DE19839021A1

DE19839021A1 - Method, network adapter and switching device for connecting a plurality of switching devices via an ATM network

Info

Publication number: DE19839021A1
Application number: DE1998139021
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fraas; Klaus Huenlich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2000-03-02
Also published as: WO2000013458A1

Abstract

The invention relates to a method, a network adaptation device and a system for connecting a plurality of switching devices via an ATM network, wherein each switching device is connected to the ATM network via a network adaptation device, wherein a switching device is assigned to each network adaptation device, wherein the data to be transmitted is packed in CPS packets and then in ATM cells in a first network adaptation device and unpacked in a second network adaptation device, wherein a type 2 (AAL2) ATM adaptation layer is used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Netzanpassungsgerät und eine Vermittlungseinrichtung zum Verbinden einer Vielzahl von Vermittlungseinrichtungen über ein ATM-Netz. Dabei sollen insbesondere die Resourcen des ATM-Netzes durch die Verwen dung der ATM-Adaptionsschicht 2 (AAL2, ATM adaptation layer type 2) vernünftig genutzt werden.The invention relates to a method, a network adaptation device and a switching device for connecting a plurality of switching devices via an ATM network. In particular, the resources of the ATM network should be used sensibly through the use of ATM adaptation layer 2 (AAL2, ATM adaptation layer type 2).

Der ATM-Standard (asynchronous transfer mode) wurde ursprüng lich von der International Telecomunication Union (ITU) als Standard für Breitband-ISDN festgelegt. Im September 1991 kam es zur Gründung des ATM-Forums, das sich ausschließlich mit der Standardisierung von ATM befaßt. Neben der ITU-Empfehlung I.432 für eine direkte Zellübertragung mit 155 Mbit/s und 622 Mbit/s über Koaxialkabel sowie optische Medien wird für die Übertragung von ATM-Zellen vor allem die Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) verwendet. Dazu werden die ATM-Zellen in C4- Container in STM-N-Rahmen (synchronous transport module) ver- bzw. entpackt. N kann die Werte 1, 4, 16 und 64 annehmen. Werden STM-1-Rahmen verwendet, steht eine Bandbreite von 155,52 Mbit/s, davon 149,76 Mbit/s Nutzinformation zur Verfü gung.The ATM standard (asynchronous transfer mode) was originally from the International Telecomunication Union (ITU) as Standard set for broadband ISDN. In September 1991 came it established the ATM Forum, which deals exclusively with standardization of ATM. In addition to the ITU recommendation I.432 for a direct cell transmission with 155 Mbit / s and 622 Mbit / s over coaxial cable as well as optical media is used for the Transmission of ATM cells especially the synchronous digital Hierarchy (SDH) used. For this, the ATM cells in C4- Transport containers in STM-N frames (synchronous transport module) or unpacked. N can take the values 1, 4, 16 and 64. If STM-1 frames are used, there is a bandwidth of 155.52 Mbit / s, of which 149.76 Mbit / s user information available supply.

Eine ATM-Zelle ist in Fig. 3 dargestellt. Sie weist eine feste Länge von 53 Byte auf. Davon werden 5 Bytes als Header 51 verwendet. Der Header umfaßt vor allem Adreßinformation. 48 Byte stehen für Nutzinformation zur Verfügung. An ATM cell is shown in FIG. 3. It has a fixed length of 53 bytes. 5 bytes are used as header 51 . The header mainly includes address information. 48 bytes are available for user information.

In der ITU-T-Empfehlung I.363.2 wird eine Anpassungsschicht des Typs 2 für ATM definiert (AAL2, ATM adaptation layer type 2). Diese Anpassungsschicht hat vor allem den Zweck, Übertra gungen mit variabler Bandbreite zu unterstützen. Dazu wird eine Substruktur in die Nutzdatenfelder 52 von ATM-Zellen ge legt. Diese Substruktur besteht aus CPS-Paketen (common part sublayer), wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Der Paketkopf umfaßt die Felder CID (channel identifier, 8 Bit) 53, LI (length indicator, 6 Bit) 54, UUI (user-to-user indication, 5 Bit) 55, HEC (header error controll, 5 Bit) 56 und die Nutzinformation 57. Das Feld LI gibt die Länge des Nutzinfor mationsfeldes 57 in Bytes an. Es wurde festgelegt, daß die Länge des Nutzinformationsfeldes zwischen einschließlich 1 und 45 Byte schwanken oder 64 Byte betragen kann. Mittels des CID-Feldes können bis zu 256 Subkanäle in einem ATM-Kanal de finiert werden.ITU-T recommendation I.363.2 defines an adaptation layer of type 2 for ATM (AAL2, ATM adaptation layer type 2). The main purpose of this adaptation layer is to support transmissions with variable bandwidth. For this purpose, a substructure is placed in the user data fields 52 of ATM cells. This substructure consists of CPS packages (common part sublayer) as shown in FIG. 4. The packet header comprises the fields CID (channel identifier, 8 bit) 53 , LI (length indicator, 6 bit) 54 , UUI (user-to-user indication, 5 bit) 55 , HEC (header error controll, 5 bit) 56 and the payload 57 . The field LI specifies the length of the useful information field 57 in bytes. It has been determined that the length of the payload field can vary between 1 and 45 bytes inclusive or be 64 bytes. Using the CID field, up to 256 subchannels can be defined in one ATM channel.

Um Vermittlungsanlagen mit Hilfe von ATM zu verbinden, wurden bislang im ATM-Netz Verbindungen zwischen den einzelnen Ver mittlungsanlagen installiert. Diese werden entweder in Form von Festverbindungen oder von signalisierten Verbindungen eingerichtet und mit konstanter Bandbreite unter Beachtung des vom ATM-Forum standardisierten Verfahrens zum circuit emulation service (CES 2.0) betrieben. Dabei wird die ATM- Adaptionsschicht 1 (AAL1) verwendet.In order to connect switching systems with the help of ATM, connections between the individual switching systems have so far been installed in the ATM network. These are set up either in the form of leased lines or signaled connections and operated with a constant bandwidth in compliance with the circuit emulation service (CES 2.0) procedure standardized by the ATM Forum. The ATM adaptation layer 1 (AAL1) is used.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfin dung, die Resourcen des ATM-Netzes vernünftig zu nutzen.Based on the state of the art, it is the task of the Erfin to use the resources of the ATM network sensibly.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen An sprüche 1, 7 und 13 gelöst.This task is accomplished through the subjects of the independent An sayings 1, 7 and 13 solved.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen An sprüche. Preferred embodiments are the subject of the dependent An claims.

Vorteilhaft an der Benutzung der ATM-Adaptionsschicht 2 für Verbindungen zwischen Vermittlungsanlagen ist, daß Verbindun gen über die ATM-Adaptionsschicht 2 einen Betrieb mit varia bler Bitrate ohne weitere Vereinbarungen erlauben. Auf diese Weise kann die Übertragungskapazität von Verbindungen zwischen Vermittlungsanlagen in einfacher Weise an die erfor derliche Kapazität angepaßt werden.An advantage of using the ATM adaptation layer 2 for connections between switching systems is that connections via the ATM adaptation layer 2 allow operation at a variable bit rate without further agreements. In this way, the transmission capacity of connections between switching systems can be easily adapted to the required capacity.

Neben dem sparsamen Umgang mit Resourcen hat die Erfindung ferner den Vorteil, daß Signalisierungszeiten im ATM-Netz und die damit verbunden Verzögerungen beim Verbindungsaufbau ent fallen. Ferner ist vorteilhaft, daß durch die veränderliche Zellgröße Zellfüllzeiten gegenüber der Verwendung der Adapti onsschicht 1 an die Erfordernisse des Netzes ängepaßt werden können.In addition to the economical use of resources, the invention also has the advantage that signaling times in the ATM network and the delays associated therewith in connection establishment are eliminated. It is also advantageous that, due to the variable cell size, cell filling times can be adapted to the requirements of the network compared to the use of the adaptation layer 1 .

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorlie genden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Dabei zeigen:In the following a preferred embodiment of the present ing invention with reference to the accompanying drawing nations explained in more detail. Show:

Fig. 1 drei Vermittlungsanlagen, die in erfindungsgemäßer Weise über ein ATM-Netz verbunden sind, Fig. 1, three exchanges, which are connected in an inventive manner over an ATM network,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Netzanpassungsgerät, Fig. 2 shows an inventive network matching device,

Fig. 3 eine ATM-Zelle und Fig. 3 shows an ATM cell and

Fig. 4 ein CPS-Paket. Fig. 4 shows a CPS package.

Fig. 1 zeigt drei Vermittlungsanlagen 1 bis 3, die über ein ATM-Netz 20 verbunden sind. Vermittlungsanlagen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind vor allem Vermittlungsanlagen für drahtgebundene Telekommunikationsendgeräte. Vorzugsweise wird unter einer Vermittlungseinrichtung eine private Nebenstel lenanlage (PBX, private branch exchange) verstanden. Eine Vermittlungsanlage kann aber auch im Rahmen eines öffent lichen Telekommunikationsnetzes betrieben werden. Jede der Vermittlungsanlagen ist mit einem Netzanpassungsgerät 4 bis 6 (IWU, interworking unit) ausgestattet. Das Netzanpassungsge rät übernimmt die Umsetzung zwischen dem ATM-Netz 20 und einer Vermittlungsanlage 1 bis 3. Die Netzanpassungsgeräte bauen zu weiteren Netzanpassungsgeräten Festverbindungen über das ATM-Netz 20 über die Adaptionsschicht 2 (AAL2) auf, damit Daten zwischen den Vermittlungsanlagen 1 bis 3 ausgetauscht werden können. Daten sind vorzugsweise in Vermittlungsanlagen vermittelte Sprachdaten. In Fig. 1 sind die Vermittlungsanla gen 1 und 2 über die Festverbindung 11 verbunden. Die Fest verbindungen 12 und 13 stellen Verbindungen zwischen den Ver mittlungsanlagen 2 und 3 bzw. 1 und 3 her. Gemäß der bevor zugten Ausführungsform sind die Netzanpassungsgeräte inte grale Bestandteile der Vermittlungsanlagen, wie das für die Vermittlungsanlagen 1 und 2 und die Netzanpassungsgeräte 4 und 5 in Fig. 1 dargestellt ist. In einer anderen Ausfüh rungsform wird ein externes Netzanpassungsgerät 6 an eine Vermittlungsanlage 3 angeschlossen. Fig. 1 shows three switching systems 1 to 3 , which are connected via an ATM network 20 . Switching systems in the sense of the present invention are primarily switching systems for wire-bound telecommunication terminals. A switching facility is preferably understood to mean a private branch exchange (PBX, private branch exchange). A switching system can also be operated as part of a public telecommunications network. Each of the switching systems is equipped with a network adapter 4 to 6 (IWU, interworking unit). The Netzanpassungsge advises the implementation between the ATM network 20 and a switching system 1 to 3rd The network adaptation devices establish fixed connections to other network adaptation devices via the ATM network 20 via the adaptation layer 2 (AAL2), so that data can be exchanged between the switching systems 1 to 3 . Data are preferably voice data conveyed in switching systems. In Fig. 1, the Vermittlungsanla conditions 1 and 2 are connected via the leased line 11 . The fixed connections 12 and 13 establish connections between the switching systems 2 and 3 or 1 and 3 . According to the preferred embodiment, the network adaptation devices are integral components of the switching systems, as is shown for the switching systems 1 and 2 and the network adaptation devices 4 and 5 in FIG. 1. In another embodiment, an external network adaptation device 6 is connected to a switching system 3 .

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau eines Netzanpassungsge räts 30. Schnittstellentreiber 33 stellt eine Standard schnittstelle zu einer Vermittlungsanlage zum Austausch von Daten zur Verfügung. Der ATM-Baustein 32 verpackt von der Vermittlungsanlage kommende Daten mittels CPS-Paketen in ATM- Zellen und entpackt aus dem ATM-Netz kommende ATM-Zellen, so daß sie vom Schnittstellentreiber 33 weiter bearbeitet werden können. Die STM-Baugruppe 31 ist nicht unbedingt erforder lich. Die STM-Baugruppe verpackt ATM-Zellen von dem ATM-Bau stein 32 in STM-N-Rahmen und entpackt ATM-Zellen aus dem STM- N-Rahmen, die aus dem ATM-Netz empfangen werden. Vorzugsweise werden STM-1-Rahmen verwendet. Wie oben erwähnt, wird die Synchrone Digitale Hierarchie häufig benutzt, um ATM-Zellen über bestehende Netze zu übertragen. Die Schnittstelle zwischen einer Vermittlungsanlage und einem Netzanpassungsge rät ist vorzugsweise eine ISDN-Schnittstelle. Als ISDN- Schnittstelle kommen insbesondere die Typen S₀, U_K0, U_P0, DS1, DS3, E1, E3 oder J2 in Frage. Fig. 2 shows the schematic structure of a Netzanpassungsge device 30th Interface driver 33 provides a standard interface to a switching system for exchanging data. The ATM module 32 packs data coming from the switching system into ATM cells by means of CPS packets and unpacks ATM cells coming from the ATM network so that they can be processed further by the interface driver 33 . The STM assembly 31 is not absolutely required. The STM module packs ATM cells from the ATM module 32 into STM-N frames and unpacks ATM cells from the STM-N frame, which are received from the ATM network. STM-1 frames are preferably used. As mentioned above, the synchronous digital hierarchy is often used to transmit ATM cells over existing networks. The interface between a switching system and a Netzanpassungsge device is preferably an ISDN interface. Types S ₀ , U _K0 , U _P0 , DS1, DS3, E1, E3 or J2 are particularly suitable as ISDN interfaces.

Die Zuordnung einzelner ISDN-Verbindungen zu AAL2-Subkanälen erfolgt durch das jeweilige Netzanpassungsgerät nach Vorgabe. Die Vorgaben können per Signalisierung oder Administration erfolgen. Da die einzelnen Subkanäle im Datenstrom der AAL2- Zellen immer eindeutig identifizierbar sind, werden nicht ge nutzte Kanäle vorzugsweise nicht eingeblendet. Sie werden entweder ohne Information eingeblendet oder weggelassen.The assignment of individual ISDN connections to AAL2 subchannels is carried out by the respective network adaptation device as specified. The requirements can be signaled or administered respectively. Since the individual subchannels in the data stream of the AAL2 Cells are always clearly identifiable, are not ge used channels preferably not shown. you will be either shown without information or omitted.

Die Festverbindungen zwischen den einzelnen Netzanpassungsge räten 4 bis 6 werden mit variabler Bitrate betrieben, so daß dem ATM-Netz 20 jeweils nur die Bandbreite entzogen wird, die für das jeweilige Verkehrsaufkommen benötigt wird. Die Ver knüpfung der einzelnen AAL2-Subkanäle erfolgt auf ISDN-Ebene durch die Vermittlungsanlage.The leased lines between the individual Netzanpassungsge devices 4 to 6 are operated at a variable bit rate, so that the ATM network 20 is only deprived of the bandwidth required for the respective traffic volume. The individual AAL2 subchannels are linked at the ISDN level by the switching system.

Jedem ISDN-Kanal wird vorzugsweise ein Subkanal in der ATM- Adaptionsschicht 2 zugeteilt. Um das Verhältnis von Nutzdaten zu Headerdaten in den CPS-Paketen nicht zu ungünstig werden zu lassen, wird nicht jeder Abtastwert in einem 125 µs langen Zeitintervall eines ISDN-Kanals in einem eigenen CPS-Paket übertragen. Vielmehr werden mehrere Abtastwerte in den CPS- Paketen zusammengefaßt. Durch das Zusammenfassen wird eine Übertragungsverzögerung hervorgerufen, die um so größer ist, je mehr Abtastwerte in einem CPS-Paket zusammengefaßt werden. Die Zahl der in einem CPS-Paket zusammengefaßten Abtastwerte hängt also von den Qualitätsanforderungen, die an die Über tragung gestellt werden, insbesondere von der maximal erlaub ten Übertragungsverzögerung, ab. Jeder Abtastwert wird vor zugsweise mit acht Bit, also einem Oktett codiert. Werden beispielsweise je vier aufeinanderfolgende Abtastwerte in einem CPS-Paket zusammengefaßt, so enthalten die entsprechen den CPS-Pakete je vier Oktetts Nutzinformation. In anderen Ausführungsformen wird nur die Information von nur zwei Ab tastwerten in einem CPS-Paket zusammengefaßt.A subchannel in the ATM adaptation layer 2 is preferably allocated to each ISDN channel. In order not to make the ratio of useful data to header data in the CPS packets too unfavorable, not every sample is transmitted in a 125 µs long time interval of an ISDN channel in a separate CPS packet. Rather, several samples are combined in the CPS packets. The merging causes a transmission delay which is greater the more samples are combined in a CPS packet. The number of sampled values combined in a CPS packet thus depends on the quality requirements that are placed on the transmission, in particular on the maximum permitted transmission delay. Each sample is preferably encoded with eight bits, ie one octet. If, for example, four consecutive samples are combined in a CPS packet, the corresponding CPS packets each contain four octets of useful information. In other embodiments, only the information from only two samples is combined in a CPS packet.

Daten, die die Vermittlungsanlagen verschicken, können neben Sprachdaten beispielsweise auch Bilddaten, vorzugsweise von Telefaxgeräten oder auch von Computern über Modems eingespei ste Daten sein.Data that the switching systems send can also Voice data, for example, also image data, preferably from Fax machines or computers fed via modems data.

Claims

1. A method for connecting a plurality of switching devices ( 1 , 2 , 3 ) via an ATM network ( 20 ), wherein each switching device ( 1 , 2 , 3 ) advises via a Netzanpassungsge ( 4 , 5 , 6 ) to the ATM -Network ( 20 ) is connected, with each switching adapter ( 4 , 5 , 6 ) being assigned a switching device ( 1 , 2 , 3 ), the method comprising the following steps:

a) transfer of data to be transmitted from a first switching device ( 1 ) to a second switching device ( 2 ), the data being transferred from the first switching device ( 1 ) to a first network adaptation device ( 4 );
b) packing the data into ATM cells ( 50 );
c) transmitting the ATM cells ( 50 ) via the ATM network ( 20 ) to a second network adaptation device ( 5 );
d) unpacking the ATM cells ( 50 ) in the second network adaptation device ( 5 ); and
e) transferring the data to the second switching device ( 2 ),

characterized in that the ATM cells ( 50 ) have a substructure according to an adaptation layer of type 2, according to which the data are packed in ATM cells ( 50 ) by means of CPS packets ( 58 ), the ATM cells being channels and the CPS packets ( 58 ) are assigned to subchannels.

2. The method according to claim 1, characterized in that the subchannels in the ATM network ( 20 ) to connec tions of a switching device ( 1 , 2 , 3 ) according to the specification of an associated network adapter ( 4 , 5 , 6 ) are given ver and the specification is made by signaling or administration.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that between the first and the second network adaptation device ( 1 , 2 ) permanent connections ( 11 ) are established, via which the subchannels are transmitted, the fixed connections ( 11 ) exclusively in the frame of maintenance work can be assembled and disassembled.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the ATM cells ( 50 ) in the first network adaptation device are packaged in virtual containers according to a synchronous digital hierarchy and via STM-N frames to the second network adaptation device ( 5 ) transferred and unpacked there again.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a switching device ( 1 , 2 , 3 ) data with an associated Netzanpassungsge advises it via an ISDN interface of the type S ₀ , U _k0 , U _p0 , DS1, DS3 , E1, E3 or J2.

6. The method according to claim 5, characterized in that each channel of the ISDN interface is transmitted via its own subchannel in the ATM network ( 20 ).

7. Network adapter for connecting a large number of switching devices ( 1 , 2 , 3 ) via an ATM network ( 20 ), where the network adapter has the following devices:
a first conversion device which converts data between an adaptation layer of type 2 of an ATM network ( 20 ) and an interface to an associated switching device, wherein ATM cells ( 50 ) received from the ATM network ( 20 ) are only unpacked and data supplied by the associated switching device are packed in ATM cells only by means of CPS packets, and
an assignment device for assigning subchannels of the ATM network to connections of the assigned switching device, the network adaptation device being connected to further network adaptation devices via the subchannels.

8. Network adaptation device according to claim 7, characterized in that it establishes and dismantles permanent connections to other network adaptation devices ( 5 , 6 ) for data transmission exclusively as part of maintenance.

9. Network adapter according to claim 7 or 8, characterized characterized in that the network adapter integra l is part of the assigned switching facility.

10. Network adapter according to one of claims 7 to 9, characterized in that the network adjustment device has a second transfer device that is to be transacted kending ATM cells in virtual containers according to a synchro A digital hierarchy packed and in an STM-N frame sent another network adapter, and ATM cells out unpacked STM-N frames received in the virtual containers.

11. Network adaptation device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the network adaptation device with the associated switching device exchanges the data via an ISDN interface of the type S ₀ , U _k0 , U _p0 , DS1, DS3, E1, E3 or J2 .

12. Network adapter according to claim 11, characterized ge indicates that each channel of the ISDN interface is transmitted via its own subchannel.

13. Switching device that ge a network adapter according to any one of claims 7 to 12.