DE19736515A1 - Netzwerkknoten für Paketvermittlung mit selektiver Datenverarbeitung und entsprechendes Verfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Paketvermitt­ lungs-Datenkommunikationsnetzwerke. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Netzwerk-Paketvermittlungsknoten, welche selektiv Datenverarbeitungsfunktionen an den in den Paketen transportierten Daten vornehmen.

Kommunikationsnetzwerke enthalten eine Ansammlung von Ressour­ cen, welche zum Transportieren von Benutzerinformation von Quellenknoten zu Bestimmungsknoten verwendet werden. Die Res­ sourcen enthalten Vermittlungsknoten bzw. Schaltknoten und Kom­ munikationsverbindungen. In einem Paketvermittlungsnetzwerk nimmt die Information die Form von als Paketen verpackten digi­ talen Daten an. Die Benutzerinformation wird in diskreten indi­ viduellen Paketen befördert, und jedes individuelle Paket be­ fördert seine eigene Bestimmungsadresse zusammen mit zumindest einem Teil der Benutzerinformation. Vermittlungsknoten evaluie­ ren die Bestimmungsadressen zum Bestimmen, wie die Pakete ge­ eignet zu Lenken sind.

Serviceanbieter, welche Kommunikationsnetzwerke betreiben sowie ihre Benutzer haben einen Vorteil von einer verbesserten Netz­ werkeffizienz. Serviceanbieter wollen eine verbesserte Effizi­ enz, weil sie größere Einkünfte durch Transportieren einer grö­ ßeren Menge von Benutzerinformation unter Verwendung einer vor­ gegebenen Ansammlung von Netzwerkressourcen erzielen können. Benutzer wollen eine verbesserte Effizienz, da die Kosten der Bereitstellung der Netzwerkressourcen dann über eine größere Anzahl von Benutzerinformationstransfers ausgebreitet werden können, um die Kosten des Transports irgendeines einzelnen Stücks an Benutzerinformation zu erniedrigen.

Unglücklicherweise werden übliche Paketvermittlungs- und andere Netzwerke auf relativ ineffiziente Art und Weise betrieben. Ineffizienzen sind insbesondere beschwerlich in Zusammenhang mit dem Verbrauch von Kommunikationsverbindungen zum Transpor­ tieren redundanter oder nahezu redundanter Benutzerinformation. Der Teil der Verbindungsbandbreite, welcher zum Transportieren redundanter oder nahezu redundanter Benutzerinformation verwendet wird, kann nicht zum Transportieren unabhängiger Benutzerinfor­ mation verwendet werden, und dies resultiert in einer ineffizi­ enten Verwendung von Netzwerkressourcen.

Der Transport redundanter oder nahezu redundanter Benutzerin­ formation resultiert zumindest teilweise von der Tendenz übli­ cher Netzwerke, die Verarbeitung der Benutzerinformation als Verantwortlichkeit eines Benutzers anzusehen. Beispielsweise wenn ein einzelner Quellenknoten bestimmte Benutzerinformation an eine Anzahl von Bestimmungsknoten senden möchte, hat der Quellenknoten die Verantwortung für die Duplizierung und die separate Übertragung von den Paketen, wie für jeden Bestim­ mungsknoten notwendig. Viele Netzwerkkommunikationsverbindungen und Vermittlungsknoten handhaben wiederholt im wesentlichen die gleichen Daten, welche nur an verschiedene Bestimmungen adres­ siert sind.

Ebenso wird die Fehlererfassung und -korrektur von Benutzerin­ formation üblicherweise durch Benutzer auf einer End-zu-End- Basis durchgeführt. Ein Quellenknoten codiert Benutzerdaten, so daß bestimmte Fehler erfaßt werden können und vielleicht kor­ rigiert werden können. Der Bestimmungsknoten decodiert die co­ dierten Daten zur Untersuchung nach Fehlern. Bei typischen Da­ tenkommunikationsprotokollen schickt der Bestimmungsknoten, wenn Fehler nicht korrigiert werden können, eine Nachricht zu­ rück an den Quellenknoten und fordert eine Wiederholung von zu­ mindest bestimmten Teilen der Benutzerdaten an. Die Bedingun­ gen, welche in erster Linie zu Fehlern führen, können immer noch während einer wiederholten Übertragung vorliegen, und es existiert eine große Wahrscheinlichkeit, daß Benutzerdaten ei­ nige Male übertragen werden, bevor der Bestimmungsknoten eine rekonstruierte fehlerfreie Version der Benutzerdaten vornehmen kann.

Dies sind nur zwei der zahlreichen Beispiele, bei denen übliche Kommunikationsnetzwerkressourcen ineffizient verwendet werden.

Während die mit der ineffizienten Nutzung von Netzwerkressour­ cen verbundenen Probleme eine breite Vielzahl von Kommunikati­ onsnetzwerken plagen, haben sie noch ernstere Konsequenzen bei Netzwerken, welche auf RF-Kommunikationsverbindungen beruhen. Solche Verbindungen können beispielsweise Mehrfachleitungsver­ bindungen zwischen Bodenstationen und Satelliten, zwischen Paa­ ren von Satelliten oder zwischen Paaren von Bodenstationen sein. RF-Kommunikationsverbindungen sind auf eine Verwendung eines zugeordneten Bereichs des elektromagnetischen Spektrums beschränkt und dieser zugeordnete Bereich ist eine rare Res­ source, welche effizient verwaltet werden sollte. Zusätzlich diktiert die effiziente Benutzung der RF-Kommunikations­ verbindungen, daß abnehmende Verbindungsspannen den Kommunika­ tionsverkehr-Durchsatz erhöhen. Wenn ein erwünschter Ausgleich zwischen Verbindungsspanne und Kommunikationsverkehr-Durchsatz gefunden ist, wird Rauschen das Auftreten von Datenfehlern ver­ ursachen. Diese Datenfehler führen zur redundanten und ineffi­ zienten Nutzung von Kommunikationsverbindungen über End-zu-End- Fehlererfassungs- und Korrekturschemen.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Netzwerkpaketvermitt­ lungsknoten gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Pa­ tentansprüche in Zusammenhang mit den Figuren erzielt werden, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile bezeichnen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Layoutdiagramm eines Paketvermittlungskommunika­ tionsnetzwerks;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Vermittlungsknotens, der in dem Paketvermittlungskommunikationsnetzwerk verwendet wird;

Fig. 3 ein Formatdiagramm eines Pakets, welches durch das Paketvermittlungskommunikationsnetzwerk transportiert wird;

Fig. 4 einen Fließplan eines Prozesses, der an einem Con­ trollerabschnitt des Vermittlungsknotens durchgeführt wird;

Fig. 5 einen Fließplan eines Fehlerkorrektur-Datenprozessor- Prozesses, welcher bei einer ersten Ausführungsform eines Datenprozessorabschnitts des Vermittlungskno­ tens durchgeführt wird; und

Fig. 6 einen Fließplan eines Sendedaten-Prozessorprozesses, der bei einer zweiten Ausführungsform des Datenpro­ zessors durchgeführt wird.

Fig. 1 zeigt ein Layoutdiagramm eines Paketvermittlungskommu­ nikationsnetzwerks 10. Das Netzwerk 10 enthält eine beliebige Anzahl von Benutzerknoten, welche Fig. 1 als Quellenknoten 12 und Bestimmungsknoten 14 darstellt, sowie eine beliebige Anzahl von intermediären Vermittlungsknoten 16. Nichts erfordert, daß die Benutzerknoten ausschließlich als Quellenknoten 12 oder Be­ stimmungsknoten 14 arbeiten. Die Quellen- und Bestimmungskno­ ten-Bezeichnungen sind zur Illustration eines beispielhaften Szenarios getroffen, welches nachstehend beschrieben wird.

Im allgemeinen erzeugt der Quellenknoten 12 Benutzerinformati­ on. Die Benutzerinformation wird digitalisiert und in Pakete verpackt und dann dem Netzwerk 10 übergeben, um zu einem oder mehreren bestimmten Bestimmungsknoten 14 transportiert zu wer­ den. Die verpackte Benutzerinformation oder die Pakete enthal­ ten eine Netzwerkadresse des bestimmten Bestimmungsknotens oder -knoten 14. Vermittlungsknoten 16 evaluieren diese Netzwerk­ adresse zum Lenken der Pakete zu dem einen oder den mehreren bestimmten Bestimmungsknoten 14. Wie in Fig. 1 angedeutet, kann eine diverse Zuordnung von Routen bei dem Transport von Paketen vom Quellenknoten 12 zum Bestimmungsknoten 14 verfolgt werden. Die ursprünglich am Quellenknoten 12 gebildeten Pakete können eine beliebige Anzahl von Vermittlungsknoten 16 durch­ queren, bevor sie an einem bestimmten Bestimmungsknoten 14 an­ kommen.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfin­ dung enthalten zumindest einige der Vermittlungsknoten 16 im Netzwerk 10 einen Schalter 18 und einen Datenprozessor 20. Je­ der Schalter 18 enthält eine beliebige Anzahl von Eingangsports 22 und eine beliebige Anzahl von Ausgangsports 24. Die Ein­ gangsports 22 haben eine Verbindung mit den Quellenknoten 12 und mit den Ausgangsports 24 von weiteren Vermittlungsknoten 16. Die Ausgangsports 24 haben eine Verbindung mit Bestimmungs­ knoten 14 und Eingangsports 22 weiterer Vermittlungsknoten 16. Fig. 1 zeigt nur einige beliebige wenige Verbindungen mit Ver­ mittlungsknoten-Eingangsports und -Ausgangsports 22 bzw. 24, und zwar aus Gründen der Klarheit. Die Fachleute werden verste­ hen, daß solche Verbindungen unter Benutzung von RF-Verbindun­ gen, faseroptischen Verbindungen, verdrahteten Kabelverbindun­ gen und dergleichen erstellt werden können. Auf eine den Fach­ leuten wohl bekannte Art und Weise verbindet jeder Schalter 18 dynamisch seine Eingangsports 22 mit seinen Ausgangsports 24, so daß Verbindungen durch den Schalter 18 gebildet werden. Die Schalter 18 führen typischerweise eine Schalt- oder Weglen­ kungsfunktion für das Netzwerk 10 durch. Mit anderen Worten mo­ difizieren die Schalter 18 erwünschtermaßen die durch Pakete beförderten Benutzerdaten nicht.

Innerhalb der Domäne eines Vermittlungsknotens 16 hat der Da­ tenprozessor 20 einen Eingang, welcher mit einem Ausgangsport 24 des Schalters 18 verbunden ist, und einen Ausgang, welcher mit einem Eingangsport 22 des Schalters 18 verbunden ist. Der Datenprozessor 20 führt eine nicht-vermittelnde Netzwerkverar­ beitungsfunktion durch, und diese Netzwerkverarbeitungsfunktion richtet sich auf Benutzerdaten, welche durch die Pakete beför­ dert werden.

Die genaue Netzwerkverarbeitungsfunktion, welche von dem Daten­ prozessor 20 durchgeführt wird, hängt von Systemerfordernissen ab. Verschiedene Vermittlungsknoten 16 können dieselben oder verschiedene Funktionen durchführen, und jeder einzelne Ver­ mittlungsknoten 16 kann mehr als eine Funktion durchführen. Zum Reduzieren der Komplexität der Vermittlungsknoten 16 ist ein Datenprozessor 20 nicht jedem einzelnen Eingangsport 22 oder Ausgangsport 24 des Schalters 18 gewidmet. Vielmehr werden aus­ gewählte Pakete, welche die durch den Datenprozessor 20 durch­ geführten Netzwerkverarbeitungsfunktionen erfordern, zum Daten­ prozessor 20 geschaltet oder gelenkt, um die erforderliche Ver­ arbeitung zu erfahren.

Der Datenprozessor 20 kann in einem Beispiel derart konfigu­ riert sein, daß er eine Sende-Datennetzwerk-Verarbeitungs­ funktion durchführt. Bei diesem Beispiel werden Setup- oder Einstellungsnachrichten an Vermittlungsknoten 16 vor dem Senden von Paketen geschickt. Die Setup-Nachrichten definieren eine Gruppe von Knoten, an die ein Vermittlungsknoten 16 Pakete sen­ den sollte. Der Quellenknoten 12 bildet dann Pakete, welche an eine spezielle Gruppenadresse adressiert sind. Die Datenprozes­ soren 20 in den verschiedenen Vermittlungsknoten 16 duplizieren erwünschtermaßen diese Gruppen-adressierten Pakete je nach Not­ wendigkeit und senden die duplizierten Pakete nur an lokale Be­ stimmungsknoten 14 und lokale Vermittlungsknoten 16. Andere Pa­ kete, welche innerhalb des Netzwerks transportiert werden, er­ fahren diese Duplizierungsdatenverarbeitung nicht. Anstelle dessen, daß der Quellenknoten 12 Pakete dupliziert und viele nahezu redundante Pakete an verschiedene Adressen über gemein­ same Verbindungen sendet, transportiert jede Verbindung er­ wünschterweise nur ein einzelnes Paket, welches an entweder ei­ ne Gruppe oder einen Bestimmungsknoten adressiert ist. Diese Sende-Datennetzwerk-Verarbeitungsfunktion wird nachstehend nä­ her erläutert.

Der Datenprozessor 20 kann gemäß einem weiteren Beispiel derart konfiguriert sein, daß er eine Fehlerkorrektur-Netzwerk­ verarbeitungsfunktion durchführt. Bei diesem Beispiel können "hochqualitativ" Pakete ausgewählt werden, welche die Fehler­ korrektur-Datenverarbeitung erfahren. Andere Pakete, welche in­ nerhalb des Netzwerks 10 transportiert werden, erfahren die Fehlerkorrekturverarbeitung nicht. Der Datenprozessor 20 führt Konvolutions- oder andere Fehlererfassungs- und/ oder -korrekturschemen zum Erfassen und Korrigieren von Fehlern in dem Paket durch und codiert das Paket nach der Fehlerkorrektur für folgende Fehlerkorrekturprozesse erneut. Anstelle dessen, daß Pakete eine vollständige Reise zwischen dem Quellenknoten 12 und dem Bestimmungsknoten 14 erfahren, bevor eine Fehlerkor­ rektur durchgeführt wird, ist die Fehlerkorrektur über das Netzwerk 10 verteilt und wird nach kleinen Sprüngen der gesam­ ten Reise durchgeführt. Anstelle dessen, daß Fehler über die gesamte Reise akkumuliert werden, können Fehler korrigiert wer­ den, bevor eine signifikante Akkumulation auftritt. Weiterhin können erneute Übertragungen, welche durch Fehler erfordert werden, die nicht korrigiert werden können, nicht über die ge­ samte Reise übertragen werden, sondern nur über einen kleinen Sprung, wo ein Fehler aufgetreten ist. Diese Fehlerkorrektur- Netzwerkverarbeitungsfunktion wird nachstehend näher erläutert.

Eine weitere beispielhafte Netzwerkverarbeitungsfunktion, wel­ che in einem Datenprozessor 20 implementiert ist, kann eine Test- und Meßfunktion enthalten, welche ausgewählte Pakete zu­ rück zu einem Knoten, der die Pakete sendet, schickt. Noch wei­ tere Beispiele können Entschlüsselungs- und Verschlüsselungs­ funktionen, Drahtabgriffunktionen und dergleichen vorsehen.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Vermittlungsknotens 16. Wie oben in Zusammenhang mit Fig. 1 erörtert, enthält der Vermitt­ lungsknoten 16 einen Schalter 18 und einen Datenprozessor 20. Insbesondere illustriert Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der der Vermittlungsknoten 16 eine Anzahl von Datenprozessoren 20 aufweist. Jeder Datenprozessor 20 hat einen Eingang, welcher mit einem bestimmten Ausgangsport 24 des Schalters 18 verbunden ist, und einen Ausgang, welcher mit seinem bestimmten Eingangs­ port 22 des Schalters 18 verbunden ist. Jegliche Anzahl von Da­ tenprozessoren 20 kann vorgesehen sein. Die verschiedenen Da­ tenprozessoren 20 können identische Funktionen durchführen, um die Kapazität eines Vermittlungsknotens zur Durchführung der Funktion zu erhöhen, oder sie können alle zusammen verschiedene Funktionen durchführen.

Jeder Eingangsport 22 des Schalters 18 ist mit seinem zugehöri­ gen Weglenkungscode-Extraktor (RCE) 26 verbunden. Jeder Weglen­ kungscode-Extraktor 26 ist mit seinem zugehörigen Datenpuffer (DB) 28 verbunden, und jeder Datenpuffer 28 ist mit seinem zu­ gehörigen Eingangsport eines Schaltgefüges 30 verbunden. Aus­ gangsports des Schaltgefüges 30 dienen als Ausgangsports für den Schalter 18. Die Ausgänge von den Weglenkungscode- Extraktoren 26 sind mit einem Controller 32 verbunden, und ein Steuerausgangssignal von dem Controller 32 ist mit dem Schalt­ gefüge 30 verbunden.

Fig. 3 zeigt ein Formatdiagramm eines exemplarischen Pakets 34, welches durch das Paketvermittlungskommunikationsnetzwerk 10 über die Vermittlungsknoten 16 (siehe Fig. 1 und 2) trans­ portiert wird. Das Paket 34 enthält einen Vorsatzabschnitt 36 und einen Datenabschnitt 38. Der Vorsatz 36 trägt allgemeine bzw. Overhead- oder netzwerkbezogene Daten. Der Datenabschnitt 38 trägt Benutzerdaten. Es ist die Beförderung dieser Benut­ zerdaten, welche den Zweck für das Netzwerk 10 bildet. Der Vor­ satz 36 kann in einen Weglenkungscode 40 und einen weiteren Overhead-Datenabschnitt 42 aufgeteilt werden. Der weitere Da­ tenabschnitt 42 kann eine Paket-ID oder eine Seriennummer, eine Adresse des Quellenknotens 12, Adressen von einem oder mehreren vorhergehenden Knoten des Netzwerks 10, durch die das Paket 34 durchgetreten ist, oder dergleichen befördern.

Der Weglenkungscode 40 kann weiter in einen Datenverarbeitungs­ abschnitt 44 und einen Bestimmungsadressenabschnitt 46 geteilt werden. Der Bestimmungsadressenabschnitt 46 befördert die Adresse eines Bestimmungsknotens 14. Jedoch kann für ein Paket 34, welches an viele Bestimmungsknoten 14 zu senden ist, der Bestimmungsadressenabschnitt 46 anstatt dessen eine Identität einer Gruppe befördern, an die das Paket 34 zu senden ist, und nicht eine einzelne Bestimmungsknotenadresse. Der Datenverar­ beitungsabschnitt 44 schafft einen Code, welcher selektiv den Vermittlungsknoten 16 instruiert, ob die Netzwerkverarbeitungs­ funktion, die von dem Datenprozessor 20 bereitgestellt wird, durchzuführen ist, und welche Funktion oder welche Funktionen durchzuführen sind, falls mehrere Datenprozessoren 20 in einem Vermittlungsknoten 16 beinhaltet sind. Daher wird der Datenver­ arbeitungsabschnitt 44 des Weglenkungscodes 40 durch den Con­ troller 32 beim Bestimmen verwendet, wie Weglenkungspakete durch das Schaltgefüge 30 zu lenken sind.

Mit Bezug auf Fig. 2 und 3 extrahiert, wenn ein Paket 34 an irgendeinem Eingangsport 22 empfangen wird, und zwar ein­ schließlich der Eingangsports 22, welche durch die Datenprozes­ soren 20 angesteuert werden, ein entsprechender Weglenkung­ scode-Extraktor den Weglenkungscode 40 von dem Paket 34. Der Weglenkungscode 40 wird an den Controller 32 zur Untersuchung geleitet, während das Paket 34 in einen entsprechenden Daten­ puffer 28 geleitet wird. Der Controller 32 ist eine program­ mierbare Vorrichtung, welche in den Paketvermittlungskünsten wohl bekannt ist. Der Controller 32 führt unter dem Einfluß ei­ nes Programms, wie es nachstehend erörtert wird, einen Steuer­ prozeß durch, welcher bestimmt, wie das Paket 34 durch das Schaltgefüge 30 zu lenken ist. Das Schaltgefüge 30 weist eine übliche Gefügestruktur auf, welche in der Lage ist, seine Ein­ gangsports mit seinen Ausgangsports in einem durch den Control­ ler 32 diktierten Muster zu verbinden. Kreuzschienen-, Banyan-, Knockout und weitere Schaltstrukturen, welche den Fachleuten bekannt sind, können alle erfolgreich zur Verwendung in dem Schaltgefüge 30 angepaßt werden.

In Übereinstimmung mit der Untersuchung des Weglenkungscodes 40 bewirkt der Controller 32, daß das Schaltgefüge 30 die er­ wünschte Verbindung herstellt. Der Datenpuffer 28 synchroni­ siert das Paket 34, so daß das Paket 34 an einem Eingangsport des Schaltgefüges 30 zur geeigneten Zeit ankommt, nachdem der Controller 32 den Weglenkungscode 40 untersucht hat und das Schaltgefüge 30 angewiesen hat, die erwünschte Verbindung her­ zustellen.

Fig. 4 zeigt einen Fließplan eines Steuerprozesses 48, der am Controller 32 durchgeführt wird, um Weglenkungscodes 40 zu eva­ luieren. Der Prozeß 48 ist erwünschtermaßen über Programmierin­ struktionen in einer im Stand der Technik wohl bekannten Art und Weise definiert.

Der Prozeß 48 enthält einen Task 50, während dem ein Weglen­ kungscode 40 erhalten wird. Aus Gründen der Einfachheit zeigt

Fig. 4 den Prozeß 48 als Untersuchung eines einzelnen Weglen­ kungscodes 40 zu einer Zeit, und darf folgendes wiederholen zur Entwicklung eines weiteren Weglenkungscodes 40. Somit kann der Task 50 den nächsten verfügbaren Weglenkungscode 40 erlangen, und dieser nächste Weglenkungscode 40 kann von dem nächsten Eingangsport 22 des Schalters 18, der zu untersuchen ist, zuge­ führt werden. Jedoch kann der Prozeß alternativermaßen derart konfiguriert sein, daß viele Weglenkungscodes 40 parallel un­ tersucht werden.

Nach dem Task 50 bestimmt ein Befragungstask 52, ob ein Daten­ verarbeitungsbefehl in dem Weglenkungscode 40, der untersucht ist, vorliegt. Der Task 52 untersucht den Datenverarbeitungsab­ schnitt 44 (Fig. 3) des Weglenkungscodes 40 beim Treffen sei­ ner Bestimmung. Der Task 52 kann ebenfalls den bestimmten Ein­ gangsport 22 (siehe Fig. 2) untersuchen, mit dem der Weglen­ kungscode 40 verbunden ist, und ob eine angeforderte Netzwerk­ verarbeitungsfunktion am Vermittlungsknoten 16 vorgesehen ist, wo der Prozeß 48 durchgeführt wird.

Falls keine Datenverarbeitungsbefehle vorliegen, falls Daten­ verarbeitungsbefehle für nicht am Vermittlungsknoten 16 vorge­ sehene Funktionen entdeckt werden oder falls Befehle die Durch­ führung einer Funktion instruieren, welche gerade an dem Paket durchgeführt worden ist, wie durch den Eingangsport 52 be­ stimmt, von dem ein Weglenkungscode 40 erhalten wurde, dann wird ein Task 54 durchgeführt. Der Task 54 untersucht den Be­ stimmungsadressenabschnitt 46 (siehe Fig. 3) des Weglenkung­ scodes 40. Ansprechend auf diese Untersuchung schafft der Task 54 ein Steuerausgangssignal für das Schaltgefüge 30 (siehe Fig. 2), welche bewirkt, daß das Schaltgefüge 30 das Paket 34 weg von den Datenprozessoren 20 und zur Bestimmung für das Pa­ ket 34 lenkt. Nach dem Task 54 schleift die Programmsteuerung zurück zum Task 50 zum Untersuchen des nächsten Weglenkungs­ codes.

Wenn der Task 52 einen Weglenkungscode 40 findet, welcher das Durchführen einer Netzwerkverarbeitungsfunktion befiehlt, wel­ che am Vermittlungsknoten 16 durchgeführt wird, wird ein Task 56 durchgeführt. Der Task 56 bestimmt, zu welchem Datenprozes­ sor 20 das Paket 34 gelenkt werden sollte. Der Task 56 imple­ mentiert erwünschtermaßen ein Prioritätsschema zum Auswählen eines einzelnen Datenprozessors 20, wenn mehrere Datenprozesso­ ren 20 am Vermittlungsknoten 16 verfügbar sind. Falls mehrere Datenprozessoren 20 identische Funktionen durchführen, dann verfolgt der Task 56 erwünschtermaßen, welche Datenprozessoren 20 verfügbar sind, um ihre Netzwerkverarbeitungsfunktion an Pa­ keten 34 zu einem gegebenen Augenblick durchzuführen und wählt einen verfügbaren Datenprozessor 20 aus. Weiterhin überwacht der Task 56 erwünschtermaßen den Eingangsport 22, von dem der Weglenkungscode 40 kommt. Der Task 56 ergreift erwünschtermaßen Schritte zum Verhindern, daß ein Paket, welches gerade durch einen Datenprozessor 20 verarbeitet worden ist, zurück zu dem­ selben Datenprozessor 20 gelenkt wird.

Nach dem Task 56 erzeugt ein Task 58 ein Steuerausgangssignal für das Schaltgefüge 30 (siehe Fig. 2), welches bewirkt, daß das Schaltgefüge 30 das Paket 34 zu dem ausgewählten Datenpro­ zessor 20 lenkt. Nach dem Task 58 schleift die Programmsteue­ rung zurück zum Task 50 zum Untersuchen des nächsten Weglen­ kungscodes 40. Dementsprechend untersucht der Controller 32 über den Prozeß 48 (siehe Fig. 2) die Weglenkungscodes 40 (siehe Fig. 3) und lenkt selektiv die Pakete 34 (siehe Fig. 3) zu ihren Bestimmungen oder zu einem Datenprozessor 20, wel­ cher eine Netzwerkverarbeitungsfunktion an den Daten 38 (siehe Fig. 3) durchführen wird, welche durch die Pakete 34 befördert werden.

Fig. 5 zeigt einen Fließplan eines exemplarischen Fehlerkor­ rektur-Datenprozessorprozesses 60, der am Datenprozessor 20 durchgeführt wird, welcher derart konfiguriert ist, daß er Feh­ ler in den ausgewählten Paketen (siehe Fig. 3) korrigiert. Der Prozeß 60 kann durch Programmierinstruktionen oder in anderen im Stand der Technik bekannten Arten und Weisen definiert wer­ den.

Der Prozeß 60 enthält einen Befragungstask 62, welcher be­ stimmt, wenn ein ausgewähltes Paket 34, welches eine Fehlerkor­ rektur erfordert, am Datenprozessor 20 ankommt. Solch ein aus­ gewähltes Paket 34 kommt am Datenprozessor 20 über den Betrieb des Controllerprozesses 48 und den Schalter 18 an, wie oben in Zusammenhang mit Fig. 2 bis 4 diskutiert. Der Prozeß 60 schreitet fort über den Task 62 zum Task 64, wenn das Paket 34 empfangen ist. Der Task 64 decodiert das Datenpaket 38 (siehe Fig. 3), und zwar unter Verwendung wohl bekannter Konvoluti­ onsdecodier-, Prüfsummen-, Paritäts-, Trellis- oder anderer Techniken.

Als nächstes führt ein Task 66 eine beliebige angezeigte Feh­ lerkorrektur durch, und zwar ansprechend auf die Decodierung des Datentasks 64, falls möglich. Obwohl nicht gezeigt, kann, falls die Fehler zu groß zur Korrektur sind, der Task 56 eine Nachricht formatieren und senden, welche anfordert, daß entwe­ der der Quellenknoten 12 (siehe Fig. 1) oder der vorherige Vermittlungsknoten 16, von dem das Paket 34 empfangen wurde, das Paket 34 erneut überträgt. Nachdem der Task 66 Fehler kor­ rigiert hat, codiert ein Task 68 Daten 38, so daß folgende Kno­ ten in dem Netzwerk 10 ähnliche Fehlerkorrekturprozesse durch­ führen können. Als nächstes erzeugt ein Task 70 ein verarbeite­ tes Paket unter Verwendung der Daten 38, welche oben im Task 68 codiert wurden, und sichert optionell eine Kopie des verarbei­ teten Pakets, so daß es, falls notwendig, erneut übertragen wer­ den kann. Nach dem Task 70 überträgt ein Task 72 das verarbei­ tete Paket zu dem Eingangsport 22 des Schalters 18 (siehe Fig. 1 bis 2). Der Schalter 18 lenkt das verarbeitete Paket auf sei­ nen Bestimmungsknoten 14 (siehe Fig. 1).

Nach dem Task 72 schleift die Programmsteuerung zurück zum Task 62, um auf die Ankunft des nächsten ausgewählten Pakets 34 zu warten, welches eine Fehlerkorrektur erfordert. Obwohl Fig. 5 den Prozeß 60 als sequentielle Verarbeitung einzelner Pakete zeigt, werden die Fachleute verstehen, daß der Prozeß 60 eben­ falls derart konfiguriert sein kann, daß er verschiedene Pakete 34 parallel verarbeitet. Unabhängig von einer speziellen Imple­ mentierung korrigiert der Prozeß 60 Datenfehler in ausgewählten Paketen 34. Wenn der Prozeß 60 bei einigen verschiedenen Ver­ mittlungsknoten 16 (siehe Fig. 1 bis 2) über dem Netzwerk durchgeführt wird, kann ein Übertragungsweg mit hoher Qualität daraus resultieren. Beliebige Fehler, welche in die Daten 38 aufgrund der Übertragung gelangen, werden schnell korrigiert und können sich nicht anhäufen. Falls wiederholte Übertragungen erforderlich sind, können die wiederholten Übertragungen über eine kurze Spanne des Netzwerks 10 laufen und müssen nicht über die gesamte Reise zwischen dem Quellenknoten 12 und einem Be­ stimmungsknoten 14 laufen.

Fig. 6 zeigt einen Fließplan eines Sende-Datenprozessor­ prozesses 74, der an einem Datenprozessor 20 durchgeführt wird, welcher derart konfiguriert ist, daß er ausgewählte Pakete 34 (siehe Fig. 3) sendet. Der Prozeß 74 kann über Programmierin­ struktionen oder in anderen im Stand der Technik wohl bekannten Arten und Weisen definiert werden.

Vor dem tatsächlichen Senden ausgewählter Pakete 34 führt der Prozeß 74 einen Task 76 durch. Der Task 76 erhält und sichert eine Empfangsgruppendefinition. Die Empfangsgruppendefinition kann von einem beliebigen Knoten im Netzwerk 10 herrühren und kann in einer Gruppensendetabelle 78 gesichert sein. Die Tabel­ le 78 kann implementiert werden, indem eine Speicherstruktur auf eine den Fachleuten wohl bekannte Art und Weise verwendet wird. Die Tabelle 78 verbindet Netzwerkknotenadressen mit der definierten Gruppe. Die Netzwerkknotenadressen können entweder Adressen für Bestimmungsknoten 14 oder andere Gruppenadressen sein. Die anderen Gruppenadressen identifizieren weitere Ver­ mittlungsknoten 16 im Netzwerk 10. Erwünschtermaßen sind die Netzwerkknotenadressen, die in der Tabelle 78 enthalten sind, lokale Adressen für den Vermittlungsknoten 16, welcher den Pro­ zeß 74 durchführt. Mit anderen Worten sind die Adressen für die Bestimmungsknoten 14 und weitere Vermittlungsknoten 16 enthal­ ten, welche von diesen Vermittlungsknoten 16 erreicht werden können, ohne durch weitere Vermittlungsknoten 16 mit einem Da­ tenprozessor zu laufen, der zur Durchführung eines Datensendens konfiguriert ist. Somit ist jede Empfangsgruppendefinition, welche an verschiedenen Vermittlungsknoten 16 zum Definieren einer Weglenkung für einen bestimmten Satz von Sendedatenpake­ ten, die von einem bestimmten Quellenknoten 12 herrühren, ver­ schieden von den anderen. Jede Definition identifiziert er­ wünschtermaßen Bestimmungsknoten 14 und weitere Vermittlungs­ knoten 16, welche lokal für den Vermittlungsknoten 16, der die Definition empfängt, sind.

Nachdem die Empfangsgruppendefinition etabliert worden ist, ist der Prozeß 74 bereit, das Senden ausgewählter Datenpakete zu beginnen. Der Prozeß 74 enthält einen Befragungstask 80, wel­ cher bestimmt, wenn ein ausgewähltes Paket, welches zu senden ist, am Datenprozessor 20 ankommt. Solch ein ausgewähltes Paket 34 kommt am Datenprozessor 20 durch den Betrieb des Controller­ prozesses 48 und des Schalters 18 an, wie oben in Verbindung mit Fig. 2 bis 4 erörtert. Der Prozeß 74 schaltet über den Task 80 zu einem Task 82, wenn das Paket empfangen ist. Der Task 82 erzeugt ein verarbeitetes Paket. Das verarbeitete Paket wird durch Duplizieren der Daten 38 (siehe Fig. 3) von dem empfangenen Paket 34 in das verarbeitete Paket und Einsetzen eines entsprechenden Weglenkungscodes 40 (siehe Fig. 3) in das verarbeitete Paket erzeugt. Der geeignete Weglenkungscode 40 kann von der Gruppensendetabelle 78 erhalten werden. Bei der Ausführungsform von Prozeß 74, welcher in Fig. 6 gezeigt ist, werden verarbeitete Pakete sequentiell für jeden Eintrag in der Empfangsgruppendefinition, welche in Tabelle 78 gespeichert ist, erzeugt. Somit kann der Task 72 einen Weglenkungscode 40 durch Erlangen des nächsten Eintrags in der Reihenfolge von der Tabelle 78 auswählen. Zusätzlich führt der Task 82 irgendein weiteres endgültiges Paket formatieren, welches für die Pakete 34, die durch das Netzwerk 10 übertragen werden, erforderlich ist, aus. Beispielsweise kann eine Paket-ID erzeugt werden.

Als nächstes überträgt ein Task 84 das verarbeitete Paket zu dem Eingangsport 22 des Schalters 18 (siehe Fig. 1 bis 2). Der Schalter 18 lenkt das verarbeitete Paket in Übereinstimmung mit dem oben im Task 82 eingesetzten Weglenkungscode. Nach dem Task 84 bestimmt ein Befragungstask 86, ob das letzte verarbeitete Paket, das gesendet wurde, zum letzten Weglenkungscodeeintrag in der Tabelle 78 gerichtet war. Solange wie zusätzliche Weglenkungscodes in der Tabelle 78 bleiben, schleift die Pro­ grammsteuerung zurück zum Task 82 zum Erzeugen eines verarbei­ teten Pakets für die zusätzlichen Weglenkungscodes. Wenn ein verarbeitetes Paket für den letzten Weglenkungscode erzeugt worden ist, schleift die Programmsteuerung zurück zum Task 80 zum Erwarten der Ankunft des nächsten ausgewählten Pakets 34, welches ein Senden erfordert.

Die Fachleute werden verstehen, daß die Programmierschleifen, welche in Fig. 6 abgebildet sind, durch die Einfügung zusätz­ licher Tasks unterbrochen werden können. Beispielsweise kann der Prozeß 74 zusätzliche Tasks ähnlich wie diejenigen, die in Fig. 6 gezeigt sind, zum Ermöglichen eines laufenden Services von mehreren Empfangsgruppendefinitionen enthalten. Program­ mierschleifen für irgendeine einzelne Empfangsgruppendefinition müssen nicht unterbrochen werden, bis eine Empfangsgruppendefi­ nition angeklopft wird.

Dementsprechend dupliziert der Prozeß 74 ausgewählte Pakete 34, wie erforderlich, zum Senden der ausgewählten Pakete 34 zu lo­ kalen Knoten innerhalb des Netzwerks 10. Einige dieser lokalen Knoten können andere Vermittlungsknoten 16 sein, wo andere Da­ tenprozessoren 20 liegen, welche zum Durchführen von Datensen­ defunktionen konfiguriert sind. Diese anderen Vermittlungskno­ ten 16 senden die Pakete, welche sie empfangen, zu noch anderen Netzwerkknoten, welche lokal zu weiteren Vermittlungsknoten 16 gelegen sind. Durch dieses Verfahren brauchen Kommunikations­ verbindungen, die nahe dem Quellenknoten 12 im Netzwerk 10 lie­ gen, nicht wiederholt nahezu identische Pakete zu befördern, da die Pakete durch das Netzwerk 10 dupliziert werden, und zwar so nahe wie möglich an ihren vorgesehenen Bestimmungen.

Die Fachleute werden erkennen, daß die Netzwerkvermittlungskno­ ten 16 für diverse Verwendungen benutzt werden können. Bei­ spielsweise kann eine Mehrfachdurchlaufverarbeitung dadurch im­ plementiert sein, daß wiederholt Pakete durch denselben oder verschiedene Prozessoren (20) an einem einzelnen Vermittlungs­ knoten 16 geschleift werden. Beispielsweise können sowohl die Fehlerkorrektur als auch das Senden an einem einzelnen Vermitt­ lungsknoten 16 implementiert sein. Zusätzlich können komplexe Netzwerkprozesse implementiert werden, indem man eine erststu­ fige Verarbeitung hat, welche an einem Vermittlungsknoten 16 durchgeführt wird, eine zweitstufige Verarbeitung, welche an einem weiteren Vermittlungsknoten 16 durchgeführt wird, usw. Die Netzwerkweglenkung kann derart konfiguriert sein, daß fol­ gende Verarbeitungsstufen am Vermittlungsknoten 16 durchgeführt werden, welcher frühere Stufen durchführte.

Zusammenfassend schafft die vorliegende Erfindung einen verbes­ serten Netzwerkknoten zur Paketvermittlung mit selektiver Da­ tenverarbeitung und ein entsprechendes Verfahren. Die Netzwerk­ paketvermittlungsknoten sind derart eingerichtet, daß sie se­ lektiv eine Datenverarbeitung an Benutzerdaten durchführen, welche durch die Pakete befördert werden. Diese Netzwerkpaket­ vermittlungsknoten sind über ein Kommunikationsnetzwerk ver­ teilt. Die Netzwerkeffizienz ist verbessert, da das Netzwerk dann bestimmte Datenverarbeitungsfunktionen an ausgewählten Pa­ keten durchführt, welche, falls durch Quellen- und Bestimmungs­ knoten durchgeführt, zu einem erhöhten Transport redundanter Benutzerinformation führen wird. Weiterhin erfordern die Netz­ werkpaketvermittlungsknoten, welche selektiv eine Datenverar­ beitung an Benutzerdaten durchführen, im wesentlichen keine er­ höhte Schalterkomplexität.

Die vorliegende Erfindung wurde oben mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch erkennen die Fachleute, daß Änderungen und Modifikationen an diesen bevorzugten Ausfüh­ rungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die Prozesse und Tasks, die hier identifiziert wurden, ver­ schieden kategorisiert und organisiert werden, als beschrieben wurde, wobei im wesentlichen äquivalente Resultate erzielt wer­ den. Ebenso können äquivalente Resultate dadurch erzielt wer­ den, daß Datenprozessoren so konfiguriert werden, daß sie Netz­ werkverarbeitungsfunktionen durchführen, welche von den oben speziell erörterten verschieden sind. Diese und weitere nahe­ liegenden Änderungen und Modifikationen sollen in den Schutzum­ fang der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims (10)

1. Netzwerkpaketvermittlungsknoten (16) zum Schalten von Pa­ keten, welche Daten und Weglenkungscodes transportieren, unter gleichzeitiger selektiver Durchführung von zumindest einer nicht-schaltenden Netzwerkverarbeitungsfunktion an den durch die ausgewählten Pakete transportierten Daten, wobei der Knoten gekennzeichnet ist durch:
ein Schaltgefüge (30) mit einer Vielzahl von Eingangsports und einer Vielzahl von Ausgangsports;
einen Datenprozessor (20) mit einem Eingang, der mit einem der Ausgangsports des Schaltgefüges verbunden ist und ei­ nen Ausgang aufweist, der mit einem der Eingangsports des Schaltgefüges verbunden ist; und
einen Controller (32), der mit dem Schaltgefüge verbunden ist, zum Untersuchen der Weglenkungscodes und, wenn die Weglenkungscodes eine Durchführung der zumindest einen Netzwerkverarbeitungsfunktion anweisen, bewirkt, daß das Schaltgefüge die ausgewählten Pakete, welche die Weglen­ kungscodes befördern, welche die Funktion der zumindest einen Netzwerkverarbeitungsfunktion anweisen, zu dem Da­ tenprozessor leitet.

2. Netzwerkpaketvermittlungsknoten nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor derart konfiguriert ist, daß er Fehler in den durch die ausgewählten Pakete beförderten Daten korri­ giert.

3. Netzwerkpaketvermittlungsknoten nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor derart konfiguriert ist, daß er die durch die ausgewählten Pakete beförderten Daten dupliziert.

4. Netzwerkpaketvermittlungsknoten nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor ein erster Datenprozessor ist und der Kno­ ten zusätzlicherweise einen zweiten Datenprozessor auf­ weist, der einen Ausgang mit einem der Ausgangsports des Schaltgefüges verbunden hat und einen Ausgang aufweist, der mit einem der Eingangsports des Schaltgefüges verbun­ den ist.

5. Netzwerkpaketvermittlungsknoten nach Anspruch 4, wobei der Controller derart konfiguriert ist, daß er bestimmt, wenn die Weglenkungscodes eine Funktion der zumindest einen Netzwerkverarbeitungsfunktion anweisen, an welchen der Vielzahl von Datenprozessoren die ausgewählten Pakete zu lenken sind.

6. Netzwerkpaketvermittlungsknoten nach Anspruch 1, wobei der Controller derart konfiguriert ist, daß, wenn die Weglen­ kungscodes keine Durchführung der zumindest einen Netz­ werkverarbeitungsfunktion anweisen, der Controller be­ wirkt, daß der Schalter die Pakete, welche die Weglenkung­ scodes befördern, welche keine Durchführung von der zumin­ dest einen Netzwerkverarbeitungsfunktion anweisen, weg von dem Datenprozessor lenkt.

7. Verfahren zum Betreiben eines Netzwerkpaketvermittlungs­ knotens (16) zum Schalten von Paketen, welche Daten und Weglenkungscodes befördern unter gleichzeitigem selektiven Durchführen von zumindest einer nicht-schaltenden Netz­ werkverarbeitungsfunktion an den beförderten Daten an aus­ gewählten der Pakete, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
Verbinden eines Datenprozessors (20) mit einem Schalter, so daß ein Eingang des Datenprozessors Pakete von einer Mehrzahl von Ausgangsports des Schalters empfängt und so­ daß ein Ausgang des Datenprozessors Pakete an einen einer Vielzahl von Eingangsports des Schalters überträgt;
Untersuchen der Weglenkungscodes der Pakete; und
Steuern des Schalters derart, daß, wenn die Weglenkung­ scodes die Durchführung der zumindest einen Netzwerkverar­ beitungsfunktion anweisen, die ausgewählten Pakete, welche die Weglenkungscodes befördern, die die Durchführung der zumindest einen Netzwerkverarbeitungsfunktion anweisen, von dem Schalter zu dem Datenprozessor gelenkt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, welches weiterhin folgende Schritte aufweist:
Durchführen der zumindest einen Netzwerkverarbeitungsfunk­ tion an dem Datenprozessor zum Erzeugen eines verarbeite­ ten Datenpakets; und
Lenken des verarbeiteten Datenpakets von dem Datenprozes­ sor zu dem Schalter.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Steuerungsschritt weiterhin so konfiguriert ist, daß, wenn die Weglenkung­ scodes nicht die Durchführung der zumindest einen Netz­ werkverarbeitungsfunktion anweisen, der Schalter die Pake­ te, welche die Weglenkungscodes befördern, die die Durch­ führung der zumindest einen Netzwerkverarbeitungsfunktion nicht anweisen, weg von dem Datenprozessor lenkt.

10. Verfahren zum Befördern von Daten von einem Quellenknoten zu einem Bestimmungsknoten in einem Paketvermittlungsnetz­ werk (10) mit dem Quellenknoten, dem Bestimmungsknoten und zumindest einem intermediären Vermittlungsknoten, wobei der intermediäre Vermittlungsknoten einen Datenprozessor aufweist, der eine Netzwerkverarbeitungsfunktion in Ver­ bindung mit einem Schalter durchführt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bilden eines Pakets an dem Quellenknoten, welches die Da­ ten und einen Weglenkungscode enthält;
Übertragen des Pakets an den intermediären Vermittlungs­ knoten;
Untersuchen des Weglenkungscodes an dem intermediären Ver­ mittlungsknoten; und
falls der Untersuchungsschritt eine Anweisung erfaßt, wel­ che die Durchführung der Netzwerkverarbeitungsfunktion an­ weist, Lenken des Pakets durch den Schalter zum Datenpro­ zessor, Durchführen der Netzwerkverarbeitungsfunktion an dem Datenprozessor zur Erzeugung eines verarbeiteten Pa­ kets und Lenken des verarbeiteten Pakets von dem Datenpro­ zessor durch den Schalter zu seinem Bestimmungsknoten.