DE10054179C2 - Verfahren und Prüfeinrichtung zur Überwachung von Verbindungen in einem ATM-Netz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Ver­ bindungen in einem ATM-Netz zu Diagnosezwecken, insbesondere von jeweils mehreren virtuellen Verbindungen in virtuellen Pfaden, sowie eine entsprechende Prüfeinrichtung. Sie er­ streckt sich auch auf ein ATM-Netz mit einer solchen Prüfein­ richtung.

Der sogenannte "Asynchrone Transfer-Modus" (ATM) ist ein re­ lativ junges Konzept zum Aufbau von Kommunikationsnetzen, welches, aufbauend auf Erfahrungen in der Sprach-, Bild- und Datenübertragung, eine effiziente Integration verschiedenar­ tiger Dienste in eine gemeinsame Netzstruktur ermöglicht. Diese Struktur bietet eine einheitliche Plattform zur Reali­ sierung von Kommunikationslösungen ganz unterschiedlicher Di­ mensionen, von lokalen Netzen (LAN) bis hin zu einem Einsatz im Backbone-Bereich öffentlicher Telekommunikationsnetze und des Internet.

Mit dem zunehmenden Einsatz von ATM-Netzen ist der Bedarf an rationellen Lösungen zur Überwachung der Verbindungsstruktur bei der Inbetriebnahme sprunghaft angestiegen. Es kommt hier­ bei nämlich durch Konfigurationsfehler in den Datenbasen der ATM-Koppelfelder erfahrungsgemäß häufig zu Problemen. Zur schnellen Behebung dieser Fehler ist es von erheblichem Vor­ teil, wenn das mit der Inbetriebnahme des ATM-Netzes betraute Personal die Möglichkeit zu einer Überwachung (Monitoring) jeder einzelnen Verbindung erhält.

Es ist bekannt, den Zustand von ATM-Verbindung durch die Zäh­ lung von ATM-Zellen zu überwachen. Unter "ATM-Zellen" werden Blöcke fester Länge eines zusammengesetzten Informationsstro­ mes verstanden, die in - nicht fest zugewiesenen - Zeit­ schlitzen eines asynchronen Zeitmultiplexverfahrens übertra­ gen werden. Jede Zelle besitzt ein Informationsfeld und ein Kopffeld (Header). Das ATM-Konzept als verbindungsorientierte Technik funktioniert auf der Basis virtueller Verbindungen, die zwischen den Teilnehmern einer Kommunikationsbeziehung aufgebaut werden. In der Kennzeichnung der Zellen, die inner­ halb des asynchronen Zeitmultiplex zu derselben Verbindung gehören, besteht die wichtigste Aufgabe des Headers.

Die bekannten Lösungen zur Verbindungsüberwachung, wie sie beispielsweise im handelsüblichen ATM-Baustein NEC µPD98412 realisiert sind, bieten nur die eingeschränkte Möglichkeit des Zählens von ATM-Zellen per virtueller Verbindung (Virtual Connection = VCC) oder pro virtuellem Pfad (Virtual Path = VPC), nicht jedoch die Möglichkeit der Überwachung einzelner virtueller Verbindungen innerhalb eines ATM-Pfades.

Aus dem Dokument "Patent Abstracts of Japan", 00269977 A ist ein Verfahren zur Überwachung einer ATM-Vermittlungseinrich­ tung bekannt, bei dem zur Prüfung der ATM-Zellenübertragung eine Leerzelle übertragen wird, und diese Übertragung an­ schließend geprüft wird. Da eine solche Leerzelle unabhängig von jeder Verbindung ist, erlaubt dieses Verfahren jedoch keine verbindungsspezifische Überwachung.

Weiterhin ist aus der Patentschrift US 5940377 eine Vorrich­ tung mit einer Prüfeinrichtung zur Überwachung der Aus­ gangsports einer ATM-Vermittlungseinrichtung bekannt. Da über einen jeweiligen Ausgangsport jedoch in der Regel eine Viel­ zahl von virtuellen Verbindungen verläuft, kann eine Fehlkon­ figuration bei mehreren über denselben Ausgangsport verlau­ fenden virtuellen Verbindungen durch die Prüfeinrichtung nicht detektiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe der Bereitstellung eines ver­ besserten Verfahrens zur Überwachung von Verbindungen in ei­ nem ATM-Netz sowie einer entsprechenden Prüfeinrichtung zugrunde, welche ein umfassendes Monitoring aller möglichen Verbindungen erlauben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich ihres Vorrichtungsaspektes durch eine Prüfein­ richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, die zwischen einem ATM-Layer/Switching-Baustein und einem ange­ schlossenen Physical-Layer-Baustein transferierten ATM-Zellen verbindungsspezifisch zu zählen und aus dem Zählergebnis eine Aussage bezüglich der korrekten Konfiguration bzw. des kor­ rekten Routing abzuleiten. Sie schließt weiter den Gedanken ein, hierzu den Eingangs- und Ausgangsport der ATM-Netzkompo­ nente zu überwachen.

Der einfachste Fall des Nachweises einer unkorrekt konfigu­ rierten (falsch gerouteten) ATM-Verbindung besteht darin, daß keine ATM-Zellen zu dieser Verbindung an dem entsprechenden Port gezählt werden.

In einer bevorzugten Ausführung ist an den ATM-Layer/Swit­ ching-Baustein eine Mehrzahl von Physical-Layer-Bausteinen angeschlossen, die jeweils durch eine logische Portnummer be­ zeichnet sind, und aus einem diese logische Portnummer re­ flektierenden Steuersignal sowie dem Zellheader von übertra­ genen Zellen wird eine Adreßinformation zur Identifizierung der konkreten, zu überwachenden Verbindung gewonnen. Die lo­ gische Portnummer und der Zellheader werden bevorzugt jeweils vorübergehend in ein Adreßregister übernommen, welches mit jeder neu übertragenen Zelle überschrieben wird. Dadurch, daß die Adreßinformation der Verbindung hinsichtlich der logi­ schen Portnummer, einer Pfad-Kennung VPI und einer Verbin­ dungs-Kennung VCI ausgewertet wird, können mehrere virtuelle Verbindungen innerhalb eines virtuellen Pfades verbindungs­ spezifisch überwacht werden.

In einem zweckmäßigen Vorgehen wird die Adreßinformation je­ der zu überwachenden Verbindung in ein entsprechendes Zell­ filter-Register geschrieben und dessen Inhalt mit dem jeweils aktuellen Inhalt des Adreßregisters verglichen. Im Überein­ stimmungsfalle wird - bevorzugt hardwaremäßig - ein verbin­ dungsspezifischer Zähler inkrementiert und so ein der spezi­ fisch zu überwachenden Verbindung zugeordneter Zählwert ge­ wonnen. Der Zähler kann softwaremäßig ausgelesen und rückge­ setzt werden.

Die vorgeschlagene Prüfeinrichtung weist in bevorzugten Aus­ gestaltungen Merkmale auf, die die oben genannten Verfahrens­ merkmale vorrichtungsseitig realisieren. Hierzu zählen insbe­ sondere Leseeinrichtungen zum Lesen der logischen Portnummer und zum Lesen des Zellheaders und jeweils mindestens eines der erwähnten Adreßregister und Zellfilterregister.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Be­ schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Figur.

Diese zeigt in einem Funktions-Blockschaltbild schematisch die Ausführung einer ATM-Verbindungsüberwachung an einem Uto­ pia Level 2 Interface eines ATM-Layer/Switching-Bausteins 10, z. B. vom Typ NEC µPD98412, an das ein oder mehrere Physical- Layer-Bausteine 11, beispielsweise vom Typ NEC µPD98404, an­ geschlossen sein können. Diese werden jeweils durch eine lo­ gische Utopia Port-Nummer LUP identifiziert. In den Übertra­ gungsweg zwischen dem ATM-Layer/Switching-Baustein 10 und den Physical-Layer-Bausteinen 11 ist eine in der Figur als Moni­ tor Element bezeichnete Prüfeinrichtung 12 eingeschleift. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in der Figur nur ein einziger Physical-Layer-Baustein 11 dargestellt.

Die Prüfeinrichtung 12 weist als einem Rx-Datenpfad (Emp­ fangs-Datenpfad) zugeordnete Register- und Zählereinrichtun­ gen ein Adreßregister 14R, mindestens ein Zellfilter-Register 15R und mindestens einen Zähler 13R auf, mit denen das Ein­ gangsport (ankommende ATM-Verbindungen) überwacht wird. Wei­ terhin weist die Prüfeinrichtung 12 als einem Tx-Datenpfad (Sende-Datenpfad) zugeordnete Register- und Zählereinrichtun­ gen ein Adreßregister 14T, mindestens ein Zellfilter-Register 15T, und mindestens einen Zähler 13T auf, mit denen das Aus­ gangsport (abgehende ATM-Verbindungen) überwacht wird. Die Funktion der Prüfeinrichtung 12 wird zeitlich durch den Takt (Utopia_CLK) der entsprechenden ATM-Netzkomponente gesteuert. Für jede zu überwachende Verbindung ist jeweils ein eigenes Zellfilter-Register und ein eigener Zähler vorzusehen, die jeweils der betreffenden zu überwachenden Verbindung zugeord­ net werden.

Zur Identifizierung einer konkreten, zu überwachenden ATM- Verbindung, ist aus den Steuersignalen RxADDR, TxADDR des U­ topia Level 2 Interface die logische Utopia Port-Nummer LUP und aus ATM-Zellheadern von übertragenen ATM-Zellen eine Ver­ bindungs-Kennung VCI (Virtual Connection Identifier) sowie eine Pfad-Kennung VPI (Virtual Path Identifier) zu extrahie­ ren.

Dazu wird anhand der Signale RxENB_L, TxNEB_L bzw. RxSOC, TxSOC des Utopia Level 2 Interface der Beginn eines Zell­ transfers gemäß der Utopia Level 2 Spezifikation des ATM- Forums erkannt, um die logische Utopia Port-Nummer LUP sowie einen ATM-Zellheader bzw. die in diesem enthaltene Verbin­ dungs- und Pfad-Kennung VCI/VPI in dem Adreßregister 14T bzw. 14R der Prüfeinrichtung 12 zwischenzuspeichern. Die gespei­ cherten Werte werden mit jeder übertragenen ATM-Zelle über­ schrieben. Die Utopia Port-Nummer LUP sowie die Verbindungs- und Pfad-Kennung VCI/VPI bilden zusammen eine die ATM- Verbindung identifizierende Adreßinformation.

Zur Überwachung einer ATM-Verbindung wird die Adreßinformati­ on dieser ATM-Verbindung in das dieser ATM-Verbindung zuge­ ordnete Zellfilter-Register 15T bzw. 15R geschrieben. Der In­ halt des Zellfilter-Registers 15T bzw. 15R wird sodann mit dem jeweils aktuellen Inhalt des Adreßregisters 14T bzw. 14R verglichen, und zwar für alle drei Komponenten LUG, VCI und VPI der Adreßinformation. Dies ermöglicht die verbindungsspe­ zifische Überwachung von virtuellen Verbindungen (VCC) inner­ halb eines virtuellen Pfades (VPC).

Ergibt sich als Ergebnis des erwähnten Vergleiches zwischen den Inhalten des Adreßregisters 14T bzw. 14R und des betref­ fenden Zellfilter-Registers 15T bzw. 15R eine Übereinstim­ mung, so wird der der betreffenden ATM-Verbindung zugeordnete Zähler 13T bzw. 13R hardwaremäßig inkrementiert. Dieser Zäh­ ler kann softwaremäßig ausgelesen und rückgesetzt werden, wenn die Prüfung der entsprechenden Verbindung beendet ist.

Ergibt sich nach Beendigung der Prüfung ein zu geringer Zähl­ wert wird dies als Nachweis einer fehlerhaften Verbindung ge­ wertet.

Die Realisierung dieser Ausführungsform ist beispielsweise in kostengünstiger Weise und ohne großen Implementierungsaufwand in einem sog. Field-Programable-Gate-Array (FPGA) realierbar, welches eine preiswerte und - da vom Anwender selbst program­ mierbar - flexible Alternative zu anwendungsspezifischen in­ tegrierten Schaltungen (ASIC) darstellt.

Die Ausführung der Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Bei­ spiel und die oben erwähnten speziellen Aspekte beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche auch in Abwandlungen reali­ sierbar, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Überwachung von Verbindungen in einem ATM- Netz zu Diagnosezwecken, insbesondere von jeweils mehreren virtuellen Verbindungen in virtuellen Pfaden, dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangs- und Ausgangsport eines ATM-Layer/Switching-Bau­ steines (10) verbindungsspezifisch überwacht wird derart, daß die zwischen diesem und einem Physical-Layer-Baustein (11) transferierten ATM-Zellen gezählt werden und der erhaltene Zählwert mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird,
wobei
eine eine zu überwachende Verbindung identifizierende Adress­ information in ein verbindungsspezifisches Zellfilter- Register (15T, 15R) geschrieben wird,
für jede neu transferierte ATM-Zelle eine daraus abgeleitete Adreßinformation mit dem Inhalt des Zellfilter-Registers (15T, 15R) verglichen wird, und
im Übereinstimmungsfall ein verbindungsspezifischer Zähler (13T, 13R) inkrementiert wird, welcher softwaremäßig ausgele­ sen und rückgesetzt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zählwert von Null als Nachweis einer nicht ordnungsgemäß konfigurierten Verbindung gewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den ATM-Layer/Switching-Baustein (10) eine Mehrzahl von Physical-Layer-Bausteinen (11) angeschlossen ist, die jeweils durch eine logische Portnummer bezeichnet sind, und aus einem die logische Portnummer angebenden Steuersignal (RxADDR, TxADDR) sowie einem ATM-Zellheader eine Adressinfor­ mation zur Identifizierung einer konkreten Verbindung gewon­ nen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als ATM-Layer/Switching-Baustein (10) ein Utopia Level 2 In­ terface eingesetzt wird und dessen Steuersignale RxADDR, TxADDR als logische Utopia Port-Nummer ausgewertet werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbe­ sondere Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Portnummer und der ATM-Zellheader jeweils tempo­ rär in einem Adreßregister (14T, 14R) zwischengespeichert werden, wobei der Speicherinhalt mit jeder neu übertragenen ATM-Zelle überschrieben wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbe­ sondere einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreßinformation der Verbindung hinsichtlich der logi­ schen Portnummer sowie einer Pfad-Kennung (VPI) und einer Verbindungs-Kennung (VCI) aus dem ATM-Zellheader ausgewertet wird derart, daß mehrere virtuelle Verbindungen innerhalb ei­ nes virtuellen Pfades verbindungsspezifisch überwacht werden können.

7. Prüfeinrichtung (12) zur Überwachung von Verbindungen in einem ATM-Netz zu Diagnosezwecken, insbesondere zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit
einem verbindungsspezifischen Zähler (13T, 13R) zum Zählen von zwischen einem ATM-Layer/Switching-Baustein (10) und ei­ nem an diesen angeschlossenen Physical-Layer-Baustein (11) transferierten ATM-Zellen,
ersten Lesemitteln zum Lesen einer logischen Portnummer,
zweiten Lesemitteln zum Lesen eines ATM-Zellheaders,
einem Zellfilterregister (15R, 15T) zum Speichern einer eine zu überwachende Verbindung identifizierenden Adressinformati­ on, sowie
einem Adreßregister (14R, 14T) zum Zwischenspeichern einer aus der logischen Portnummer und dem ATM-Zellheader für jede neu transferierte ATM-Zelle abgeleiteten Adreßinformation, zum Vergleich der zwischengespeicherten Adreßinformation mit dem Inhalt des Zellfilterregisters und zum Inkrementieren des verbindungsspezifischen Zählers im Übereinstimmungsfall.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsport-Adreßregister (14R) und ein Eingangsport- Zellfilterregister (15R), ein Ausgangsport-Adreßregister (14T) und ein Ausgangsport-Zellfilterregister (15T) sowie ein Eingangsport-Zähler (13R) und ein Ausgangsport-Zähler (13T) vorgesehen sind.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Lesemittel zur Erkennung des Beginns eines ATM- Zelltransfers ausgebildet sind.

10. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ATM-Layer/Switching-Baustein (10) als Utopia Level 2 In­ terface ausgebildet ist, an den mehrere Physical Layer- Bausteine (11) anschließbar sind, die jeweils durch eine lo­ gische Utopia Port-Nummer bezeichnet sind, wobei die ersten Lesemittel zum Lesen der logischen Utopia Port-Nummer aus den Steuersignalen RxADDR, TxADDR des Utopia Level 2 Interface und die zweiten Lesemittel zum Lesen einer Pfad-Kennung (VPI) und Verbindungs-Kennung (VCI) des Zellheaders ausgebildet sind.