DE102012207380A1 - Method for distributing data streams in a network element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen von Datenströmen, welche einem Zeitabschnitt zugeordnete Datenzellen aufweisen, in einem Netzwerkelement zum Verbinden von Netzwerksegmenten, wobei das Netzwerkelement eine Mehrzahl von Ausgängen und Eingängen aufweist, mit folgenden Schritten: Analysieren von zumindest einem ersten und einem zweiten Datenstrom, die jeweils an einem ersten und einem zweiten Eingang anliegen; Feststellen ob eine erste konkurrierende Datenzelle aus dem ersten Datenstrom im gleichen Zeitabschnitt den gleichen Ausgang wie eine zweite konkurrierende Datenzelle aus dem zweiten Datenstrom adressiert; Ermitteln eines unbenutzten Eingangs des Netzwerkelements; Umleiten einer der konkurrierenden Datenzellen auf den unbenutzten Eingang. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Steuereinrichtung sowie ein entsprechendes Netzwerkelement.The invention relates to a method for distributing data streams having data cells assigned to a time segment in a network element for connecting network segments, the network element having a plurality of outputs and inputs, comprising the following steps: analyzing at least a first and a second data stream, each abutting a first and a second input; Determining if a first contiguous data cell from the first data stream in the same time period is addressing the same output as a second contiguous data cell from the second data stream; Determining an unused input of the network element; Redirecting one of the competing data cells to the unused input. The invention further relates to a corresponding control device and a corresponding network element.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen von Datenströmen in einem Netzwerkelement, eine Steuereinheit für ein Netzwerkelement sowie ein Netzwerkelement zum Verbinden von Netzwerksegmenten The invention relates to a method for distributing data streams in a network element, a control unit for a network element and a network element for connecting network segments
Eine Netzwerkweiche bzw. „Switch“ ist ein Kopplungselement, das Netzwerksegmente miteinander verbindet. Beispielsweise werden über einen Switch mehrere PC’s oder andere Endgeräte an ein WAN (Wide Area Network) angeschlossen. Dazu weist ein Switch sogenannte „Input Ports“ bzw. Dateneingänge oder Eingänge auf, an denen Datenströme angelegt werden sowie „Output Ports“ bzw. Datenausgänge oder Ausgänge, auf denen Datenströme den Switch wieder verlassen. A network switch is a coupling element that connects network segments. For example, several PCs or other devices are connected to a WAN (Wide Area Network) via a switch. For this purpose, a switch has so-called "input ports" or data inputs or inputs at which data streams are created as well as "output ports" or data outputs or outputs on which data streams leave the switch again.
Es kann nun der Fall auftreten, dass einzelne Datenzellen aus Datenströmen an unterschiedlichen Eingängen zur gleichen Zeit denselben Ausgang adressieren. Im obengenannten Beispiel würde dies auftreten, wenn z.B. zwei oder mehr PC’s oder andere Endgeräte auf dieselbe Netzwerkressource zugreifen wollen. Dadurch müssen sich die beiden Datenzellen aus unterschiedlichen Eingangs-Datenströmen denselben Ausgang teilen. Je nach Struktur des ankommenden Eingangs-Datenstroms können hierdurch Verzögerungen auftreten und zwar insbesondere auch bei Datenzellen, die freie Ausgänge adressieren, jedoch von „nicht abgeholten“ Zellen bzw. solchen Zellen, die denselben Ausgang addressieren und deren Weiterleitung daher verzögert ist, blockiert werden. Dieses Problem wird auch als „Head of Line Blocking“ bezeichnet. It may now be the case that individual data cells from data streams at different inputs address the same output at the same time. In the above example, this would occur if e.g. two or more PCs or other devices want to access the same network resource. As a result, the two data cells from different input data streams must share the same output. Depending on the structure of the incoming input data stream delays may occur and in particular even with data cells that address free outputs, but are blocked by "not fetched" cells or such cells that address the same output and whose forwarding is therefore delayed. This problem is also known as "Head of Line Blocking".
Je nach Größe eines Eingangsspeichers, der einem Eingang zugeordnet ist, kann während dieser Verzögerung der Eingangsspeicher mit weiteren Datenzellen volllaufen, so dass Daten verworfen werden müssen. Bei sogenannten FIFO-(„first in first out“)Eingangsspeichern werden hierbei die zuerst angekommenen Daten aus dem Speicher entfernt und sind damit verloren. Depending on the size of an input memory associated with an input, during this delay the input memory may fill up with additional data cells, so data must be discarded. In so-called FIFO ("first in first out") input memories, in this case the data first arrived are removed from the memory and thus lost.
Oft werden als sogenannte „Core Switches“ hochwertige leistungsstarke Switches bezeichnet, die mit einem aufwändig organisierten, größeren Pufferspeicher für die „I/O“-Ausgabe bzw. Eingang/Ausgang-Ausgabge ausgestattet sind, so dass Datenverluste durch Blockierungseffekte vermieden werden können. Allerdings sind diese Lösungen mit hohen Kosten verbunden und werden daher an neuralgischen Punkten eines Computernetzwerkes eingesetzt, beispielsweise im „Core-„ oder Kernbereich eines Netzwerks bzw. im sogenannten „Backbone“-Netzwerk, wo üblicherweise sehr hohe Datenübertragungsraten auftreten. Often referred to as so-called "Core Switches" high-quality high-performance switches, which are equipped with a complex organized, larger buffer memory for the "I / O" output or input / output Ausgabge, so that data loss due to blocking effects can be avoided. However, these solutions are associated with high costs and are therefore used at critical points of a computer network, for example in the "core" or core area of a network or in the so-called "backbone" network, where usually very high data transmission rates occur.
In nicht zentralen Netzwerkbereichen, in denen es um den Anschluss von Gruppen von Endgeräten geht, oft als Arbeitsgruppen bzw. „Work Group“-Bereich bezeichnet, werden deshalb aus Kostengründen hochwertige leistungsstarke Core Switches eher nicht angewendet. Eher im Niedrigpreissegment angesiedelte sogenannte „Work Group-Switches“, die hier ihre Anwendung finden, weisen keine derart aufwändigen Pufferspeicher auf. Diese Work Group Switches realisieren in der Regel das sogenannte „Input Queuing“, d.h. ein Eingang weist einen Eingangspufferspeicher auf. Solange die Datenströme nun einer gleichmäßigen Verteilung zwischen den Ausgängen folgen, sind diese Switches hinreichend leistungsfähig. Ändert sich allerdings die Verteilung der Datenströme an den Eingängen, so können Blockierungen auftreten, die die Vermittlungsleistung des Switch erheblich beeinträchtigen. In non-central network areas, which are often connected to groups of terminal devices, often referred to as workgroups or "workgroup" areas, high-quality, high-performance core switches are not used for cost reasons. Rather located in the low price segment so-called "work group switches", which find their application here, have no such complex buffer memory. These work group switches usually implement the so-called "input queuing", i. an input has an input buffer memory. As long as the data streams now follow a uniform distribution between the outputs, these switches are sufficiently powerful. However, if the distribution of data streams at the inputs changes, blockages can occur that significantly affect the switching performance of the switch.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, Netzwerksegmente einfach und kostengünstig miteinander zu verbinden. It is therefore an object of the present invention to provide a way to connect network segments easily and inexpensively.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Steuereinheit für sowie ein Netzwerkelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by a method, a control unit for and a network element according to the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird festgestellt, ob in Datenströmen, welche an jeweils einem Eingang eines Netzwerkelements bzw. Switch anlegen, konkurrierende Datenzellen auftreten, d.h. in mehr als einem Datenstrom zu einem bestimmten Zeitabschnitt derselbe Ausgang des Netzwerkelements adressiert ist. Ist dies der Fall erfolgt eine Umleitung einer der konkurrierenden Datenzellen auf einen nicht belegten Eingang, die andere, verbleibende Datenzelle verbleibt am jeweiligen Eingang. According to the invention, it is determined whether there are competing data cells in data streams which apply to respectively one input of a network element or switch, i. in more than one data stream at a particular time period the same output of the network element is addressed. If this is the case, one of the competing data cells is redirected to an unoccupied input, the other, remaining data cell remains at the respective input.
Dies hat den Vorteil, dass hinter der umgeleiteten Datenzelle liegende Datenzellen, die einen anderen Ausgang adressieren nicht weiter blockiert werden bzw. ihre Weiterleitung zu dem anderen Ausgang nicht durch die umgeleitete Datenzelle unnötig verzögert wird. Dadurch wird ein höherer Durchsatz durch das Netzwerkelement gewährleistet und es kann ggf. Datenverlust vermieden werden, der auftritt wenn ein zum Eingang gehörenden Pufferspeicher aufgrund der Verzögerung vollgelaufen ist. Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Lösung im Workgroup- oder/und im Core-Bereich eingesetzt werden. This has the advantage that data cells located behind the redirected data cell, which address another output, are no longer blocked or their forwarding to the other output is not unnecessarily delayed by the redirected data cell. This ensures a higher throughput through the network element and possibly avoids data loss that occurs when a buffer belonging to the input has become full due to the delay. Advantageously, the solution according to the invention can be used in the workgroup and / or in the core area.
Insbesondere werden dann die verbleibende Datenzelle und die umgeleitete Datenzelle von verschiedenen Eingängen aus nach bekannten Verfahren auf den Ausgang verteilt. Dies gewährleistet eine zügige Weiterleitung der konkurrierenden Datenzellen. In particular, the remaining data cell and the redirected data cell are then distributed from different inputs to the output using known methods. This ensures a rapid forwarding of competing data cells.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zum gleichmäßigen Verteilen von Datenzellen an verschiedenen Eingängen auf den gleichen Ausgang bzw. des Abarbeiten von Eingangswarteschlangen an unterschiedlichen Ausgängen Verfahren gemäß dem „fair queuing“ oder/und dem „round robin“ oder/und dem „priority queuing“ angewandt. According to an advantageous embodiment, for the uniform distribution of data cells at different inputs to the same output or the processing of input queues at different outputs, methods according to the "fair queuing" and / or the "round robin" and / or the "priority queuing" are used ,
Insbesondere wird die Struktur der Datenströme, beispielsweise hinsichtlich der Adressierungsinformation der einzelnen Datenzellen untersucht. Basierend darauf wird die Entscheidung getroffen, welche der konkurrierenden Datenzellen umgeleitet wird. In particular, the structure of the data streams is examined, for example with regard to the addressing information of the individual data cells. Based on this, the decision is made which of the competing data cells will be redirected.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt bei einem „burst“-artigen Datenstrom, d.h. ein Datenstrom, bei dem die einzelnen Datenzellen wiederholt den gleichen Ausgang adressieren, keine Umleitung einer Datenzelle aus diesem burstartigen Datenstrom sondern der konkurrierenden Datenzelle aus dem anderen Datenstrom. According to an advantageous embodiment, in the case of a burst-like data stream, i. a data stream in which the individual data cells repeatedly address the same output, no diversion of a data cell from this bursty data stream but the competing data cell from the other data stream.
Dies hat den Vorteil, dass in diesem Fall nicht bei der nächsten Datenzelle, bzw. in einem nächsten Arbeitszyklus des Netzwerkelements wieder eine Umleitung der nachfolgenden Datenzelle erfolgen muss sondern die Blockade z.B. im Fall dass im anderen Datenstrom nur eine Datenzelle blockiert bzw. denselben Ausgang addressiert, aufgehoben werden kann. This has the advantage that, in this case, it is not necessary to redirect the subsequent data cell at the next data cell, or in a next work cycle of the network element, but instead block the blockade, for example. in the case that in the other data stream only one data cell is blocked or the same output is addressed, it can be canceled.
Insbesondere erfolgt die Umleitung der umgeleiteten Datenzelle durch Weiterleiten an den Ausgang, welcher dem unbenutzten Eingang zugeordnet ist und direkt mit diesem verbunden bzw. kurzgeschlossen ist. In particular, the redirection of the redirected data cell by forwarding to the output, which is assigned to the unused input and is directly connected to this or short-circuited.
Dies hat den Vorteil, dass virtuell ein Eingangsdatenstrom an diesem Eingang anliegt bzw. dass eine virtuelle Eingangswarteschlange dieses Eingangs als Pufferspeichererweiterung benutzt werden kann und somit – ohne Hardware Veränderungen am Netzwerkelement selbst vorzunehmen – ungenutzte Ressourcen im Netzwerkelement verwendet werden können. This has the advantage that virtually an input data stream is applied to this input or that a virtual input queue of this input can be used as a buffer memory extension and thus - without hardware changes to the network element itself - unused resources in the network element can be used.
Insbesondere erfolgt die Ermittlung, ob ein Eingang unbenutzt wird, dadurch, ob etwas an diesem Eingang angeschlossen ist, dieser Eingang eingeschaltet oder stromlos geschaltet ist, sich in einer Stand-by Funktion befindet oder anderweitig über einen ausreichenden Zeitraum keine Daten empfängt. Diese Situationen sind über Steuersignale einfach zu erfassen und auszuwerten. In particular, the determination as to whether an input is unused is made by whether something is connected to that input, that input is turned on or de-energized, is in a stand-by function, or otherwise does not receive data for a sufficient amount of time. These situations can be easily detected and evaluated via control signals.
Insbesondere wird auch wenn eine Datenzelle aus einem Datenstrom an einem weiteren Eingang wiederum denselben Ausgang adressiert, auch diese auf einen freien Eingang umgeleitet. In particular, even if a data cell from a data stream to another input in turn addressed the same output, this also redirected to a free input.
Insbesondere wird, falls mehrere Ausgänge blockiert sind bzw. jeweils zumindest zwei Datenzellen adressieren gleichzeitig zumindest zwei Ausgänge, jeweils ein freier Eingang ermittelt und es erfolgt jeweils eine Umleitung dahin, so dass die Blockade aufgelöst wird. In particular, if several outputs are blocked or address at least two data cells at the same time at least two outputs, one free input is determined in each case and there is a respective diversion, so that the blockade is resolved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird, falls mehr als zwei Datenzellen denselben Ausgang adressieren, die Blockade sukzessive aufgelöst, d.h. zunächst wird eine der konkurrierenden Zellen umgeleitet, dann in einem nachfolgenden Arbeitstakt eine weitere der konkurrierenden Zellen usf. Alternativ erfolgt gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine Umleitung im selben Arbeitstakt. According to an advantageous embodiment, if more than two data cells address the same output, the blockage is successively resolved, i. First, one of the competing cells is redirected, then in a subsequent work cycle another one of the competing cells, and so on. Alternatively, according to another embodiment, a redirection takes place in the same work cycle.
Insbesondere werden die konkurrierenden Datenzellen für einen aktuellen Zeitabschnitt, insbesondere am Kopf der Eingangswarteschlange, ermittelt. Somit können Blockaden, wenn sie auftreten, aufgelöst werden. In particular, the competing data cells are determined for a current period of time, in particular at the head of the input queue. Thus, blockages can be resolved as they occur.
Alternativ oder zusätzlich werden konkurrierende Datenzellen für in der Zukunft liegende Zeitabschnitte ermittelt. Somit kann eine Planung erfolgen, auf welche freien Eingänge eine Umleitung erfolgen soll, um einen dauerhaft hohen Datendurchsatz sicherzustellen. Alternatively or additionally, competing data cells are determined for periods of time lying in the future. Thus, a plan can be made on which free inputs should be redirected to ensure a permanently high data throughput.
Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinheit für ein Netzwerkelement, das dazu eingerichtet ist, im Netzwerkelement Datenzellen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren umzuleiten. The invention also relates to a control unit for a network element, which is set up to redirect data cells in the network element according to the method according to the invention.
Die Erfindung betrifft weiter ein Netzwerkelement mit einer derartigen Steuereinheit. Dies ermöglicht die Umsetzung des Verfahrens in einem kompakten Bauelement. The invention further relates to a network element with such a control unit. This allows the implementation of the method in a compact device.
Alternativ weist das Netzwerkelement Schnittstelle für die Kommunikation mit einer derartigen Steuereinheit auf. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass mehrere Netzwerkelemente von einer Steuereinheit gesteuert werden. Dies hat Kostenvorteile und ermöglicht weiterhin die Koordination von einzelnen Netzwerkelementen um freie Ressourcen noch effektiver zu nutzen. Alternatively, the network element has an interface for communication with such a control unit. This has the particular advantage that a plurality of network elements are controlled by a control unit. This has cost advantages and further enables the coordination of individual network elements to use free resources even more effectively.
Weitere Vorteile der Erfindung werden mit Hilfe von Figuren erklärt, von denen zeigen: Further advantages of the invention will be explained by means of figures, of which show:
In
Eine oder mehrere Datenzellen werden in einem Arbeitszyklus des Netzwerkelements, das mit einer Taktfrequenz arbeitet, weiterverarbeitet. One or more data cells are processed in a work cycle of the network element operating at a clock rate.
Bei einer Datenzelle D handelt es sich gemäß einer vorteilhaften Ausführung mit einer Datenzellen-basierten Switch Architektur um eine Dateneinheit mit fester Länge in einem an einem x-ten Eingang Ex anliegenden Datenstrom bzw. in einer x-ten Eingangswarteschlange IQx, wobei x eine Zahl aus {1, 2, ..., n} ist. According to an advantageous embodiment, a data cell D with a data cell-based switch architecture is a fixed-length data unit in a data stream applied to an x-th input Ex or in an x-th input queue IQx, where x is a number {1, 2, ..., n} is.
Die feste Länge wird üblicherweise über eine Anzahl von Bytes bzw. Byte-Zahl angegeben. Über die Taktfrequenz, mit der das Netzwerkelement S arbeitet, wird mittels dieser Byte-Zahl die festgelegte Zeitlänge bzw. Zeitspanne bzw. Zeitdauer definiert. Darüber ist wiederum der Zeitabschnitt definiert, in dem eine Weiterleitung der Datenzelle zu einem Ausgang planmäßig erfolgt, so dass festgestellt werden kann, welche Datenzellen aus unterschiedlichen Eingangs-Datenströmen im gleichen Zeitabschnitt liegen. The fixed length is usually specified over a number of bytes or byte number. By means of this byte number, the defined time length or time span or time duration is defined via the clock frequency with which the network element S operates. In turn, the period of time is defined in which a forwarding of the data cell to an output takes place on schedule, so that it can be determined which data cells from different input data streams lie in the same time segment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche eine Rahmen bzw. „Frame“ basierte Switch Architektur verwendet stellt eine Datenzelle einen Frame dar, also eine Dateneinheit mit variabler Länge bzw. Anzahl von Bytes in einem an einem x-ten Eingang Exanliegenden Datenstrom bzw. in einer x-ten Eingangswarteschlange IQx mit fester Länge, wobei x eine Zahl aus {1, 2, ..., n} ist. Auch hier kann über die Taktfrequenz ein Zeitabschnitt, den der Rahmen belegt, festgestellt werden. According to a further embodiment, which uses a frame or "frame" based switch architecture, a data cell represents a frame, ie a data unit with variable length or number of bytes in a data stream lying on an x-th input Exan or in an x -th input queue IQx of fixed length, where x is a number of {1, 2, ..., n}. Again, can be found on the clock frequency, a period of time occupied by the frame.
An jedem der Eingänge E1, E2, ... En ist ein Pufferspeicher PS vorhanden, in dem eine vorgegebene Anzahl von Datenzellen D gespeichert werden kann. Solange nun die Verteilung der Datenströme von den einzelnen Eingängen E1, E2, ... En auf die jeweils adressierten Ausgänge A1, A2, ... An gleichmäßig ist, ermöglicht die Verteilung gemäß
Allerdings hat dieses Konzept des einfachen „Input-Queueings“ den Nachteil, dass sobald ein adressierter Ausgang A1, A2, ... An bzw. Output-Port nicht frei ist, alle weiteren Datenzellen D in der jeweiligen Eingangswarteschlange bzw. solche Zellen D, die im jeweiligen Pufferspeicher PS des betreffenden Eingangs E1, E2, ... En gespeichert sind, warten müssen, obwohl sie eventuell einen freien Ausgang adressieren. Diese Blockierung stellt eine erhebliche Beeinträchtigung dar. However, this concept of simple "input queuing" has the disadvantage that as soon as an addressed output A1, A2, ... An or output port is not free, all other data cells D in the respective input queue or such cells D, which are stored in the respective buffer PS of the relevant input E1, E2, ... En, although they may eventually address a free output. This blocking represents a significant impairment.
Ein entsprechender Blockierungszustand ist in
Dadurch kommt es zu Verzögerungen bei der Weiterleitung der nachfolgenden Datenzelle D, welche mit C22 gekennzeichnet ist, obwohl C22 den freien Ausgang A2 adressiert. Als Nomenklatur für die Datenzellen D wurde gewählt, dass die Zelle Cij sich in der Eingangswarteschlange i befindet und den Ausgang j adressiert. This leads to delays in the forwarding of the subsequent data cell D, which is marked C22, although C22 addresses the free output A2. As nomenclature for the data cells D, it has been chosen that the cell Cij is located in the input queue i and addresses the output j.
Zur Beseitigung dieses Blockierungszustandes ist vorgesehen, dass eine Steuereinheit STE die an den einzelnen Eingängen E1, E2, ... En ankommenden Datenströme analysiert, um festzustellen, ob ein Blockierungszustand vorliegt oder in Zukunft eintreten wird. To eliminate this blocking state, it is provided that a control unit STE analyzes the data streams arriving at the individual inputs E1, E2,... En to determine whether a blocking state is present or will occur in the future.
Die Steuereinheit STE ist gemäß
Alternativ (nicht dargestellt) weist das Netzwerkelement S eine Schnittstelle auf, über die Daten von einer externen Steuereinheit empfangen werden. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Netzwerkelemente S von einer Steuereinheit kontrolliert werden, so dass zum einen nur eine Steuereinheit nötig ist, wodurch weiter Kosten gesenkt werden können und zum anderen Koordinierungsmaßnahmen zwischen einzelnen Netzwerkelementen S getroffen werden können. In diesem Ausführungsbeispiel weist also nicht jedes Netzwerkelement notwendigerweise eine Steuereinheit STE auf. Alternatively (not shown), the network element S has an interface over which data is received from an external control unit. This has the advantage that several network elements S are controlled by a control unit, so that on the one hand only a control unit is necessary, which further costs can be reduced and on the other coordination measures between individual network elements S can be made. In this embodiment, therefore, not every network element necessarily has a control unit STE.
Im Rahmen dieser Analyse werden gemäß einer Ausführungsform die Adressierungsinformation der an den jeweiligen Eingängen anliegenden Datenströme bzw. Eingangswarteschlangen bzw. die jeweiligen Inhalte der Pufferspeicher PS der einzelnen Eingänge E1, E2, ... En überwacht und folgendermaßen bewertet:
- – Vorliegen von burst-artigen Datenströmen, d.h. ein Datenstrom adressiert immer wieder denselben Ausgang, beispielsweise setzt sich die Eingangswarteschlange des Eingangs IQi aus Datenzellen Cij, Cij, Cij, Cij, ... zusammen. Dies ist in
3 dargestellt. - – Eine weitere Eingangswarteschlange IQm adressiert jeweils freie Ausgänge.
- – In der Eingangswarteschlange des Eingangs El, also der Eingangswarteschlange IQl adressiert die Datenzelle D, welche mit Clj gekennzeichnet ist, zur selben Zeit bzw. im selben Arbeitszyklus, den gleichen Ausgang Aj wie die Datenzelle D Eingangswarteschlange IQi, welche mit Cij gekennzeichnet ist. Dadurch wird die Weiterleitung von nachfolgenden Datenzellen D in der Eingangswarteschlange IQl, z.B. der mit Cle gekennzeichneten Datenzelle verzögert bzw. diese Datenzelle wird blockiert, obwohl die mit Cle gekennzeichnete Datenzelle den freien Ausgang Ae adressiert.
- Presence of burst-like data streams, ie a data stream repeatedly addresses the same output, for example the input queue of the input IQi is composed of data cells Cij, Cij, Cij, Cij,... This is in
3 shown. - - Another input queue IQm addresses each free outputs.
- In the input queue of the input El, that is to say the input queue IQ1, the data cell D marked Clj addresses the same output Aj as the data cell D input queue IQi marked Cij at the same time or duty cycle. This delays the forwarding of subsequent data cells D in the input queue IQ1, eg the data cell marked Cle, or blocks this data cell, although the data cell labeled Cle addresses the free output Ae.
In den nachfolgenden Figuren wird nun die Auflösung dieses Blockadezustands beschrieben: The following figures describe the resolution of this blockade state:
Dazu sucht die Steuereinheit STE bzw. die Steuerlogik einen Eingang, welcher nicht belegt ist, an den also beispielsweise kein PC angeschlossen ist. Dies ist oftmals der Fall, da für die sogenannten Work-Group-Switches häufig Eingangs- bzw. Input-Ports-Reserven geplant und installiert werden, um das Netzwerk gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt zu erweitern. Im Betrieb sind daher häufig nicht alle Eingänge E1, E2, ... En gleichzeitig belegt. For this purpose, the control unit STE or the control logic is looking for an input which is not occupied, to which, for example, no PC is connected. This is often the case, as input / input port reserves are often planned and installed for the so-called workgroup switches in order to expand the network at a later time if necessary. In operation, therefore, often not all inputs E1, E2, ... En occupied simultaneously.
Ebenso kann es auftreten, dass nicht alle Endgeräte an den belegten Eingängen E1, E2, ... En gleichzeitig eingeschaltet sind. It can also happen that not all terminals at the occupied inputs E1, E2, ... En are switched on at the same time.
Weiterhin werden im Rahmen von sogenannten „Green IT“-Lösungen möglicherweise für die Kommunikation temporär nicht genutzte Eingänge auf Standby geschaltet. Dies hat zur Folge, dass im Netzwerkelement S ungenutzte Ressourcen wie eben die Eingangswarteschlangen bzw. Eingangsspeicher PS vorhanden sind. Furthermore, within the scope of so-called "Green IT" solutions, temporarily unused inputs may be switched to standby for communication. This has the consequence that in the network element S unused resources such as the input queues or input memory PS are present.
Über eine geeignete Steuereinheit STE können die Zustände der Eingangsports „nicht belegt“, „Endgerät nicht eingeschaltet“ sowie „Eingang auf Standby geschaltet“ ermittelt werden. Via a suitable control unit STE, the states of the input ports "not occupied", "terminal not switched on" and "input switched to standby" can be determined.
So bestimmt die Steuereinheit STE einen Eingang, der zur Zeit nicht benötigt wird. In
Alternativ oder zusätzlich werden Verteilungsverfahren wie das „round-robin“, „priority-queueing“, etc. eingesetzt. Alternatively or additionally, distribution methods such as "round robin", "priority queuing", etc. are used.
Das betreffende Verteilungsverfahren wird im Netzwerkelement S konfiguriert. Werden ein oder mehr nicht benutzte Eingänge Ex aktiviert, erhalten sie die Eingangswarteschlangen-Konfiguration des Netzwerkelements sinngemäß angewandt, abgeleitet von der Eingangswarteschlange, die den nicht genutzten Eingang benutzt. The relevant distribution method is configured in the network element S. When one or more unused inputs Ex are activated, they receive the input queue configuration of the network element applied analogously, derived from the input queue using the unused input.
Im Folgenden werden blockierende Datenzellen D solange umgeleitet, bis die erste Datenzelle in einer Eingangswarteschlange IQ einen freien Ausgang A adressiert. In
Im nachfolgenden Schaltzyklus, der in
Sollten Blockierungen bzw. Verzögerung der Weiterleitung mehrere Ausgänge A betreffen, so wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung pro Ausgang A ein freier Eingang E, dessen Eingangswarteschlange IQ benutzt wird, gesucht. If blocking or delay of the forwarding concern several outputs A, so according to an advantageous embodiment per output A, a free input E whose input queue IQ is used, searched.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden Datenzellen in burst-artigen Datenströmen, d.h. wenn für jede Datenzelle D der gleiche Ausgang A adressiert wird, im Falle eines Blockadezustands nicht umgeleitet, sondern eine Datenzelle D in der anderen Eingangswarteschlange IQ umgeleitet. Dies hat den Hintergrund, dass im Falle der burst-artigen Datenströme auch, welche z.B. in
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Steuereinheit STE durch einen Mikrocontroller gebildet, der mittels einer entsprechenden Software programmiert ist. Alternativ wird die Steuereinheit STE durch einen spezifisch hergestellten ASIC gebildet. According to an advantageous embodiment, the control unit STE is formed by a microcontroller, which is programmed by means of an appropriate software. Alternatively, the control unit STE is formed by a specifically manufactured ASIC.
Insbesondere können in weiteren Ausgestaltungen die Reihenfolge der Verfahrensschritte variiert werden, so dass beispielsweise das Ermitteln unbenutzer Eingänge nur in vorbestimmmten Zeitintervallen erfolgt, während in jedem Abarbeitungszyklus das Vorliegen konkurrierender Datenzellen festgestellt wird. Weiterhin kann die Ermittlung der Konkurrenzsituation für den momentanen Abarbeitungszyklus oder/und für einen in der Zukunft liegenden Abarbeitungszyklus erfolgen. Insbesondere können die Aspekte der unterschiedlichen Ausgestaltungen miteinander variiert und/oder kombiniert werden. In particular, in further embodiments, the order of the method steps can be varied, so that, for example, the determination of unused inputs takes place only at predetermined time intervals, while in each execution cycle the presence of competing data cells is determined. Furthermore, the determination of the contention situation for the current execution cycle or / and for a future execution cycle can take place. In particular, the aspects of the different embodiments can be varied and / or combined with one another.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
-
- AA
- Ausgang output
- DD
- Datenzelle data cell
- Ee
- Eingang entrance
- BB
- Blockade blockade
- NBNB
- nicht blockierender Zustand non-blocking condition
- IQiIQI
- Eingangswarteschlange am Eingang I Input queue at input I
- STESTE
- Steuereinheit control unit
- PSPS
- Pufferspeicher buffer memory
Claims (11)
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Citations (4)
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