DE19938483B4

DE19938483B4 - Vorrichtung und Verfahren für das Routing von ATM-Zellen zur Implementierung in Hardware oder Software

Info

Publication number: DE19938483B4
Application number: DE19938483A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Ahrndt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Provenance Asset Group LLC
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2019-08-14
Also published as: DE19938483A1; WO2001013672A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Datenübertragung innerhalb eines Leitungsmoduls (21) und ein in diesem Leitungsmodul (21) angewendetes Verfahren zur Datenübertragung. DOLLAR A Die Daten werden dabei zwischen der Übertragungsvorrichtung (25) und dem ATM-Schnittstellenbaustein (24) direkt übertragen. Die Weglenkung der Daten erfolgt im ATM-Schnittstellenbaustein (24).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Wegelenkung (Routing) und die Datenübertragung von ATM-Dateneinheiten in einem Leitungsmodul für einen ATM-Vermittlungsknoten und ein in diesem Leitungsmodul angewendetes Verfahren zur Wegelenkung und Übertragung von ATM-Dateneinheiten, wie es in den beigefügten Ansprüchen 1 bzw. 9 beschrieben ist.
Leitungsmodule dienen dazu, die externen Schnittstellen einer Vermittlungsstelle für die Teilnehmer bzw. deren Endgeräte zur Verfügung zu stellen. Heutige Leitungsmodule (auch Line-Cards genannt), die im elektronischen Wählsystem digital (EWSD) eingesetzt werden, sind bereits in der Lage, sowohl analoge Telefondienste im POTS-System (Plain Old Telephone Service) als auch hochbitratige Datendienste wie z. B. ADSL und UDSL anzubieten. Ausgangsseitig besitzen diese Leitungsmodule eine PCM-Schnittstelle (Puls Code Modulation) zur Übertragung von Sprachdaten ins Sprachnetz. Außerdem besitzen diese Leitungsmodule ausgangsseitig eine Schnittstelle (wie z. B. im Frame Relay-, Ethernet- oder ATM-System) zur paketorientierten Datenübertragung in einem Datenübertragungsnetz mit hohen Datenübertragungsraten.
Im Weiteren wird von einer Datenübertragung in einem ATM-Netz (Asynchronous Transfer Modus) ausgegangen.
Eine ATM-Dateneinheit (sog. ATM-Zelle), die über ein ATM-Übertragungsnetz übertragen wird, besteht aus einem Zellkopf mit 5 Byte Länge und den Nutzdaten mit 48 Byte Länge. Im Zellkopf sind Daten enthalten, die z. B. zur Wegelenkung innerhalb des ATM-Übertragungsnetzes und zur Fehlersicherung dienen.

Beim Stand der Technik erfolgt die Datenübertragung zwischen den einzelnen Bausteinen innerhalb eines Leitungsmodules über die vom ATM-Forum spezifizierte UTOPIA-Schnittstelle (Universal Test & Operations Physical Interface for ATM). Weitere Informationen zur ATM-Datenübertragung und UTOPIA-Schnittstelle sind in der Literatur RATHGEB. E. P. WALLMEIER, E.: „ATM-Infrastruktur für die Hochleistungskommunikation", erschienen im Axel Springer Verlag, 1997 zu finden.

Die UTOPIA-Schnittstelle wurde als Schnittstelle spezifiziert, die zum einheitlichen und herstellerunabhängigen, zellbasierten Informationstransport zwischen den einzelnen Bauteilen auf einer Baugruppe dient.

Zur Realisierung der UTOPIA-Schnittstellen sind Microcontroller (sog. UTOPIA-Master) nötig, die innerhalb der Zellübertragungsrate ATM-Zellen lesen und zu den entsprechenden Bausteinen einer Baugruppe (sog. UTOPIA-Slaves) weiterleiten. Diese Microcontroller mit UTOPIA-Schnittstelle müssen eine entsprechend schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeit aufweisen, und sind daher sehr teuer.

Die Druckschrift WO 98/34433 A1 beschreibt ein Verfahren zum Umwandeln einer Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle (UTOPIA Level 1) in eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Schnittstelle (UTOPIA Level 2), insbesondere im ATM-Datenübertragungssystem.

Die Druckschrift WO 99/01009 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Signalisierungszellen in einem ATM-Knoten eine Breitband-Telekommunikationsnetzes, wobei die Datenübertragung zwischen den Physical-Layer-Bausteinen, dem ATM-Layer-Baustein und dem Signalling-Circuit ebenfalls über eine UTOPIA-Schnittstelle stattfindet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 und ein in dieser Vorrichtung angewendetes Verfahren bereitzu stellen, bei dem die Datenübertragung zwischen den einzelnen Bausteinen direkt, d. h. ohne die weitere Verarbeitung der Daten durch einen Microcontroller, erfolgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Datenübertragung zwischen der Übertragungsvorrichtung und dem ATM-Schnittstellenbaustein, d. h. die Datenübertragung von der Übertragungsvorrichtung zum ATM-Schnittstellenbaustein und umgekehrt, direkt.

Durch die erfindungsgemäße direkte Übertragung der ATM-Dateneinheiten zwischen den einzelnen Komponenten eines Leitungsmodules wird erreicht, daß auf die Verwendung von Komponenten mit UTOPIA-Schnittstelle verzichtet werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher kein flexibler, high-performance Microcontroller mit UTOPIA-Schnittstelle mehr benötigt, der die ATM-Dateneinheiten liest, gegebenenfalls verarbeitet und dann zur nächsten Komponente auf der Baugruppe weiterleitet.

Der direkte Datenfluß zwischen der Übertragungsvorrichtung und dem ATM-Schnittstellenbaustein ermöglicht somit den Einsatz eines kostengünstigen Microcontrollers.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen wiedergegeben.

Bei der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung werden die Daten von mehreren Endgeräten in weiteren Übertragungsvorrichtungen zusammengefaßt und zu der Übertragungsvorrichtung gesendet.

Die Übertragungsvorrichtung hat wiederum die Aufgabe, die von den weiteren Übertragungsvorrichtungen versendeten Daten zusammenzufassen und an den ATM-Schnittstellenbaustein zu versenden.

Bei der vorliegenden Erfindung können auch mehrere Übertragungsvorrichtungen mit jeweils mehreren daran angeschlossenen weiteren Übertragungsvorrichtungen und mehrere ATM-Schnittstellenbausteine vorhanden sein, z. B. zur Erhöhung der Übertragungskapazität oder zum Bereitstellen einer Redundanz.

Die zur internen Wegelenkung (Routing) der ATM-Dateneinheiten (ATM-Zellen) benötigten Informationen, d. h. die Adressen der Endgeräte, werden in dem ATM-Schnittstellenbaustein permanent gespeichert. Dabei wird von ankommenden ATM-Zellen der Zellkopf ausgelesen und zwischengespeichert, dann wird der Inhalt des Zellkopfes mit den gespeicherten Informationen verglichen und an das entsprechende Endgerät gesendet.

Der Microcontroller führt erfindungsgemäß Aufgaben aus, die keine hohe Rechenleistung erfordern. Zu diesen Aufgaben zählt die Konfiguration des Leitungsmodules wie z. B. die Festlegung der Adressen (Port ID's) der Endgeräte. Außerdem wird der Microcontroller zur Überwachung, zu Testzwecken und zu der Erstellung von Statistiken eingesetzt.

Die einzelnen Komponenten des Leitungsmodules, d. h. Übertragungsvorrichtung, ATM-Schnittstellenbaustein und Microcontroller, sind dabei über eine Sternstruktur miteinander verbunden, wobei der ATM-Schnittstellenbaustein, der das Routing der ATM-Zellen übernimmt, den Knoten dieser Struktur darstellt.

Denkbar wäre jedoch auch eine Busstruktur zur Verbindung der einzelnen Komponenten.

Die Datenübertragung kann, unabhängig von der gewählten Übertragungsstruktur, über serielle oder parallele Schnittstellen erfolgen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, in denen zeigen:
1a, 1b Datenübertragung innerhalb eines Leitungsmodules beim derzeitigen Stand der Technik
2 Erfindungsgemäße Datenübertragung innerhalb eines Leitungsmodules
3 Aufbau einer ATM-Dateneinheit zur Datenübertragung innerhalb des erfindungsgemäßen Leitungsmodules.
Die 1a und 1b zeigen das Routing der ATM-Zellen auf einem Leitungsmodul, wie es beim Stand der Technik durchgeführt wird.
Bei der Variante in 1a erfolgt ein Memory-Mapped Zugriff des Microcontrollers 11 auf die Übertragungsvorrichtung 12 (im Weiteren Datenpumpe genannt), d. h. der Inhalt der Datenpumpe 12 wird auf einen Speicherbereich des Microcontrollers 11 abgebildet. Der Microcontroller 11 greift dabei auf den entsprechenden Speicherbereich der Datenpumpe 12 zu und leitet die ausgelesenen Daten über die UTOPIA-Schnittstelle an den ATM-Schnittstellenbaustein 13 weiter. Werden ATM-Zellen in umgekehrter Richtung übertragen, liest der Microcontroller 11 über die UTOPIA-Schnittstelle die ATM-Zellen vom ATM-Schnittstellenbaustein 13 aus und schreibt sie in den entsprechenden Speicherbereich der Datenpumpe 12.
Bei der zweiten Variante in 1b weist die Datenpumpe 12 ebenfalls eine UTOPIA-Schnittstelle auf. Die ATM-Zellen werden dabei von dem Microcontroller 11 über diese Schnittstelle ausgelesen, gegebenenfalls verarbeitet und über den ATM-Schnittstellenbaustein 13 an das Übertragungsnetz versendet. Der Datenempfang erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Anhand von 2 wird nachfolgend die erfindungsgemäße Datenübertragung innerhalb des Leitungsmodules 21 erläutert.
Die Signale, die von den Endgeräten 22 versendet werden, werden in einer Vorrichtung 27 zwischen Sprachsignalen und zu übertragenden Daten getrennt. Handelt es sich bei den zu übertragenden Signalen um Sprachsignale, werden diese vom Leitungsmodul 21 über das Sprachübertragungsnetz im PCM-System übertragen.
Bei der Übertragung von Daten werden die Daten von mehreren Endgeräten 22 von jeweils einer weiteren Übertragungsvorrichtung 26 (im Weiteren Subdatenpumpe genannt) zusammengefaßt. Die Übertragungsvorrichtung 25 (im Weiteren Datenpumpe genannt) faßt wiederum die Daten von mehreren Subdatenpumpen 26 zusammen und überträgt sie direkt an den ATM-Schnittstellenbaustein 24. Der ATM-Schnittstellenbaustein 24 hat dabei die Aufgabe, Daten über das ATM-Datenübertragungsnetz zu versenden und zu empfangen. Außerdem wird im ATM-Schnittstellenbaustein 24 das Routing der ATM-Zellen zu den Endgeräten 22 durchgeführt.
Die Übertragung von Daten, die vom Datenübertragungsnetz empfangen werden, erfolgt dabei in umgekehrter Reihenfolge.
Zum Routing der ATM-Zellen zu den entsprechenden Endgeräten 22 wird der Zellkopf in einem Register im ATM-Schnittstellenbaustein 24 abgelegt, und mit den, ebenfalls in Registern abgelegten Adressen (Port ID's) der Endgeräte 22 verglichen und an das entsprechende Endgerät 22 über die Datenpumpen 25 und Subdatenpumpen 26 versendet.
Obwohl nur 5 Bit für das interne Routing verwendet werden, sollten die Register eine Länge von 32 Bit haben, das entspricht genau der Länge (4 Byte) des Zellkopfes. Dadurch, daß die Register eine Länge von 32 Bit haben, kann der Zugriff wahlfrei, d. h. auf eine beliebige Anzahl von Bits in einer beliebigen Stelle im Zellkopf, und somit auch für zukünftige Anwendungen der Erfindung erfolgen.
Der ATM-Schnittstellenbaustein 24 sollte dabei mindestens ein Register zum temporären Speichern des Zellkopfes der zu übertragenden Zelle besitzen.
Außerdem sollte für jede Subdatenpumpe 26, den Microcontroller 23 und gegebenenfalls für jede Datenpumpe 25 ein Register vorhanden sein, in dem die für das Routing benötigten Adressinformationen permanent gespeichert werden.
3 zeigt eine ATM-Zelle 31, wie sie zur Datenübertragung innerhalb eines Leitungsmodules und gegebenenfalls zur nächsten Baugruppe aufgebaut ist.
Die ATM-Zelle 31 hat dabei eine Gesamtgröße von 52 Byte; das Byte, das zur Fehlererkennung bei einer Übertragung über das ATM-Netz dient, wird innerhalb einer Baugruppe nicht benötigt.
Die Bits 2 bis 6 vom ersten Byte, in 3 mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet, werden zum firmenproprietären Routing verwendet, d. h. diese Bits bezeichnen die Adresse (Port ID) des betreffenden Endgerätes. Denkbar wäre auch eine beliebige andere Stelle im Zellkopf zur Bezeichnung der Port ID. Weiterhin sind in dem Zellkopf Informationen über das weitere Routing der Daten im Datenübertragungsnetz 33 bis 37 (sog. Verbindungskennung), Angaben über die Art der Nutzdaten und die Zellverlustpriorität 38 enthalten.

Claims

Leitungsmodul (21) für einen gemäß dem Asynchronous Transfer Modus ATM- ausgestaltete Vermittlungsknoten zum Anschluß von Endgeräten (22) an ein ATM-Datenübertragungsnetz mit einem Microcontroller (23), einem ATM-Schnittstellenbaustein (24) zur Verbindung des Leitungsmodules (21) mit dem ATM-Datenübertragungsnetz und einer Übertragungsvorrichtung (25), die dazu dient, die Daten der Endgeräte (22) zusammenzufassen und zum ATM-Schnittstellenbaustein (24) zu übertragen oder Daten vom ATM-Schnittstellenbaustein (24) zu empfangen und an die Endgeräte zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte Datenübertragung zwischen der Übertragungsvorrichtung (25) und dem ATM-Schnittstellenbaustein (24) ohne die Verwendung einer Universal Test & Operations Physical Interface for ATM UTOPIA-Schnittstelle stattfindet, der ATM-Schnittstellenbaustein (24) die Wegelenkung der Daten innerhalb des Leitungsmodules vornimmt, in dem ATM-Schnittstellenbaustein (24) eine Speichervorrichtung vorhanden ist, in der Informationen zur Wegelenkung der ATM-Dateneinheiten von und zu den Endgeräten (22) gespeichert werden, und der Microcontroller (23) ausschließlich Aufgaben ausführt, die zur Überwachung, Konfiguration, zu Testzwecken und der Erstellung von Statistiken dienen.
Leitungsmodul (21) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Übertragungsvorrichtungen (25) vorhanden sind.
Leitungsmodul (21) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder mehreren Übertragungsvorrichtungen (25) weitere Übertragungsvorrichtungen (26) angeschlossen sind.
Leitungsmodul (21) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung (25) und der ATM-Schnittstellenbaustein (24) jeweils eine serielle Schnittstelle aufweisen, über die der Datenaustausch zwischen diesen Komponenten stattfindet.
Leitungsmodul (21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung (25) und der ATM-Schnittstellenbaustein (24) jeweils eine parallele Schnittstelle aufweisen, über die der Datenaustausch zwischen diesen Komponenten stattfindet.
Leitungsmodul (21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ATM-Schnittstellenbausteine (24) vorhanden sind.
Leitungsmodul (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Microcontroller (23), Übertragungsvorrichtungen (25) und ATM-Schnittstellenbausteine (24) über eine Sternstruktur miteinander verbunden sind.
Leitungsmodul (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Microcontroller (23), Übertragungsvorrichtung (25), und ATM-Schnittstellenbausteine (24) über eine Busstruktur miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Datenübertragung innerhalb eines Leitungsmodules (21) für einen ATM-Vermittlungsknoten zum Anschluss von Endgeräten (22) an ein ATM-Datenübertragungsnetz, wobei das Leitungsmodul (21) einen Microcontroller (23), einen ATM-Schnittstellenbaustein (24) zur Verbindung des Leitungsmodules (21) mit dem ATM-Datenübertragungsnetz und eine Übertragungsvorrichtung (25) zum Zusammenfassen der Daten der Endgeräte (22) und zum Übertragen der Daten zum ATM-Schnittstellenbaustein (24) oder zum Empfangen von Daten vom ATM-Schnittstellenbaustein (24) und zum Übertragen der Daten an die Endgeräte umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zwischen dem ATM-Schnittstellenbaustein (24) und der Übertragungsvorrichtung (25) direkt ohne die Verwendung einer UTOPIA-Schnittstelle übertragen werden, Informationen, die zur Weglenkung der ATM-Dateneinheiten innerhalb des Leitungsmodules (21) dienen, im ATM-Schnittstellenbaustein (24) gespeichert werden, und durch den Microcontroller (23) ausschließlich Aufgaben ausgeführt werden, die zur Überwachung, Konfiguration, zu Testzwecken und zu der Erstellung von Statistiken dienen.