung
durch das Netzwerk wartet, nachdem es in das Netzwerk eingegeben
wurde, hängt
von verschiedenen Faktoren ab, zu denen die angetroffene Auslastung
in dem Netzwerk gehört.
So wird eine Eingabereihe 104 von Datenpaketen mit einem
bekannten Zwischenpaketabstand mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer
Ausgabereihe von Datenpaketen 105 mit unterschiedlichen
Zwischenpaketabständen,
aufgrund der unterschiedlichen Verweilzeit, die jedem Paket mit
hoher Wahrscheinlichkeit widerfährt,
während
es das Netzwerk 101 von der Eingabestelle 102 zur
Ausgabestelle 103 durchquert, wobei die Verweilzeit eines
Pakets gleich der Summe aus der Wartezeit an der Eingabestelle und der
Verarbeitungszeit des Pakets im Netzwerk ist. Das M/M/1-Warteschlangenmodell
stellt eine umfassende Ansicht des Systems mit seiner effektiven
Dienstrate und verfügbaren
Bandbreite dar.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann die verfügbare
Bandbreite des Datenpaketnetzwerks 101 aus der Abweichung
der Verweilzeiten einer Testreihe von Testpaketen mit bekannten
Zwischenpaketintervallen ermittelt werden, die in das Netzwerk eingegeben
und zu einer Ausgabestelle Übertragen
werden. Da die Verweilzeiten der eingegebenen Pakete in dem Netzwerk
nicht einzeln gemessen werden können (der
Zeitpunkt, an dem ein Paket in das Netzwerk eingegeben wird, ist
auf der Empfangsseite unbekannt), wird die Abweichung der Verweilzeiten
wie folgt bestimmt:
-
An
der Eingabestelle 102 des Netzwerks 101, an der
eine Schätzung
der verfügbaren
Bandbreite gewünscht
wird, wird die Testreihe von Pakten mit bekannten Zwischenpaketintervallen
eingegeben. 2 zeigt diese Eingabetestreihe,
die aus N Paketen mit bekannten Zwischenpaketintervallen besteht.
I(j,k), das Intervall zwischen den Paketen j und k, ist gegeben
mit: I(j,k) = Ti(k) – Ti(j) (1)wobei
Ti(j) der Zeitpunkt ist, an dem das j. Paket
in das Netzwerk eingegeben wird, und Ti(k)
der Zeitpunkt ist, an dem das k. Paket in das Netzwerk eingegeben
wird. I(j,k) ist ein Parameter mit bekannten Werten, wobei die Zwischenpaketintervalle
für aufeinander
folgende j und k typisch gleich sind.
-
An
der Ausgabeseite des Netzwerks an der Ausgabestelle 103 wird
die empfangene Testreihe aufgefangen, und die Ankunftszeit jedes
Pakets wird gemessen und die Zwischenpaketintervalle werden berechnet. 3 zeigt
die entsprechende Ausgabereihe, die aus N Paketen besteht. In der
Ausgabereihe ist O(j,k) das Intervall zwischen den Paketen j und
k und ist gegeben mit: O(j, k) = To(k) – To(j) (2)wobei
To(j) die Ankunftszeit des j. Pakets und
To(k) die Ankunftszeit des k. Pakets auf
der Empfangsseite ist.
-
Die
Ankunftszeit von Paket k, To(k) ist gegeben
als: To(k)
= Ti(k) + S(k), (3)wobei S(k)
die Verweilzeit des k. Pakets in dem Netzwerk ist.
-
O(j,k)
kann somit ausgedrückt
werden als: O(j,k) = Ti(k)
+ S(k) – [Ti(j) + S(j)] = I(j,k) + S(k) – S(j). (4)
-
Die
als DS(j,k) definierte Differenz zwischen dem Ausgabeintervall zwischen
den Paketen j und k und dem Eingabeintervall zwischen den Paketen
j und k ist gegeben als: DS(j,k) ≡ O(j,k) – I(j,k)
= S(k) – S(j). (5)
-
Obschon
die einzelnen Verweilzeiten S(j) und S(k) der Pakete j und k nicht
einzeln gemessen werden können,
da nicht bekannt ist, wann die Pakete j und k in das Netzwerk eingegeben
wurden, und zwischen den Endpunkten kein Synchronismus vorausgesetzt
werden kann, kann DS(j,k) über
die Gleichung (5) aus der Differenz zwischen den messbaren Ankunftszeiten
der Pakete j und k an der Ausgabe und dem bekannten Zwischenpaketabstand
zwischen den Paketen j und k in der Testeingabereihe von N Pakten
bestimmt werden.
-
Durch
Betrachtung des gesamten Netzwerks als ein einzelnes Gebilde, das
einen Übermittlungsdienst bereitstellt,
kann das Datenpaketnetzwerk zwischen der Eingabe und der Ausgabe
als ein System mit M/M/1-Warteschlange,
einer Poisson-Ankunft und exponentieller Dienstzeitverteilung/Einzelserver
annähernd beschrieben
werden. Gemäß dem zugrunde
liegenden M/M/1-Modell sind die Verweilzeiten der Pakete exponentiell
verteilte Zufallsvariablen. Die exponentiell verteilten Verweilzeiten
von über
das Netzwerk gesendeten Paketen weisen den folgenden Mittelwert
und die folgende Abweichung auf:
wobei μ gleich der
mittleren Dienstrate und λ gleich
der mittleren Ankunftsrate ist.
-
Die
Dienstrate ist die Zeitmenge, die Knoten für die Verarbeitung von über das
Netzwerk übermittelten Paketen
benötigen.
Die Erfinder haben aufschlussreich die Analogie gezogen, dass die
mittlere Dienstrate mit der Gesamtkapazität des Paketnetzwerks assoziiert
werden kann. Diese Analogie kann hergestellt werden, weil die Dienstrate
insgesamt die Gesamtfähigkeit
des Netzwerks zur Verarbeitung von Paketen zum Zweck ihrer Übermittlung
von einem Endpunkt zu einem anderen ausdrückt. Die mittlere Ankunftsrate
ist die Rate des Eintreffens fremder Pakete, die mit der übermittelten
Paketreihe nicht in Beziehung stehen, in dem Netzwerk. Die Erfinder
haben aufschlussreich die Analogie gezogen, dass die Ankunftsrate
der Bandbreite entspricht, die in dem Netzwerk von anderen genutzt
wird. Dass die Ankunftsrate als analog zur verwendeten Bandbreite
gesehen werden kann, liegt darin begründet, dass die Pakete, die
insgesamt während
der Zeit bedient werden, in der die übermittelten Pakete durch das
Transportnetzwerk reisen, den Hauptanteil von Paketen darstellen, die
das Netzwerk gerade bearbeitet. Die Differenz zwischen der Gesamtkapazität (Dienstrate)
und der Bandbreite, die aktuell von anderen verwendet wird (Ankunftsrate),
ist gleich der aktuell verfügbaren
Bandbreite, das heißt,
der Bandbreite, die zum Bedienen der Paketreihe, die von der Netzwerkeingabestelle
aus auf das Netzwerk übermittelt
werden soll, verfügbar
ist.
-
Die
Abweichung (V) der Verweilzeiten kann somit annähernd beschrieben werden als:
wobei
ABW für
die verfügbare
Bandbreite steht.
-
Die
verfügbare
Bandbreite kann somit annähernd
aus der Abweichung der Verweilzeiten beschrieben werden aus:
wobei ABW als die Anzahl
bedienbarer Pakete pro Sekunde ausgedrückt ist. ABW kann äquivalent
in Bits pro Sekunde ausgedrückt
werden als:
ABWbps =
PS·ABW, (10)wobei PS
für die
Größe eines
IP-Pakets, ausgedrückt
in Bit, steht.
-
Die
Abweichung der Verweilzeiten wird wie folgt bestimmt:
Zunächst ist
die Differenz der Verweilzeiten für Paket j gegenüber allen
anderen Paketen in der Ausgabereihe abzüglich der entsprechenden Zwischenpaketzeitdifferenzen
in der Eingabepaketreihe als D(j) definiert und ist gegeben als:
-
D(j)
kann aus der Summe der Differenzen über alle k zwischen den Zwischenpaketzeiten
zwischen den Paketen j und k in der Ausgabepaketreihe und den Zwischenpaketzeiten
zwischen denselben Paketen in der Testeingabereihe berechnet werden.
Da die Zwischenpaketzeiten in der Testeingabereihe bekannt sind und
die Ankunftszeiten zwischen den Paketen in der Ausgabereihe beobachtbar
sind, kann D(j) ohne weiteres bestimmt werden.
-
Der
Mittelwert von D(j) über
alle N Pakete ist gegeben als:
wobei
E(S) gleich dem Mittelwert der Verweilzeiten ist:
-
Nach
den Gleichungen (12) und (13) stellt damit d(j) für Paket
j den Betrag dar, um den sich seine Verweilzeit von der mittleren
Verweilzeit aller empfangenen Pakete als Reaktion auf die übermittelte
Testreihe mit N Paketen unterscheidet, und kann aus jedem D(j) berechnet
werden. Die Abweichung V der Verweilzeit kann somit durch Betrachtung
jedes d(j): d(1), d(2), ..., d(N) wie folgt bestimmt werden:
-
Ist
die Abweichung aus Gleichung (14) berechnet, so kann die verfügbare Bandbreite
(in bps) ohne weiteres aus der Gleichung (10) berechnet werden.
-
Die
verfügbare
Bandbreite kann, sobald sie an der Ausgabestelle 103 des
Netzwerks 101 in 1 geschätzt wurde,
zurück
zur Eingabestelle 102 übermittelt
werden, um beispielsweise den Paketfluss in das Netzwerk zu steuern,
um eine gewünschte
Dienstgüte
(QoS) beizubehalten. Wenn beispielsweise das Paketnetzwerk gerade
drahtlosen Datenverkehr transportiert, kann die geschätzte verfügbare Bandbreite
zur Erleichterung der Geschwindigkeitssteuerung verwendet werden,
um allen Elementen des drahtlosen Netzwerks zu signalisieren, ihre Übertragungsraten
auf eine Weise zu erhöhen
oder zu verringern, die gewisse anhaltende Datenflüsse für alle aktuell
aktiven Datenflüsse
solcherart bereitstellt, dass die insgesamt verwendete Bandbreite nicht
die verfügbare
Bandbreite des Netzwerks übersteigt.
-
In 4 ist
ein Flussdiagramm dargestellt, das die Methodik zur Bestimmung der
verfügbaren
Bandbreite eines Datenpaketnetzwerks gemäß der beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zusammenfasst. In Schritt 401 wird
an einer Eingabestelle eine Testpaketreihe aus N Datenpaketen mit
bekannten Zwischenpaketintervallzeiten in das Netzwerk eingegeben.
In Schritt 402 wird an der Netzwerkausgabestelle die Ankunftszeit
jedes Pakets in der Reihe gemessen. In Schritt 403 werden
die Zwischenpaketintervallzeiten in der Ausgabereihe zwischen jedem
Paketpaar j und k für
alle j und k zwischen 1 und N berechnet. In Schritt 404 wird
für jedes
Paket j die Summe über
alle k der Differenzen zwischen der Intervallzeit zwischen den Paketen
j und k in der Ausgabereihe und der Intervallzeit zwischen den entsprechenden
Paketen j und k in der Eingabereihe berechnet (D(j)). In Schritt 405 wird
für jedes
j der Durchschnitt über
alle N jedes D(j) berechnet (d(j)), der für das Paket j die Differenz
darstellt, um die seine Verweilzeit von der mittleren Verweilzeit für alle Pakete
in der Reihe abweicht. In Schritt 406 wird die Abweichung
(V) der Verweilzeiten aus dem Durchschnitt über N der Summe der Quadratzahlen
von d(j) für
jedes Paket j berechnet. In Schritt 407 wird die verfügbare Bandbreite
aus der Abweichung geschätzt.
In Schritt 408 wird die geschätzte verfügbare Bandbreite, an die Eingabestelle
zurückgemeldet,
um die Datenverkehrsflüsse
zu steuern und zu leiten oder zu anderen Zwecken.
-
Die
oben beschriebene Methodik kann in Software, in Hardware oder in
einer Kombination aus Hardware und Software in einer Weise implementiert
werden, die dem Fachmann bekannt ist. Die Hardware und/oder Software
kann sich überall
im Datenpaketnetzwerk befinden oder für das Datenpaketnetzwerk zugänglich sein,
wie etwa auf einem Server oder in einem anderen, an das Netzwerk
angeschlossenen Gerät. Die
geschätzte
verfügbare
Bandbreite des Datenpaketnetzwerks kann über das Netzwerk oder außerhalb
des Netzwerks an die Eingabestelle zurückgesendet werden. Die verfügbare Bandbreite
kann in regelmäßigen oder
in unregelmäßigen Abständen bestimmt
werden.
-
Die
oben beschriebene Ausführungsform
illustriert die Schätzung
der verfügbaren
Bandbreite eines Datenpaketnetzwerks und stellt lediglich die Prinzipien
der Erfindung dar. Außerdem
sollen grundsätzlich
alle vorliegend angeführten
Beispiele und jegliche vorliegend verwendete Bedingungssprache ausdrücklich nur Unterweisungszwecken
dienen, um den Leser in seinem Verständnis der Prinzipien der Erfindung
und der vom (von den) Erfinder(n) zur Weiterentwicklung der Technik
beigetragenen Konzepte zu unterstützen, und sie sollen als nicht
einschränkend
für solche
konkret genannten Beispiele und Bedingungen interpretiert werden.
Darüber
hinaus sollen alle vorliegenden Aussagen zu Prinzipien, Aspekten
und Ausführungsformen
der Erfindung sowie zu konkreten Beispielen für die Erfindung sowohl deren
strukturelle als auch funktionelle Äquivalente umfassen. Des Weiteren
ist beabsichtigt, dass solche Äquivalente
sowohl derzeit bekannte Äquivalente
als auch zukünftig
entwickelte Äquivalente
umfassen, d.h. alle entwickelten Elemente, die ungeachtet der Struktur die
gleiche Funktion ausführen.
-
So
wird beispielsweise der Fachmann einzuschätzen wissen, dass die vorliegenden
Schaubilder konzeptionelle Ansichten darstellen, die die Prinzipien
der Erfindung abbilden.
-
In
den nachfolgenden Ansprüchen
soll jedes Element, das als ein Mittel zur Ausführung einer angegebenen Funktion
ausgedrückt
ist, jede beliebige Art und Weise der Ausführung dieser Funktion umfassen,
einschließlich
beispielsweise a) einer Kombination aus Schaltungselementen, die
diese Funktion ausführt,
oder b) Software jeglicher Form, die daher Firmware, Mikroprogrammierung
oder dergleichen in Kombination mit geeigneten Schaltkreisen zum
Ausführen
dieser Software zur Ausübung
dieser Funktion einschließt.
Die durch diese Ansprüche
definierte Erfindung liegt in der Tatsache, dass die von den verschiedenen
angegebenen Mitteln bereitgestellten Funktionalitäten in der
Art und Weise kombiniert und zusammengebracht werden, die die Ansprüche festlegen.
Die Anmelder betrachten daher jedes Mittel, das diese Funktionalitäten bereitstellen kann,
als äquivalent
zu den vorliegend dargestellten Mitteln. Wortliste
FIG.4
