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Procédé et dispositif de multiplexage et démultiplexage asynchrone de nicrBcelutes permettant l'optimisation des moyens de transmission d'un réseau ATM
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de multiplexage et démultiplexage asynchrone de microcellules permettant l'optimisation des moyens de transmission d'un réseau ATM.
L'invention se rapporte au domaine des télécommunications, et plus particulièrement aux Réseaux Numériques à Intégration de Services à
Large Bande,"Broadband ISDN"dans la terminologie anglo-saxonne, c'est à dire aux réseaux multiservices à large plage de débits, pouvant aller de la transmission de télévision aux messages parlés courts, par exemple pour des applications civiles ou militaires où la parole est codée en utilisant des méthodes de prédiction linéaire.
Pour les Réseaux Numériques à Intégration de Services à Large Bande, une conférence internationale a retenu le mode de transfert asynchrone, dénommé ATM (Asynchronous Transfert Mode). L'information à transporter est segmentée en cellules de longueur constante à laquelle est ajouté un entête permettant de la router dans le réseau. Une telle cellule est alors constituée d'un champs d'informations utiles de 48 octets de long, et d'un champs d'entête de 5 octets. La nécessité d'attendre que la source ait produit 48 octets d'information avant de pouvoir injecter la cellule dans le réseau peut dégrader la qualité du service rendu, par accroissement inacceptable du délai de transit à travers le réseau.
Ce cas est particulièrement critique dans le cas de sources à débit binaire réduit, comme par exemple les vocodeurs à 2400 bit/s. La solution consistant à ne remplir que partiellement le champs de données utiles de chaque cellule transportée a pour conséquence de réduire d'autant le taux d'utilisation réel des moyens de transmission du réseau. Lorsque ceux-ci sont rares, comme c'est le cas pour les réseaux militaires tactiques, il est nécessaire d'effectuer un compromis entre ces deux contraintes opposées.
L'invention a pour but de pallier cet inconvénient.
Le but du procédé selon l'invention est de permettre d'optimiser à la fois, le délai de transfert total de l'information à travers le réseau, et le taux d'utilisation des moyens de transmission qui le supportent, pour les services bas débit et temps réel. Ce procédé est totalement compatible des principes d'architecture du RNIS Large Bande, et permet de ce fait l'interconnexion avec les autres réseaux ATM appelés éventuellement à
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participer au transport de l'information de bout en bout. D'autre part, il accepte le multiplexage sur une même artère de transmission, de services bas débit et temps réel, avec tout autre type de service, tel que, données en temps différé, services à débit continu etc.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé consistant d'une part, en réception sur une artère d'un réseau ATM, à démultiplexer les microcellules trouvées à l'intérieur d'une cellule ATM normalisée, de sorte à produire des cellules ATM, de taille normalisée mais ne contenant plus qu'une seule microcellule, qui seront ensuite introduites dans un dispositif de commutation de cellules ATM normalisées, et d'autre part, à remplir une cellule ATM normalisée avec autant que faire ce peut, de microcellules trouvées dans les cellules sortant du dispositif de commutation de cellules ATM normalisées.
L'invention a également pour objet un dispositif pour sa mise en oeuvre.
Le procédé permet de conserver des cellules ATM au format normalisé à la fois dans le commutateur et sur les artères de transmission, ce qui offre l'avantage de pouvoir traverser des réseaux ATM ne connaissant pas les microcellules.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui suit en regard des figures annexées qui représentent : - la figure 1, la structure d'une cellule normalisée chargée de deux microcellules, - la figure 2, un schéma de l'architecture d'un dispositif selon l'invention, -la figure 3, un schéma fonctionnel du traitement des cellules en provenance de l'artère de transmission effectué par le démultiplexeur de microcellules du dispositif selon l'invention, - la figure 4, un schéma fonctionnel du traitement des cellules sortant du commutateur standard de cellules ATM, effectué par le multiplexeur de microcellules du dispositif selon l'invention,
et - la figure 5 un schéma fonctionnel résumant les traitements réalisés sur les cellules émises sur une artère, effectués par le dispositif selon l'invention.
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La problématique traitée ici a déjà été abordée dans le brevet français N"2635242, déposé par la Demanderesse et intitulé"Procédé et dispositif de transmission en mode asynchrone mettant en oeuvre des microcellules". Le procédé selon l'invention s'en distingue en ce que les microcellules dont il est question ici sont directement générées par la source d'information, ou par le dispositif d'adaptation au réseau ATM lorsqu'il existe, et en ce que le dispositif proposé ne réalise pas de segmentation nouvelle de l'information traitée, mais seulement un multiplexage/démultiplexage statistique et une traduction des informations de routage présentes dans l'entête des microcellules et des cellules traitées.
D'autre part, les cellules transmises sur les artères sont toujours au format normalisé pour l'ATM.
La description qui suit est basée sur un exemple typique de mise en oeuvre du procédé, dans le cadre duquel, deux microcellules au plus peuvent être chargées à l'intérieur d'une cellule ATM classique.
La figure 1 illustre la structure schématique d'une cellule ATM chargée de deux microcellules. Si ces dernières étaient choisies de longueur totale inférieure à la longueur de la cellule normalisée, on pourrait en mettre plus sans remettre en cause le procédé. L'entête de la cellule ATM normalisée est noté OH, et sa longueur est dans cet exemple de 5 octets. Un champ de contrôle K permet de coder entre autre le nombre de microcellules transportées dans la cellule en question. Il peut contenir d'autres informations liées par exemple à la priorité de la cellule à l'émission, ou à sa priorité à la perte. Il s'agit donc d'un paramètre essentiel des fonctions décrites dans la suite.
Deux fonctions sont définies qui lui sont applicables : - K donne le nombre de microcellules transportées par la cellule ATM, et - K et OH donnent respectivement la priorité à l'émission pour la microcellule et la cellule ATM.
Les champs E1, E2 et 11, 12 désignent respectivement les champs "entête" et "information utile" de la première microcellule et de la deuxième microcellule. Les champs OH et E transportent les informations de routage des informations. Il est à noter que la structure réelle de l'intérieur de la
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cellule ATM peut être différente, pour autant que les informations introduites ici sont présentes.
Dans la suite, les cellules ATM classiques sans microcellules seront dites de type CO, celles transportant une seule microcellule seront dites de type C1 et celle contenant deux microcellules seront dites du type
C2.
La figure 2 illustre l'architecture du dispositif selon l'invention. Il comporte, dans le sens réception des cellules dans une artère, sur une première artère A1, un démultiplexeur de microcellules 1 dont la sortie est couplée à l'entrée d'un commutateur de cellules ATM 2 standard et, sur une deuxième artère A2, un multiplexeur des microcellules 3 couplé à la sortie du commutateur 2. Les multiplexeur/démultiplexeur sont disposés physiquement dans les cartes de jonction des commutateurs aux artères.
Dans le sens réception de l'artère A1, les cellules sont du type CO, C1 ou C2 selon leur source. Les microcellules sont éclatées dans des cellules ATM normalisées crées par le démultiplexeur 1, de sorte à se retrouver isolées de leur point d'injection. Dans le commutateur de cellules ATM 2, ne figurent donc plus que des cellules de type CO et C1. A la sortie du commutateur 2, au point X2, n'apparaissent de fait que des cellules de types CO et C1. Le rôle du multiplexeur 3 est d'envoyer sur l'artère A2 le maximum de cellules de type C2 mélangées avec des cellules de type CO non traitées, et un minimum de cellules de type C1, partiellement remplies. Son rôle est donc de maximiser le taux d'utilisation de l'artère de transmission.
La figure 3 illustre un schéma fonctionnel du traitement réalisé par le démultiplexeur 1 sur les cellules de type C2 entrant en A 1. Les cellules CO sont transmises sans autre action sur l'artère A 1. Les cellules de type C2 sont divisées en deux cellules de type Cl, notées A et B respectivement, en appliquant des règles de traduction préalablement enregistrées dans le démultiplexeur 1, appelées respectivement Trad1, Trad2 et Trad3 et définies ci-après :
EMI4.1
- = Trad1 (OH, K, E1) - E1A=Trad2 (OH, E1) - Priorité (KA) = Trad3 (K, E1) - Nombre (KA) = 1
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De même, le schéma est identique pour la production de la cellule
B.
Les cellules A et B sont injectées dans le commutateur 2 de sorte à respecter l'ordre des microcellules dans la cellule d'arrivée. Pour un fonctionnement correct, le débit physique au point X1 est double de celui au point A1.
Le traitement des cellules de type C 1 est identique avec production d'une cellule A sans production d'une cellule B. L'opération se réduit donc à une pure traduction.
La figure 4 illustre un schéma fonctionnel du traitement réalisé par le multiplexeur 3 sur les cellules issues du commutateur 2 de cellules ATM.
Le débit au point X2 est supérieur au débit au point A2 puisque la commutation est asynchrone, et que plusieurs cellules en provenance d'artères distinctes peuvent avoir à être routées simultanément sur la même sortie. Pour cela, une première file d'attente F1 est disposée entre le commutateur 2 et le multiplexeur 3. Celle-ci permet l'adaptation des débits entrant et sortant.
Une deuxième file d'attente d'adaptation du débit notée F2, est disposée entre la sortie du multiplexeur 3 et l'émetteur de cellules 4 sur l'artère, le multiplexeur 3 assurant la traduction des microcellules.
La première file d'attente F1 est vidée à un débit supérieur à celui de l'artère. L'exemple décrit ci-après considère un nombre de quatre cellules, ce nombre pouvant être différent. Les traitements réalisés sont les suivants :
Dans une première étape, les quatre cellules sont transférées vers le multiplexeur et traducteur 3, si la première file d'attente F1 est suffisamment remplie. Dans le cas contraire deux options sont possible, soit le multiplexeur 3 ne prend en compte que le nombre de cellules présentes dans la première file d'attente F1, soit il attend qu'il en arrive d'autres. Ce choix permet de paramétrer le compromis délai 1 rendement de transmission.
Ces cellules sont de type C1 ou CO, elles sont numérotées 1 à IV sur la figure 4.
Dans une deuxième étape, les microcellules trouvées à l'intérieur des cellules ATM sont regroupées par deux dans des cellules de type C2, en conservant leur ordre d'extraction de la première file d'attente F1, et en appliquant des règles de traduction préalablement enregistrées dans le
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multiplexeur 3. Dans le schéma proposé par exemple, les cellules et))) qui contiennent chacune une microcellule, sont fusionnées en une seule notée "a", en contenant deux. La cellule IV est transformée par traduction en une cellule"b"de type C1. Dans cet exemple, les microcellules sont prioritaires sur les cellules ATM normales CO, et la cellule lit est traduite en une cellule "c", qui est insérée en dernier dans la deuxième file d'attente F2.
Cette file d'attente F2 est alors vidée au rythme de l'artère A2 par l'émetteur 4.
Puisqu'il peut se faire que ne figurent dans la première file d'attente F1 que des cellules de type CO, le débit au point D2 doit être égal à celui au point D1.
La figure 5 illustre un schéma fonctionnel résumant les traitements réalisés sur les cellules avant leur transmission sur l'artère A2.
Les traductions TRADi, avec i = 1 à 3, sont réalisées en appliquant des règles préalablement enregistrées dans le multiplexeur 3. Un exemple typique est donné ci-dessous :
EMI6.1
- OH. a = Trad1 (OH.). OH.))). K.). KH). E.). E.)))) - E. a1 = Trad2 (OH. a, E. l) - E. a2= Trad3 (OH. a, E. lil) - Priorité (Ka) Max (Priorité (K.)). Priorité (K.))))) - Nombre (Ka) 2
Les fonctions TRADi qui apparaissent ci-dessus, n'ont aucune relation avec les fonctions homonymes introduites dans la description du démultiplexeur.
Il va de soi que de nombreuses configurations sont imaginables selon la taille choisie pour les microcellules, et la longueur respective de leur champs d'information utile, et de leur entête de routage. De même la structure de ce dernier peut être variable selon différents critères.
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Method and device for asynchronous multiplexing and demultiplexing of nicrBcelutes allowing the optimization of the transmission means of an ATM network
The present invention relates to a method and a device for asynchronous multiplexing and demultiplexing of microcells enabling the optimization of the transmission means of an ATM network.
The invention relates to the field of telecommunications, and more particularly to Integrated Services Digital Networks.
Broadband, "Broadband ISDN" in English terminology, that is to say multiservice networks with a wide range of bit rates, which can range from television transmission to short spoken messages, for example for civil or military applications where speech is coded using linear prediction methods.
For Digital Networks with Broadband Integration, an international conference adopted the asynchronous transfer mode, called ATM (Asynchronous Transfer Mode). The information to be transported is segmented into cells of constant length to which is added a header enabling it to be routed through the network. Such a cell then consists of a useful information field 48 bytes long, and a header field of 5 bytes. The need to wait until the source has produced 48 bytes of information before being able to inject the cell into the network can degrade the quality of the service rendered, by unacceptable increase in the transit time through the network.
This case is particularly critical in the case of sources with reduced bit rate, such as for example 2400 bit / s vocoders. The solution consisting in only partially filling the useful data fields of each transported cell has the consequence of reducing the actual rate of use of the network transmission means by the same amount. When these are rare, as is the case with tactical military networks, it is necessary to make a compromise between these two opposing constraints.
The invention aims to overcome this drawback.
The aim of the method according to the invention is to make it possible to optimize both the total time for transferring information across the network, and the rate of use of the transmission means which support it, for low services. flow and real time. This process is fully compatible with the architectural principles of ISDN Broadband, and therefore allows interconnection with other ATM networks, possibly called
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participate in the transport of information from start to finish. On the other hand, it accepts multiplexing on the same transmission route, of low-speed and real-time services, with any other type of service, such as data in deferred time, services with continuous speed, etc.
To this end, the subject of the invention is a method consisting on the one hand, in reception on an artery of an ATM network, in demultiplexing the microcells found inside a standardized ATM cell, so as to produce ATM cells, of standardized size but containing only one microcell, which will then be introduced into a switching device for standardized ATM cells, and on the other hand, to fill a standardized ATM cell with as much as possible, microcells found in cells exiting the standard ATM cell switching device.
The invention also relates to a device for its implementation.
The method makes it possible to keep ATM cells in standardized format both in the switch and on the transmission arteries, which offers the advantage of being able to cross ATM networks which do not know the microcells.
The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear more clearly with the aid of the description which follows with reference to the appended figures which represent: FIG. 1, the structure of a standardized cell charged with two microcells, - Figure 2, a diagram of the architecture of a device according to the invention, - Figure 3, a functional diagram of the processing of cells from the transmission artery performed by the microcell demultiplexer of the device according to l invention, FIG. 4, a functional diagram of the processing of cells leaving the standard ATM cell switch, carried out by the microcell multiplexer of the device according to the invention,
and - Figure 5 a block diagram summarizing the treatments performed on the cells emitted on an artery, performed by the device according to the invention.
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The problem dealt with here has already been addressed in French patent N "2635242, filed by the Applicant and entitled" Method and device for transmission in asynchronous mode using microcells ". The method according to the invention differs in this that the microcells in question here are directly generated by the information source, or by the device for adapting to the ATM network when it exists, and in that the proposed device does not carry out new segmentation of the information processed, but only statistical multiplexing / demultiplexing and a translation of the routing information present in the header of the microcells and processed cells.
On the other hand, the cells transmitted on the arteries are always in the format standardized for ATM.
The following description is based on a typical example of implementation of the method, in which, at most two microcells can be loaded inside a conventional ATM cell.
Figure 1 illustrates the schematic structure of an ATM cell charged with two microcells. If the latter were chosen to have a total length that is less than the length of the standard cell, more could be done without calling the process into question. The header of the standardized ATM cell is denoted OH, and its length in this example is 5 bytes. A control field K makes it possible to code among other things the number of microcells transported in the cell in question. It may contain other information linked for example to the priority of the cell at transmission, or to its priority at loss. It is therefore an essential parameter of the functions described below.
Two functions are defined which are applicable to it: - K gives the number of microcells transported by the ATM cell, and - K and OH respectively give priority to transmission for the microcell and the ATM cell.
Fields E1, E2 and 11, 12 respectively designate the fields "header" and "useful information" of the first microcell and of the second microcell. The OH and E fields carry information routing information. It should be noted that the actual structure of the interior of the
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ATM cell may be different, as long as the information entered here is present.
In the following, conventional ATM cells without microcells will be called the CO type, those carrying a single microcell will be called the C1 type and that containing two microcells will be called the type
C2.
FIG. 2 illustrates the architecture of the device according to the invention. It comprises, in the direction of reception of the cells in an artery, on a first artery A1, a microcell demultiplexer 1 the output of which is coupled to the input of a standard ATM cell switch 2 and, on a second artery A2, a microcell multiplexer 3 coupled to the output of switch 2. The multiplexer / demultiplexer are physically arranged in the junction cards of the switches at the arteries.
In the receiving direction of the artery A1, the cells are of the CO, C1 or C2 type depending on their source. The microcells are exploded in standard ATM cells created by the demultiplexer 1, so as to be isolated from their injection point. In the ATM cell switch 2, therefore, only cells of the CO and C1 type now appear. At the output of switch 2, at point X2, only cells of types CO and C1 appear in fact. The role of the multiplexer 3 is to send the maximum of type C2 cells mixed with untreated CO type cells and a minimum of partially filled type C1 cells to the artery A2. Its role is therefore to maximize the rate of use of the transmission artery.
FIG. 3 illustrates a functional diagram of the treatment carried out by the demultiplexer 1 on the cells of type C2 entering A 1. The cells CO are transmitted without other action on the artery A 1. The cells of type C2 are divided into two cells of type Cl, marked A and B respectively, by applying translation rules previously recorded in the demultiplexer 1, called respectively Trad1, Trad2 and Trad3 and defined below:
EMI4.1
- = Trad1 (OH, K, E1) - E1A = Trad2 (OH, E1) - Priority (KA) = Trad3 (K, E1) - Number (KA) = 1
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Similarly, the scheme is identical for the production of the cell
B.
The cells A and B are injected into the switch 2 so as to respect the order of the microcells in the arrival cell. For correct operation, the physical flow at point X1 is twice that at point A1.
The treatment of type C 1 cells is identical with production of a cell A without production of a cell B. The operation is therefore reduced to pure translation.
FIG. 4 illustrates a functional diagram of the processing carried out by the multiplexer 3 on the cells originating from the switch 2 of ATM cells.
The flow at point X2 is greater than the flow at point A2 since the switching is asynchronous, and that several cells coming from separate routes may have to be routed simultaneously on the same output. For this, a first queue F1 is arranged between the switch 2 and the multiplexer 3. This allows the adaptation of the incoming and outgoing bit rates.
A second queue for adapting the bit rate, denoted F2, is arranged between the output of the multiplexer 3 and the cell transmitter 4 on the artery, the multiplexer 3 ensuring the translation of the microcells.
The first queue F1 is emptied at a rate greater than that of the artery. The example described below considers a number of four cells, this number being able to be different. The treatments carried out are as follows:
In a first step, the four cells are transferred to the multiplexer and translator 3, if the first queue F1 is sufficiently filled. Otherwise, two options are possible, either the multiplexer 3 only takes into account the number of cells present in the first queue F1, or it waits for others to arrive. This choice allows you to configure the delay 1 transmission efficiency compromise.
These cells are of type C1 or CO, they are numbered 1 to IV in FIG. 4.
In a second step, the microcells found inside the ATM cells are grouped in pairs in C2 type cells, keeping their order of extraction from the first queue F1, and applying translation rules beforehand. recorded in the
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multiplexer 3. In the proposed scheme for example, the cells and))) which each contain a microcell, are merged into a single denoted "a", containing two. Cell IV is transformed by translation into a C1 type "b" cell. In this example, the microcells have priority over the normal ATM CO cells, and the read cell is translated into a cell "c", which is inserted last in the second queue F2.
This queue F2 is then emptied at the rate of the artery A2 by the transmitter 4.
Since it may happen that only cells of type CO appear in the first queue F1, the flow at point D2 must be equal to that at point D1.
FIG. 5 illustrates a functional diagram summarizing the treatments carried out on the cells before their transmission on the artery A2.
TRADi translations, with i = 1 to 3, are carried out by applying rules previously recorded in multiplexer 3. A typical example is given below:
EMI6.1
- OH. a = Trad1 (OH.). OH.))). K.). KH). E.). E.)))) - E. a1 = Trad2 (OH. A, E. l) - E. a2 = Trad3 (OH. A, E. lil) - Priority (Ka) Max (Priority (K.)). Priority (K.))))) - Number (Ka) 2
The TRADi functions which appear above have no relation to the homonymous functions introduced in the description of the demultiplexer.
It goes without saying that many configurations can be imagined according to the size chosen for the microcells, and the respective length of their useful information fields, and of their routing header. Similarly, the structure of the latter can be variable according to different criteria.