DE19748700A1 - Baustein zur OAM Behandlung von ATM-Zellen eines Zellenflusses auf virtuelle Verbindungen - Google Patents

Description

Baustein zur Bearbeitung von ATM-Zellen eines Zellenflusses auf virtuellen Kanälen und virtuellen Pfaden, der zum Erken­ nen von Fehlerzuständen im ATM-Lager und zum Einfügen von OAM-spezifischen Zellen eingerichtet ist, für deren Erzeugung ein OAM-Zellengenerator (OZG) vorgesehen ist.

ATM, die Kurzform für "Asynchronous Transfer Mode" ist eine Netzwerktechnologie, die zum Transport aller bekannten Si­ gnaldaten, wie reine Daten, Sprach- und Videodaten etc. ge­ eignet ist, wobei die Bezeichnung ATM gelegentlich als Syn­ onym für B-ISDN (= Broadband Integrated Services Digital Net­ work) verwendet wird. Charakteristisch für ATM ist die Struk­ turierung in Zellen gleicher Länge. Die zu vermittelnde In­ formation wird auf ATM-Zellen aufgeteilt, nämlich in Packets zu 53-Byte, die einen Zellenkopf (Header) mit 5 Byte und Nutzinformation (Payload) zu 48 Byte tragen. Dabei identifi­ ziert die Kopfinformation eine bestimmte virtuelle Verbin­ dung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zeitmultiplexverfahren, bei welchen Zeitschlitze verschiedenen Typen von Datenverkehr im vorhinein zugeordnet sind, wird der bei einer ATM-Schnitt­ stelle ankommende Datenverkehr in die erwähnten 53-Byte-Zellen segmentiert und diese Zellen werden sequentiell, so wie sie erzeugt wurden, weitergesandt. Nähere Einzelheiten zu ATM sind der Literatur entnehmbar. Beispielsweise sei hier genannt: "ATM-Networks, Concepts, Protocols and Applicati­ ons", von Händel, Huber und Schröder, Verlag Addison-Wesley- Longman, 2. Aufl., 1994 (ISBN 0-201-42274-3) oder "ATM-So­ lutions for Enterprise Internet Working", von D. Ginsburg.

Zur Verarbeitung von ATM-Zellen werden hochintegrierte Schal­ tungen in ASIC-Bausteinen verwendet. Ein Beispiel sind OAM-Bau­ steine, welche zur Verwaltung und Bearbeitung der OAM-Flüsse (OAM = Operation Administration and Maintainance) ein­ gesetzt werden. OAM-Bausteine oder andere Zellbearbeitungs­ bausteine werden beispielsweise zwischen Netzanpassungsein­ heiten und einem Koppelnetzbaustein oder anderen Bausteinen eingesetzt. Dazu wird auf Fig. 1 verwiesen, in welcher eine mögliche Architektur dargestellt ist. Links und rechts im Bild sind Physical Layer-Bausteine PHY ersichtlich, die den Übergang von einem Transportnetz, z. B. STM1 auf ATM ermögli­ chen. Die punktierten Linien links und rechts symbolisieren die Grenzen zwischen der physikalischen Schicht Phy. L. und der ATM-Schicht ATM-L. Symmetrisch zu einem Koppelnetzbau­ stein SWI sind ATM-Bausteine BST vorgesehen, die zwischen dem Koppelnetzbaustein SWI und den Physical Layer-Bausteinen PHY liegen. Je nach Erfordernissen und Gegebenheiten können ein oder mehrere ATM-Bausteine BST vorhanden sein. Um dies anzu­ deuten, ist je ein ATM-Baustein strichliert gezeichnet.

Wie dem Blockschaltbild nach Fig. 1, welches sowohl für den Stand der Technik als auch für die Erfindung relevant ist, entnehmbar, werden bidirektionale Datenströme verarbeitet, die mit AUF für stromauf und AB für stromab bezeichnet wer­ den. Die ursprünglich englischen Bezeichnungen upstream und downstream weisen bei Koppelnetzen auf die Richtung zum Kop­ pelnetz "hinauf" bzw. von dem Koppelnetz "herab" hin. Im Prinzip sind die Bezeichnungen der beiden Datenströme mit AUF und AB jedoch willkürlich und gegeneinander vertauschbar. Im weiteren werden sowohl stromauf als auch stromab die an einem Baustein einlangenden Daten- bzw. Zellenströme mit ZI, die abgehenden Zellenströme mit ZA bezeichnet. Zwischen je zwei Bausteinen BST für stromauf und stromab sind Querkanäle vor­ handen, welchen an den Bausteinen Querkanal-Eingänge QI sowie Querkanal-Ausgänge QA zugeordnet sind.

Um einen ATM-Baustein BST steuern zu können, ist weiterhin eine Steuer-Software mit Hilfe des Blocks STSW in Fig. 1 an­ gedeutet. Sie ist notwendig für die Konfiguration eines ATM- Bausteins, die Fehlerbehandlung und das Auf- und Abbauen von Verbindungen. Die Steuer-Software läuft normalerweise auf ei­ nem käuflichen Prozessorbaustein ab. Mit dem ATM Baustein BST ist die Steuer-Software STSW über ein sogenanntes Interrupt Signal I und einen bidirektionalen Kontrollbus CB verbunden. Das Interrupt Signal I dient dazu, die Software anzuhalten um sie über aufgetretene, zeitkritische Ereignisse im ATM Bau­ stein BST (z. B. erkannte Fehlerzustände) zu informieren.

Die Aufgabe der ATM-Schicht ATM-L, die beispielsweise in den obengenannten Literaturstellen näher erläutert ist, ist es, den transparenten Transfer von ATM-Zellen über voreingerich­ tete Verbindungen zu ermöglichen und sie konzentriert sich auf die Datenbasiseinheit, nämlich die 53-Byte (oder "Oktett") ATM-Zelle. Für die OAM-Flüsse liegt eine 5-Schichten-Hierarchie vor, die beispielsweise der genannten Literatur und der ITU-Empfehlung G. 610 entnehmbar ist. Für die vorliegende Erfindung sind die ATM-Schichten F4 für die virtuelle Pfadebene und F5 für die virtuelle Kanal ebene maß­ geblich.

Wesentliche Aufgaben der OAM-Flüsse sind u. a. die Fehlerer­ kennung, Fehlerlokalisierung und Fehlermeldung. Bestimmten OAM-Flüssen sind besondere Zellen zugeordnet, von welchen hier die AIS-Zellen, die RDI-Zellen und die CC-Zellen be­ trachtet werden. Fehlerzustände im Physical Layer (physika­ lische Schicht) und der ATM-Schicht führen zu Fehlermeldungen mit Hilfe dieser besonderen Zellen. Dabei müssen die F4-Flüsse und die F5-Flüsse unabhängig voneinander behandelt werden.

In Richtung zum Endpunkt der Verbindung auf Kanal oder Pfad werden Fehler durch die AIS-Zellen (Alarm Indication Signal Cells) signalisiert, wogegen die RDI-Zellen (Remote Defect Indication Cells) dazu in Richtung zum Anfangspunkt einer Verbindung dienen. Wenn Fehlerzustände erkannt wurden, müssen sie für alle aufgebauten Verbindungen entsprechend der ITU-Empfehlung G. 610 innerhalb von 500 ms weitergeleitet werden.

Im Fehlerzustand muß pro Verbindung je eine AIS- oder RDI-Zelle eingesetzt werden, wobei beispielsweise 8000 Verbindun­ gen vorliegen können.

Um die Durchgängigkeit einer Verbindung laufend überwachen zu können, werden am Anfangspunkt einer Verbindung oder eines Segments CC-Zellen (Continuity Check) eingesetzt, insbesonde­ re falls keine ATM-User-Zellen übertragen wurden. Am Endpunkt einer Verbindung oder eines Segments kann dann überprüft wer­ den, ob innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls User- oder CC-Zellen eingelangt sind. Ist dies nicht der Fall, so wechselt die entsprechende Verbindung in einen speziellen Fehlerzustand (Loss of Continuity), der zu dem oben beschrie­ benen Einfügen von AIS- oder RDI-Zellen führt.

Die Behandlung der OAM-Funktionen AIS, RDI und CC auch im Sinne der Verwaltung der Zustände für die einzelnen Verbin­ dungen und der Verknüpfung dieser Funktionen untereinander wird derzeit im wesentlichen in der Software durchgeführt, wobei zunächst alle ankommenden OAM Zellen der Software zur Verfügung gestellt werden. Der erforderliche Softwareaufwand ist so hoch, daß die Anforderungen nach ITU 610 bei einer großen Anzahl von Verbindungen nicht einzuhalten sind.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Bearbeitung der genannten OAM-Funktionen ökonomischer zu ermöglichen und da­ bei den Gesamtaufwand an Hard- und Software gering zu halten.

Diese Aufgabe wird mit einem Baustein gelöst, bei welchem ge­ mäß der Erfindung eine Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit, welcher der einlangende Zellenstrom zugeführt ist, einen mit der Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit in Verbindung ste­ henden Verbindungsdatenspeicher, einer mit dem Verbindungsda­ tenspeicher in Verbindung stehenden Scan-Einheit, der eine Steuerung und ein Anforderungszähler zugeordnet sind, einen Zwischenpuffer, dessen Eingang mit dem Ausgang des OAM-Zellengenerators verbunden ist, einen Zustandspuffer, der für die Übertragung der Zustandsinformation an die Steuer- Software eingerichtet ist, sowie einen Multiplexer, dem der Ausgang der Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit sowie der Ausgang des Zwischenpuffers zugeführt ist, wobei die Zell- Filter- und Verarbeitungseinheit zur Erkennung des Zelltyps und zur Abgabe von Zellerkennungssignalen sowie eines die je­ weilige Verbindung betreffenden Verbindungsindex an den Ver­ bindungsdatenspeicher und außerdem zur Weiterleitung empfan­ gener Zellen an den Multiplexer in Abhängigkeit von dem er­ kannten Zelltyp und der Konfigurationsdaten eingerichtet ist, die Steuerung zur Abgabe eines Startsignals für den Scanme­ chanismus an die Scan-Einheit eingerichtet ist, so daß in re­ gelmäßigen Zeitabständen die sequentielle Bearbeitung aller aktiven Verbindungen durch die Scan-Einheit gestartet wird, wobei eine Bewertung der Zellerkennungssignale und von Zu­ standssignalen und die Erzeugung neuer bzw. überarbeiteter Zustandssignale erfolgt, die Scan-Einheit (SCAN) zur Abgabe eines Anforderungssignals an den OAM-Zellengenerator einge­ richtet ist, welches den genauen Typ der zu erzeugenden OAM- Zelle sowie die nötigen Verbindungsdaten für den Zellheader enthält.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Behandlung der OAM-Funk­ tionen, insbesondere der Funktionen RDI, AIS und CC und deren Verknüpfungen untereinander in der Hardware durchge­ führt werden können. Die Software wird über ein spezielles Interruptsignal I und den Kontrollbus CB nur über Zustandsän­ derungen informiert. Die OAM Behandlung ist somit nicht ab­ hängig vom momentanen Lastzustand der SW. Dies führt dazu, daß die Anforderungen nach ITU 610 auch beim Auftreten von vielen Fehlerzuständen und bei einer großen Anzahl von aufge­ bauten Verbindungen - z. B. 8000 aktiven Verbindungen - immer garantiert werden können.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Zwischenpuffer bei Vollaufen zur Abgabe eines Haltesi­ gnals an die Scan-Einheit eingerichtet ist, wodurch kurzfri­ stige überlasten seitens der Steuer-Software bzw. der Zell- Filter- und Verarbeitungseinheit oder eines Querkanals abge­ fangen werden können.

Für die Funktion der Scan-Einheit ist es empfehlenswert, falls ein Anforderungszähler vorgesehen ist, der mit Hilfe eines Zählerzusandssignals der Scan-Einheit die Anzahl von Verbindungen angibt, die nacheinander abgearbeitet werden dürfen, wobei auf Anforderung durch die Scan-Einheit nach Ab­ arbeiten einer Verbindung im aktuellen Zyklus der Wert des Anforderungszählers um 1 erniedrigt wird.

Im Sinne einer gleichmäßigen Verteilung des Bearbeitens der einzelnen Verbindungen ist es von Vorteil, wenn ein Zyklus­ zähler vorgesehen ist, dessen Wert beim Start der Scan- Einheit, ebenso wie der Wert des Anforderungszählers auf Null gesetzt ist, und die Scan-Einheit bzw. der Block LB dazu ein­ gerichtet sind, den Wert des Anforderungszählers um eins zu erhöhen, und den Zyklenzähler auf Null zurückzusetzen, falls der Wert des Zyklenzählers eine einstellbare Periodendauer erreicht hat.

Bei einer weiteren bevorzugten Variante weist der Multiplexer einen Querkanal von einem Baustein der Gegenrichtung auf.

Mit besonderen Vorteilen hinsichtlich der Bearbeitungsökono­ mie ist der Baustein nach der Erfindung zur Bearbeitung der OAM-Funktionen AIS, RDI und CC eingerichtet.

Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert, die in der Zeichnung veranschau­ licht sind. In dieser zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer allgemeinen ATM-Struktur mit ATM-Bausteinen, der Steuer-Software und mit einem Koppelnetz­ baustein, wie bereits oben erläutert,

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau eines Bausteins nach der Er­ findung,

Fig. 3a und 3b die Aufteilung des ATM Layers auf die virtuel­ le Pfadebene (F4 Fluß) und die virtuelle Kanalebene (F5 Fluß) anhand eines Beispiels bzw. die analoge Struktur eines Ver­ bindungsdatenspeichers des Bausteins nach Fig. 2,

Fig. 4 an Hand eines vereinfachten Flußdiagramms das Verfah­ ren nach der Erfindung,

Fig. 5 ein spezielles Flußdiagramm zur Erweiterung des in Fig. 4 veranschaulichten Verfahrens zum externen Einhalten der in der ITU-Empfehlung geforderten Reaktionszeiten. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn für die AIS RDI und CC Behandlung Leerzellenzyklen verwendet werden müssen.

Fig. 6 in einem genaueren Flußdiagramm ein Detail des Fluß­ diagramms nach Fig. 4 zur Behandlung der AIS, RDI und CC-Funktionen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 zunächst der prinzipielle Innenaufbau eines Bausteins BST nach der Erfin­ dung erläutert. Der einlangende Datenfluß ZI wird einer Zell- Filter- und Verarbeitungseinheit ZFV zugeführt. Diese erkennt anhand der unterschiedlichen Header und des ersten Payload- Bytes, um welche Art von Zelltyp es sich handelt, z. B. um ei­ ne F4 User-Zelle, F4 AIS-Zelle, F5 AIS-Zelle, etc.

Die Filter- und Verarbeitungseinheit ZFV steht mit einem Ver­ bindungsdaten-Verbindungsdatenspeicher VSP in Verbindung, der einerseits dazu dient, die Konfigurationsdaten einer Verbin­ dung abzulegen. Dabei handelt es sich unter anderem um die Festlegung, ob es sich am Zelleneingang ZI um einen virtuel­ len Pfad oder einen virtuellen Kanal handelt.

An dieser Stelle sei auf die Fig. 3a und 3b verwiesen, von welchen Fig. 3a die Flußstruktur am Beispiel eines virtuellen Pfades VPC P (F4 Fluß) mit drei virtuellen Kanälen VCC A, VCC B, VCC C (F5 Fluß) und Fig. 3b die Struktur des Verbindungs­ datenspeichers VSP in Anlehnung an die ATM-Schichtenstruktur darstellt.

Ein virtueller Pfad kann in dem Baustein BST aufgelöst wer­ den, und ein virtueller Kanal kann in diesem Baustein mit an­ deren Kanälen zu einem Pfad kombiniert werden.

In dem Verbindungsdatenspeicher VSP für Verbindungsdaten ist weiters mit Hilfe der Konfigurationsdaten gespeichert, ob ein OAM Segment beginnt oder endet. Um auf den Verbindungsdaten­ speicher VSP zugreifen zu können, wird zunächst jede Zelle einer virtuellen Verbindung eindeutig zugeordnet. Mit dem entsprechenden Verbindungsindexsignal VI (Fig. 2) kann auf den verbindungsspezifischen Eintrag in dem Verbindungsdaten­ speicher VSP zugegriffen werden. Da an Pfad-End- und Anfangs­ punkten eine Zellenbearbeitung entsprechend sowohl dem F4, als auch dem F5-OAM Fluß durchgeführt werden muß, sind in dem verbindungsspezifischen Eintrag nicht nur F5-spezifische Si­ gnale abgelegt, sondern auch eine Zugriffsadresse auf F4-spezifische Daten, dargestellt durch das Signal F4I in Fig. 2.

Mit Hilfe der Adressensignale VI und F4I werden sodann ent­ sprechend dem erkannten Zelltyp relevante Zellerkennungs­ signale F4ZE, F5ZE auf der F4- und/oder F5-Ebene gesetzt, wo­ bei die Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit ZFU diese Zellerkennungssignale lediglich setzt, die empfangene Zelle an den Eingang eines Multiplexers MULT weitergeleitet oder verworfen wird.

Weiters ist eine für die Erfindung wesentliche Scan-Einheit SCAN vorgesehen, die über den Verbindungsdatenspeicher VSP mit der Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit ZFV in Verbin­ dung steht. Wie eingezeichnet erfolgt zwischen der Scan- Einheit SCAN und dem Verbindungsdatenspeicher ein Austausch von Zellerkennungssignalen F4ZS, F5ZS sowie Zustandssignalen F4ZS, F5ZS hinsichtlich der F4 und F5 Flüsse. Dabei bedient sich die Scan-Einheit SCAN zunächst ebenfalls des Verbin­ dungsindexsignals VI, und sie erhält über den adressierten Eintrag in gleicher Weise wie die Zell-Filter- und Verarbei­ tungseinheit ZFV die Adresse auf die F4-spezifischen Einträ­ ge, gezeigt als Signale F4I in Fig. 2.

Die Scan-Einheit SCAN durchsucht in festen Bearbeitungszy­ klen, in denen keine einlangende ATM-Zelle bearbeitet werden muß, d. h. in freien Zellbearbeitungszyklen, alle Verbindungen innerhalb einer Periode von etwa 500 ms, in der auch die Ver­ bindungen bearbeitet werden müssen, z. B. maximal 8000 Verbin­ dungen je 2,48 µs. Falls die Bearbeitungsdauer für die am Zelleneingang ZI anlangenden Zellen die gesamte Zellbearbei­ tungszykluszeit beansprucht, kann die Scan-Einheit nur dieje­ nigen Bearbeitungszyklen benutzen, in denen keine einlangende ATM-Zelle bearbeitet werden muß, d. h. in sogenannten freigen Zellbearbeitungszyklen. Dabei werden Fehlerzustände verbin­ dungsspezifisch detektiert und verwaltet und automatisch Ein­ füge-Aufträge für AIS, RDI und CC-Zellen erzeugt. Während der Zellbearbeitung werden in dem Verbindungsdatenspeicher die entsprechenden Flags für erkannte Zelltypen gesetzt, die dann im Scanning-Mechanismus angewendet werden und gegebenenfalls zu den eingangs genannten Fehlerzuständen führen, zu deren Kennzeichnung die AIS- und RDI-Zellen dienen.

Für die gesamte zeitliche Ablaufsteuerung des Bausteins BST ist eine Steuerung ST vorgesehen, wobei für die Erfindung we­ sentlich hierbei nur die Steuersignale sind, welche zu der Scan-Einheit SCAN und zum Block LB führen, namentlich:

• - Ein Startsignal SS für den Scanmechanismus. Es startet in regelmäßigen Zeitabständen (500 msec) die sequentielle Be­ arbeitung aller aktiven Verbindungen durch die Scan-Einheit SCAN und setzt auch den Anforderungszähler AZ und den Zy­ kluszähler ZZ im Block LB zurück.
• - Ein Startsignal SZ für den Zyklus. Der Zyklus definiert sich hierbei durch die Verarbeitungszeit für genau eine Zelle, die über den Eingang ZI in den Baustein BST gelangt.

Um einen Anforderungszähler zu realisieren ist der Block LB eingerichtet. Er wird wie die Scan-Einheit SCAN von der Steuerung ST über die Signale Start Scan SS und Start Zyklus SZ gesteuert. Der Block LB steuert seinerseits mit Hilfe des einen Anforderungszählers AZ, dargestellt durch ein Zählerzu­ standssignal, die Scan-Einheit SCAN. Der Anforderungszähler AZ gibt die Anzahl der Verbindungen an, welche die Scan- Einheit nacheinander abarbeiten darf. Die Scan-Einheit darf die nächste Verbindung nur abarbeiten, wenn der Wert des Zu­ standssignals AZ größer Null ist. Der Block LB setzt den An­ forderungszähler jedes Mal um eins herab, wenn im aktuellen Zyklus eine Verbindung abgearbeitet wurde. Dies wird dem Block LB durch das Signal "Dekrementiere Anforderungszähler DAZ" angezeigt. Andererseits erhöht der Block LB den Anforderungs­ zähler und damit das Signal AZ nach einer einstellbaren Zy­ klen(Scan)periode SP (siehe später Fig. 5), so daß der Wert AZ des Anforderungszählers den Zustand einer nach dem sogenann­ ten "Leaky Bucket"-Algorithmus arbeitenden Zählers repräsen­ tiert. Dieser Algorithmus ist beispielsweise in dem eingangs erwähnten Buch "ATM-Solutions for Enterprise Internet Wor­ king" beschrieben.

Der Baustein BST enthält weiters einen OAM-Zellgenerator OZG, der die in ihm erzeugten OAM-Zellen entweder über einen Zwi­ schenpuffer OBUF an den Eingang des Multiplexers MULT liefert oder über einen Querkanal QA an den Baustein BST für die Ge­ genrichtung weiterleitet (vgl. Fig. 1). Die Anforderung, eine OAM-Zelle zu erzeugen, erhält der OAM-Zellengenerator OZG von der Scan-Einheit SCAN über ein Signal ANF. Hiermit legt die Scan-Einheit SCAN auch den genauen Typ der zu erzeugenden OAM-Zelle /F4 AIS, F5 AIS, F5 RDI, etc.) und die notwendigen Verbindungsdaten im Zellkopf fest. Der Querkanal wird für die erzeugten Zellen benötigt, die zurück zur Quelle des ATM-Zellenstroms geschickt werden müssen. Für die Erfindung rele­ vant sind hierbei die RDI-Zellen. Ein weiterer Eingang des Multiplexers MULT ist mit dem Ausgang der Filter- und Verar­ beitungseinheit ZFV verbunden, und ein dritter Eingang des Multiplexers MULT ist mit einem Querkanal-Eingang QI verbun­ den.

Der Zwischenpuffer OBUF kann Zellen für den Multiplexer MULT nur weiterleiten, wenn keine Datenzellen von der Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit ZFV anliegen. Weiterhin kann kurz­ fristig der Querkanal QA zum Baustein BST für die Gegenrich­ tung blockiert sein. Somit kann der Zwischenpuffer OBUF voll­ aufen. In diesem Fall wird die Scan-Einheit SCAN über ein Halte-Signal V angehalten, womit sichergestellt ist, daß kei­ ne weiteren OAM-Zellen in dem OAM-Zellengenerator OZG erzeugt werden.

Der Zustandspuffer ZBUF wird auf eine Anforderung durch die zentrale Steuer-Software mit Hilfe des Signals AZS von der Scan-Einheit SCAN mit den Zustandssignalen F4ZS und F5ZS al­ ler Verbindungen gefüllt. Gleichzeitig kann die zentrale Steuer-Software über den Kontrollbus CB diese Zustandssignale wieder abholen, um sie intern auszuwerten. Diese Auswertung der Zustände behindert dann die weitere OAM Behandlung in der Scan-Einheit SCAN nicht (Offline-Auswertung). Der Zustand­ spuffer ZBUF ist so organisiert, daß die gespeicherten Ein­ träge genau in der Reihenfolge ausgelesen werden, wie sie zu­ nächst abgespeichert wurden (FIFO-Prinzip).

Der Scanmechanismus wird in der Scan-Einheit SCAN realisiert und im folgenden unter Zuhilfenahme der Fig. 4 näher darge­ stellt. Dabei sind fakultative Blöcke, auf die in Fig. 5 im Detail eingegangen wird mit ",," '' und die AIS/RDI/CC-Be­ arbeitungsfunktion, die im Detail in Fig. 6 dargestellt ist, mit "VI" bezeichnet.

Die Scan-Einheit SCAN unterscheidet zwei globale Zustände: "Aktiv" oder "inaktiv", dabei ist der Ausgangszustand nach einem Rücksetzen des Bausteins BST der inaktive Zustand (Fig. 4 oben). Die Scan-Einheit SCAN wird in regelmäßigen Abständen von der Steuerung ST gestartet und geht dann in den aktiven Zustand über, in welchem der Reihe nach, beginnend mit der ersten Verbindung für jede einzelne Verbindung eine Bearbei­ tung der AIS, RDI und CC Funktionen gemäß Fig. 4 durchgeführt wird, wobei mit jedem Schleifendurchlauf genau eine Verbin­ dung bearbeitet wird. Dazu wird ein nicht näher gezeigter Schleifenzähler verwendet, der gleichzeitig auch die zu bear­ beitende Verbindung mit dem Verbindungsindex VI referenziert. Beim Übergang von dem inaktiven in den aktiven Zustand wird dieser Schleifenzähler zunächst mit der ersten Verbindung ge­ laden. Da die Zellfilter- und Verarbeitungseinheit ZFV und die Scan-Einheit SCAN auf den gleichen Verbindungsdaten­ speicher zugreifen, muß zu Beginn eines jeden Zellbearbei­ tungszyklus wieder ein konsistenter Zustand erreicht sein. Daher wartet die Scan-Einheit SCAN nach jedem Schleifendurch­ lauf auf den Beginn des nächsten Zyklus.

Damit die Bearbeitung der Funktionen AIS, RDI, CC durchge­ führt werden darf, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:

• - Der Zwischenpuffer OBUF für die OAM-Zellen und der Zustands­ puffer dürfen nicht voll sein.
• - Der Wert des Anforderungszählers AZ muß größer als Null sein (siehe oben).

Sind beide Bedingungen erfüllt, so wird der Block LB mit Hil­ fe des Signals DAZ veranlaßt, den Wert des Anforderungszäh­ lers um eins herabzusetzen. Dann wird die AIS/RDI/CC-Be­ arbeitung für die Verbindung mit dem Index VI durchgeführt und der Schleifenzähler um eins erhöht (Index VI + 1, Fig. 4 unten). Nach der Abarbeitung der AIS, RDI und CC Funktionen werden die überarbeiteten Zustandssignale F4ZS und F5ZS in den Zustandspuffer ZBUF geschrieben, falls das Signal ST ak­ tiviert wurde. Sobald der Schleifenzähler die letzte Verbin­ dung mit dem Index VL erreicht hat, wird die Scan-Einheit SCAN in den inaktiven Zustand zurückgeschaltet.

Die Zeit für die Bearbeitung einer festen Anzahl von Verbin­ dungen hängt ab

• - von dem Füllstand des OAM-Zwischenpuffers OBUF und damit - siehe auch Fig. 2 - von der Verkehrslast am Zelleingang ZI des Bausteins sowie von der Verkehrslast am entsprechenden Eingang eines Bausteins für die Gegenrichtung,
• - von dem Füllstand des Zustandspuffers ZBUF.

Die Lastabhängigkeit der Bearbeitungsgeschwindigkeit führt bei regelmäßigem Start der Scan-Einheit SCAN dazu, daß die Zeitabstände bei Bearbeitung derselben Verbindung in aufein­ anderfolgenden Scanabläufen variieren. Um die maximale Reak­ tionszeit auf festgestellte Fehlerzustände entsprechend ITU einhalten zu können, sollen diese Variationen minimiert wer­ den, wozu ein "Leaky Bucket"-Verfahren verwendet wird, das unter Bezugnahme auf Fig. 5 (und Fig. 4) beschrieben wird.

Entsprechend Fig. 5 setzt das Leaky Bucket-Verfahren im Block LB (Fig. 2) beim Start der Scan-Einheit SCAN sowohl den be­ reits beschriebenen Anforderungszähler, dargestellt durch seinen Index bzw. Wert AZ, als auch einen Zyklenzähler, dar­ gestellt durch seinen Index bzw. Wert ZZ, auf den Wert Null. Für jeden Zyklus wird eine Schleife durchlaufen, in der zu­ nächst geprüft wird, ob eine einstellbare Periodendauer SP erreicht ist, d. h. ob ZZ = SP. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird der Anforderungszähler um 1 inkrementiert und der Zy­ klenzähler zurückgesetzt (ZZ = 0). Hat hingegen der Zyklen­ zähler die einstellbare Periodendauer SP nicht erreicht, so wird der Wert lediglich des Zyklenzählers um 1 inkrementiert. Zum Schluß wird überprüft, ob das Signal DAZ gesetzt ist: In diesem Fall wird der Anforderungszähler um eins herabgesetzt.

Dadurch ergibt sich bei niedriger Verkehrslast am Eingang ZI, worunter zu verstehen ist, daß während SP Zyklen zumindest ein Leerzellenzyklus auftritt, und bei geringem Füllstand des Zwischenpuffers OBUF und geringem Füllstand des Zustandspuf­ fers ZBUF, daß die Bearbeitung der AIS, RDI und CC-Funktionen immer nach etwa SP Zyklen durchgeführt wird. Falls kurzfri­ stig eine höhere Verkehrslast am Zelleneingang ZI auftritt bzw. falls der Zwischenpuffer OBUF kurzfristig überlastet ist, da sehr viele OAM-Zellen erzeugt, aber nicht über den Multiplexer MULT an den Ausgang ZA (abgeschlossener Zellen­ strom) weitergeleitet werden können, bzw. falls der Zustand­ spuffer ZBUF kurzfristig überlastet ist, kann dies durch ein vorübergehend schnelleres Abarbeiten von Verbindungen wieder ausgeglichen werden.

Unter Zuhilfenahme des Ablaufdiagramms nach Fig. 6 wird nun die Bearbeitung der Funktionen AIS, RDI und CC näher erläu­ tert. Für die Verbindung mit dem Index VI werden die F5-Zell­ erkennungssignale F5ZE, die F5-Zustandssignale F5ZS sowie der Index F4I betreffend die F4-OAM-Behandlung von dem Ver­ bindungsdatenspeicher VSP für Verbindungsdaten eingelesen (oberstes Feld in Fig. 6).

In einem zweiten Schritt werden für den Pfad entsprechend dem Index F4I die F4 Zellerkennungsdaten F4ZE sowie die F4-Zu­ standssignale F4ZS, wiederum von dem Verbindungsdatenspei­ cher VSP, eingelesen.

Danach wird festgestellt, ob die OAM-Funktionen auf F4- und/oder F5-Ebene durchgeführt werden müssen. Dies hängt ab von den im Verbindungsdatenspeicher abgelegten Konfigurati­ onsdaten, also ob es sich um einen Pfadanfangspunkt, einen Pfadendpunkt, einen Kanalanfangspunkt oder Kanalendpunkt han­ delt. Unter OAM-Funktionen im Zusammenhang mit der Erfindung sind zu verstehen:

• - Die Bewertung der Zellerkennungssignale F4ZE, F5ZE und der Zustandssignale F4ZS und F5ZS,
• - die Erzeugung der neuen Zustandssignale F4ZS und F5ZS,
• - die aus diesen überarbeiteten Zustandssignalen abgeleiteten Anforderungen ANF an den OAM-Zellengenerator OZG (vgl. Fig. 2) sowie
• - das Rücksetzen der Zellerkennungssignale F4ZE, F5ZE.
• - das Melden von einem oder mehreren Zustandsübergängen mit Hilfe des Interrupt-Signals I an die Steuer-Software.

Dabei sind vier, in Fig. 6 dargestellte Fälle zu unterschei­ den:

• a) Handelt es sich bei der Verbindung (Index VI) um einen virtuellen Pfad, der nicht aufgelöst wird, d. h. am Eingang ZI kommt ein virtueller Pfad an (VPC), aber es liegt kein VPC (Virtual Path Connection)-Endpunkt VPC-EP vor, müssen nur die F4-OAM-Funktionen durchgeführt werden.
• b) Handelt es sich bei der Verbindung mit dem Index VI um ei­ nen virtuellen Pfad (VPC), der in dem Baustein BST aufge­ löst wird, d. h. es liegt ein VPC-Endpunkt VPC-EP vor, so muß zunächst geprüft werden, ob seit dem Start der Scan- Einheit SCAN die F4-OAM-Funktionen für diesen virtuellen Pfad bereits einmal durchgeführt worden sind. Sollte dies nicht erfolgt sein, werden zunächst die F4-OAM-Funktionen mit Hilfe der Signale F4ZE und F4ZS durchgeführt. Bei der Entscheidung, welche F5-OAM-Zellen einzufügen sind, müssen in diesem Fall auch die überarbeiteten F4-Zustandssignale F4ZS einbezogen werden. Befindet sich der Pfad beispiels­ weise entsprechend der überarbeiteten F4-Zustandssignale F4ZS in dem F4-AIS-Fehlerzustand, so werden F5-AIS-Zellen eingefügt.
• c) Handelt es sich bei der Verbindung am Eingang ZI um einen virtuellen Kanal (kein VPC), der in dem Baustein BST mit anderen virtuellen Kanälen zu einem virtuellen Pfad kombi­ niert werden soll, d. h. es liegt ein VPC-Anfangspunkt VPC-AP vor, so muß zunächst geprüft werden, ob seit dem Start der Scan-Einheit SCAN die F4-OAM-Funktionen bereits einmal durchgeführt worden sind. Sollte dies nicht erfolgt sein, so werden zunächst die F4-OAM-Funktionen durchgeführt. Auf jeden Fall werden in einem zweiten Schritt die F5-OAM-Funk­ tionen mit Hilfe der Signale F5ZE und F5ZS durchge­ führt. Im Unterschied zu Fall b) müssen hier die Zustands­ signale F4ZS nicht in Betracht gezogen werden.
• d) Handelt es sich schließlich bei der Verbindung um einen virtuellen Kanal (kein VPC), der auch als virtueller Kanal weitervermittelt oder terminiert wird, so werden aus­ schließlich die F5-OAM-Funktionen abgearbeitet.

Schließlich werden alle Signale bis auf die Konfigurationsda­ ten wieder an die entsprechenden Stellen im Verbindungsdaten­ speicher VSP zurückgeschrieben, nämlich

• - die Zellerkennungssignale F5ZE und die Zustandssignale F5ZS in den verbindungsspezifischen Bereich des Speichers VSP unter dem Index VI und
• - die Zellerkennungssignale F4ZS sowie die Zustandssignale F4ZE in den F5-spezifischen Bereich des Verbindungsdaten­ speichers VSP unter F4I.

Claims (11)

1. Baustein zur Bearbeitung von ATM-Zellen eines Zellenflus­ ses auf virtuellen Kanälen und virtuellen Pfaden, der zum Er­ kennen von Fehlerzuständen im ATM-Lager und zum Einfügen von OAM-spezifischen Zellen eingerichtet ist, für deren Erzeugung ein OAM-Zellengenerator (OZG) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch
eine Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit (ZFV), welcher der einlangende Zellenstrom (ZI) zugeführt ist,
einen mit der Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit (ZFV) in Verbindung stehenden Verbindungsdatenspeicher (VSP),
einer mit dem Verbindungsdatenspeicher (VSP) in Verbindung stehenden Scan-Einheit (SCAN), der eine Steuerung (ST) zuge­ ordnet ist,
einen Zwischenpuffer (OBUV), dessen Eingang mit dem Ausgang des OAM-Zellengenerators (OZG) verbunden ist,
sowie einen Multiplexer (MULT), dem der Ausgang der Zell- Filter- und Verarbeitungseinheit (ZFV) sowie der Ausgang des Zwischenpuffers (OBUF) zugeführt ist,
wobei die Zell-Filter- und Verarbeitungseinheit (ZFV) zur Er­ kennung des Zelltyps und zur Abgabe von Zellerkennungssigna­ len (F4ZE, F5ZE) sowie eines die jeweilige Verbindung betref­ fenden Verbindungsindex (VI) an den Verbindungsdatenspeicher (VSP) und außerdem zur Weiterleitung empfangener Zellen an den Multiplexer (MULT) in Abhängigkeit von dem erkannten Zelltyp und der Konfigurationsdaten eingerichtet ist,
die Steuerung (ST) zur Abgabe eines Startsignals (SS) für den Scanmechanismus an die Scan-Einheit (SCAN) eingerichtet ist, so daß in regelmäßigen Zeitabständen die sequentielle Bearbei­ tung aller aktiven Verbindungen durch die Scan-Einheit ge­ startet wird, wobei eine Bewertung der Zellerkennungssignale (F4ZE, F5ZE) und von Zustandssignalen (F4ZS, F5ZS) und die Erzeugung neuer bzw. überarbeiteter Zustandssignale erfolgt,
die Scan-Einheit (SCAN) zur Abgabe eines Anforderungssignals (ANF) an den OAM-Zellengenerator (OZG) eingerichtet ist, wel­ ches den genauen Typ der zu erzeugenden OAM-Zelle (F4AIS, F5AIS, F5RDI, . . .) sowie die nötigen Verbindungsdaten für den Zellheader enthält.

2. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenpuffer (OBUF) bei Vollaufen zur Ab­ gabe eines Haltesignals (V) an die Scan-Einheit (SCAN) einge­ richtet ist.

3. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zwischenpuffer (OBUF) einen Ausgang (QA) für einen zu einem Baustein der Gegenrichtung führenden Querkanal aufweist.

4. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbindungsdatenspeicher (VSP) in den verbindungsspezifischen Einträgen neben F5-spezifischen Signalen auch eine Zugriffsadresse (F4I) auf F4-spezifische Signale abgelegt ist.

5. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (ST) zur Abgabe eines Zylklusstartsignals (SZ) an die Scan-Einheit (SCAN) eingerichtet ist, wobei die Zyklusdauer der Verarbeitungszeit für eine Zelle entspricht.

6. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Scan-Einheit (SCAN) ein Schleifenzähler zugeordnet ist, der jeder in einer Schleife bearbeiteten Verbindung den Verbindungsindex (VI) zuordnet.

7. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anforderungszähler vorgese­ hen ist, der mit Hilfe eines Zählerzusandssignals (AZ) der Scan-Einheit (SCAN) die Anzahl von Verbindungen angibt, die nacheinander abgearbeitet werden dürfen, wobei nach Abarbei­ ten einer Verbindung im aktuellen Zyklus der Wert des Anfor­ derungszählers um 1 herabgesetzt wird.

8. Baustein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Zykluszähler vorgesehen ist, dessen Wert (ZZ) beim Start der Scan-Einheit (SCAN), ebenso wie der Wert (AZ) des Anforderungszählers auf Null gesetzt ist, und den Wert des Anforderungszählers um eins erhöht, und den Zyklen­ zähler auf Null zurücksetzt, falls der Wert des Zyklenzählers eine einstellbare Periodendauer (SP) erreicht hat.

9. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (MULT) ein Ein­ gang für einen Querkanal (QI) von einem Baustein der Gegen­ richtung aufweist.

10. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Bearbeitung der OAM-Funktionen AIS, RDI und CC eingerichtet ist.

11. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für den Informationsaustausch mit einer Steuer-Software beim Wechsel in oder aus einem OAM Fehler-Zustand ein Interruptsignal aktiviert wird und auf An­ forderung durch die Steuer-Software mit Hilfe eines Zustand­ spuffers, auf das die Steuer-Software lesend zugreifen kann, alle OAM Zustandssignale der Steuer-Software zur Verfügung gestellt werden.