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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Informations-Switching
sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein entsprechendes
computerlesbares Speichermedium, welche insbesondere eingesetzt
werden können, um
die Abbildung unterschiedlicher Switching-Verfahren aufeinander
vorzunehmen und dadurch die Anschlußtechnologie entscheidend zu
vereinfachen.
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Eindimensionale
Switching-Verfahren sind in der Lage, Daten gleicher Herkunft zu
vermitteln. Ein Ethernet-Switch
vermittelt Ethernet-Pakete und ein ISDN-Switch verbindet Telefongespräche miteinander.
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Heute
ist eine Konvergenz der unterschiedlichen Netze, die sich aus den
ursprünglich
getrennten Ansätzen
für die Übermittlung
von Daten (mengen) im eigentlichen Sinne, für Sprache und für Video
herausgebildet haben, zu beobachten. Diese Konvergenz zwingt dazu,
die Switching-Methoden der jeweiligen Übertragungsprotokolle bzw.
-techniken aneinander anzupassen.
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Bei
diesen Switching-Technologien handelt es sich heute z. B.
- – in
Datennetzen um Ethernet- und IP-Switching,
- – in
Sprachnetzen um ISDN- und SDH-Switching und
- – in
Videonetzen um MPEG-Switching.
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Diese
Verfahren haben sich über
Jahre etabliert und weisen infolge ihres spezifischen Einsatzes ganz
erhebliche Unterschiede auf.
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Switching
in der Datenkommunikation, also Switching in Datennetzen, ist eine
Technologie, bei der Datenblöcke
auf Grund von Adressinformation innerhalb der Daten weitergereicht
werden.
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Die
Grundprinzipien für
das Switching in Datennetzen stammen aus der Bridging Technologie, die
seit 1987 Anwendung findet. Bridging beruht auf der weltweit eindeutigen
MAC Medium Access Control Adresse. Eine Bridge lernt die Adresse
eines Gerätes
und trägt
diese zusammen mit dem Port, an dem sie die Quelladresse des Datenblocks
gesehen hat, in die Adresstabelle ein. Von da an können Datenblöcke an die „gelernte" Station korrekt
weitergereicht werden. Das Amerikanische Standard Komitee IEEE 802.1
HILI (Higher Layer Interfaces) hat diese Technik im Jahre 1991 genormt.
Der Standard IEEE 802.1D wurde später auch von der International Standards
Organisation (ISO) mit der Nummer IS-10038 akzeptiert.
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Mit
der Buffered Switching Technologie wurde das Verfahren in Hardware
realisiert. Der entsprechende Switch ist seit 1991 verfügbar. Er
setzt das Verfahren folgen dermaßen
um: die eingehenden Datenblöcke
werden komplett empfangen, im Cyclic Redundancy Check (CRC) auf
Korrektheit überprüft, und
danach wird die Analyse von Quell- und Zieladresse vorgenommen.
An Hand dieser Analyse wird der Datenblock weitergereicht.
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Verfeinert
wurde diese Technologie, indem für
den Transport der Datenblöcke
das „Cut
Thru" Prinzip eingeführt wurde.
Mit der „Cut
Thru" Technologie
wird die Verzögerungszeit,
die durch das Aufsammeln des Datenblocks entsteht, verkürzt. Es
werden lediglich die für
den Transport der Datenblöcke notwendigen
Adressinformationen aufgesammelt. Damit wurde die Verweildauer eines
langen Paketes von ca. 1.290 μs
im 10 Mb/s Buffered Switching auf ca. 80 μs in Cut Thru Switching gesenkt.
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Parallel
zum Cut Thru Switching entwickelte sich das Cell Switching, bei
dem die Durchlaufzeit nicht vom Header eines Datenpaketes bestimmt wird,
sondern von der Zellänge.
Mit Einführung
der ATM Technologie lag diese bei 53 Byte, was eine Verzögerung der
Zellen (Cell Delay) beim Durchlauf durch einen ATM Switch (mit der
typischen 155 Mb/s Geschwindigkeit) von ca. 10 μs bedeutete.
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Älter als
das Switching in der Datenkommunikation ist das Switching in der
Sprachkommunikation. Auch das Prinzip hier ist anders. Herkömmlicherweise
wird es relativ losgelöst
vom Switching in Datennetzen betrachtet. Werden bei der Datenkommunikation
Datenblöcke
einzeln geswitched, so werden in der Sprachkommunikation Sprachströme vermittelt.
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In
der analogen Technik wurden zunächst
die Töne
mechanisch weitergeleitet. Bevor ein Gespräch zustande kommen konnte,
wurden die beiden Teilnehmer über
Relais verbunden. Nachdem alle dazwischenliegenden Vermittlungsstellen
ihre Wähler durchgeschaltet
hatten, konnten die Töne
mit einem Frequenzbereich von 4 KHz jeweils von einem Teilnehmer
zum anderen fließen.
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Mit
der Digitalisierung der Sprache, die in Europa 1968 begann, wurden
die Sprachkanäle
gebündelt übertragen.
Damit änderte
sich natürlich
auch die Switching Technologie. Die Sprachkanäle wurden jeweils byteweise
in dreißig
Kanälen übertragen.
Der Vermittlungs-Switch entnahm also dem ankommenden Strom ein Byte
und packte es in einen neuen Strom ein. Das brachte eine geringe
und konstante Verzögerung
mit sich.
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Damit
trat ein Synchronisationsproblem auf: man mußte dafür sorgen, daß auch auf
lange Zeit der Bitstrom auf der Netzausgangsseite die gleiche Taktfrequenz
hat, wie der Bitstrom, der ins Netz hineingegeben wird. Dieses Problem
der Synchronisation wurde zunächst
durch plesiochrone Systeme (PDH-Systeme) gelöst.
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Unterschiedliche
Frequenzen wurden in den Switches durch „Stopf-Bits" ausgeglichen: In
langsame Bitströme
wurden Bits eingefügt
(gestopft), die auf der Netzausgangsseite wieder entfernt wurden.
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Diese
PDH-Technik brachte erhebliche Kostenprobleme mit sich beim Einfügen einzelner
Kanäle in
einen existierenden Strom (Add/Drop Problematik). Das führte Ende
der 80er Jahre zur Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH), die das
Synchronisationsproblem durch Verzei gerung der zu multiplexenden
Datenströme
löste.
Die SDH-Technik hat bis heute Bestand.
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Die
Video Technologie verwendete für
das Switching in Videonetzen zunächst
die Techniken, wie sie von der Sprachkommunikation bekannt waren.
Heute werden allerdings auch eigene Verfahren wie z. B. MPEG verwendet,
die den konstanten Datenpfad, wie ihn die Sprache verwendet nicht
gebrauchen kann, da hier Komprimierung angewendet wird.
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Ein
Versuch; verschiedene Protokolle einheitlich zu behandeln, wird
in WO 00/54469 beschrieben. Die dort zugrundeliegende Herangehensweise basiert
auf der ATM-Technologie:
Alle eingehenden Datenströme
werden generell in ATM-Cells gewandelt, dann geswitched und anschließend in
die Ausgangsprotokolle konvertiert. Hierbei treten zwei Nachteile
auf. Zum einen wird jeder eingehende Datenstrom starr in ATM-Cells
gewandelt, auch wenn das gar nicht nötig ist; zum anderen muß man durch den
Einsatz der ATM-Technologie immer auch den oben erwähnten Cell
Delay in Kauf nehmen.
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In
der
US 62 72 151 B1 wird
beispielsweise ein skalierbares Multimedia Netzwerk beschrieben, welches
die Behandlung von Daten-, Sprach-, Video und Bild-Diensten unter.
Einsatz verschiedener Zugriffsmöglichkeiten
gestattet. Dieses skalierbare Netzwerk basiert dabei auf einer verteilten
Switching-Plattform.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Anordnung zum Informations-Switching sowie ein entsprechendes
Computerprogrammprodukt und ein entsprechendes computerlesbares
Speichermedium zu entwickeln, durch welche die Nachteile, die sich,
aus der verschiedenartigen Behandlung der eingesetzten Kommunikationsprotokolle
beim Switching ergeben, überwunden
werden. Speziell soll durch die Erfindung ein Verfahren bereitgestellt
werden, welches eine einheitliche Behandlung der verschiedenen Protokolle ermöglicht,
dabei aber die ineinander zu wandelnden Über tragungsprotokolle flexibel
behandelt und insbesondere unnötige
Konvertierungsschritte vermeidet. Darüber hinaus soll durch die Erfindung
eine Anordnung zur Verfügung
gestellt werden, welche die einfache und kostengünstige Anwendung des Verfahrens
realisiert.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale der Ansprüche
1, 13 und 14. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Eine
Ternary Switching Engine nach der Erfindung umfasst, mindestens
einem Prozessor (TIP, TOP), der derart eingerichtet ist, daß ein Verfahren zum
Informations-Switching durchführbar
ist, bei dem zu vermittelnde Daten entsprechend dem Quell-Übertragungsprotokollempfangen,
die in den empfangenen Daten enthaltenen Verbindungsinformationen
ermittelt, die Struktur der empfangenen Daten in eine durch ein
Ziel-Übertragungsprotokoll
vorgegebene Datenstruktur gewandelt, die Verbindungsinformationen
entsprechend der durch das Ziel-Übertragungsprotokoll
vorgegebenen Transparenz-Methode mit den in gewandelter Struktur
vorliegenden Daten verknüpft,
die in gewandelter Struktur vorliegenden Daten oder die in gewandelter
Struktur vorliegenden Daten zusammen mit den mit ihnen verknüpften Verbindungsinformationen
in der durch das Ziel-Übertragungsprotokoll
vorgegebenen Verbindungs-Methode weitergeleitet werden sowie die
vorgenannten Verfahrensschritte von mindestens einem der Prozessoren,
dem oder den Input-Prozessoren) (TIP(s)) (1), realisiert
werden und wobei die Anordnung neben dem (den) Input-Prozessoren)
(TIP(s)) (1) mindestens einen als Ternary Output-Prozessor (TOP) (2)
ausgebildeten zweiten Prozessor,
mindestens ein eingangsseitiges
physikalische Interface (4x),
mindestens ein ausgangsseitiges
physikalische Interface (6x),
eine als Ternary Switching-Matrix
(3) ausgebildete Switching-Matrix,
eine Ternary Table
(5),
ein Buffer Memory (7)
umfaßt, wobei
das (die) eingangsseitige(n) physikalische(n) Interfaces) (4x) über Mittel
zum Datenaustausch mit der Quelle der zu vermittelnden Daten und durch
einen Input-Bus (12) (wenigstens teilweise untereinander
und) mit dem (den) Input-Prozessoren) (TIP(s)) (1) verbunden
ist (sind), der (die) Input-Prozessoren) (TIP(s)) (1) (über ein
InCtrl (10) untereinander,) über ein InMem (8)
(untereinander und) mit der Ternary Table (5) und über die
Ternary Switching-Matrix (3) (untereinander und) mit dem
(den) Ternary Output-Prozessor(en)
(TOP(s)) (2) verbunden ist (sind), der (die) Ternary Output-Prozessoren) (TOP(s))
(2) (über
ein OutCtrl (11) untereinander,) über das OutMem (9)
(untereinander und) mit dem Buffer Memory (7) und über den
Output Bus (13) mit dem (den) ausgangsseitigen physikalischen
Interfaces) (6x) verbunden ist (sind) und das (die) ausgangsseitige(n)
Interfaces) (6x) über
Mittel zum Datenaustausch mit dem Ziel der zu vermittelnden Daten
und durch den Output-Bus (13) (wenigstens teilweise untereinander
und) mit dem (den) Ternary Output-Prozessor(en) (TOP(s)) (2)
verbunden ist (sind).
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Ein
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Informations-Switching besteht im Einsatz einer Ternary Switching
Engine gemäß Anspruch
1, da dadurch unnötige
Konvertierungen vermieden werden.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß dem
Switching-Verfahren eine Klassifizierung der Vermittlungs-Methoden nach
- – der
Struktur der zu vermittelnden Daten und/oder
- – der
Transparenz-Methode und/oder
- – der
Verbindungs-Methode
zugrunde gelegt wird.
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Die
Struktur der zu vermittelnden Daten ist durch
- – Frames
oder
- – Cells
oder
- – Bytes
charakterisiert.
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Die
Transparenz-Methode klassifiziert die Vermittlungs-Methoden danach,
- – ob
die zu vermittelnden Daten ohne Änderung, also
transparent, weitergeleitet werden oder
- – ob
die zu vermittelnden Daten modifiziert werden und somit die abgehenden
Daten von den eingehenden Daten verschieden sind.
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Die
Verbindungs-Methode klassifiziert die Vermittlungs-Methoden danach,
- – ob
sie eine Übertragung
der Daten ohne zusätzliche
Informationen über
die zu übertragenden Daten
gestatten oder
- – ob
sie vor der Übertragung
der Daten den Aufbau ei ner Verbindung erfordern.
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Als
vorteilhaft erweist es sich, daß das
den zu vermittelnden Daten zugrundeliegende Quell-Übertragungsprotokoll
und/oder das den zu vermittelnden Daten zugrundeliegende Ziel-Übertragungsprotokoll
automatisch ermittelt wird/werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
daß der Empfang
der zu vermittelnden Daten durch (ein) entsprechend dem diesen Daten
zugrundeliegenden Quell-Übertragungsprotokoll
konfigurierte s) eingangsseitige s) Interface s) 4x und/oder
die Weiterleitung der zu vermittelnden Daten durch (ein) entsprechend
dem diesen Daten zugrundeliegenden Ziel-Übertragungsprotokoll konfigurierte
s) ausgangsseitiges) Interface (s) 6x realisiert wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß die
empfangenen Daten vor der Strukturwandlung gesammelt und zwischengespeichert
werden.
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Die
Modifizierung der zu vermittelnden, in gewandelter Struktur vorliegenden
Daten besteht beispielsweise darin, daß
- – ein neuer
Header eingesetzt und/oder
- – die
Prüfsumme
neu berechnet
wird.
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Beim
Informations-Switching erweist es sich als vorteilhaft, daß die Verfahrensschritte
gemäß Anspruch
1 von einem ersten Prozessor, dem Input-Prozessor 1 realisiert
werden.
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Ebenso
erweist es sich als vorteilhaft, daß der Input-Prozessor 1 einen oder mehrere
eingangsseitige Interfaces 4x bedient.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß eine
Switching-Matrix, die Ternary Switching-Matrix 3, die Switching-Informationen
des Input-Prozessors 1 in Transportaktionen umwandelt,
wobei der Datentransport transparent erfolgt.
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Darüber hinaus
ist in bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen, daß die
in gewandelter Struktur vorliegenden Daten in Input Buffern des
Input-Prozessors 1 zwischengespeichert werden, bis die
Ternary Switching-Matrix 3 verfügbar ist.
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Als
vorteilhaft erweist es sich ebenfalls, daß die in gewandelter Struktur
vorliegenden Daten oder die in gewandelter Struktur vorliegenden
Daten zusammen mit den mit ihnen verknüpften Verbindungsinformationen
in einem zweiten Prozessor, dem Output-Prozessor 2,
- – zwischengespeichert
und/oder
- – modifiziert
werden.
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Ebenso
erweist es sich als vorteilhaft, daß der Output-Prozessor 2 einen
oder mehrere ausgangsseitige Interfaces 6x bedient.
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Die
im Output-Prozessor 2 erfolgende Zwischenspeicherung wird
in Abhängigkeit
der zu vermittelnden Daten realisiert, wobei
- – reine
Daten in größeren Mengen,
- – Daten
einer Sprachübertragung
kaum
zwischengespeichert werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch
darin, dass die im Output-Prozessor 2 erfolgende
Modifikation in der Änderung
der in den Headern enthaltenen VCI/VPI-Werte besteht.
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Darüber hinaus
ist in bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung
vorgesehen, daß die
Anordnung neben dem (den) TIP(s) 1
- – mindestens
einen als Ternary Output-Prozessor 2 (TOP) ausgebildeten
zweiten Prozessor,
- – mindestens
ein eingangsseitiges physikalische Interface 4x,
- – mindestens
ein ausgangsseitiges physikalische Interface 6x,
- – eine
als Ternary Switching-Matrix 3 ausgebildete Switching-Matrix,
- – eine
Ternary Table 5,
- – ein
Buffer Memory 7
umfaßt, wobei
das (die) eingangsseitige(n)
physikalische(n) Interface s) 4x über Mittel zum Datenaustausch
mit der Quelle der zu vermittelnden Daten und durch einen Input-Bus 12 (wenigstens
teilweise untereinander und) mit dem (den) TIP (s) 1 verbunden
ist (sind), der (die) TIP(s) 1 (über ein InCtrl 10 untereinander,) über ein InMem 8 (untereinander
und) mit der Ternary Table 5 und über die Ternary Switching-Matrix 3 (untereinander
und) mit dem (den) TOP(s) 2 verbunden ist (sind), der (die)
TOP(s) 2 (über
ein OutCtrl 11 untereinander,) über das OutMem 9 (untereinander
und) mit dem Buffer Memory 7 und über den Output Bus 13 mit
dem (den) ausgangsseitigen physikalischen Interface s) 6x verbunden
ist (sind) und
das (die) ausgangsseitige(n) Interface s) 6x über Mittel
zum Datenaustausch mit dem Ziel der zu vermittelnden Daten und durch
den Output-Bus 13 (wenigstens teilweise untereinander und)
mit dem (den) TOP(s) 2 verbunden ist (sind).
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin,
daß die Anordnung
als Logik-Baustein
ausgebildet ist.
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Darüber hinaus
stellt es einen Vorteil dar, dass der (die) TIP(s) 1 mindestens
einen Input-Buffer umfaßt
(umfassen).
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, daß die eingehenden, zu vermittelnden
Daten ströme)
von einer Datenverarbeitungseinheit, dem sog. Ternary Input-Prozessor 1 (TIP)
ihrem Quell-Übertragungsprotokoll
entsprechend empfangen und in Abhängigkeit des eingestellten
Zielprotokolls weiterbehandelt werden. Erforderlichenfalls – bspw.
bei ATM-Quellprotokoll – müssen die
Zellen von einer Segmentation Reassembly Funktion gesammelt und
zwischengespeichert werden, um sie schließlich in ein Frame zu wandeln,
wenn das Ziel ein Ethernetprotokoll verlangt. Diese Datenbehandlung
berücksichtigt
im wesentlichen die den Protokollen der Input- und Output- Datenströme) zugrundeliegende
Multiplex-Methode: Frame-, Cell- oder Byte-orientiert.
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Des
weiteren werden die Daten durch den TIP 1 erforderlichenfalls
in Abhängigkeit
von Quell- und Zielprotokoll bezüglich
der Transparenzmethode modifiziert, was darin bestehen kann, daß ein (neuer) Header
eingesetzt oder die Prüfsumme
neu berechnet wird. Die dazu erforderlichen Informationen entnimmt
der TIP 1 den Input-Daten selbst bzw. einer Verbindungstabelle 5 (Ternary
Table).
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Der
TIP 1 sorgt auch dafür,
daß die
Datenströme)
mit der Verbindungsmethode weitergeleitet werden, welche durch das
Ziel vorgegeben werden, d. h. daß erforderlichenfalls – bspw.
wenn ISDN das Ziel-Protokoll ist – erst eine Verbindung aufgebaut werden
muß, bevor
die Daten gesendet werden können,
oder aus den Verbindungsinformationen, die in den Daten enthalten
sind, ein sog. Adressbuch aufgebaut wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
welches im folgenden als Ternary Switching Verfahren bezeichnet
wird, ermöglicht
die Konvergenz der Netze. Die zukünftigen Netze werden nicht
mehr zwischen Sprach- und Daten- und Videonetzen unterscheiden. Daher
wird durch das Ternary Switching Verfahren eine Methode zur Verfügung gestellt,
welche gerade im Bereich kleinerer Netze, z. B. den Netzen in den SOHOs
(= Small Office Home Offices), die Leistungen gewährleistet,
wie sie bisher nur in großen
Firmennetzen existieren.
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Indem
die erfindungsgemäße Anordnung – die Ternary
Switching Engine – das
Ternary Switching Verfahren umsetzt, ist sie in der Lage, Abbildungen der
einzelnen Switching Verfahren untereinander vorzunehmen. Hervor zuheben
ist die Flexibilität
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
welches die Wandlung der Übertragungsprotokolle
in Abhängigkeit
der Quell- und Ziel-Übertragungsprotokolle
durchführt. Unnötige Konvertierungen
werden so vermieden. Dieses Verfahren vereinfacht die Anschlufltechnologie
für das
Internet in kleinen und Heim- Büros
ganz entscheidend, so daß in
Zukunft zu Hause die gleiche Anschlußqualität erwartet werden kann, wie
in der Firma.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von einem zumindest teilweise
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 Klassifikation
der Switching Verfahren;
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2 Ternary
Switching Engine;
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3 die
von der Ternary Switching Engine bei einem Ethernet-Ethernet Switch
ausgeführten Operationen;
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4 die
von der Ternary Switching Engine bei einem ISDN-Ethernet Switch
ausgeführten
Operationen;
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5 die
von der Ternary Switching Engine bei einem ISDN-ISDN Switch ausgeführten Operationen;
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6 die
von der Ternary Switching Engine bei einem ATM AAL5-Ethernet Switch
ausgeführten Operationen.
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Eine
Klassifikation der Switching-Verfahren kann anhand der drei folgenden
Aspekte vorgenommen werden
- – Multiplex Methode,
- – Transparenz
Methode und
- – Verbindungsmethode.
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1 zeigt
die drei Methoden in einem dreidimensionalen Modell, in welchem
das Multiplexing-Verfahren als X-Achse, die Transparenz-Methode
als Y-Achse und die Verbindungsmethode als Z-Achse dargestellt sind.
In den Matrixpunkten sind zur Verdeutlichung jeweils zutreffende
Protokolle eingetragen.
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Bei
Berücksichtigung
der Multiplex-Methode werden die Switching-Verfahren klassifiziert
nach der Art und Weise, wie die Datenströme, die geswitched bzw. gemultiplext
werden sollen, aufgebaut sind. Dabei unterscheidet man:
- – Frame-orientierte
Datenströme:
das
sind Datenströme,
die in Frames transportiert werden, also in Paketen variabler Länge.
- – Cell-orientierte
Datenströme:
also
Datenströme,
die in Paketen fester Länge transportiert
werden.
- – Byte-orientierte
Datenströme:
das
sind Datenströme
mit Paketen der Länge
ein Byte.
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In 1 bilden
die Datenströme
die X-Achse (Multiplexing) der Switch-Verfahrensmatrix.
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Die
zweite Dimension der Switching Verfahren klassifiziert die Verfahren
nach der Art, wie diese Verfahren den Datenstrom behandeln:
- – transparente
Behandlung:
bei dieser Methode werden die Daten transparent, also
ohne Veränderung
weitergereicht.
- – modifizierende
Behandlung:
das sind Verfahren, bei denen die ankommenden Daten
unterschiedlich zu den abgehenden Daten sind.
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In 1 bildet
die Transparenzmethode die Y-Achse (Transparency) der Switch-Verfahrensmatrix.
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Als
dritte Dimension wird die Verbindungsmethode betrachtet. Man unterscheidet
hier, ob der Switch zu den Datenströmen Informationen benötigt und
diese vervollständigt
während
der Kommunikation.
- – verbindungslose Methode:
diese
ist gekennzeichnet dadurch, daß keine
Information über
den Datenstrom erforderlich ist. Zwei Partner, die diese Methode
verwenden, können
also ohne besondere Maßnahmen
direkt miteinander kommunizieren.
- – verbindungsorientierte
Methode:
bei dieser Methode ist eine Kommunikation erst nach
einem Verbindungsaufbau möglich.
Die Kommunikation kann nur dann erfolgen, wenn Information über die
Verbindung vorhanden ist.
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In 1 bildet
die Verbindungsmethode die Z-Achse (Connection) der Switch-Verfahrensmatrix.
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Im
folgenden sollen diese Größen an speziellen
Protokollbeispielen näher
erläutert
werden.
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Ein
ISDN Switch beispielsweise arbeitet byteweise, transparent und verbindungsorientiert.
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ATM
ist Zellen-orientiert (53 Byte), nicht transparent (der Header erhält z. B.
einen neuen VCI/VPI Wert) und ist verbindungsorientiert, d. h. bevor
eine Kommunikation stattfinden kann, muß ein Weg geschaltet werden.
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Ein
Ethernet Switch ist dagegen Rahmen(Frame)-orientiert (min. 64 Byte,
max. 1512 Byte), er ist transparent und verbindungslos.
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Mit
dieser Methode ist eine Klassifikation aller Switching-Technologien
möglich,
und indem diese Kategorisierung zugrunde gelegt wird, kann die Abbildung
der unterschiedlichen Switching Methoden aufeinander in klar gegliederte
Prozesse aufgeteilt werden. Durch die Ternary Switching Engine wird
das erfindungsgemäße Verfahren
umgesetzt.
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Die
Ternary Switching Engine besteht aus:
- – einem
oder mehreren Ternary Input-Prozessoren 1 (TIPs),
- – einem
oder mehreren Ternary Output-Prozessoren 2 (TOPs) und
- – der
eigentlichen Ternary Switching-Matrix 3 (TSM).
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Ternary Input-Prozessor 1:
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Die
TIPs 1 erhalten ihre Datenströme von den eingangsseitigen
physikalischen Interfaces 4x, den PHYs. Jeder TIP 1 kann
gleichzeitig einen oder mehrere eingangsseitige Interfaces 4x bedienen.
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Er
sammelt Daten gemäß der am
jeweiligen Interface 4x eingestellten Methode: Frames,
Zellen oder Bytes.
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Er
modifiziert die Daten entsprechend der eingestellten Transparenzmethode,
setzt z. B. neue Header ein oder berechnet die Prüfsummen
neu.
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Er
transportiert die Daten entsprechend der Verbindungsmethode. Er
findet z. B. die Sendeports aus den Verbindungstabellen der Ternary
Table 5 oder aus den Adresstabellen im Ethernet Falle.
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Der
TIP 1 hat eine geringe Anzahl von Input Buffern, die es
ihm gestatten, abzuwarten, bis die Ternary Switching-Matrix 3 verfügbar ist.
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Ternary Switching-Matrix 3:
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Die
TSM 3 ist eine klassische Switching-Matrix, die in der
Lage ist, die Switching Informationen des Ternary Input-Prozessors 1 in
Transportaktionen umzuwandeln. Sie transportiert alle Datenströme absolut
transparent. Modifikationen am Datenstrom werden nur durch die Ternary
Input- 1 und Output-Prozessoren 2 vorgenommen. Der Transport
der Daten innerhalb der Ternary Switching Engine erfolgt über die
Verbindungen InMem 8 und OutMem 9. Die für die TIPs 1 bzw.
TOPs 2 notwendigen Informationen werden über InCtrl 10 bzw.
OutCtrl 11 gesendet.
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Ternary Output-Prozessor
2:
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Die
wesentliche Funktion des Ternary Output-Prozessors 2 (TOP)
ist das Speichern der Datenströme
im Buffer Memory 7 mit unterschiedlicher Strategie, bevor
er sie an die ausgangsseitigen physikalischen Interfaces 6x weiterleitet;
von denen aus dann die Übertragung
der Daten ströme)
an die Zieladresse erfolgt. Reine Daten werden in größeren Mengen
gespeichert, Sprache wird kaum zwischengespeichert.
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Neben
der Bufferfunktion ist der Ternary Output-Prozessor 2 in der Lage, die
Daten selbst nochmals zu modifizieren. Das kann z. B. bei Broadcast notwendig
werden, die über
unterschiedliche virtuelle Kanäle
zu transportieren sind.
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Die
Ternary Switching Funktionen, d. h. die Wandlung der Protokolle,
die durch die jeweiligen Quell- und Zielprotokolle bzw. -methoden
nötig werden,
werden durch die TIPs 1 und TOPs 2 durchgeführt.
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Die
Befehlssätze
der Input- 1 und Output-Prozessoren 2 sind erweiterbar,
und können
deshalb auch an wenig gebräuchliche
oder neue Protokolle angepaßt
werden. Nachfolgend werden deshalb nur beispielhaft einige exemplarische
Funktionen angegeben.
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Ethernet-Ethernet Switch
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Ein
Ethernet-Ethernet Switch ist ein klassischer Daten-Switch, der die
Datenpakete analysiert, aus den Quelladressen sein Adressbuch aufbaut
und aus den Zieladressen die Forwarding Information entnimmt. Ein
solcher Switch existiert weltweit vielfach und wird durch die Erfindung
wie in 3 dargestellt realisiert.
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ISDN-Ethernet Switch
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Ein
ISDN-Ethernet Switch ist in dieser Form nicht existent. Es muß hierbei
die Frame Methode auf die Byte Methode umgesetzt werden. Außerdem ist ein
solcher Switch zur Ermittlung der Quell- und Zieladressen auf ein
oberhalb von ISDN liegendes Protokoll, in unserem Beispiel das PPP
Protokoll angewiesen. Mit der Erfindung wird ein solcher Switch
wie in 4 dargestellt realisiert.
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ISDN-ISDN Switch
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Erheblich
einfacher ist ein ISDN-ISDN Switch zu realisieren. Hier werden die
Byte-Ströme transparent
weitergereicht. Die Forwarding Information ist aus der Verbindungsinformation
zu entnehmen. Mit der Erfindung wird ein solcher Switch wie in 5 dargestellt
realisiert.
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ATM-Ethernet Switch
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Ein
solcher Switch, häufig
als Edge Device bezeichnet, existiert ebenfalls in der Realität. Hier muß ein Segmentation
Reassembly Funktion durchgeführt
werden, d. h. die Zellen müssen
zu Frames aufgesammelt werden. Die Transportinformation wird wiederum
der Verbindungsinformation entnommen. Mit der Erfindung wird ein
solcher Switch wie in 6 dargestellt realisiert.
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Die
Erfindung ist nicht beschränkt
auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist es möglich,
durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale
weitere Ausführungsvarianten
zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Glossar
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- ATM
- Protokoll des Asynchronen
Transfer Modus
- CRC
- Cyclic Redundancy
Check
- ISDN
- Protokoll des Integrated
Services Digital Network
- ISO
- International Standards
Organisation
- MAC
- Medium Access Control
- MPEG
- Motion Pictures Expert
Group
- PDH
- Plesiochrone Digitale
Hierarchie
- PPP
- Point to Point Protocol
- SDH
- Synchrone Digitale
Hierarchie
- SOHO
- Small Office Home
Office
- TIP
- Ternary Input-Prozessor
- TOP
- Ternary Output-Prozessor
- TSM
- Ternary Switching-Matrix
- VCI
- Virtual Channel Identifiers
- VPI
- Virtual Path Identifiers
-
- 1
- Ternary
Input-Prozessor (TIP)
- 2
- Ternary
Output-Prozessor (TOP)
- 3
- Ternary
Switching-Matrix (TSM)
- 4x
- eingangsseitiges
physikalisches Interface
- 5
- Ternary
Table
- 6x
- ausgangsseitiges
physikalisches Interface
- 7
- Buffer
Memory
- 8
- InMem
- 9
- OutMem
- 10
- InCtrl
- 11
- OutCtrl
- 12
- Input-Bus
- 13
- Output-Bus
- ATM
- Protokoll
des Asynchronen Transfer Modus
- DQDB
- Protokoll
des Distributed Queue Dual Bus
- Ethernet
- Ethernet-Protokoll
- IP
- Internet
Protocol
- ISDN
- Protokoll
des Integrated Services Digital Network
- MUX
- Multiplexer-Protokoll
- X.25
- X.25-Protokoll