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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem
Datennetz mit einer Vielzahl von Netzknoten sowie ein entsprechendes
Datennetz und einen entsprechenden Netzknoten.
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Zur
effizienten Verteilung von Datenströmen, beispielsweise von Videoströmen, über Datennetze werden
heutzutage so genannte Multicast-Verfahren eingesetzt. Solche Verfahren
haben zur Aufgabe, einen Datenstrom nicht nur Punkt-zu-Punkt zwischen zwei
Netzknoten auszutauschen, sondern einer Vielzahl von Netzknoten
gleichzeitig zur Verfügung
zu stellen.
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Im
Bereich von paketbasierten IP-Netzen ist ein IP-Multicast-Verfahren bekannt,
in dem die Multicasting-Funktion auf der IP-Netzwerkschicht in den einzelnen
Routern des Netzes integriert ist. Darüber hinaus sind Multicast-Verfahren
auf der Applikationsschicht gemäß dem OSI-Referenzmodell
bekannt. Diese Verfahren nutzen in der Netzwerkschicht weiterhin
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, wobei die Multicasting-Funktionalität durch
ein Overlay-Netz in der Applikationsschicht bereitgestellt wird.
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In
der Druckschrift [1] ist ein Multicast-Verfahren in der Applikationsschicht
beschrieben. Bei diesem Verfahren werden disjunkte Verteilbäume erstellt,
indem der zu übertragende
Datenstrom in mehrere disjunkte Teilströme aufgeteilt wird, welche durch
das Netz weitergeleitet werden. Die Netzknoten, die einen Teilstrom
empfangen, leiten diesen an mehrere Netzknoten weiter, so dass eine
breite Verteilung der Teilströme
im Netz erfolgt. Die Verteilung ist hierbei derart organisiert,
dass alle Netzknoten auch alle Teilströme des Datenstroms empfangen und
diesen zu dem ursprünglichen
Datenstrom zusammensetzen können.
Dieses Verfahren hat jedoch einige Nachteile. Insbesondere ist in
einzelnen Netzknoten die Upstream-Kapazität zum Aussenden von Daten oftmals
limitiert, so dass nicht genügend
Teilströme
von einem Netzknoten an weitere Netzknoten weitergeleitet werden
können
und somit keine schnelle und effiziente Verteilung der Teilströme im Netz
stattfindet. Darüber
hinaus beschreibt dieses Verfahren keinen effektiven Fehlerschutz
bei Paketverlusten, beispielsweise durch Staus, Übertragungsfehler oder bei
Ausfall von Netzknoten. Insbesondere bei der Übertragung von Videoströmen ist jedoch
ein effektiver Fehlerschutz sehr wichtig, da schlechte Videoqualität von den
Benutzern nicht toleriert wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem
Datennetz zu schaffen, welches eine zuverlässige und effiziente Verteilung
der Daten in dem Datennetz an mehrere Netzknoten gewährleistet.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Datenstrom, der an mehrere empfangende Netzknoten in dem
Datennetz zu übertragen
ist, in eine Vielzahl von Teilströmen aufgeteilt. Die Teilströme werden über mehrere
zwischengeschaltete Netzknoten im Datennetz derart verteilt, dass
die empfangenden Netzknoten jeweils alle Teilströme der Vielzahl von Teilströmen empfangen,
wobei zumindest einige der zwischengeschalteten Netzknoten einen
empfangenen Teilstrom an mehrere Netzknoten senden. Mit diesen Merkmalen
wird gewährleistet,
dass sich die Teilströme
im Netz auffächern.
Das Auffächern
wird dadurch erreicht, dass einige zwischengeschaltete Netzknoten
den empfangenen Teilstrom nicht nur an einen Netzknoten, sondern
an mehrere senden. Darüber
hinaus wird durch die obigen Merkmale sichergestellt, dass die empfangenden
Netzknoten jeweils auch alle Teilströme der Vielzahl von Teilströmen empfangen,
um die Teilströme
dann wieder zu dem ursprünglichen
Datenstrom zusammenzusetzen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Übertragung der Teilströme einer
oder mehrere der zwischengeschalteten Netzknoten Weiterleitungsknoten sind,
wobei ein Weiterleitungsknoten eine Anzahl von Teilströmen empfängt und
einen oder mehrere der empfangenen Teilströme jeweils an wenigstens zwei
Netzknoten sendet, wobei die Anzahl von Teilströmen kleiner als die Vielzahl
von Teilströmen
ist. Mit diesem Merkmal wird eine neue Klasse von Knoten geschaffen,
deren Hauptfunktionalität
das Weiterleiten von Teilströmen ist.
Da diese Knoten nicht alle Teilströme empfangen, ist es nicht
beabsichtigt, in diesen Knoten den Datenstrom wieder aus der Vielzahl
von Teilströmen
zusammenzusetzen. Vielmehr übernehmen
die Weiterleitungsknoten die Funktion des schnelleren Verteilens
der Teilströme
im Netz. Darüber
hinaus kann mit solchen Weiterleitungsknoten auch ein Fehlerschutz erreicht
werden, wie weiter unten noch näher
erläutert
wird.
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Es
besteht ferner die Möglichkeit,
in einem Netz vorhandene Knoten als Weiterleitungsknoten in dem
Datenübertragungsverfahren
einzubinden. Dies ist insbesondere dann interessant, wenn die einzubindenden
Knoten eine hohe Kapazität
zum Aussenden von Daten (auch als Upstream-Kapazität bezeichnet)
zur Verfügung
stellen. Durch die Einbindung solcher Weiterleitungsknoten können dann
in dem Datennetz die anderen Netzknoten entlastet werden. Somit
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
auch ein stabileres Datennetz mit geringerer Ausfallwahrscheinlichkeit
von Knoten geschaffen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
empfangen die Weiterleitungsknoten jeweils nur einen einzigen Teilstrom,
den sie dann an zumindest zwei weitere Netzknoten weitersenden.
Es ist jedoch auch möglich,
dass die Weiterleitungsknoten auch mehrere Teilströme empfangen,
welche vorzugsweise unterschiedlich zueinander sind. Eine besonders
gute Verteilung der Teilströme
im Netz wird in einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch bewirkt,
dass einer oder mehrere der Weiterleitungsknoten jeweils jeden von
dem jeweiligen Weiterleitungsknoten empfangenen Teilstrom an wenigstens
zwei Netzknoten sendet. Es erfolgt somit für jeden eingehenden Teilstrom eine
Auffächerung
in zumin dest zwei weitere Teilströme, so dass eine schnelle Verteilung
der Teilströme im
Netz erreicht wird.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens übernehmen
zumindest ein Teil der empfangenden Netzknoten nicht nur die Funktion
des Datenempfangs, sondern sie fungieren auch als zwischengeschaltete
Knoten. Es ist hierbei insbesondere auch möglich, dass alle empfangenen
Netzknoten beide Funktionen übernehmen,
das heißt
jeder empfangende Netzknoten sendet auch zumindest einen Teilstrom
an mehrere Netzknoten aus.
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Die
Aufteilung des Datenstroms im Datennetz erfolgt in einer besonders
bevorzugten Ausführungsform
in einem sendenden Netzknoten, der selbst Bestandteil des Datennetzes
ist, wobei der sendende Netzknoten jeden Teilstrom an einen Netzknoten
in dem Datennetz sendet. Es kann somit eine dezentrale Datennetzstruktur
geschaffen werden, bei der die Verteilung des Datenstroms von einem
beliebigen Netzknoten im Datennetz initiiert wird.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die Vielzahl von Teilströmen
disjunkte Datenströme,
so dass keine redundanten Informationen übertragen werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann durch die Integration von Weiterleitungsknoten ein Fehlerschutz
im Datennetz erreicht werden. Dies geschieht dadurch, dass im Falle,
dass ein Netzknoten einen verlustbehafteten und/oder fehlerhaften
Teilstrom empfängt, dieser
Netzknoten den verlustbehafteten und/oder fehlerhaften Teilstrom
als Ganzes oder nur die verloren gegangenen und/oder fehlerhaften
Abschnitte des Teilstroms von einem Weiterleitungsknoten anfordert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist es auch möglich,
dass im Falle, dass ein jeweiliger Netzknoten einen verlustbehafteten
und/oder fehlerhaften Teilstrom empfängt, der jeweilige Netzknoten
wenigstens einen Weiterleitungsknoten, der den entsprechenden Teilstrom
fehlerfrei empfangen hat, anweist, den Teilstrom oder die fehlerhaften
und/oder verloren gegangenen Abschnitte des Teilstroms an diejenigen
Netzknoten zu senden, die den Teilstrom von dem jeweiligen Netzknoten
empfangen sollen.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch dazu genutzt werden, Kapazitäts-Engpässe von einzelnen Knoten mit
Hilfe der Weiterleitungsknoten auszugleichen. Dies wird dadurch
erreicht, dass im Falle, dass ein jeweiliger Netzknoten feststellt,
dass seine Sendekapazität
zum Aussenden eines empfangenen Teilstroms an eine vorbestimmte
Anzahl von Knoten nicht mehr ausreicht, der jeweilige Netzknoten
wenigstens einen Weiterleitungsknoten, der auch den entsprechenden
Teilstrom empfangen hat, anweist, den Teilstrom an einen oder mehrere
der vorbestimmten Netzknoten zu senden.
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Die
soeben beschriebenen Ausführungsformen,
bei denen ein Fehlerschutz bzw. die Überbrückung von Kapazitäts-Engpässen erreicht
wird, verwenden vorzugsweise ein Zuweisungsschema, um Teilströme nochmals
anzufordern bzw. Weiterleitungsknoten anzuweisen, Teilströme an andere
Weiterleitungsknoten zu schicken. Hierbei werden einem oder mehreren
Netzknoten jeweils ein oder mehrere Weiterleitungsknoten zugewiesen,
wobei der oder die mehreren Netzknoten Teilströme oder Abschnitte der Teilströme von den
zugewiesenen Weiterleitungsknoten anfordern können und/oder wobei der oder
die mehreren Netzkoten die zugewiesenen Weiterleitungsknoten anweisen
können,
Teilströme
oder Abschnitte der Teilströme
an andere Netzknoten zu senden. Die Zuweisung der Weiterleitungsknoten
zu Netzknoten kann entweder innerhalb der Teilströme (so genannte
Inband-Signalisierung)
oder auch separat zu den Teilströmen
(so genannte Outband-Signalisierung) an die Netzknoten übertragen
werden.
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Damit
die Netzknoten bei Übertragungsfehlern
möglichst
lange Teilströme
von Weiterleitungsknoten anfordern können, werden in einer Ausgestaltung
die von einem Weiterleitungsknoten empfangenen Teilströme eine
vorbestimmte Zeitperiode gepuffert.
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Gegebenenfalls
kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren
neben dem oben beschriebenen Fehlerschutz bzw. alternativ zu diesem
Fehlerschutz ein weiteres bzw. anderes Fehlerschutzverfahren, insbesondere
das FEC-Verfahren (FEC = Forward Error Correction), eingesetzt werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Verfahren in einem paketvermittelten Datennetz eingesetzt,
insbesondere in einem IP-Datennetz
(IP = Internet Protokoll). Das Verfahren beruht hierbei vorzugsweise
auf einem Multicast-Verfahren auf der Applikationsschicht im OSI-Referenzmodell.
Vorzugsweise wird bei einem derartigen Multicast-Verfahren UDP (UDP
= User Datagram Protokoll) als Transportprotokoll in der Transportschicht
im OSI-Referenzmodell verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich insbesondere zur Übertragung
von Videodatenströmen,
z.B. von codierten Videodatenströmen,
welche dann in den empfangenden Netzknoten mit einem entsprechenden
Decoder decodiert werden können.
Ein wichtiges Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dezentrale
Datennetze, insbesondere Peer-to-Peer-Datennetze.
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Neben
dem soeben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner
ein Datennetz, mit einer Vielzahl von Netzknoten, wobei das Datennetz derart
ausgestaltet ist, das in diesem Datennetz ein Verfahren gemäß der Erfindung
durchführbar
ist. Wie oben bereits erwähnt,
ist das Datennetz vorzugsweise ein IP-basiertes Datennetz und/oder
ein dezentrales Datennetz, insbesondere ein Peer-to-Peer-Datennetz.
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Die
Erfindung umfasst neben dem Datennetz auch noch einen einzelnen
Netzknoten zur Verwendung in einem Datennetz, wobei der Netzknoten
derart ausgestaltet ist, dass er bei der Übertragung von Teilströmen eines
Datenstroms mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Anzahl von
Teilströmen empfängt und
einen oder mehrere der empfangenen Teilströme jeweils an wenigstens zwei
Netzknoten sendet, wobei die Anzahl von Teilströmen kleiner als die Vielzahl
von Teilströmen
ist. Der Netzknoten kann hierbei ein Netzrechner sein. Es ist jedoch
auch möglich,
dass der Netzknoten eine beliebige andere Vorrichtung zum Datensenden
und Datenempfangen ist, beispielsweise eine Set-Top-Box und dergleichen. Solche
Geräte
beinhalten vorzugsweise einen Decoder, der einen empfangenen codierten
Videostrom wieder decodiert.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Datenübertragungsverfahrens gemäß dem Stand
der Technik; und
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2 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenübertragungsverfahrens.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines IP-basierten Datennetzes
beschrieben, welches eine Vielzahl von Netzknoten in der Form von
Netzrechnern aufweist, wobei das Verfahren gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform
auf einem sog. Application-Layer-Multicast-Verfahren beruht, bei dem
ein Datenstrom an mehrere Netzknoten übertragen wird. Die Multicasting-Funktion
wird hierbei auf der Applikationsschicht im OSI-Referenzmodell erreicht,
wobei die Datenübertragung
in der Netzwerkschicht weiterhin eine Unicast-Übertragung ist, das heißt jede
Kante zwischen zwei Netzknoten entspricht einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung
zwischen den Netzknoten.
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Die
nachfolgend beschriebene Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist eine Weiterentwicklung eines speziel len Application-Layer-Multicast-Verfahren,
mit dem ein sog. Splitstream erzeugt wird, in dem ein Datenstrom
in eine Vielzahl von Teilströmen
aufgeteilt wird, die über
unterschiedliche Netzknoten an die für den Empfang des Datenstroms
vorgesehenen Netzknoten weitergeleitet werden. Die Weiterleitung
erfolgt hierbei derart, dass die Netzknoten, welche den Datenstrom
empfangen sollen, alle Teilströme
empfangen und diese dann zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammensetzen können. Dieses
Verfahren ist beispielsweise in der bereits erwähnten Druckschrift [1] beschrieben.
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1 zeigt
nochmals vereinfacht die Datenübertragung
gemäß dem obigen
bekannten Datenübertragungsverfahren.
Es wird hierbei ein Datennetz mit vier Netzknoten N1, N2, N3 und
N4 betrachtet, wobei alle Netzknoten Rechner sind, was schematisiert
in 1 für
den Netzknoten N1 angedeutet ist. Die Netzknoten müssen jedoch
nicht unbedingt Rechner sein, insbesondere können die Netzknoten auch beliebige
andere Datenempfangsgeräte
darstellen, welche die empfangenen Teilströme verarbeiten können.
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Der
Netzknoten N1 möchte
einen Datenstrom an alle weiteren Netzknoten N2, N3 und N4 in dem
Datennetz senden. Hierzu teilt der Netzknoten N1 den zu sendenden
Datenstrom in drei Teilströme T1,
T2 und T3 auf. Hier und im Folgenden wird ein Teilstrom T1 durch
eine durchgezogene Linie wiedergegeben, ein Teilstrom T2 durch eine
gestrichelte Linie und ein Teilstrom T3 durch eine strichpunktierte Linie.
Der Netzknoten N1 sendet einen Teilstrom an jeden Netzknoten N2,
N3 und N4. Der Teilstrom T1 wird hierbei an den Netzknoten N2, der
Teilstrom T2 an den Netzknoten N3 und der Teilstrom T3 an den Netzknoten
N4 übertragen.
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Jeder
der Netzknoten N1 bis N4 hat eine bestimmte Kapazität, um Daten
als Upstream an weitere Knoten weiterzuleiten. In dem Beispiel der 1 kann
jeder Knoten zwei Teilströme
weiterleiten. Damit jeder der Knoten N2, N3 und N4 alle drei Teilströme empfängt, sendet
der Knoten N2 den empfangenen Teilstrom T1 sowohl an den Knoten
N3 als auch an den Knoten N4. Der Knoten N3 sendet den von ihm empfangenen
Teilstrom T2 sowohl an den Knoten N2 als auch an den Knoten N4.
Analog sendet der Knoten N4 den von ihm empfangenen Teilstrom T3
sowohl an den Knoten N2 als auch an den Knoten N3.
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Aufgrund
der beschränkten
Upstream-Kapazität
der Knoten kann keine weitere Verteilung der Teilströme in dem
Datennetz an andere Knoten erfolgen, da jeder der Knoten N2, N3
und N4 bereits zwei Teilströme
aussendet und somit keine Kapazität zur Weiterleitung der Teilströme an andere
Knoten hat. Das Verfahren in 1 gewährleistet
somit nur eine eingeschränkte
Multicasting-Funktionalität,
bei der nur drei Knoten einen Datenstrom empfangen können. Darüber hinaus
erweist es sich in dem Datennetz der 1 als nachteilhaft,
dass bei einer verlustbehafteten oder fehlerbehafteten Datenübertragung eines
Teilstroms keine Möglichkeit
besteht, sich die verloren gegangenen bzw. fehlerbehafteten Daten wiederzubeschaffen.
Es können
zum Fehlerschutz nur aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren, wie
z. B. das FEC-Verfahren, verwendet werden, bei denen den übertragenen
Daten Redundanz hinzugefügt
wird. Dies führt
jedoch zu einer größeren Menge an
zu übertragenden
Daten. Werden mit dem Datenstrom beispielsweise Videodaten übertragen,
leidet hierunter die Videoqualität,
da der Anteil der Bandbreite für
Video verringert werden muss, um die erhöhte Datenmenge transportieren
zu können.
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Um
die in Bezug auf 1 beschriebenen Probleme in
bekannten Splitstream-Verfahren zu umgehen, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorgeschlagen, eine neue Klasse von Netzknoten in dem Datennetz
einzuführen,
wie im Folgenden anhand von 2 erläutert wird.
In 2 ist ein Datennetz mit neun herkömmlichen
Knoten N1, N2, ..., N9 gezeigt, welche analog zur 1 Netzrechner darstellen.
Auch in 2 ist zur Veranschaulichung der
Knoten N1 schematisiert als Rechner dargestellt. Der Knoten N1 möchte wiederum
einen Datenstrom an die Netzrechner N2 bis N9 senden. Analog zu 1 wird
hierzu ein Splitstream-Verfahren verwendet, wobei der Knoten N1
den Datenstrom wiederum in die Teilströme T1, T2 und T3 aufteilt.
Im Unterschied zu dem herkömmlichen
Verfahren gemäß 1 sind
neben den Netzknoten N1 bis N9 eine weitere Klasse von sog. Relay-
oder Weiterleitungsknoten vorgesehen, die in 2 schwarz
gezeichnet sind und als R1, R2 und R3 bezeichnet sind. Im Gegensatz
zu den Knoten N1 bis N9 haben diese Knoten kein Interesse daran,
den übertragenen
Datenstrom, das heißt
alle Teilströme
T1, T2 und T3 komplett zu empfangen. Die Knoten zeichnen sich somit dadurch
aus, dass sie eine geringere Anzahl als die drei Datenströme T1, T2
und T3 empfangen.
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Die
Knoten R1, R2 und R3 stellen ihre Kapazität zur Upstream-Übertragung zur Verfügung, um Datenströme an eine
größere Anzahl
von Netzknoten im Netz zu verteilen. Hierzu haben die Knoten die Funktionalität, dass
sie wenigstens einen empfangenen Datenstrom an wenigstens zwei weitere
Netzknoten weiterleiten. Um zu erreichen, dass Knoten im Netz die
Funktionalität
von Relay-Knoten übernehmen,
müssen
die Netzknoten bzw. die entsprechenden Bediener der Netzrechner
dazu motiviert werden, ihre Upstream-Kapazität zur Verfügung zu stellen. Dies kann
in der Form von Incentives erfolgen. Beispielsweise kann ein Dienstanbieter,
der das in 2 gezeigte Multicast-Verfahren
zur Übertragung von
Videoströmen
zur Verfügung
stellt, ein Incentive-Programm bereitstellen. Mit Hilfe des Incentive-Programms
erhalten Netzknoten, welche ihre Upstream-Kapazität zur Verfügung stellen,
Belohnungen in der Form von Prämien
oder Geldzahlungen. Um ein derartiges Incentive-Programm finanzieren
zu können,
erhöht
der Dienstanbieter die Preise für
die Bereitstellung der Videoströme,
insbesondere verlangt er von Nutzern des Multicast-Verfahrens, welche
Videoströme
mit sehr hoher Qualität
an große Nutzerkreise
schnell und flexibel verbreiten möchten, erhöhte Entgelte zur Bereitstellung
des Multicast-Dienstes.
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Aus 2 ergibt
sich deutlich, dass durch die Zwischenschaltung der Relay-Knoten
R1, R2 und R3 eine schnellere und auf eine größere Anzahl von Netzknoten
verteilte Übertragung der
Teilströme
gewährleistet
ist. Der Knoten R1 stellt hierbei eine sehr hohe Upstream-Kapazität bereit,
denn er kann den von ihm empfangenen Teilstrom T1 an drei weitere Knoten,
nämlich
die Knoten N5, N6 und N4 weiterleiten. Auch der Knoten R3 stellt
eine derart hohe Upstream-Kapazität zur Verfügung. Insbesondere kann der
von dem Knoten R3 empfangene Teilstrom T3 auch an drei Knoten, nämlich N2,
N8 und N9 weitergeleitet wird. Die Kapazität des Knotens R2 reicht ebenfalls
für das
Aussenden von drei Teilströmen aus.
Dieser Knoten leitet in dem Szenario der 2 den von
ihm empfangenen Teilstrom T2 jedoch nur an zwei Knoten, nämlich N4
und N7, weiter. Analog zu den Netzknoten in 1 weisen
die anderen Netzknoten N1 bis N9 lediglich eine Upstream-Kapazität zur Weiterleitung
von zwei Teilströmen
auf.
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Mit
dem in 2 gezeigten Verfahren kann der Fehlerschutz im
Vergleich zu dem Verfahren der 1 deutlich
verbessert werden. Insbesondere können Relay-Knoten den von ihnen
empfangenen Teilstrom puffern und bei Bedarf anderen Netzknoten zur
Verfügung
stellen, die aufgrund von Staus, Bandbreiten-Engpässen, Übertragungsfehlern,
Ausfällen von
Knoten und dergleichen Datenpakete in einem Datenstrom nicht richtig
empfangen haben. Fällt
beispielsweise der Teilstrom T2 zwischen Knoten N6 zu N5 aus, kann
der Relay-Knoten R2 einspringen und seinen gepufferten Datenstrom
T2 an den Knoten N5 schicken. Um einen derartigen Fehlerschutz durch Retransmission
von Teilströmen
bzw. Abschnitten von Teilströmen
durch Relay-Knoten
zu erreichen, können
verschiedene Arten von Verfahren eingesetzt werden. Insbesondere
kann ein Netzknoten, der einen bestimmten Teilstrom fehlerhaft empfangen
hat, eine Meldung an einen Relay-Knoten absetzen, in der er den
Teilstrom und die Sequenznummer des identifizierten fehlerhaften
Pakets spezifiziert und den Relay-Knoten anweist, das entsprechende
Paket nochmals an ihn zu senden.
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Damit
ein Netzknoten Datenpakete gezielt von Relay-Knoten anfordern kann,
muss durch eine Inband-Signalisierung, die innerhalb der Teilströme übermittelt
wird, oder auch durch eine separate Outband-Signalisierung eine
Zuweisung vorgenommen werden, mit der jedem Netzknoten N1 bis N9
jeweils ein oder auch mehrere Relay-Knoten für einen der Teilströme T1 bis
T3 zugewiesen ist. Bei Paketverlusten, bei denen beispielsweise
eine Decodierung eines empfangenen codierten Videostroms nicht mehr möglich ist,
kann dann ein Netzknoten gezielt Pakete von dem ihm zugewiesenen
Relay-Knoten, der die entsprechenden Pakete verlustfrei empfangen
hat, erneut anfordern. Es wird hierdurch ein sehr guter Fehlerschutz
gewährleistet.
Insbesondere wird ein Fehlerschutz erreicht, ohne dass dem Datenstrom Redundanz
hinzugefügt
werden muss. Demzufolge kann eine hohe Datenrate und eine hohe Qualität der übertragenen
Datenströme
gewährleistet
werden.
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Das
soeben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann ferner dazu
genutzt werden, Upstream-Kapazitäts-Engpässe von
einzelnen Netzknoten zu kompensieren. Stellt beispielsweise ein Netzknoten
fest, dass er den von ihm empfangenen Teilstrom nicht an einen weiteren
Netzknoten weiterleiten kann, kann er einen Relay-Knoten, der ihm
vorzugsweise auch gemäß dem oben
beschriebenen Zuweisungsverfahren zugewiesen ist, anweisen, den entsprechenden
Teilstrom an den Knoten zu senden, an den er den Teilstrom weiterleiten
würde,
wenn er genügend
Kapazität
zur Verfügung
hätte.
Das Datennetz wird hierdurch entlastet und es können Zeitverzögerungen
aufgrund von Kapazitäts-Engpässen vermieden
werden, was besonders wichtig bei der Realtime-Übertragung von Videoströmen ist.
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Literaturverzeichnis:
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- [1] Miguel Castro et al.: "SplitStream: High-Bandwidth Multicast
in Cooperative Environments", SOSP'03, Oktober 19–22, 2003,
Bolton Landing, New York, USA
(http://citeseer.ist.psu.edu/696812.html)