DE19950822A1

DE19950822A1 - Verfahren und Vorrichtung für das Verteilen von Paketen über parallele Kommunikationsverbindungen

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Publication number: DE19950822A1
Application number: DE19950822A
Authority: DE
Inventors: Craig Partridge
Original assignee: GTE INTERNETWORKING Inc WILMINGTON; Genuity Inc
Current assignee: Verizon Corporate Services Group Inc; Raytheon BBN Technologies Corp; Level 3 Communications LLC
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: CA2286994A1; US8732330B2; CA2286994C; DE19950822B4; US20020161892A1; US6370579B1; SE9903803D0; SE523222C2

Abstract

Es wird ein System für das Durchführen von Datenübertragungen auf Paketbasis über einen parallelen Satz von Unterverbindungen bereitgestellt. Eine Sendereinheit trennt die Unterverbindungen in einen verfügbaren Satz von Unterverbindungen und einen belegten Satz von Unterverbindungen. Dieser Sender vermeidet Verarbeitungsverzögerungen durch das Verwenden von Unterverbindungen im verfügbaren Satz von Unterverbindungen und indem er nicht darauf wartet, daß Unterverbindungen im belegten Satz von Unterverbindungen freigegeben werden. Um die Pakete zu empfangen, verwendet eine Empfängereinheit eine Sequenznummer, die mit jedem Paket verbunden ist. Somit extrahiert der Empfänger das eine oder die mehreren Datenpakete, die parallel über den Satz von Unterverbindungen empfangen wurden, in sequentieller Reihenfolge. Ein Paketfensterpuffer wird verwendet, um Pakete in einer Sequenz zu speichern, wenn sie anfänglich ungeordnet empfangen werden. Der Empfänger verwendet ein gleitendes Fenster, um Pakete in einer kontinuierlichen sequentiellen Reihenfolge zu liefern, und überträgt die Pakete seriell über eine einzelne Kommunikationsverbindung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Daten netztechnologien und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Verteilen von Paketen über parallele Kom munikationsverbindungen.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Eine erhöhte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Hochge schwindigkeitsnetzen hat das Wachstum vieler neuer, auf der Telekommunikation basierender Dienste angefacht. Das Internet ist ein Netz, das verwendet wird, um elektronischen Handel (E-Commerce), Tele-Heimarbeit und interaktive Unterhaltungs dienste rund um die Welt zu liefern. Das vorhergesagte Wachs tum dieser auf dem Netz basierenden Geschäfte wird die Ver fügbarkeit der Bandbreite, die aktuelle Lieferanten von Tele kommunikation liefern können, weiterhin überschreiten.

Telekommunikationssysteme, die auf dem Internet und anderen weltweiten Netzwerken verwendet werden, umfassen typischer weise lokale Netze (LAN), die mit sehr schnellen Weitver kehrsnetzen (WANs) verbunden sind. Viele Unternehmen verwen den LANs, da sie kostengünstig sind, und die Bandbreite von 10 Mbps bis 100 Mbps, die sie liefern, für ihre Bedürfnisse an das Netz genügen. Andere Unternehmen errichten im Gegen satz dazu jedoch WANs, da sie höhere Bandbreiten benötigen, und die Vorteile einer Hochgeschwindigkeitskommunikation stärker wiegen als die höheren Kosten.

Im Betrieb gestalten und konfigurieren Unternehmen WANs so, daß sie in vielen verschiedenen Konfigurationen arbeiten. WANs können in einem breiten Bereich von Bandbreiten arbei ten, der von einigen zehn Kilobit bis zu Gigabit pro Sekunde reicht. Sie können auch Datenpakete variabler Größe transpor tieren, wie sie von unterschiedlichen Typen von LANs erzeugt werden.

Die synchrone digitale Hierarchie (SDH) ist ein Netzproto koll, das verwendet wird, um Daten, die durch eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, die Sprachen, Daten und Video einschließen, erzeugt werden, zu transportieren. Aktuell exi stieren drei verschiedene Versionen von SDH: SDH-Europa, SDH- Japan und SONET für Nordamerika. Diese Systeme sind im we sentlichen kompatibel und werden gemeinsam als SONET bezeich net.

Viele WANs verwenden SONET, da es verschiedene Protokolle und Bandbreiten, wie T-1, T-3 und E-1 aufnehmen kann. Netzsy steme, die SONET implementieren, können die Bandbreite an geographisch entfernten Orten mit nur geringen Schwierigkei ten verteilen. Netze auf SONET-Basis verwenden Add-Drop-Mul tiplexer (ADM), um Hochgeschwindigkeitsdaten an verschiedenen geographischen Orten zu verteilen, statt in konventioneller Weise die demultiplexte und wieder angesammelte Bandbreite an jedem Abzweigungspunkt (drop-point) zu multiplexen. Diese Ge staltung gestattet es SONET, wirksam Hochgeschwindigkeitsda ten zu liefern. Somit ist SONET in Videosystemen, interakti ven Spielen, E-Commerce und anderen Anwendungen mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz vorteilhaft.

Hochgeschwindigkeits-SONET-Netze können Daten mit nahezu 10 Gbps pro Sekunde oder OC-192 übertragen. Im wesentlichen ist OC-192 192mal schneller als OC-1 (51,85 Mbps). SONET und SDH arbeiten mit Vielfachen von 51,85 Mbps, um eine wirksame Um wandlung einer Datenrate in die andere Datenrate zu gestat ten.

Viele Firmen haben technische Schwierigkeiten bei der prakti schen Implementierung von Hochgeschwindigkeits-OC-192 Netzen. Beispielsweise kann es sein, daß OC-192 durch die geometri schen Unregelmäßigkeiten oder Unreinheiten im Material des Übertragungsmediums nicht gut in Netzen mit älteren Übertra gungsmedien arbeitet. Diese Unregelmäßigkeiten oder Unrein heiten können bewirken, daß sich eine Signalfrequenz über große Entfernungen verschiebt, und durch ein Phänomen, das als Polarisationsstreuung (polarization-mode dispersion) be kannt ist, können sie Rauschen und Störungen auf der OC-192 Kommunikationsverbindung verursachen. Darüberhinaus kann selbst mit neuen Kabeln die Implementierung von OC-192 ohne das Entwickeln teurer optischer Übertrager, die bei sehr ho hen Frequenzen arbeiten, und leicht versagen, schwierig sein.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, haben WANs OC-192 und höhere Bandbreiten durch das Ansammeln mehrerer optischer Ka näle oder Kupferkanäle geringerer Geschwindigkeit erzielt. Diese WANs kombinieren viele OC-48 Kanäle unter Verwendung einer Technologie, die als Wellenlängenmultiplexverfahren oder WDM bekannt ist. In einem optischen Fasernetz zieht WDM einen Vorteil aus der inneren hohen Bandbreite einer opti schen Faser, indem Daten parallel auf verschiedenen Wellen längen übertragen werden. Laser, die verschiedene Wellenlän gen ausstrahlen, gestatten es, daß diese verschiedenen Kanäle auf einem geteilten optischen Medium gleichzeitig existieren. WDM verwendet verschiedene Wellenlängen, um eine getrennte Unterverbindung zwischen dem Sender-Empfänger-Paar zu errich ten. Das System empfängt die WDM-Sendung mit optischen Emp fängern, die auf die verschiedenen Wellenlängen, die während des Sendens verwendet wurden, ansprechen. Das Übertragen von Information in paralleler Weise über mehrere Unterverbindun gen erhöht die Gesamtkapazität eines SONET-Systems.

Viele WDM-Netze verbinden mehrere parallele Unterverbindungen zu einer einzigen Kommunikationsverbindung an einer Netzkreu zung. Speziell gestaltete Netzverbindungsvorrichtungen, wie Router oder Schalter, geben Daten zwischen den Netzen, die mit dieser Kreuzung verbunden sind, hin und her. Diese Netz verbindungsvorrichtungen können Daten von der einzelnen Kom munikationsverbindung nehmen und sie in einer vorbestimmten Weise über mehrere Unterverbindungen verteilen. Umgekehrt können die Netzverbindungsvorrichtungen auch Daten von mehre ren Unterverbindungen zu einem einzelnen Datenstrom zusammen fügen, um sie über eine einzelne Kommunikationsverbindung zu übertragen.

Das Paket-um-Paket Verteilen (striping) ist ein Verfahren zum Übertragen von Daten von einer einzigen Verbindung auf mehre re Unterverbindungen. Das Paket-um-Paket Verteilen verteilt ein Paket auf eine erste Unterverbindung und nachfolgende Pa kete auf nachfolgende Unterverbindungen. Diese Technik ver teilt mehrere Pakete über mehrere Unterverbindungen und über trägt die Daten parallel. Typischerweise überträgt die erste Unterverbindung, die verfügbar wird, die Pakete für die Da tenübertragung. Dies verwendet die Resourcen wirksam, aber sendet die Pakete außerhalb ihrer Reihenfolge und führt zu einer zusätzlichen Verarbeitung bei der Aufzeichnung der Pa kete am Empfänger.

Existierende Systeme, die beim Paket-um-Paket Verteilen Schwierigkeiten haben, arbeiten in einer arbeitssparenden Art. In einem arbeitssparenden System bleiben Server- und Netzresourcen nicht frei, und sie senden oder empfangen Da tenpakete, wenn sie bereit sind, in einer Schlange. Unglück licherweise lassen Systeme, die Pakete in Sequenz senden, ei nige Unterverbindungen ohne Verwendung, während sie warten, um das nächste sequentielle Paket zu übertragen. Im Gegensatz dazu können Systeme, die Pakete außerhalb der Reihenfolge senden, bewirken, daß ein Empfänger gelegentlich pausiert, während er Pakete aufzeichnet. Diese Pause kann die Übertra gung von Daten auf Unterverbindungen stromabwärts der Empfän gereinheit verzögern und dies kann dazu führen, daß diese Un terverbindung nicht ausreichend genutzt wird.

Pakete, die nicht in der Reihenfolge gesendet werden, erfor dern zusätzliche Resourcen und Speicher. Jedes Paket, das nicht in der Reihenfolge durch ein Paket-um-Paket-Vertei lungsschema übertragen wird, hat eine Sequenzinformation, die jedem Paket zugehört. Somit kann es sein, daß Pakete vergrö ßert werden müssen, um die Sequenzinformation aufzunehmen. Dies kann zu größeren Puffergrößen führen und kann die Ver wendung anderer Resourcen des Netzes erforderlich machen.

Ein Verfahren für das Durchführen des Paket-um-Paket-Vertei lens über mehrere parallele Kanäle, während die Reihenfolge der Pakete aufrecht erhalten wird, wurde in "A Reliable and Scalable Striping Protocol" von H. Adiseshu, G. Parulkar und G. Varghese, ACM SIGCOMM, Band 26, Nummer 4, Seiten 131- 141, Oktober 1996 vorgeschlagen. Diese Paket-um-Paket-Ver teiltechnik, die als strIPE bekannt ist, sendet Pakete in Se quenz, ohne daß ausdrückliche Sequenznummern in jedem Paket plaziert werden. Wie bei anderen konventionellen Systemen ist diese Technik ebenfalls keine arbeitssparende Technik und kann dazu führen, daß Bandbreite des Netzes nicht verwendet wird.

Bei der StrIPE stellt ein mit jeder Unterverbindung verbunde ner Zähler die Zahl der Bytes dar, die eine Unterverbindung in einem Zeitintervall übertragen kann. Die Initialisierung der Unterverbindung stellt jeden Byte-Zähler auf einen posi tiven Wert ein, der der Übertragungsbandbreite der Unterver bindung entspricht. Wenn jede der parallelen Unterverbindun gen dieselben Bandbreite hat, so stellt die Initialisierung der Unterverbindung jeden Byte-Zähler auf denselben Wert ein. Unterverbindungen mit unterschiedlichen Bandbreiten werden bei der Initialisierung auf unterschiedliche Werte einge stellt.

Eine Sendevorrichtung sendet ein Paket auf einer ersten Un terverbindung im Satz der parallelen Unterverbindungen und subtrahiert die Paketgröße in Bytes vom Zählerstand des Byte zählers, der mit der ersten Unterverbindung verbunden ist. Wenn der dekrementierte Byte-Zähler eine negative Zahl an zeigt, wählt die Übertragungsvorrichtung eine nachfolgende Unterverbindung aus, um Pakete zu übertragen. Mittlerweile wird der mit der Unterverbindung verbundene Byte-Zähler auf den ursprünglichen Startwert neu initialisiert. Dieses Ver fahren wird wiederholt, bis alle zusätzliche Pakete übertra gen sind.

Ein Empfänger kehrt dieses Verfahren um, um Pakete von den mehreren parallelen Unterverbindungen zu lesen. Zu Beginn liest der Empfänger Pakete der ersten Unterverbindung. Die Zahl der Pakete, die der Empfänger von der ersten Unterver bindung liest, hängt von der Bandbreite der ersten Unterver bindung und dem Initialisierungswert, der verwendet wird, um den Byte-Zähler der ersten Unterverbindung zu initialisieren, ab. Wenn einmal die anfängliche Gruppe von Paketen von der ersten Unterverbindung gelesen wurde, so liest der Empfänger zusätzliche Pakete von nachfolgenden Unterverbindungen in ähnlicher Weise.

Die strIPE Technik hält die Reihenfolge der Pakete aufrecht, aber sie ist nicht vollständig arbeitssparend. Ein Sender sendet mehrere Pakete über eine einzige Unterverbindung, bis die Unterverbindung eine vorbestimmte Übertragungskapazität erreicht hat. Mittlerweile bleiben andere parallele Unterver bindungen frei. Dies stellt kein arbeitssparendes Verfahren dar, da es sein kann, daß einige Unterverbindungen frei blei ben, während noch nicht gesendete Pakete sich in der Warte schlange, bereit für die Übertragung, befinden.

Es kann auch sein, daß das strIPE Verfahren Pakete nicht in der Reihenfolge überträgt, wenn die Unterverbindungen Daten mit verschiedenen Datenraten übertragen. Pakete, die über ei ne Hochgeschwindigkeits-Unterverbindung übertragen werden, können am Empfänger ankommen, bevor Pakete, die über eine Un terverbindung mit niedrigerer Geschwindigkeit übertragen wer den, dort ankommen. Somit ist es möglich, daß der Empfänger auf Pakete auf der Unterverbindung mit niedrigerer Geschwin digkeit wartet, da Pakete, die in der Datensequenz später liegen und auf der schnelleren Unterverbindung übertragen wurden, schon angekommen sind. Dies ist nicht effizient und nicht arbeitssparend, da die Empfängereinheit auf ein Paket auf einer langsameren Unterverbindung warten muß und die Ver arbeitung von Daten auf der schnelleren Unterverbindung ver zögert.

Es ist somit wünschenswert, eine neue Technik zu entwickeln, um Daten von einer einzigen Verbindung auf mehrere parallele Unterverbindungen auf einem Netz zu verteilen, und um Daten von mehreren parallelen Unterverbindungen zurück auf die ein zelne Verbindung aufzusammeln.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einem Aspekt des vorliegenden Systems wird ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Durchführen einer Datenkommuni kation auf Paketbasis über einen parallelen Satz von Unter verbindungen bereitgestellt. Typischerweise wird das Verfah ren auf einem Prozessor ausgeführt, der mit zwei oder mehr parallelen Kommunikationsunterverbindungen und einer einzel nen Unterverbindung verbunden ist. Das Verfahren überträgt Pakete, die es über die einzelne Unterverbindung empfangen hat, durch das Verteilen der Pakete über jede Unterverbindung in einer neuen und effizienten Art. Zu Beginn empfängt das Verfahren Datenpakete seriell über eine einzelne Kommunikati onsverbindung. Als nächstes trennt das Verfahren die Unter verbindungen in einen verfügbaren Satz von Unterverbindungen und einen belegten Satz von Unterverbindungen. Pakete, die dann bereit für eine Übertragung sind, werden dann über die Unterverbindungen im verfügbaren Satz von Unterverbindungen verteilt.

Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für das Empfangen von Paketen auf mehr als zwei oder auf mehreren Unterverbindungen bereit gestellt. Das Verfahren empfängt ein oder mehrere Datenpakete parallel über einen Satz verfügbarer Unterverbindungen. Unter Verwendung einer Sequenznummer, die mit dem Kopf jedes Pakets verbunden ist, extrahiert das Ver fahren das eine oder die mehreren Datenpakete, die parallel über den Satz von Unterverbindungen empfangen werden, wenn sie ankommen. Ein Paketfensterpuffer speichert Pakete in se quentieller Reihenfolge, sogar wenn sie anfänglich nicht in der Reihenfolge empfangen wurden. Das Verfahren verwendet ein gleitendes Fenster, um Pakete zu liefern, die eine kontinu ierliche Reihenfolge aufweisen. Schließlich überträgt das Verfahren Datenpakete seriell über eine einzige Kommunikati onsverbindung mit einer Bandbreite, die mindestens größer ist als die Bandbreite, die auf irgendeiner der Unterverbindungen im Satz von Unterverbindungen verfügbar ist.

Unter Verwendung der Implementierung der vorliegenden Erfin dung arbeiten der Sender und die Kommunikationsunterverbin dungen in einen Netz in arbeitssparender Weise. Das heißt, der Sender und die Kommunikationsunterverbindungen bleiben nicht frei, wenn Pakete für eine Übertragung verfügbar sind. Auf Kosten der möglichen Aufzeichnung von Paketen beim Emp fänger verwendet diese Konfiguration den Sender und die Kom munikationsunterverbindungen in einer effizienten Art.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die begleitenden Zeichnungen, die in die Beschreibung einge fügt sind und einen Teil von ihr bilden, zeigen eine Ausfüh rungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschrei bung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Computernetz, in welchem eine Ausführungs form der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Netzver bindungsvorrichtung, die so gestaltet ist, daß sie konsistent zur vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Paket-um-Paket-Ver teil-Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Empfänger mit einer Paket-um-Paket-Verteil-Einheit zeigt, die gemäß der vorlie genden Erfindung gestaltet ist;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte für das Über tragen der Daten unter Verwendung eines Paket-um-Paket-Ver teilverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte angibt, die mit dem Verteilen der Datenpakete über parallele Unterverbin dungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden sind;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die mit dem Empfangen der Pakete über mehrere parallele Verbindungen verbunden sind; und

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die Beziehung zwischen ei nem Fensterpaketpuffer und einem gleitenden Fenster auf einer Empfängereinheit zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG ÜBERBLICK

Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um Datenpakete über parallele Unterverbin dungen in einem lokalen Netz (LAN) oder einem Weitverkehrs netz (WAN) zu verteilen. Ein Sender verteilt Pakete über meh rere Unterverbindungen, wenn die Unterverbindungen verfügbar werden. Dies sorgt dafür, daß der Sender und die Unterverbin dungen beschäftigt bleiben, und keine Zeit bleibt, in der sie frei bleiben. Ein Empfänger verwendet eine Paketsequenz, die innerhalb jedes Pakets gespeichert ist, um die Pakete, die in einem Paketfensterpuffer empfangen werden, aufzuzeichnen. Ein gleitendes Fenster zusammen mit einer kontinuierlichen Se quenz von Paketen im Paketfensterpuffer extrahiert die Pakete in der Sequenz.

Ein System, das gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, überträgt Pakete über eine optische Faser oder ein ande res Übertragungsmedium, wobei sie von einem oder mehreren Taktgebern synchronisiert sind. Weiterhin umfaßt das System mehrere parallele Verbindungen, die auf derselben Bandbreite oder Mehrfachen derselben Bandbreite, wie OC-1 (51,85 Mbps), arbeiten. Beispielsweise kann ein SONET System, das WDM (ein Wellenlängenmultiplexverfahren) verwendet, eine einzige opti sche Faser verwenden, um mehrere Unterverbindungen zu errich ten. Diese mehreren Unterverbindungen werden über eine ein zelne Faser unter Verwendung mehrerer Laservorrichtung, die Information über verschiedene vorbestimmte Wellenlängen über tragen, errichtet. Jede Unterverbindung empfängt ein Taktsi gnal, das durch mehrere hoch genaue synchronisierte Taktgeber an verschiedenen Punkten des Netzes erzeugt wird. Diese Takt geber können Taktgeber auf Atombasis sein, oder sie können Taktgeber sein, die über die Global Positioning Satellites (GPS) synchronisiert werden, wie das aus dem Stand der Tech nik wohl bekannt ist. Diese eng synchronisierten Taktgeber verhindern eine Drift des Taktes, die auftreten kann, wenn Daten über die großen Distanzen, die durch das Netz aufge spannt werden, übertragen werden.

COMPUTERNETZ

Fig. 1 zeigt ein Computernetz, in welchem eine Ausführungs form der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann. Das beispielhafte Computernetz in Fig. 1 soll nur beschrei bend sein, und obwohl die Beschreibung auf Bezeichnungen Be zug nehmen mag, die gemeinhin bei der Beschreibung von spezi ellen Computersystemen, wie einem IBM kompatiblen Computer, einem Arbeitsplatzrechner oder einem Macintosh-Computer ver wendet werden, so können die Beschreibung und die Konzepte ebenso auf andere Computersysteme, Netzvorrichtungen und Netzverbindungsvorrichtungen, wie Router, Schalter und Netz knoten angewandt werden.

Das Computernetz 100 in Fig. 1 umfaßt das lokale Netz (LAN) 101, die Datenautobahn oder das Weitverkehrsnetz (WAN) 118, und das lokale Netz (LAN) 134. Das LAN 101 umfaßt eine Serie von Arbeitsplatzrechnern und Server-Computer 102, 104, 106 und 108. Diese Computersysteme 102-108 werden mit dem Netz verbunden, um Information zu teilen, Daten zu übertragen und möglicherweise Rechnungskapazitäten zu teilen. Das LAN 101 ist mit dem größeren Gesamtnetz unter Verwendung einer Netz verbindungsvorrichtung 110 verbunden. Der spezielle Typ einer Netzverbindungsvorrichtung kann in Abhängigkeit von der spe ziellen Netzkonfiguration ein Router, eine Vermittlungsstelle oder ein Netzknoten sein. Üblicherweise umfaßt die Netzver bindungsvorrichtung 110 Router, Vermittlungsstellen oder Netzknoten oder andere Typen von Netzverbindungsvorrichtun gen, die fähig sind, das LAN 101 und das WAN 118 zusammen zu fügen. Die Implementierungen der vorliegenden Erfindung kön nen physisch in eine Netzverbindungsvorrichtung 110, einen Konzentrator 114 oder irgend eine andere Vorrichtung, die mit dem Computernetz 100 verbunden ist, eingebettet sein.

In einer Konfiguration ist die Netzverbindungsvorrichtung 110 mit einem Add-Drop-Multiplexer 112 (ADM) und einem ersten Konzentrator 114 verbunden. Der ADM 112 gestattet es Netzver bindungen wie E-1, Sprache und T-3 mit der Netzverbindungs vorrichtung 110 und dem ersten Konzentrator 114 zu verbinden. Der erste Konzentrator 114 kann Information bis zu OC-192 oder 10 Gbps pro Sekunde über vier OC-48 Unterverbindungen, die in einen WDM-Sender 116 hineingehen, übertragen. Ein Sy stem, das mit diesen Hochgeschwindigkeitseigenschaften ge staltet ist, ist insbesondere bei Videokonferenzen, interak tiven Spielen oder anderen auf dem Netz basierenden Anwendun gen mit hoher Bandbreite und geringer Latenz nützlich.

Der Konzentrator 114 verwendet eine Paket-um-Paket-Verteilung (PBP), die gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet wurde, um die verfügbare Bandbreite in den parallelen Unterverbin dungen, die man typischerweise in Netzen findet, die WDM (Wellenlängenmultiplexverfahren) und SONET verwenden, zu nut zen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, empfängt der WDM-Sender 116 Signale über vier Unterverbindungen, die durch den Kon zentrator 114 geliefert werden. Der WDM-Sender 116 übersetzt die Signale, die über diese vier Unterverbindungen übertragen wurden, in entsprechende optische Signale und sendet sie über ein optisches Fasernetz innerhalb eines WAN 118. Beispiels weise kann der erste Konzentrator 114 eine digitale Hochge schwindigkeitsübertragung, die mit OC-192 oder 10 Gbps pro Sekunde empfangen wurde, unter Verwendung des PBP-Vertei lungsverfahrens der vorliegenden Erfindung über 4 OC-48 Un terverbindungen verteilen. Der WDM-Sender 116 wandelt diese Signale, die über die vier OC-48 Unterverbindungen übertragen wurden, in optische Signale, die für eine Übertragung über das WAN 118 geeignet sind.

Am Empfangsende empfängt ein WDM-Empfänger 120 Signale über eine einzelne Verbindung, die mit dem WAN 118 verbunden ist. Der WDM-Empfänger 120 verteilt Signale, die durch den WDM- Empfänger 120 empfangen werden, über parallele Unterverbin dungen, die mit einem zweiten Konzentrator 122 verbunden sind, der ebenfalls die Fähigkeit eines PBP-Verteilverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Der zweite Konzen trator 122 demultiplext die Information, die über die paral lelen Unterbindungen übertragen wurde, die durch den WDM-Emp fänger 120 geliefert wird. Diese Information wird verarbeitet und in eine einzelne Hochgeschwindigkeits-OC-192-Kommunikati onsverbindung zusammengefügt und zu einer Hochgeschwindig keitsnetzverbindungsvorrichtung 124 übertragen. In einer Aus führungsform wird die Netzverbindungsvorrichtung 124 direkt mit dem LAN 134 verbunden. Das LAN 134 liefert wiederum Hoch geschwindigkeitsübertragseigenschaften für die Computersyste me 126, 128, 130 und 132.

NETZVERBINDUNGSVORRICHTUNG

Betrachtet man nun Fig. 2, so wird dort eine beispielhafte Netzverbindungsvorrichtung 200, die gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, dargestellt. Fachleute auf dem Ge biet der Gestaltung und der Konstruktion der Netzvorrichtun gen werden anhand der Figuren und der nachfolgenden Diskus sion verstehen, wie sie ein PBP-Verteilungs-Untersystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, zusammen mit existierenden Verbindungsvorrichtungen integrieren.

Die Netzverbindungsvorrichtung 200 in Fig. 2 umfaßt eine PB- P-Verteilungseinheit 204, die wirksam mit parallelen Unter verbindungen 202 verbunden ist. In einer Ausführungsform wer den parallele Unterverbindungen 202 verwendet, von denen jede eine Bandbreite von M aufweist, wobei die zusammengesetzte Bandbreite ungefähr Mmal der Zahl der parallelen Unterver bindungen entspricht. Die PBP-Verteilungseinheit 204 ist auch mit einer Verbindungslogikeinheit 206 verbunden, um weiter Daten zu verarbeiten, die über parallele Unterverbindungen 202 geliefert werden. Die Verbindungslogikeinheit 206 umfaßt die Schaltung und die Logik, die notwendig sind für den ent sprechenden Typ der Netzverbindungsvorrichtungen, die in der Netzkonfiguration verwendet werden. Beispielsweise kann die Verbindungslogikeinheit 206 eine Logik einschließen, die ei ner Verkehrslenkungsvorrichtung, einer Vermittlungsvorrich tung oder einer intelligenten Knotenvorrichtung entspricht. Die Verbindungslogikeinheit 206 kann aus feldprogrammierbaren Gatteranordnungen (FPGA) oder aus anwendungspezifischen inte grierten Schaltungen (ASICs) konstruiert sein. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Verbindungsrückebene 210 direkt mit der Verbindungslogik 206 verbunden. Computer und andere Vorrich tungen stellen mit dem Netz durch die Verbindungsrückebene 210 eine Verbindung her. Beispielsweise kann die Verbindungs rückebene 210 eine einzlne Kommunikationsverbindung sein, die SONET, Ethernet, Token-Ring, SDLC, HPPI oder andere Netzpro tokolle verwendet.

Für das Speichern von Information ist eine Verbindungsspei chereinheit 208 mit der Verbindungslogikeinheit 206 verbun den. Die Verbindungsspeichereinheit 208 speichert Information bezüglich der Verarbeitung der Daten, die über das Netz über tragen werden. Die Verbindungsspeichereinheit 208 kann aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAN) oder aus anderen Typen von Hochgeschwindigkeitsspeichervorrichtungen bestehen. Fachleute werden verstehen, daß viele verschiedene Typen von Netzverbindungsvorrichtungen, die die PBP-Verteilungseinheit verwenden, entwickelt werden können.

Fig. 3 umfaßt ein Blockdiagramm eines Senders mit einer PBP- Verteilungseinheit 204, die gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist. Der Sender 310 der PBP-Verteilungseinheit 204 umfaßt eine Taktschaltung 300, die mit einer Paket-Vertei lungslogik 302 und einem Paketpuffer 308 verbunden ist. Die Taktschaltung 300 ist auch mit einem Satz belegter Unterver bindungen 304 und einem Satz verfügbarer Unterverbindungen 306 verbunden. Belegte Unterverbindungen 304 umfassen solche parallele Verbindungen, die damit beschäftigt sind, Informa tion zu übertragen, die initialisiert werden, oder die aus anderen Gründen nicht länger im Betrieb sind. Diese belegten Unterverbindungen 304 können vorübergehen oder permanent nicht verfügbar sein. Im Gegensatz dazu sind verfügbare Un terverbindungen 306 initialisiert und verfügbar für das Über tragen von Daten über das Netz.

Im Betrieb sammelt die Verbindungsrückebene 210 Hochgeschwin digkeitsdaten und speichert Information im Paketpuffer 308. Der Sender 310 extrahiert Information vom Paketpuffer 308 und sendet Information über eine der parallelen Unterbindungen. Der Sender 310 prüft verfügbare Unterverbindungen 306 und be stimmt, welche Unterverbindungen für die Übertragung verwen det werden sollen. Verfügbare Unterverbindungen 306 werden in Software dargestellt, oder können verfolgt werden, in dem die Information direkt in Hardware, wie einem Cache oder einem Speicher gespeichert wird.

Der Sender 310 kann Information übertragen, wenn die verfüg baren Unterverbindungen 306 anzeigen, daß eine Unterverbin dung verfügbar ist. Wenn eine Unterverbindung nicht verfügbar ist, so blockiert der Sender 310 oder er wartet, bis eine Un terverbindung verfügbar wird. Solche Unterverbindungen, die in Benutzung sind, oder die vorübergehend nicht verfügbar sind, sind mit belegten Unterverbindungen 304 verbunden. Um Datenübertragungen zu gestatten, synchronisiert die Takt schaltung 300 den Sender 310 mit dem Empfänger.

Betrachtet man Fig. 4, so zeigt ein Blockdiagramm einen Emp fänger 410, der mit der PBP-Verteilungseinheit 204 der vor liegenden Erfindung verbunden ist. Die Merkmale, die in Fig. 4 dargestellt sind, wurden eingeschlossen, um Untersysteme, die mit dem Empfänger 410 verbunden sind, zu verstärken. Dies Darstellung in Fig. 4 schließt jedoch das Hinzufügen zusätz licher Untersysteme, logischer Elemente oder Schaltungen nicht aus, wenn ein Fachmann diese in seiner Implementierung und Gestaltung für notwendig befindet. Der Empfänger 410 um faßt eine Taktschaltung 400, die mit einer Paketverteilungs logik 402 und einem Paket-Fensterpuffer 406 verbunden ist. Die Taktschaltung 400 ist auch mit einem Unterverbindungssatz 404 verbunden, der entsprechende Unterverbindungspuffer um faßt.

Im Betrieb umfaßt der Unterverbindungssatz 404 Unterverbin dungen, die auf verschiedenen Bandbreiten arbeiten. Diese Un terverbindungen können auch Datenpakete variabler Größe be fördern. Somit können Pakete, die über jede parallele Verbin dung übertragen werden, zu verschiedenen Intervallen ankom men. Die Paketverteilungslogik 402 detektiert, wann die Pake te über jede Unterverbindung ankommen, und sie verarbeitet die Pakete, wenn sie ankommen. Die Paketverteilungslogik 402 liest Kopfinformation aus jedem Paket, die die Paketsequenz anzeigt. Diese Paketsequenz bestimmt, wo das Paket im Paket fensterpuffer 406 eingeschoben werden soll. Die Paketvertei lungslogik 402 bestimmt auch, wenn sequentielle Pakete im Pa ketfensterpuffer 406 angekommen sind, und befördert sie zum Paketpuffer 408.

Ein gleitendes Fenster 403, das mit dem Paketfensterpuffer 406 verbunden ist, wird verwendet, um einen Satz von Paketen für die Übertragung zur Hochgeschwindigkeitsrückebene, die mit dem Paketpuffer 408 verbunden ist, zu ordnen. Das glei tende Fenster 403 kann sowohl in Hardware als auch in Soft ware unter Verwendung einer Anordnung von Speicherelementen implementiert werden. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, entspricht die am weitesten rechts liegende Kante des gleitenden Fen sters 403 dem nächsten sequentiellen Paket, das zu verarbei ten ist, während die am weitesten links liegende Kante des gleitenden Fenster 403 dem letzten freigegebenen Paket im Pa ketfensterpuffer 406 entspricht. Pakete, die mit der am wei testen recht liegenden Kante des gleitenden Fensters 403 ver bunden sind, haben eine logisch niedrigere Adreßfrequenz als Pakete, die mit der am weitesten links liegenden Kante des gleitenden Fensters verbunden sind. Insgesamt entspricht die Größe des gleitenden Fenster 403 der maximalen Zahl von Pake ten, die man parallel während eines vorgegebenen Zeitinter valls empfangen kann.

Um die Pakete wieder zu ordnen, prüft der Empfänger 410 die Sequenznummer, die mit jedem empfangenen Paket verbunden ist, und plaziert es im passenden Adreßraum innerhalb des gleiten den Fensters 403. Wenn sich ein Paket beim am weitesten rechts liegenden Teil des gleitenden Fensters 403 befindet, so wird das Paket zum Paketpuffer 408 und zur Verbindungs rückebene 210 gesandt. Das nächste Paket wird durch das Ver schieben des gleitenden Fensters 403 um einen Paketpuffer nach links verfügbar gemacht. Der Empfänger 410 setzt die Verarbeitung der Pakete auf diese Art fort, bis der am weite sten rechts liegende Teil des gleitenden Fenster 403 auf ein Paket stößt, das nicht der Sequenz entspricht, oder auf kein Paket. Wenn dies auftritt, so macht der Empfänger 410 für ein vorbestimmtes Zeitintervall eine Pause, und wartet, bis das nächste Intervall in der Sequenz ankommt. Wenn das Paket nicht ankommt, und das Zeitintervall vergeht, so führt der Empfänger 410 das gleitende Fenster 403 nach vorne und über läßt die erneute Übertragung des Pakets und die Fehlersteue rung den oberen Schichten des Netzes. Information über das gleitende Fenster kann man in der Veröffentlichung "Computer Networks" von Andrew S. Tanenbaum, Prentice Hall Press, 2. Auflage 1988, Seiten 223-239, finden, die hiermit durch Be zugnahme aufgenommen wird. Details des Betriebes des Senders 310, des Empfänger 410 und des gleitenden Fensters 403, die mit der PBP-Verteilungseinheit 204 verbunden sind, werden weiter unten im Detail diskutiert.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte für das Über tragen von Daten unter Verwendung der Paket-um-Paket-Vertei lungstechnik, die gemäß der vorliegenden Erfindung implemen tiert ist, zeigt. Fachleute werden verstehen, daß die Schrit te, die in Fig. 5 gezeigt sind, nur ein Verfahren für die Verwendung der oben diskutierten Kommunikationsarchitektur darstellen.

Zu Beginn empfängt der Paketpuffer 308 ein oder mehrere Pake te von einer Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindung (Schritt 502). Als nächstes werden Unterverbindungen in einen Satz belegter Unterverbindungen und einen Satz verfügbarer Unterverbindungen getrennt (Schritt 504). Das Verfolgen der belegten Verbindungen und der verfügbaren Verbindungen kann unter Verwendung einer Bitmap oder einer anderen Hardware oder mit Hilfe von Software erfolgen. Alternativ können genau so gut Hardware-Implementierungen für das Verfolgen der be legten Verbindungen und der verfügbaren Verbindungen verwen det werden. Unabhängig von der Implementierung kann diese In formation parallel verarbeitet werden, um die Leistung zu verbessern.

Wenn die Unterverbindungen in einen Satz belegter Unterver bindungen und einen Satz verfügbarer Unterverbindungen ge trennt wurden, so verteilt der Sender 310 Pakete aus Bytes über die Unterverbindungen im Satz der verfügbaren Unterver bindungen (Schritt 506). Detaillierte Schritte, die das Ver teilen von Datenpaketen über die verschiedenen Unterverbin dungen in Schritt 506 betreffen, sind in Fig. 6 dargestellt und werden unten weiter detaillierter diskutiert. Verfügbare Unterverbindungen werden verwendet, um Pakete parallel zu ei ner Empfängereinheit zu übertragen (Schritt 508).

Betrachtet man Fig. 6, so zeigt ein Flußdiagramm die Schrit te, die mit dem Verteilen von Datenpaketen über parallele Un terverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind. Diese Schritte entsprechen dem Schritt 506 in Fig. 5. Zu Beginn schiebt ein Sender eine Paketsequenznummer in einen Kopf, der dem jeweiligen Paket entspricht, das parallel über die Unterverbindungen übertragen werden soll, ein (Schritt 602). Diese Paketsequenznummern werden verwendet, um Pakete zu unterscheiden, wenn sie im gleitenden Fenster 403 gespei chert werden, und sie können später mit anderen Paketen bei der Übertragung verwendet werden. Da die Sequenz der Nummern beschränkt ist, wird der zusätzliche Speicher, der notwendig ist, um die Sequenznummern in jedem Paket zu speichern, ent sprechend minimiert.

Der Sender bestimmt, ob es Unterverbindungen gibt, die für das Übertragen jedes Pakets, das eine Sequenznummer aufweist, verfügbar sind (Schritt 604). Wenn keine Unterverbindungen verfügbar sind, so verzögert der Sender das Sendeverfahren, bis im Satz der verfügbaren Unterverbindungen eine Unterver bindung verfügbar wird (Schritt 606). Alternativ wählt, wenn bestimmt wird, daß eine Unterverbindung verfügbar ist (Schritt 604), der Sender eine Unterverbindung aus dem Vorrat verfügbarer Unterverbindungen aus (Schritt 608). Als nächstes plaziert der Sender das Paket oder die Pakete auf der einen Unterverbindung oder den mehreren Unterverbindungen (Schritt. 610). Mehrere Pakete können über eine Unterverbindung über tragen werden, wenn die Unterverbindung die Kapazität auf weist. Der Sender kann auch den Unterverbindungsstatus än dern. Wenn die Unterverbindung nicht zusätzliche Pakete über tragen kann, so wird sie aus dem Satz verfügbarer Unterver bindungen herausgenommen und vorübergehend im Satz belegter Unterverbindungen plaziert. Umgekehrt kann, wenn eine Unter verbindung zusätzliche Bandbreite aufweist, um mehr Pakete zu übertragen, die Unterverbindung aus dem Satz belegter Unter verbindungen herausgenommen werden und im Satz verfügbarer Unterverbindungen plaziert werden.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm der Schritte, die mit dem emp fangenen Paketen, die parallel über mehrere Unterverbindungen übertragen werden, verbunden ist. Zu Beginn empfängt der Emp fänger 410 ein oder mehrere Pakete über die parallelen Unter verbindungen (Schritt 702). Diese Pakete werden in Unterver bindungspuffern innerhalb des Satzes 404 von Unterverbindun gen empfangen und gespeichert. Als nächstes aktualisiert der Empfänger 410 den Paketfensterpuffer 406 gemäß einer Paketse quenznummer (Schritt 708). Der Empfänger öffnet jeden Paket kopf, um die Paketsequenznummer zu bestimmen. Diese Pakete werden in einen Fensterpaketpuffer 406 gemäß ihrer Sequenz eingeschoben. Wenn einige Pakete außerhalb der Reihenfolge empfangen werden, werden Pakete in den Paketfensterpuffer 406 mit Lücken in den Einträgen eingeschoben.

Der Bereich der Paketsequenznummern und die Größe des Paket fensterpuffers 406 hängt von verschiedenen Parametern ab, die mit dem Kommunikationssystem verbunden sind. Beispielsweise muß die Paketfensterpuffergröße groß genug sein, um eine ma ximale Zahl von Paketen aufzunehmen, die über die parallelen Verbindungen in einem speziellen Zeitintervall übertragen werden können. Dieses spezielle Zeitintervall könnte der Zeit entsprechen, die benötigt würde, um ein Paket mittlerer Größe über die langsamste Verbindung der parallelen Verbindungen zu übertragen.

Der Empfänger 410 bestimmt, ob ein Paket an der rechten Kante des gleitenden Fensters 403 verfügbar ist (Schritt 706). Um dies zu tun, rahmt das gleitende Fenster 403 einen Unterbe reich von Schlitzen innerhalb des Paketfensterpuffers 406 ein, von dem es wahrscheinlich ist, daß er eine Sequenz von Paketen enthält. Details bezüglich des Auswählens der Größe des gleitenden Fensters 403 hängen von der Zahl der Kommuni kationsparameter ab, und werden unten detaillierter disku tiert.

Wenn eine Bestimmung anzeigt, daß ein Paket aktuell an der rechten Kante des gleitenden Fensters verfügbar ist, so über trägt der Empfänger 410 das an der am weitesten rechts lie genden Kante des Fensters verfügbare Paket in den Paketpuffer 408 (Schritt 710). Als nächstes führt der Empfänger 410 das gleitende Fenster 403 nach vorne und versucht das nächste Pa ket, das in der Sequenz verfügbar ist, zu übertragen (Schritt 712). Eine Verarbeitungsverzögerung im Empfänger kann auftau chen, wenn der Empfänger nicht das nächste Paket der Sequenz empfangen hat. Viele Pakete können in Sequenz übertragen wer den, wenn die Schritte, die oben in den Schritten 706, 710 und 712 diskutiert wurden, wiederholt werden. Alternativ ver zögert, wenn das nächste Paket in der Sequenz an der rechten Kante des gleitenden Fensters 403 nicht verfügbar ist, der Sender um eine vorbestimmte Zeitdauer (Schritt 708). Diese Verzögerung verzögert nicht die Datenübertragung, da Pakete im Puffer, wie dem Paketfensterpuffer 406 gespeichert sind. Durch die Pufferung der Pakete begrenzt der Empfänger 410 nicht die Übertragung der Pakete, sogar wenn sie nicht in der Reihenfolge empfangen werden. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer abläuft, oder ein Paket ankommt, so bestimmt der Empfänger 410 wieder, ob ein Paket an der rechten Kante des gleitenden Fensters 403 verfügbar ist (Schritt 709). Wenn ein Paket ver fügbar ist, so überträgt der Empfänger 410 ein Paket an der rechten Kante des gleitenden Fensters 403 zum Paketpuffer 408 (Schritt 710). Wenn kein Paket verfügbar ist, so führt der Empfänger 410 das gleitende Fenster 403 nach vorne (Schritt 712) und setzt die Verarbeitung der anderen Pakete fort. Der Empfänger überläßt das Behandeln von Fehlern und die erneute Übertragung von Paketen den höheren Schichten der Kommunika tion.

Betrachtet man Fig. 8, so stellt sie ein Blockdiagramm dar, das die Beziehung zwischen einem Paketfensterpuffer 802 und dem gleitenden Fenster 804 in einem Empfänger zeigt. In die sem Beispiel umfaßt der Paketfensterpuffer 802 10 Schlitze, die von 0-9 numeriert sind, für das Speichern der Pakete. Die Schlitze 2-3 und 5-6 enthalten noch keine Pakete. Die Pakete, die zu diesen Schlitzen gehören, können im Netz un terwegs sein oder sie können während der Übertragung verloren gegangen sein.

Das gleitende Fenster 804 zeigt an, daß die Schlitze 7-9 im Paketfensterpuffer 802 eine kontinuierliche Sequenz von Pake ten aufweisen. Das Paket am am weitesten rechts liegenden Ab schnitt des gleitenden Fensters 804 (das ist das Paket in Schlitz 9) kann über eine einzelne Verbindung, die mit dem Empfänger verbunden ist, übertragen werden. Wenn mehrere Pa kete ankommen, so bewegt sich das gleitende Fenster 804 nach links auf die neu angekommenen Pakete im Fensterpaketpuffer 802 zu. Wenn die Größe des gleitenden Fensters genau einge stellt wird, befinden sich die Pakete, die durch das glei tende Fenster 804 abgedeckt werden, in einer Sequenz und sind bereit für die Übertragung. Wenn das gleitende Fenster 804 auf einen Schlitz im Paketfensterspeicher 802 stößt, der kein Paket aufweist, wie der Schlitz 6, so hört das gleitende Fen ster 804 für ein vorbestimmtes Zeitintervall oder bis das Pa ket außerhalb der Reihenfolge angekommen ist, auf, weiter nach vorne zu gehen.

Die Größe des gleitenden Fenster 804 wird auf der Basis von mindestens zwei unterschiedlichen Maßen bestimmt. Ein erstes Maß hängt von der Größe der übertragenen Pakete und der Zahl der im Netz verwendeten Unterverbindungen ab. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden als:

Fenstergröße = (MaxPS/MinPS) × (SC)

wobei:
MaxPS = maximale Paketgröße, die über die parallele Unterver bindungen übertragen wird
MinPS = minimale Paketgröße, die über die parallelen Unter verbindungen übertragen wird
SC = Zahl der Unterverbindungen die parallel verwendet wer den, um Datenpakete zu übertragen.

Es werde beispielsweise angenommen, daß einige Pakete, die über ein Netzwerk übertragen werden, eine Größe von 64 kb aufweisen, und andere Pakete, die über das Netz transportiert werden, nur Pakete mit einer Größe von 64 Byte sind. Weiter hin wird angenommen, daß das Netz 1000 OC-48c Unterverbindun gen für eine ungefähre Bandbreite von 2,5 Terrabits/Sekunde verwendet. Während des Zeitintervalls, das benötigt wird, um das größte Paket über eine Verbindung zu übertragen, kann ei ne Vielzahl der kleinsten Pakete über andere parallele Ver bindungen übertragen werden. In diesem Beispiel können 1000 64 Byte Pakete über ungefähr 1000 parallele Verbindungen in der Zeitdauer übertragen werden, die benötigt wird, um ein 64 kByte Paket über eine einzige Verbindung zu übertragen. Somit sollte die Fenstergröße so eingestellt werden, daß sie unge fähr 1 Million Paketeinträge aufnimmt.

Das zweite Maß, das verwendet wird, um das gleitende Fenster 804 einzustellen, betrifft die maximale Varianz zwischen pa rallelen Unterverbindungen in einem Netz. Im wesentlichen muß das gleitende Fenster 804 in seiner Größe vergrößert werden, um die maximale Varianz in der Verzögerung zwischen Unterver bindungen aufzunehmen. Beispielsweise würde es bei den 1000 OC-48c Unterverbindungen, die oben diskutiert wurden, nötig sein, ungefähr 5 Millionen zusätzlicher Paketeinträge für ei ne Varianz von einer Millisekunde hinzu zu fügen. Somit kön nen in einer beispielhaften Ausführungsform zusätzliche Pa keteinträge wesentlich durch die Gestaltung des Transceivers in der Art, daß er eine maximale Varianz von einige Mikrose kunden aufweist, vermindert werden.

Die vorangehende Beschreibung einer Implementierung der Er findung wurde für die Zwecke der Darstellung und Beschreibung ausgeführt. Sie ist nicht erschöpfend und begrenzt die Erfin dung nicht auf die beschriebene präzise Form. Modifikationen und Variationen sind im Licht der obigen Lehren möglich, oder können sich aus der Umsetzung der Erfindung in die Praxis er geben. Beispielsweise könnte, obwohl der Sender und der Emp fänger, die gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet sind, in getrennten Figuren dargestellt sind, ein Transceiver, der Formen sowohl vom Sender als auch Empfänger kombiniert, ge schaffen werden. In einem anderen Beispiel kann das Schätzen der Größe des gleitenden Fensters auf dem Empfänger durch das Senden einer passenden Zeit, um das vorherige Paket mit jedem aktuell übertragenen Paket zu übertragen, verbessert werden. Alternativ kann die Schätzung der Größe des gleitenden Fen ster durch das Übertragen der Größe jedes nachfolgenden Pa kets mit dem aktuell übertragenen Paket, verbessert werden. Zusätzlich können, neben der Tatsache, daß es den Computern erlaubt ist, über parallele Kommunikationsverbindungen zu kommunizieren, ähnliche Konzepte angewandt werden, um es an deren Vorrichtungen, wie mit dem Netzwerk verbundenen Spei chervorrichtungen, zu ermöglichen, Datenpakete variabler Größe über parallele Kommunikationsverbindungen zu übertra gen. Beispielsweise kann ein Satz von Plattenlaufwerken, der mit einem Netz durch einen entsprechenden Satz paralleler Kommunikationsunterverbindungen verbunden ist, Daten parallel über die Unterverbindungen zu einer Empfängereinheit übertra gen, die die Daten zu späterer Zeit aufzeichnet. Diese über trägt Daten parallel und schnell auf Kosten einer zusätzli chen Verarbeitung, die später an der Empfängereinheit nötig wird. Weiterhin umfaßt die beschriebene Implementierung Soft ware, aber die vorliegende Erfindung kann als eine Kombina tion aus Hardware und Software oder als Hardware allein aus geführt werden. Darüberhinaus wird der Umfang der Erfindung breit durch die nachfolgenden Ansprüche und den vollen Umfang ihrer Äquivalente bestimmt.

Claims

1. Verfahren für das Durchführen von Datenübertragungen auf Paketbasis, das auf einer Prozessoreinheit ausgeführt wird, die wirksam mit einer einzelnen Unterverbindung verbunden ist, um Daten zu empfangen, und mit zwei oder mehr Kommunika tionsunterverbindungen, um Daten zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Empfangen von Datenpaketen über die einzelne Unterver bindung;
Trennen der beiden oder mehreren Kommunikationsunterver bindungen in einen belegten Satz von Unterverbindungen und einen verfügbaren Satz von Unterverbindungen; und
Übertragen der Datenpakete, die über die einzelne Unter verbindung empfangen werden, durch das Verteilen des einen oder der mehreren Datenpakete über die Unterverbindungen im Satz der verfügbaren Unterverbindungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Prozessoreinheit eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Prozessoreinheit eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsschritt weiter folgende Schritte umfaßt:
Einschieben einer Paketsequenznummer in einem Kopf, der mit jedem Paket verbunden ist;
Zuordnen eines oder mehrerer Datenpakete zu Unterverbin dungen aus dem Satz verfügbarer Unterverbindungen; und
Synchrones Übertragen des einen Datenpakets oder der mehreren Datenpakete in paralleler Weise über die entspre chenden Unterverbindungen im Satz der verfügbaren Unterver bindungen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Trennens weiter die folgenden Schritte umfaßt:
Ausbilden einer Verzögerung, bis eine Unterverbindung im Satz verfügbarer Unterverbindungen für das Übertragen von Da tenpaketen verfügbar ist;
Bestimmen, welche Unterverbindungen im Satz der verfüg baren Unterverbindungen für die Übertragung von Datenpaketen verfügbar ist;
Zuordnen einer Unterverbindung zum Satz der verfügbaren Unterverbindungen, wenn eine Unterverbindung für das Übertra gen von Datenpaketen verfügbar ist; und
Zuordnen einer Unterverbindung zum Satz belegter Unter verbindungen, wenn eine Unterverbindung für die Übertragung von Datenpaketen nicht verfügbar ist.

6. Verfahren für das Verarbeiten von Datenübertragungen auf Paketbasis, das auf einer Prozessoreinheit ausgeführt wird, die wirksam mit zwei oder mehr Kommunikationsunterverbindun gen verbunden ist, um Daten zu empfangen, und mit einer ein zigen Unterverbindung, um Daten zu übertragen, wobei das Ver fahren die folgenden Schritte umfaßt:
Bestimmen, welche Unterverbindungen sich in einem ver fügbaren Satz von Unterverbindungen und welche Unterverbin dungen sich in einem belegten Satz von Unterverbindungen be finden;
Empfangen von Datenpaketen über den verfügbaren Satz von Unterverbindungen;
Extrahieren von Datenpaketen, die parallel über die ver fügbaren Unterverbindungen empfangen werden; und
Übertragen der Datenpakete seriell über die einzelne Un terverbindung mit einer Bandbreite, die mindestens größer ist als die Bandbreite, die zu irgendeiner der verfügbaren Unter verbindungen gehört.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Extrahie rens weiter den Schritt der Sequenzierung der Pakete auf der Basis einer Paketsequenz, die jedem Datenpaket des einen oder der mehreren Datenpakete zugehört, umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Sequen zierung weiter folgende Schritte umfaßt:
Extrahieren einer Paketsequenz aus jedem Datenpaket; und
Ordnen der Pakete auf der Basis der Paketsequenz in nu merischer Reihenfolge, wobei Lücken in der Sequenz durch Pa kete verursacht werden können, die außerhalb der Reihenfolge ankommen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Ordnens weiter folgende Schritte umfaßt:
Erzeugen eines vorbestimmten Satzes von Paketsequenzen, der dem Bereich der Paketsequenzen in den empfangenen Paketen entspricht;
Verbinden eines gleitenden Fensters mit dem vorbestimm ten Satz von Paketsequenzen; und
Bereitstellen einer Sequenz von Paketen, wenn mindestens ein empfangenes Paket eine Sequenznummer innerhalb des vorbe stimmten Satzes von Paketsequenzen aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei es weiter den Schritt der Verzögerung um eine vorbestimmte Zeitperiode umfaßt, wenn kein empfangenes Paket eine Sequenznummer innerhalb der vor bestimmten Sequenz von Paketen aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es auf einer Datenspei chervorrichtung ausgeführt wird, die mit dem Netzwerk durch zwei oder mehr Kommunikationsunterverbindungen verbunden ist.

12. Verfahren nach Anspruch 6, wobei es auf einer Datenspei chervorrichtung ausgeführt wird, die mit dem Netz durch zwei oder mehr Kommunikationsunterverbindungen verbunden ist.

13. Vorrichtung für das Ausführen einer Datenübertragung auf Paketbasis, wobei sie mit einer einzelnen Unterverbindung verbunden ist, um Daten zu empfangen, und mit zwei oder mehr Kommunikationsunterverbindungen, um Daten zu übertragen, um fassend:
eine Vorrichtung für das Empfangen von Datenpaketen über eine einzelne Unterverbindung;
eine Vorrichtung für das Trennen der zwei oder mehr Kom munikationsunterverbindungen in einen belegten Satz von Un terverbindungen und einen verfügbaren Satz von Unterverbin dungen; und
eine Vorrichtung für das Übertragen der Datenpakete, die über die einzelne Unterverbindung empfangen wurden, durch das Verteilen des einen Datenpakets oder der mehreren Datenpakete über die Unterverbindungen im verfügbaren Satz von Unterver bindungen.

14. Vorrichtung für das Durchführen von Datenübertragungen auf Paketbasis, die mit zwei oder mehr Kommunikationsunterver bindungen verbunden ist, um Daten zu empfangen, und einer einzelnen Unterverbindung, um Daten zu übertragen, umfassend:
eine Vorrichtung für die Bestimmung, welche Unterverbin dungen sich im verfügbaren Satz von Unterverbindungen befin den, und welche Unterverbindungen sich im belegten Satz von Unterverbindungen befinden;
eine Vorrichtung für das Empfangen von Datenpaketen über den verfügbaren Satz von Unterverbindungen;
eine Vorrichtung für das Extrahieren von Datenpaketen, die parallel über die verfügbaren Unterverbindungen empfangen werden; und
eine Vorrichtung für das Übertragen von Datenpaketen se riell über die einzelne Unterverbindung mit einer Bandbreite, die mindestens größer als die Bandbreite ist, die irgend eine der verfügbaren Unterverbindungen aufweist.