DE10347762B4

DE10347762B4 - Verfahren zur Speicherung von Übertragungseinheiten und Netzwerkkommunikations-Vorrichtung

Info

Publication number: DE10347762B4
Application number: DE10347762A
Authority: DE
Inventors: Raimar Thudt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: DE10347762A1; CN1607792B; US20050157757A1; US7423969B2; CN1607792A

Abstract

Verfahren zur Speicherung von Übertragungseinheiten bei der Übermittlung von Daten zwischen einem ersten Netzwerk und mindestens einem weiteren Netzwerk, wobei die Daten in einem Payload-Bereich der Übertragungseinheiten enthalten sind,
wobei der Payload-Bereich jeder Übertragungseinheit des ersten Netzwerks dieselbe Größe aufweist,
wobei die Übertragungseinheiten in einem Segmentspeicher (10) abgelegt werden, der eine Segmentierung aufweist, bei welcher die Größe eines Speichersegments der Größe des Payload-Bereichs der Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks entspricht, und
wobei die Segmente des Segmentspeichers (10) jeweils durch eine Speicheradresse (24) adressierbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungseinheiten in dem Segmentspeicher (10) in Form von Listen (40) abgelegt werden, wobei jede der Listen (40) als Elemente mindestens ein Deskriptor-Segment (100), welches eine Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit beschreibt, und mindestens ein Daten-Segment (200), in welchem die jeweilige Übertragungseinheit abgelegt wird,
umfasst,
wobei die Segmente zu den Listen (40) verknüpft werden, indem ein Tabellen-Speicher...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Übertragungseinheiten bei der Übertragung von Daten zwischen Netzwerken mit unterschiedlicher Datenstruktur von darin verwendeten Übertragungseinheiten und eine entsprechenden Netzwerkkommunikations-Vorrichtung. Bei den Netzwerken kann es sich insbesondere um ein ATM-Netzwerk und ein Ethernet-Netzwerk handeln.

Für ein so genanntes Interworking, d.h. für eine Übertragung von Daten zwischen Netzwerken mit unterschiedlicher Protokollstruktur, insbesondere zwischen ATM-Netzwerken und Ethernet-Netzwerken, ist eine Anpassung des Datenflusses bzw. der Datenstruktur von Übertragungseinheiten zwischen den jeweiligen Netzwerk-Protokollen erforderlich.

ATM-Netzwerkprotokolle sehen eine Übertragung der Daten in Übertragungseinheiten in Form von ATM-Zellen mit fester Größe vor. Eine ATM-Zelle umfasst dabei einen Header-Bereich und einen Payload-Bereich, wobei der Header-Bereich Verwaltungs-Informationen enthält. Die eigentliche Datenlast ist in dem Payload-Bereich angesiedelt. In ATM-Netzwerken ist für den Payload-Bereich eine Größe von 48 Byte üblich. Adaptions-Protokollschichten, welche den Übergang zu Protokollen höherer Ebenen bereitstellen, z.B. AAL5 (ATM Adaptation Layer 5), sehen eine Zusammenfassung von mehreren ATM-Zellen zu übergeordneten Übertragungseinheiten vor. Die übergeordneten Übertragungseinheiten weisen keine festgelegte Größe auf. Die übergeordneten Übertragungseinheiten werden zur Übertragung in ATM-Zellen zerlegt und nach der Übertragung reassembliert, d.h. wieder zusammengesetzt.

In Ethernet-Netzwerken, z.B. Fast-Ethernet-Netzwerken oder Gigabit-Ethernet-Netzwerken, werden die Daten in Übertragungseinheiten in Form von Ethernet-Rahmen übertragen. Die Ethernet-Rahmen können dabei eine variable Größe aufweisen, die typischerweise über der Größe der zuvor beschriebenen ATM-Zellen liegt.

Für das Interworking, beispielsweise zwischen einem ATM-Netzwerk und einem Ethernet-Netzwerk, ist somit insbesondere eine Anpassung der Datenstrukturen der Übertragungseinheiten zwischen den beteiligten Netzwerk-Protokollen erforderlich. Dies bedeutet, dass Übertragungseinheiten eines Netzwerk-Protokolls mit einer bestimmten charakteristischen Größe in Übertragungseinheiten des anderen Netzwerk-Protokolls umgesetzt werden müssen, wobei die Übertragungseinheiten des anderen Netzwerk-Protokolls eine andere, insbesondere von Übertragungseinheit zu Übertragungseinheit variierende, Größe aufweisen können. Umgekehrt müssen Übertragungseinheiten des anderen Netzwerk-Protokolls in Übertragungseinheiten des ersten Netzwerk-Protokolls umgesetzt werden. Weiterhin muss die Zusammenfassung von Übertragungseinheiten zu übergeordneten Übertragungseinheiten bei der Umsetzung berücksichtigt werden. Diese Umsetzung erfolgt im Allgemeinen durch eine entsprechende elektronische Speicherung und Verarbeitung der Übertragungseinheiten, die mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist. Dies ist auch mit einer entsprechend komplexen Struktur einer dafür verwendeten Interworking-Vorrichtung, z.B. in Form eines Netzwerkkommunikations-Halbleiter-Bausteins, verbunden.

Aus der DE 102 42 321 A1 ist beispielsweise ein ATM-Anschlussmodul mit integrierter Ethernet-Vermittlungsstelle bekannt. Es ist vorgesehen, dass die Nutzlast, d.h. der Payload-Bereich, von vielen ATM-Zellen in ein Ethernet-Paket gepackt werden kann. Somit können ATM-Zellen zur Übertragung über das Ethernet-Netzwerk in Ethernet-Pakete eingekapselt werden. Ebenso können eingekapselte ATM-Zellen aus Ethernet- Paketen extrahiert werden. Es wird somit ein ATM-zu-Ethernet-Signalweg und ein Ethernet-zu-ATM-Signalweg bereitgestellt.

Die DE 101 19 754 A1 beschreibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Speichern von Datenpaketen, welche in einem Kommunikationsnetz vermittelt werden. Die Datenpakete können in unterschiedlichen Übertragungsformaten vorliegen, insbesondere als ATM-Zellen oder Ethernet-Datenpakete. Die Daten des zu speichernden Datenpakets werden in einem Speicher gespeichert, der eine Vielzahl von Speicherblöcken gleicher Größe umfasst. Für jedes zu speichernde Datenpaket wird ein Deskriptor erzeugt, welcher ein Datenfeld umfasst, das in Form von Zeigern die Startadressen der von dem jeweiligen Datenpaket belegten Speicherblöcke bezeichnet. Die Deskriptoren können beispielsweise in dem Speicher, welcher zum Speichern der Datenpakete verwendet wird, oder in einer Steuereinheit gespeichert werden. Bei diesem Ansatz enthält der Deskriptor eines Datenpakets somit Verweise auf alle zur Speicherung des Datenpakets verwendete Speicherblöcke, d.h. es handelt sich um sternförmige Verweise. Die Größe der verwendeten Speicherblöcke kann derjenigen des Payload-Bereichs von ATM-Zellen entsprechen, d.h. 48 Byte betragen.

Die DE 100 48 072 A1 beschreibt eine Steuereinrichtung für einen direkten Speicherzugriff. Für den direkten Speicherzugriff werden Deskriptoren verwendet, welche eine vorbestimmte Information einschließlich der Größe eines zu verschiebenden Datenblocks sowie einen Zeiger mit der Adresse des Datenblocks im Speicher enthalten. Es werden so genannte Linklisten-Deskriptoren beschrieben, welche in einem Datenwort die Adresse eines nächsten Deskriptors enthalten, welcher durch die Steuereinrichtung für den direkten Speicherzugriff zu lesen ist. Weiterhin enthält der Deskriptor eine Angabe einer veränderlichen Anzahl von Datenzeigern, die im nachfolgenden Deskriptor enthalten sind. Es werden somit Deskriptoren zu Listen verknüpft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Speicherung von Übertragungseinheiten und eine entsprechende Netzwerkkommunikations-Vorrichtung bereitzustellen, welche das oben beschriebene Problem lösen und insbesondere eine effiziente Speicherung und Verarbeitung der Übertragungseinheiten verschiedener Netzwerk-Protokolle ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Netzwerkkommunikations-Vorrichtung gemäß Anspruch 22 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung dient der Übermittlung von Daten zwischen einem ersten Netzwerk und mindestens einem weiteren Netzwerk in Form von Übertragungseinheiten, welche in einem Payload-Bereich die zu übertragenden Daten beinhalten. Das erste Netzwerk verwendet dabei Übertragungseinheiten, deren Payload-Bereich für jede der Übertragungseinheiten dieselbe Größe aufweist. Bei diesem Netzwerk kann es sich insbesondere um ein ATM-Netzwerk handeln, dessen Übertragungseinheiten oder Zellen einen Payload-Bereich mit einer Größe von 48 Byte aufweisen. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Übertragungseinheiten in einem Segmentspeicher abgelegt, wobei der Segmentspeicher eine Segmentierung aufweist, die derart gewählt ist, dass die Größe eines Segments der Größe des Payload-Bereichs der Übertragungseinheiten in dem ersten Netzwerk entspricht. Der Segmentspeicher ist durch Speicheradressen adressierbar. Das erste Netzwerk kann darüber hinaus weitere, übergeordnete Übertragungseinheiten verwenden, welche sich aus den zuvor genannten Übertragungseinheiten zusammensetzen. Bei dem zweiten Netzwerk kann es sich insbesondere um ein Ethernet-Netzwerk handeln, dessen Übertragungseinheiten durch Ethernet-Rahmen gebildet sind.

Die Übertragungseinheiten werden in dem Segmentspeicher in Form von Listen abgelegt, wobei jede Liste zumindest ein Deskriptor-Segment zur Beschreibung einer Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit umfasst und die Daten der Übertragungseinheit in zumindest einem Daten-Segment abgelegt werden. Bei dem Deskriptor-Segment handelt es sich vorzugsweise um ein erstes Element der Liste. In das Deskriptor-Segment können insbesondere Informationen aus einem dem Payload-Bereich vorangestellten Header-Bereich der Übertragungseinheiten oder Informationen aus einem dem Payload-Bereich nachgestellten Trailer-Bereich eingefügt werden. Die in dem Deskriptor-Segment enthaltene Beschreibung der Datenstruktur der Übertragungseinheit kann insbesondere bei einer Bearbeitung des Header-Bereichs der Übertragungseinheit eingesetzt werden. Hierfür kann in dem Deskriptor-Segment beispielsweise ein Speicherbereich, d.h. derjenige Teil des Daten-Segments, definiert werden, in welchem der Header-Bereich der Übertragungseinheit abgelegt ist.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, die Segmente in dem Segmentspeicher zu den Listen zu verknüpfen, indem ein Tabellen-Speicher verwendet wird. Der Tabellen-Speicher ist dabei über Speicheradressen adressierbar, welche den Speicheradressen des Segmentspeichers entsprechen, und ein Eintrag in dem Tabellen-Speicher verweist auf einen nächsten Eintrag in dem Tabellen-Speicher, so dass Listen von Einträgen des Tabellen -Speichers gebildet werden, welche den Listen von Segmenten in dem Segmentspeicher entsprechen. Eine derartige Liste von Einträgen des Tabellen-Speichers kann z.B. die Speicheradressen aller Segmente einer Übertragungseinheit oder die Speicheradressen aller nicht genutzten oder freien Segmente des Segmentspeichers umfassen.

Die Datenstruktur der Übertragungseinheiten wird vorzugsweise durch Felder des Deskriptor-Segments beschrieben. In diese Felder können z.B. Informationen betreffend einer Anzahl von Verarbeitungsvorgängen für die Übertragungseinheit, der Anzahl der Segmente der Übertragungseinheit, der Länge der Übertragungseinheit, des Typs der Übertragungseinheit oder Speicheradressen bestimmter Segmente der Übertragungseinheit, z.B. desjenigen Daten-Segments, welches sich am Ende der Liste befindet, eingefügt werden.

Für eine effiziente Verarbeitung der in dem Segmentspeicher abgelegten Übertragungseinheiten ist es vorteilhaft, in die Deskriptor-Segmente weitere Felder einzufügen, welche Einfügungs-, Ersetzungs- oder Löschoperationen in den Daten-Segmenten der Übertragungseinheit beschreiben. Hierfür können diese weiteren Felder einen Speicherbereich innerhalb eines Datensegments definieren oder eine wiederholte Ausführung einer Operation auf einander folgenden Daten-Segmenten einer Liste definieren. Handelt es sich bei dieser Operation um eine Lese-Operation, kann dadurch auf einfache Weise ein Speicherbereich definiert werden, der sich über mehrere Daten-Segmente der Liste erstreckt. Weiterhin können in die weiteren Felder zusätzliche Daten eingefügt werden, so dass z.B. die Übertragungseinheiten bei einer Verarbeitung auch ergänzt werden können. Die jeweilige Funktion bzw. der Typ der weiteren Felder wird vorzugsweise durch ein Unterfeld der weiteren Felder definiert.

Es ist besonders vorteilhaft eine Anzahl der weiteren Felder, welche in dem mindestens einen Deskriptor-Element der Liste genutzt werden, variabel zu halten, so dass nicht unnötig Speicherplatz für nicht verwendete Funktionen aufgewendet wird. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, mit einem bestimmten Typ der weiteren Felder das Ende einer Sequenz von genutzten weiteren Feldern in dem mindestens einen Deskriptor-Segment zu markieren. Eine solche Sequenz von genutzten weiteren Feldern kann sich bei Bedarf über mehrere Deskriptor-Segmente einer Liste erstrecken.

Die oben beschriebene Speicherung von Übertragungseinheiten ist besonders geeignet zum Einsatz in einer Netzwerkkommunikations-Vorrichtung, z.B. für ein Interworking zwischen dem ATM-Netzwerk und dem Ethernet-Netzwerk. In einer Netzwerkkommunikations-Vorrichtung, welche die Übertragungseinheiten nach dem zuvor beschriebenen Verfahren speichert, können die Übertragungseinheiten auf besonders effiziente Weise abgelegt werden und zur Anpassung ihrer Datenstruktur effizient verarbeitet werden. So kann beispielsweise durch die Aufteilung in Deskriptor-Segmente und Daten-Segmente auf einfache Weise eine Bearbeitung des Header-Bereichs einer Übertragungseinheit erfolgen. Hierfür sind insbesondere die in die Felder des Deskriptor-Segments eingefügten Informationen von Bedeutung.

Die Verwendung von Listen zur Speicherung von Übertragungseinheiten ist insbesondere im Hinblick auf Übertragungseinheiten, welche keine festgelegte Größe aufweisen, von Vorteil. So kann der Inhalt der Übertragungseinheit flexibel auf mehrere Daten-Segmente verteilt werden. Auch können mehrere zusammen gehörende elementare Übertagungseinheiten, welche zu einer übergeordneten Übertragungseinheit, z.B. einer übergeordneten AAL5-Übertragungseinheit, welche sich aus mehreren ATM-Zellen zusammensetzt, in einer gemeinsamen Liste abgelegt werden.

Bei einer Anpassung der Datenstruktur der Übertragungseinheiten ist es von besonderem Vorteil, eine Verarbeitung über Zeiger zu bewerkstelligen, welche auf die Segmente einer Liste verweisen, so dass lediglich Bewegen der Zeiger erfolgt, jedoch kein Verschieben von Daten in dem Segmentspeicher.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 zeigt schematisch die Struktur einer Übertragungseinheit in Form einer Liste von Segmenten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

2 zeigt schematisch den Aufbau eines Deskriptor-Segments gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

3 zeigt schematisch den Aufbau eines Segmentspeichers und eine Verknüpfung von Segmenten zu Listen in dem Segmentspeicher über einen Tabellen-Speicher gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

4 zeigt schematisch den Datenfluss in einem Netzwerkkommunikations-Baustein zur Übertragung von Daten zwischen einem ATM-Netzwerk und einem Ethernet-Netzwerk gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

5 zeigt den Datenfluss von dem ATM-Netzwerk zu dem Ethernet-Netzwerk in dem Netzwerkkommunikations-Baustein gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

6 zeigt den Datenfluss von dem Ethernet-Netzwerk zu dem ATM-Netzwerk in dem Netzwerkkommunikations-Baustein gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In 1 ist eine Liste 40 von Segmenten gezeigt, durch welche eine Übertragungseinheit in einem Segmentspeicher abgelegt ist, wobei ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt. Die Segmentierung des Segmentspeichers ist gemäß einer Größe des Payload-Bereichs von elementaren Übertragungseinheiten in Form von ATM-Zellen in einem ATM-Netzwerk zu 48 Byte gewählt. Die Liste besteht aus Deskriptor-Segmenten 100 und Daten-Segmenten 200. Die Segmente sind in einem Segmentspeicher abgelegt, welcher durch Speicheradressen adressierbar ist. Bei dem ersten Element der Liste handelt es sich um ein Deskriptor-Segment 100, welches einen Verweis auf die Speicheradresse eines Daten-Segments 200 am Ende der Liste 40 enthält. In der Liste kann beispielsweise ein Ethernet-Rahmen, d.h. eine Übertragungseinheit eines Ethernet-Netzwerks, oder eine AAL5-Übertragungseinheit, welche sich aus mehreren ATM-Zellen zusammensetzt, abgelegt sein. Da die Größe dieser Übertragungseinheiten die Größe der Segmente des Segmentspeichers übersteigt, sind sie in mehreren Daten-Segmenten 200 abgelegt. Dabei kann beispielsweise das erste Daten-Segment 200 der Liste 40 einen Header-Bereich des Ethernet-Rahmens enthalten. Spezielle Informationen aus dem Header-Bereich sind in die Deskriptor-Segmente 100 eingefügt.
Wenn es sich bei der Übertragungseinheit um eine AAL5-Übertragungseinheit handelt, welche eine Trailer-Bereich umfasst, der in der Übertragungseinheit dem Payload-Bereich nachgestellt ist, können spezielle Informationen aus diesem Trailer-Bereich in die Deskriptor-Segmente 100 eingefügt werden.
Die Speicherung einer vollständigen ATM-Zelle einschließlich ihres Header-Bereichs mit einer Größe von 5 Byte und ihres Payload-Bereichs mit einer Größe von 48 Byte erfolgt z.B. in einer Liste bestehend aus einem Deskriptor-Segment 100 und zwei Daten-Segmenten 200, wobei das erste der Daten-Segmente 200 den Header-Bereich der ATM-Zelle enthält. In diesem Fall ist in dem Deskriptor-Segment 100 definiert, welcher Speicherbereich in dem ersten Daten-Segment 200 dem Header-Bereich zugeordnet ist.
Die Deskriptor-Segmente umfassen, wie in 2 gezeigt, Felder 101, 103, 105, 106, 107, 108, 109, 110, welche die Datenstruktur der Übertragungseinheit in dem Segmentspeicher beschreiben. Die Felder weisen, abhängig von ihrer Funktion, unterschiedliche Anzahlen von Bits oder Bytes auf.
Ein Ausgabezähler-Feld 101 beschreibt eine Anzahl von vorgesehenen Verarbeitungsvorgängen für dieses Deskriptor-Segment 100 und die entsprechende Übertragungseinheit. Dies ist besonders bei so genannten Multicast-Vorgängen, wenn z.B. eine mehrfache, parallele Ausgabe der Übertragungseinheit vorgesehen ist, von Vorteil.
Ein Segmentzähler-Feld 103 beschreibt die Anzahl von Segmenten 100, 200, welche die Übertragungseinheit in dem Segmentspeicher umfasst. Ein Längen-Feld 105 beschreibt die Länge der Überragungseinheit in Byte.
Ein Status-Feld 106 umfasst mehrere Unterfelder, welche anzeigen, ob in der Liste ein weiteres Deskriptor-Segment folgt, und ob ein Fehler in der Übertragungseinheit aufgetreten ist. Bei den Fehlern kann es sich z.B. um Prüfsummenfehler, eine Überschreitung einer maximal erlaubten Länge der Übertragungseinheit oder um einen Speicherüberschreitungsfehler handeln.
Ein Typ-Feld 107 beschreibt den Typ der Übertragungseinheit. Hierbei werden Übertragungseinheiten gemäß dem Protokoll AAL5 für ein EoA (Ethernet over ATM), d.h. zur Versendung von Ethernet-Rahmen über das ATM-Netzwerk, Ethernet-Rahmen, PTM-Übertragungseinheiten (PTM = packet transport mode), AoE-Übertragungseinheiten, d.h. in Ethernet-Rahmen eingekapselte ATM-Zellen, oder um aus einem EoA-Fluss gefilterte Verwaltungszellen, so genannte OAM-Zellen, unterschieden. Für ein ATM-Ethernet-Interworking sind insbesondere die AoE-Übertragungseinheiten und die EoA-Übertragungseinheiten von Bedeutung.
Ein Verbindungsidentifikations-Feld 108 dient der Identifikation der Übertragungseinheiten im Zusammenhang mit einer Einzel-Verbindungszuordnung. Ein Speicheradressen-Feld 109 enthält die Speicheradresse des Daten-Segments am Ende der Liste, und definiert dadurch das Ende der Liste.
Weiterhin umfasst das Deskriptor-Segment 100 zehn weitere Felder 110, deren Funktion oder Typ über ein jeweils darin enthaltenes Unterfeld definiert ist. Die Anzahl der in einem der Deskriptor-Segmente 100 genutzten weiteren Felder 110 ist variabel, d.h. diese Felder sind optional. Eine Sequenz von genutzten weiteren Feldern 110 wird durch ein bestimmtes weiteres Feld 110 beendet, dessen Funktion durch das darin enthaltene Unterfeld als Endfeld definiert ist, d.h. dieser Typ der variablen Felder 110 markiert das Ende der Sequenz. Sind in einem der Deskriptor-Segmente 100 keine über die weiteren Felder 110 zu definierenden Merkmale der Übertragungseinheit enthalten, ist ein erstes der weiteren Felder 110 als Endfeld gekennzeichnet.
Die weiteren Felder 110 können z.B. die Speicheradresse eines bestimmten Daten-Segments 200 enthalten und darin einen Speicherbereich definieren. Hierbei kann es sich insbesondere um einen bei einer Anpassung der Datenstruktur zu modifizierenden Header-Bereich, welcher in dem bestimmten Daten-Segment 200 abgelegt ist, handeln.
Darüber hinaus können die weiteren Felder 110 eine wiederholte Ausführung einer bestimmten Operation auf einander folgenden Elementen einer Liste 40 definieren. Hierbei kann es sich insbesondere um Lese-Operationen handeln. Das Feld enthält dabei die Speicheradresse desjenigen Daten-Segments 200, welches am Beginn des zu definierenden Speicherbereichs angesiedelt ist, und die Anzahl der Wiederholungen, d.h. die Anzahl der Segmente, auf welchen die Operation durchgeführt werden soll. Auf diese Weise kann durch eine wiederholte Lese-Operation mit nur einem Feld ein großer Speicherbereich definiert werden. Dieser Typ der weiteren Felder 110 ist von besonderem Vorteil für die Definition eines Speicherbereichs, der mehrere Daten-Segmente 200 umfasst, z.B. zur Definition desjenigen Speicherbereichs, in welchem der Payload-Bereich eines Ethernet-Rahmens abgelegt ist.
Ein weiterer Typ der weiteren Felder 110 ist dazu bestimmt, Daten aufzunehmen, welche bei einer bestimmten Operation zu verwenden oder einzufügen sind. Bei diesen Daten kann es sich insbesondere um Daten aus dem Trailer-Bereich von AAL5-Übertragungseinheiten handeln, welcher z.B. die Länge der AAL5-Übertragungseinheit enthält, so dass bei der Anpassung der Datenstruktur der AAL5-Übertragungseinheit eine gesonderte Berechnung ihrer Länge nicht erforderlich ist. Bei diesen Daten kann es sich auch um ein so genanntes UUI-Feld (User-User-Indication-Feld) aus dem Trailer-Bereich von AAL5-Übertragungseinheiten handeln. Letzteres ist besonders vorteilhaft, da diese Daten aus dem Trailer-Bereich an höhere Protokollschichten weitergegeben werden müssen.
Die Felder 101, 103, 105, 106, 107, 108, 109, 110 der Deskriptor-Segmente 100 dienen der Beschreibung der Datenstruktur der entsprechenden Übertragungseinheit. Die darin enthaltenen Informationen sind insbesondere für eine effiziente Verarbeitung bei der Anpassung der Datenstruktur der Übertragungseinheit an ein anderes Netzwerk-Protokoll erforderlich. Hierbei werden insbesondere die optionalen weiteren Felder 110 eingesetzt, welche der Beschreibung von Einfügungs-, Ersetzungs- und Löschoperationen dienen.
In dem Fall, dass die zehn weiteren Felder 110 des ersten Deskriptor-Segments 100 nicht ausreichen, um die benötigten Informationen abzulegen, ist es vorgesehen, dass die entsprechende Liste 40 weitere Deskriptor-Segmente 100 enthält. Die weiteren Deskriptor-Segmente 100 der Liste unterscheiden sich dabei lediglich in den weiteren Feldern 110 von dem ersten Deskriptor-Segment 100. Ein letztes Deskriptor-Segment 100 der Liste 40 unterscheidet sich weiterhin in dem Unterfeld des Status-Felds 106, welches anzeigt, ob in der Liste weitere Deskriptor-Segmente 100 folgen, von den übrigen Deskriptor-Segmenten 100 der Liste.
3 zeigt schematisch den Aufbau des Segmentspeichers 10 und die Verknüpfung von Segmenten in dem Segmentspeicher 10 über einen Tabellen-Speicher 20 zu den Listen 40. In dem Segmentspeicher 10 sind zwei Deskriptor-Segmente 100 und zwei Daten-Segmente 200 gezeigt. Die Deskriptor-Segmente 100 und die Daten-Segmente 200 gehören zu der selben Liste 40. Das erste Deskriptor-Segment 100 enthält in dem Speicheradressen-Feld 109 die Speicheradresse des Daten-Segments 200 am Ende der Liste.
Die Einträge 22 in einem Tabellen-Speicher 20 sind über die Speicheradressen der Segmente in dem Segmentspeicher 10 adressierbar, welche den jeweiligen Einträgen 22 zugeordnet sind. In dem Tabellen-Speicher 20 ist jedem der Segmente in dem Segmentspeicher 10 ein Eintrag 22 zugeordnet, welcher die Speicheradresse eines nächsten Eintrags 22 in dem Tabellen-Speicher 20 enthält. Auf diese Weise werden die Einträge 22 in dem Tabellen-Speicher 20 zu Listen verknüpft, so dass die Listen der Einträge 22 in dem Tabellen-Speicher 20 die Speicheradressen der Listen 40 von Segmenten in dem Segmentspeicher 10 enthalten.
Bei den Listen von Segmenten in dem Segmentspeicher 10, kann es sich um die Listen 40 von Deskriptor-Segmenten 100 und Daten-Segmenten 200, durch welche eine Übertragungseinheit gespeichert ist, oder um eine Liste von freien Segmenten in dem Segmentspeicher 10 handeln.
Der Zugriff auf die Listen in dem Segmentspeicher erfolgt über Listeneingangs-Felder 40a, 40b.
In 4 ist schematisch der Datenfluss in einem Netzwerkkommunikations-Baustein gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Netzwerkkommunikations-Baustein ist über Schnittstellenmittel 50a, 50b mit dem ATM-Netzwerk und dem Ethernet-Netzwerk verbunden. Bei den Schnittstellenmitteln 50a, 50b handelt es sich im Speziellen um eine erste bidirektionale Schnittstelle 50a zu dem ATM-Netzwerk und zwei weitere bidirektionale Schnittstellen 50b zu dem Ethernet-Netzwerk. Bei den letzteren kann es sich um Fast-Ethernet-Schnittstellen oder Gigabit-Ethernet-Schnittstellen handeln.
Von den Schnittstellenmitteln 50a, 50b empfangene Daten werden in den Formatierungs-Blöcken 52a und 52b in ein internes Format umgewandelt. Bei dem internen Format handelt es sich um Einheiten mit einem Header-Bereich, der eine Größe von 16 Byte aufweist, und einem Payload-Bereich, der eine Größe von 48 Byte aufweist. Die Formatierung von Übertragungseinheiten die aus dem Ethernet-Netzwerk empfangen wurden, unterscheidet sich dabei von der von Übertragungseinheiten, die aus dem ATM-Netzwerk empfangen wurden, und wird daher in einem separaten Formatierungs-Block 52b durchgeführt. Den Schnittstellenmitteln 50a, 50b ist jeweils ein Eingangs-Speichertreiber 60a, 60b in einem Prozessierungs-Block 80 zugeordnet. Der Prozessierungsblock beinhaltet den Segmentspeicher 10 und die Speichertreiber 60a, 60b nehmen die Speicherung der Daten in dem Segmentspeicher 10 vor. Die Verarbeitung der Übertragungseinheiten erfolgt in dem Prozessierungs-Block 80. Übertragungseinheiten, deren Prozessierung abgeschlossen ist, werden über den Schnittstellenmitteln 50a, 50b zugeordnete Ausgangs-Speichertreiber 62a, 62b ausgelesen. Die Übertragung an die Schnittstellenmittel 50b zu dem Ethernet-Netzwerk erfolgt dabei direkt. Im Falle der Schnittstellenmittel 50a zu dem ATM-Netzwerk erfolgt zusätzlich eine Formatumwandlung in dem Formatierungs-Block 52a. Bei den Speichertreibern 60a, 60b, 62a, 62b handelt es sich um auf Hardwareebene implementierte DMA-Engines. Der Netzwerkkommunikations-Baustein ist, um seine Herstellung und seinen Einsatz möglichst einfach und effektiv zu gestalten, auf einem einzigen Halbleiter-Chip integriert.
5 zeigt detailliert den Datenfluss von dem ATM-Netzwerk zu dem Ethernet-Netzwerk in dem Prozessierungs-Block 80. Die Daten gelangen in dem internen Format in den Eingangs-Speichertreiber 60a. Die Übertragungseinheiten werden in Listen 40, die aus den Deskriptor-Segmenten 100 und den Daten-Segmenten 200 zusammengesetzt sind, gespeichert. Die Speicherung und das Zusammensetzen von aus mehreren ATM- Zellen bestehenden Übertragungseinheiten, welche Ethernet-Rahmen beinhalten, d.h. EoA-Übertragungseinheiten, erfolgt in dafür zugewiesenen Eingangs-Segmentlisten. Eine solche Liste 40 wird, wenn die darin zusammengesetzte EoA-Übertragungseinheit vollständig ist, zur Prozessierung freigegeben, indem die Speicheradresse 24 des ersten Deskriptor-Segments 100 der Liste 40 an eine Prozessierungs-Liste 45 für eingehende Übertragungseinheiten weitergegeben wird. Für ATM-Zellen, die dazu bestimmt sind, in einen Ethernet-Rahmen eingekapselt zu werden, d.h. AoE-Übertragungseinheiten, erfolgt die Weitergabe der entsprechenden Speicheradresse 24 in die Prozessierungs-Liste 45 für eingehende Übertragungseinheiten direkt.
Die Verarbeitung der Übertragungseinheiten zur Anpassung der Datenstruktur erfolgt sequentiell über eine spezielle Prozessierungs-Liste 45 in einer Prozessierungseinheit 70. Bei der Verarbeitung werden insbesondere die Header-Bereiche der Übertragungseinheiten gelöscht, eingefügt oder verändert. Dies erfolgt unter Verwendung der in den Feldern der Deskriptor-Segmente 100 enthaltenen Informationen.
Nach abgeschlossener Prozessierung werden die Segmente der Übertragungseinheiten in Ausgangs-Segmentlisten zusammengesetzt. Eine solche Liste 40 wird, wenn sie vollständig ist, zur Ausgabe freigegeben, indem die Speicheradresse 24 des ersten Deskriptor-Elements 100 der Liste 40 an eine Prozessierungs-Liste 45 für ausgehende Daten weitergegeben wird. Für die AoE-Übertragungseinheiten wird die entsprechende Speicheradresse 24 wiederum direkt an die Prozessierungs-Liste 45 für ausgehende Übertragungseinheiten weitergeleitet, ohne dass zuvor ein Zusammensetzen in einer Liste 40 erfolgt.
6 zeigt den Datenfluss von dem Ethernet-Netzwerk zu dem ATM-Netzwerk in dem Prozessierungs-Block 80. In diesem Fall handelt es sich bei den EoA-Übertragungseinheiten um Ethernet-Rahmen, die in die AAL5-Übertragungseinheiten eingekapselt werden, und bei den AoE-Übertragungseinheiten um in Ethernet-Rahmen eingekapselte ATM-Zellen. Die Verarbeitung der AoE-Übertragungseinheiten und der EoA-Übertragungseinheiten erfolgt im Wesentlichen analog zu dem anhand 5 erläuterten Datenfluss. Es ist jedoch kein Zusammensetzen der Übertragungseinheiten in Ausgangs-Segmentlisten erforderlich, da die an das ATM-Netzwerk übermittelten Übertragungseinheiten einzelnen ATM-Zellen entsprechen.
Die oben beschriebene Speicherung von Übertragungseinheiten stellt für ein Interworking, wie zuvor anhand des Netzwerkkommunikations-Bausteins beschrieben, eine besonders effiziente Lösung dar. Insbesondere ermöglicht sie eine effiziente Speicherung des Payload-Bereichs von ATM-Zellen, z.B. für eine Reassemblierung im Rahmen des AAL5-Protokolls, eine effiziente Speicherung von Ethernet-Rahmen mit variabler Länge, eine Speicherung von vollständigen ATM-Zellen einschließlich Header-Bereich und Payload-Bereich und eine flexible Verarbeitung der gespeicherten Übertragungseinheiten.

Claims

Verfahren zur Speicherung von Übertragungseinheiten bei der Übermittlung von Daten zwischen einem ersten Netzwerk und mindestens einem weiteren Netzwerk, wobei die Daten in einem Payload-Bereich der Übertragungseinheiten enthalten sind, wobei der Payload-Bereich jeder Übertragungseinheit des ersten Netzwerks dieselbe Größe aufweist, wobei die Übertragungseinheiten in einem Segmentspeicher (10) abgelegt werden, der eine Segmentierung aufweist, bei welcher die Größe eines Speichersegments der Größe des Payload-Bereichs der Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks entspricht, und wobei die Segmente des Segmentspeichers (10) jeweils durch eine Speicheradresse (24) adressierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheiten in dem Segmentspeicher (10) in Form von Listen (40) abgelegt werden, wobei jede der Listen (40) als Elemente mindestens ein Deskriptor-Segment (100), welches eine Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit beschreibt, und mindestens ein Daten-Segment (200), in welchem die jeweilige Übertragungseinheit abgelegt wird, umfasst, wobei die Segmente zu den Listen (40) verknüpft werden, indem ein Tabellen-Speicher (20) verwendet wird, der durch Speicheradressen adressierbar ist, welche den Speicheradressen (24) des Segmentspeichers entsprechen, wobei ein Eintrag (22) des Tabellen-Speichers eine Speicheradresse (24) enthält, welche auf einen nächsten Eintrag (22) des Tabellen-Speichers (20) verweist, so dass Listen gebildet werden, welche die Speicheradressen (24) der Segmente der Listen (40) in dem Segmentspeicher (10) enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen aus einem Header-Bereich oder Trailer-Bereich der Übertragungseinheiten in den entsprechenden Deskriptor-Segmenten (100) abgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Element der Liste durch das mindestens eine Deskriptor-Segment (100) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Deskriptor-Segmente (100) Daten eingefügt werden, welche einen Speicherbereich in der Übertragungseinheit definieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) zur Beschreibung der Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit jeweils ein Feld (101) umfassen, welches die Anzahl von vorgesehenen Verarbeitungsvorgängen der Übertragungseinheit beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) zur Beschreibung der Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit jeweils ein Feld (103) umfassen, welches eine Anzahl von zum Speichern der jeweiligen Übertragungseinheit in dem Segmentspeicher (10) verwendeten Deskriptor-Segmenten (100) und Daten-Segmenten (200) beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) zur Beschreibung der Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit jeweils ein Feld (105) umfassen, welches die Länge der Übertragungseinheit beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) zur Beschreibung der Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit jeweils ein Feld (106) umfassen, welches den Typ der Übertragungseinheit beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) zur Beschreibung der Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit jeweils ein Feld (109) umfassen, welches die Speicheradresse desjenigen Daten-Segments (200), welches sich am Ende der zu der Übertragungseinheit gehörenden Liste (40) befindet, enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) mindestens ein weiteres Feld (110) umfassen, welches einen Speicherbereich in einem der Daten-Segmente (200) der zu der jeweiligen Übertragungseinheit gehörenden Liste definiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) mindestens ein weiteres Feld (110) umfassen, welches eine wiederholte Ausführung einer Operation auf mehreren Daten-Segmenten (200) der zu der jeweiligen Übertragungseinheit gehörenden Liste definiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) mindestens ein weiteres Feld (110) umfassen, in welches die jeweilige Übertragungseinheit ergänzende Daten eingefügt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) mindestens ein weiteres Feld (110) umfassen, in welches Daten aus einem Trailer-Bereich der jeweiligen Übertragungseinheit eingefügt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Feld (110) der Deskriptor-Segmente (100) ein Unterfeld umfasst, welches die Funktion des weiteren Feldes (110) definiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der weiteren Felder (110), die in dem mindestens einen Deskriptor-Segment (100) genutzt werden, variabel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptor-Segmente (100) ein weiteres Feld (110) umfassen, welches das Ende einer Sequenz von weiteren Feldern (110), die in dem mindestens einen Deskriptor-Segment (100) genutzt werden, markiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Listen in dem Tabellen-Speicher (10) die Speicheradressen (24) von nicht genutzten Segmenten des Segmentspeichers (10) enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheiten des mindestens einen weiteren Netzwerks eine Datenstruktur aufweisen, welche sich von der Datenstruktur der Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Netzwerk um ein ATM-Netzwerk handelt, und dass die Größe der Segmente 48 Byte beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einem der weiteren Netzwerke um ein Ethernet-Netzwerk handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Speicherung von weiteren Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks, welche aus mehreren der Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks zusammengesetzt sind, diese in Segmenten des Segmentspeichers (10) abgelegt werden, welche zu einer Liste (40) verknüpft sind.
Netzwerkkommunikations-Vorrichtung zur Übermittlung von Daten zwischen einem ersten Netzwerk und mindestens einem weiteren Netzwerk, wobei die Netzwerke eine Übertragung der Daten in Form von Übertragungseinheiten mit einem Payload-Bereich zur Aufnahme der Daten vorsehen, und wobei der Payload-Bereich der Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks eine bestimmte Größe aufweist, mit Speichermitteln zum Ablegen von zu verarbeitenden Übertragungseinheiten, und mit Verarbeitungsmitteln (80) zur Anpassung einer Datenstruktur der Übertragungseinheiten an das jeweilige andere Netzwerk, wobei die Speichermittel einen Segmentspeicher (10) umfassen, wobei der Segmentspeicher (10) eine Segmentierung aufweist, bei welcher die Größe eines Segments des Segmentspeichers der Größe des Payload-Bereichs der Übertragungseinheiten des ersten Netzwerks entspricht, und wobei die Segmente des Segmentspeichers (10) jeweils durch eine Speicheradresse (24) adressierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel derart ausgestaltet sind, dass die Übertragungseinheiten in dem Segmentspeicher (10) in Form von Listen (40) abgelegt werden, wobei jede der Listen (40) als Elemente mindestens ein Deskriptor-Segment (100), welches eine Datenstruktur der jeweiligen Übertragungseinheit beschreibt, und mindestens ein Daten-Segment (200), in welchem die jeweilige Übertragungseineinheit abgelegt wird, umfasst, wobei die Segmente zu den Listen (40) verknüpft werden, indem ein Tabellen-Speicher (20) verwendet wird, der durch Speicheradressen adressierbar ist, welche den Speicheradressen (24) des Segmentspeichers entsprechen, wobei ein Eintrag (22) des Tabellen-Speichers eine Speicheradresse (24) enthält, welche auf einen nächsten Eintrag (22) des Tabellenspeichers (20) verweist, so dass Listen gebildet werden, welche die Speicheradressen (24) der Segmente der Listen (40) in dem Segmentspeicher (10) enthalten.
Netzwerkkommunikations-Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel und die Verarbeitungsmittel (80) der Netzwerkkommunikations-Vorrichtung zur Speicherung von Übertragungseinheiten gemäß einem Verfahren, wie es durch einen der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist, ausgestaltet sind.
Netzwerkkommunikations-Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel (80) derart ausgestaltet sind, dass bei der Anpassung der Datenstruktur der Übertragungseinheiten ein Bewegen von Zeigern auf Segmente des Segmentspeichers (10) erfolgt, so dass keine Verschiebung der Daten zwischen den Segmenten des Segmentspeichers (10) erfolgt.
Netzwerkkommunikations-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel (80) zur Anpassung der Datenstruktur der Übertragungseinheiten mit Hilfe von Prozessierungs-Listen (45), welche die Speicheradressen (24) der zu den Übertragungseinheiten gehörenden Deskriptor-Segmente (100) enthalten, ausgestaltet sind.
Netzwerkkommunikations-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkkommunikations-Vorrichtung in Form eines integrierten Netzwerkkommunikations-Halbleiter-Bausteins ausgestaltet ist.