DE2620220B2 - Schaltungsanordnung zum Übertragen von Datenpaketen über einen Zwischenspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von bitweise zeitlich in einarder verschachtelten, aus einem Nathrichtenkopf mit Wegeleitungsangaben und der eigentlichen Nachricht bestehenden Datenpaketen zwischen einer heranführenden und einer

JO weiterführenden Zeitmultiplexleitung über einen als Zwischenspeicher dienenden Paketspeicher, aus dem die einzelnen Datenpakete in der Reihenfolge ihres Eintreffens wieder ausgespeichert werden, in Daten Datenvermittlungsanlagen.

J5 Eine solche Schaltungsanordnung wird nachfolgend auch als Datenpakt-Schalteinheit oder kurz als Paketschalterbezeichnet.

Es ist häufig erwünscht, Datennachrichten zwischen digitalen Dateneinrichtungen auszwai-sehen. Eine bekannte digitale Datenübertragungsanlage (DE-OS 22 41 573) weist ein Netzwerk von miteinander verbundenen Vermittlungseinheiten auf, mit denen je eine Übertragungsschleife verbunden ist, wobei jeder Übertragungsschleife eine oder mehrere Dateneinrichtungen zugeordnet sind. Eine solche Anlage ermöglicht eine steuerbare Pufferung von Digitaldaten, wodurch Dateneinrichtungen mit unterschiedlichen Datenübertragungsgeschwindigkeiten und Speichermöglichkeiten asynchron miteinander in Nachrichtenverkehr treten können. Die Anlage schaltet einen Nachrichtenübertragungsweg nur dann durch, wenn die anfordernde Dateneinrichtung Daten aussendet. Weitere Hilfsmittel der Anlage brauchen daher zwischen blockweise übertragenen Daten nicht belegt zu bleiben.

Die zwischen den Dateneinrichtungen zu übertragenden Daten haben im allgemeinen das Format einer Vielzahl von Abschnitten fester Länge, die Pakete genannt werden. )edes Paket enthält einen Nachrichtenkopf mit Weglenkungsangaben zur Kennzeichnung einer Bestimmungseinrichtung. Der Nachrichtenkopf, der üblicherweise auf den Nachrichtenkanal zwischen zwei Vermittlungseinheiten besonders zugeschnitten ist, wird von zwischengelegenen Vermittlungseinheiten benutzt, um das Paket über das Netzwerk zu seinem Bestimmungsort zu leiten.

Ein zentrales Bauteil der bekannten Vermittlungseinheiten ist ein als Datenpaket-Schalteinheit betriebener Digitalrechner, der so programmiert ist. daß eine

dynamische Vorplanung der angeforderten Nachrichtenübertragungswege möglich ist, wodurch die Gesamtzeit und der Aufwand för die Nachrichtenübertragungen verringert wird.

Die bekannte Vermittlungseinheit, die auch als anforderungsgemeinsame Einheit bezeichnet wird, ermöglicht Einsparungen durch vorteilhafte Ausnutzung der üblicherweise blockartigen Form der Daten. Eine solche anfo/derungsgemeinsame Einheit benötigt jedoch komplizierte und demgemäß aufwendigere Koppeleinrichtungen als eine Vermittlungseinheit im Zeitmultiplexbetrieb. Wenn die Anzahl der durch einen Nachrichtenkanal bedienten Einrichtungen ansteigt, nähern sich die dann im Ergebnis übertragenen Daten einem stetigen Wert, der in wirtschaftlicher Hinsicht dem Zeitmultiplexbetrieb entspricht

Bei den bekannten Datenpaket-Schalteinheiten ist selten ein hoher Datendurchsatz erreicht worden, d. h. ein Durchsatz oberhalb von einer Million Bits je Sekunde. Dieses Problem beruht teilweise auf dem Gesamtaufwand bei der Wcglcnkung für die Pakete aufgrund des Digitalrechners für die Da:_-npaket-Schalteinheit, der viele Verarbeitungszyklen bei der Weglenkung eines Datenpaketes benötigt. Der Durchsatz läßt sich durch Erhöhunp der Verarbeitungsgeschwindigkeit vergrößern. Eine Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit hat jedoch in typischer Weise eine entsprechende Vergrößerung des Aufwandes für die Datenpaket-Schalteinheit zur Folge. Andrerseits kann eine Datenpaket-Schalteinheit in einer digitalen Nachrichtenübertragungsanlage, bei der die übertragenen Daten beispielsweise mit Hilfe von Zeitmultiplexverfahren auf einen oder einige wenige Kanäle konzentriert sind, einen hohen Durchsatz erreichen.

Eine solche Konzentration von Daten auf einige wenige Kanäle führt häufig zu einem Konkurrenzproblem. Dieses Problem ergibt sich daraus, daß unabhängige Einrichtungen Datenpakete übertragen, die gleichzeitig an einem Punkt eintreffen können. Das Konkurrenzproblem .äßt sich in bekannter Weise durch eine Warteschlangenbildung überwinden, deren Steuerung jedoch schwierig ist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Datenpaket-Schalteineiten besteht darin, daß sie keinen Modul- oder Bausteinaufbau besitzen. Demgemäß ist das Wachsen einer digitalen Datenübertragungsaniage, beispielsweise durch Hinzufügen einer größeren Zahl von Digitalgeräten, aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich gewesen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, tine Datenpaket-Schaltcinheit zur Weglenkung von Daten über eine Datenvermittlungsanlage zu schaffen, die bei niedrigem Aufwand einen hohen Datendurchsatz ermöglicht und einen bausteinartigen Aufbau zuläßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Zeitlagen der einzelnen Datenbits gesteuerte Einrichtung die ursprüngliche Wegeleitungsangabe der herangeführten einzelnen Datenpakete aus einem dem Paketspeicher vorgeschalteten Schieberegister herausliest, hieraus jeweils eine neue Wegeleitungsangabe bildet und anstelle der ursprünglichen Wegeleitungsangabe in das dem Paketspeicher vorgeschaltete Schieberegister hineinschreibt und gleichzeitig eine neue Zeitlage der einzelnen Datenbits bildet und an eine nachgeschaltete Steuereir dichtung weiterleitet, und daß diese Steuereinrichtung die Einspeicherung der am Ausgang des Schieberegisters bitweise zeitlich ineinander verschachtelt auftretenden Datenbits in den Paketspeicher unter Steuerung durch die neue Zeitlage und die Ausspeicherung der gespeicherten Datenhits

aus dem Paketspeicher bitweise zeitlich ineinander verschachtelt unter Steuerung durch die alte oder eine beliebige andere Zeitlage wechselweise durchführt

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

ίο Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Datenpaket-Schalteinheit nach der Erfindung; Fig.2 die zeitlichen Beziehungen zwischen Taktsignalen innerhalb der Schalteinheit nach Fig. 1;

Fig.3 einen Palcetspeicher der Schalteinheit nach Fig.l;

Fig.4 eine individuelle Steueranordnung für eine Speicherwarteschlarige innerhalb der Schalleinheit nach Fig. 1:

F i g. 5 eine gemeinsam benutzte Steueranordnung für eine Speicherwarteüchlange innerhalb der Schalteinheit nach Fig. 1.

Die in Fig.l als Beispiel gezeigte Datenpaket-Schalteinheit wird in einer typischen digitalen Zeitmultiplex-Datenübertragungsanlage betrieben. Der Eingangsanschluß 110 ist an einen Multiplexer und der Ausgangsanschluß 120 an einen Demultiplexer anschaltbar. Jeder Zeitlage in einem Zeitmultiplex-Datenrah-

JO men ist ein Datenpaket zugeordnet. Ein Datenrahmen enthält acht Zeitlagen oder Datenpaketc. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß die Länge eines Paketes 81 Bit einschließlich eines Nachrichtenkopfes mit neun Bits für die Weglenkungs-

J5 angaben beträgt.

Zur Bereitstellung eines Ausgangspaketes in derjenigen Zeitlage, in welcher ein Eingangspaket ankommt, arbeitet die Daienpaket-Schalteinheit 100 wh folf t. Ein Rahmen mit einer Vielzahl von Eingangspaketen wird am Anschluß 110 aufgenommen. Jedes Paket wird seriell unte Takteinfluß durch die Schieberegister 11, 12, 13 geschoben und dann über die Leitung 205 zum Paketspeicher 200 übertragen. Das Schieberegister 11 leitet einen Paket-Nachrichtenkopf aus einem Eingangspaket ab, wobei dieser Nachrichtennopf nachfolgend der alte Nachrichtenkopf genannt werden soll. Unter Ansprechen auf ein am Anschluß 140 bereitgestelltes Rahmentaktsignal bekannter Art und ein nachfolgend zu beschreibendes Taktsignal CKO liefert

so ein Zeitlagenzähler 14 eine Zeitlagennummer für das Eingangsdatenpakel:, die nachfolgend als alte Zeitlagennummer bezeichnet werden soll. Unter Ansprechen au! den alten Nachrichtenkopf und die alte Zeitlagennummer stellt ein Steuerspeicher 40 einen nruen Nachrichtenkopf für das Schieberegister 13 und ;ine neue Zeitlagennummer für eine Warteschlangensteuerung 300 zur Verfügung. Der neue Nachrichtenkopf und die neue Zeitlagennummer können gleich dem alten Nachrichtenkopf b2 .*. der alten Zeitlagennummer sein oder sich von diesen unterscheiden. Der neue Nachrichtenkopf und der restliche Teil des Eingangspaketes werden dann in einer Wartes,:hlange im Paketspeicher 200 eingeschrieben, die der neuen Zeitlagennummer entspricht. Gleichzeitig wird ein

vorher aufgenommenes Paket aus einer der alten Zeitlagennummer entsprechenden Warteschlange gelesen, in einen Ausgangsdatenrahmen eingegeben und am Ausgangsanschluß 1120 bereitgestellt. Demgemäß ver-

schiebt die Datenpaket-Schalteinheit 100 ein Datenpaket aus einer ersten Zeitlage in eine zweite Zeitlage. Außerdem ändert die Datenpaket-Schalteinheit 100 die Weglenkungsangaben im Datenkopf derart, daß ein Datenpaket auf vorteilhafte Weise über die digitale Nachrichtenübertragungsanlage von Kanal zu Kanal auf seinem Weg zwischen Datengeräten gelenkt werden kann.

Zur Erzielung eines hohen Durchsatzes durch die Datenpaket-Schalteinheit wird ein Eingangsdatenpaket in über die Schalteinheit 100 unter Takteinfluß mit einer Geschwindigkeit übertragen, die der Geschwindigkeit nahekommt, mit der die Vielzahl von Registern in der Schalteinheit sinnvoll betrieben werden kann. Dementsprechend wird die Schalteinheit 100 durch vier i"> Taktsignalc CKO, CKi. CK2, CK3 gesteuert, deren zeitliche Beziehung in F i g. 2 dargestellt sind. Die vier Taktsignale werden auf übliche Weise durch den Taktgeber Ib aus einem Bittaktsignal bekannter Art am Anschluß 130 und dem Rahmentaktsignal am Anschluß 140 abgeleitet. Im einzelnen stellt der Taktgeber 16 die Signale CKO und CKi unter Ansprechen auf das Eintreten des ersten bzw. letzten Bit eines Nachrichtenkopfes in das Schieberegister 11 bereit. Das Signal CK 2 tritt dann auf, wenn der Nachrichtenkopf seriell in das 2ί Schieberegister 13 eingeschoben worden ist. Das Taktsignal CK 3 tritt um eine vorbestimmte Zeit nach dem Signal CK 2 auf. Ein hoher Durchsatz wird erzielt, indem ein Ausgangspaket in der alten Zeitlage mit Bezug auf das Lmgangspaket nur um eine Zeitspanne i< > verzögert wird, die einen Rahmen entspricht. Die Datenpaket-Schalteinheit 100 kann auf einfache Weise mit Hilfe bekannter integrierter Schaltungen verwirklicht werden, wodurch sich gegenüber bekannten Einheiten eine weniger aufwendige Ausführung ergibt. si

Im einzelnen wird, wie bereits erläutert, der Nachrichtenkopf im Schieberegister 11 abgeleitet

Danach wird er in Abhängigkeit vom Taktsignal CK 1 über einen Zwischenspeicher 15 /u einem ersten Eingang des Steuerspeichers 40 geführt. Dieser enthält beispielsweise einen adressierbaren Speicher mit beliebigem Zugriff (RAM) vom Typ TMS 4033 der Firma Texas Instruments Incorporated. Unter Ansprechen auf das Rahmentaktsignal am Anschluß 140 führt der Zeitlagenzähler 14 die alte Zeitlagennummer zu 4-einem zweiten Eingang des Steuerspeichers 40. Abhängig von dem alten Nachrichtenkopf und der alten Zeitiagennummer gibt dieser dann den neuen Nachrichtenkopf über die Leitung 41 zum Gatter 65 und zum Schieberegister 13 sowie die neue Zeitlagennummer über die Leitung 42 und den Wähler 61 zur Warteschlangensteuerung 300. Wenn der neue Kopf einem nachfolgend beschriebenen Füllpaket entspricht liefert das Gatter 65 ein vorbestimmtes Sperrsignal, beispielsweise ein logisches 1 -Signal an die Leitung 66. Im anderen Fall liefert das Gatter 65 ein vorbestimmtes Betätigungssignal, beispielsweise ein logisches 0-Signal an die Leitung 66, die mit einem ersten Eingang des Gatters 64 verbunden ist Unter Ansprechen auf das Taktsignal CK 2 wird der neue Kopf in das Schieberegister 13 geladen und überschreibt den alten Kopf, der in der Zwischenzeit seriell über die Schieberegister 11 und 12 in das Schieberegister 13 übertragen worden ist Gleichzeitig dient das Schieberegister 12 als Verzögerungsschaltung, so daß die Warteschlangensteuerung 300 in Abhängigkeit von der alten bzw. neuen Zeitlagennummer die entsprechenden Plätze im Paketspeicher 200 feststellen kann, aus denen bzw. in die das Ausgangs- und Eingangspaket zu lesen bzw. einzuschreiben ist.

In Abhängigkeit vom Taktsignal CKO wird das Flipflop 62 zurückgestellt und liefert ein als Lesesignal dienendes, erstes vorbestimmtes Logiksignal, beispielsweise ein logisches 0-Signal über die Leitung 307 zum Betriebsweise-Eingang, d. h., dem Lese- oder Schreibeingang der Warteschlangensteuerung 300, zum Schalteingang des Wählers 61 und zum zweiten Eingang des Gatters 64. Dadurch wird die alte Zeitlagennummer vom Zeitlagenzähler 14 über die Leitung 17, den Wähler 61 und die Leitung 305 zu einem Eingang für die Warteschlangennummer der Warteschlangensteucrung

300 übertragen. Anschließend gibt, wie nachfolgend beschrieben wird, die Warteschlangensteuerung 300 eine Leseadresse und ein Lesebetätigungssignal über die Leitungen 304 bzw. 302 zum Zwischenspeicher 90.

Unter Ansprechen auf das Taktsignal CK 1 wird das Fiipfiop bZ gesetzt und Meiert ein als Schreibsignai dienendes, zweites vorbestimmtes Logiksignal, beispielsweise ein logisches I -Signal an die Leitung 307. Bei Koinzidenz des Schreibsignals und des vorbestimmten Betätigungssignals auf der Leitung 66 überträgt das Gatter 64 ein Eingangsbetätigungssignal über die Leitung 306 zum Betätigungseingang der Warteschlangensteuerung 300. Dadurch wird die neue Zeitlagennummer vom .Steuerspeicher 40 über die Leitung 42 und den .Vähler 61 zum Eingang der Warteschlangensteuerung 300 für die Warteschlangennumrner übertragen. Anschließend gibt, wie nachfolgend beschrieben wird, die Warteschlangensteuerung JOO eine Schreibadresse und ein Schreibbetätigungssignal über die Leitungen

301 bzw. 302 zum Zwischenspeicher 80. Gleichzeitig werden die oben beschriebenen Leseadressen- und Lesebetätigungssignale vom Zwischenspeicner 90 zum Zwischenspeicher 80 weitergeführt.

Abhängig vom Taktsignal CK 2 werden die Lese- und Schreibadressensignale sowie die Lese- und Schreibbetätigungssignale vom Zwischenspeicher 80 über Leitungen 204, 201, 203 und 202 zum Paketspeicher 200 übertragen. In Abhängigkeit von den Adressen- und Betätigungssignalen wird ein vorher empfangenes Datenpaket aus der der alten Zeitlagennummer entsprechenden Warteschlange gelesen, zweckmäßig in die alte Zeitlagennummer eines Ausgangsmultiplexrahmens eingegeben und über die Leitung 207 zum Ausgangsanschluß 120 übertragen. Gleichzeitig wird das Eingangsdatenpaket in die der neuen Zeitlagennummer entsprechende Warteschlange des Paketspeichers 200 eingeschrieben.

Entsprechend F i g. 3 enthält der Paketspeiciier 200 eine Vielzahl von Speicherelementen, die durch eine Anordnung von Speicherzellen 201-1 bis 2tO-N dargestellt sind. Jede Speicherzelle des Paketspeichers hat eine Länge von einem Paket, beispielsweise 81 Bits, und läßt sich leicht unter Verwendung bekannter Bauteile verwirklichen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede Speicherzelle in einer von einer Vielzahl von Warteschlangen enthalten, bei denen die zuerst eingegebene Information als erste wieder ausgegeben wird. Die Anzahl von Warteschlangen entspricht der Anzahl von Zeitlagen in einem Multiplexrahmen. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß der Paketspeicher 200 insgesamt 64 Speicherzellen enthält und eine Gruppe von acht aufeinanderfolgenden Speicherzellen einer von acht Warteschlangen oder Zeitlagen in einem Datenrahmen entspricht

Zum Lesen eines Datenpaketes aus dem Paketspei-

eher 200 wird diejenige Speicherzelle, aus welcher das Paket gelesen werden soll, durch den Lesewähler 260 unter Ansprechen auf die oben angegebenen Leseadressen- und Lesebetätigungssignale ausgewählt, die an die Leitungen 204 bzw. 203 angelegt werden. Der Lesewähler 260 führt dann ein Wählsignal über eine vorbestimmte Leitung der Leitungen 230-1 bis 230-N zu dbi Rewählten Zelle. Es wird dann das Paket aus der gewählten Zelle gelesen, in den Ausgangsrahmen eingegeben und über die Leitung 207 am Ausgangsan-Schluß 120 bereitgestellt.

Zum Einschreiben eines Datenpaketes in den Paketspeicher 200 wird das Eingangspaket einschließlich des neuen Nachrichtenkopfes entsprechend der obigen Erläuterung vom Schieberegister 13 über die im Vielfach mit einem Eingang jeder der Speicherzellen 210-1 bis 210-/V verbundene Leitung 205 zu einer Speicherzelle übertragen. In Abhängigkeit von der Schreibadresse aul der Leitung 201 und dem Schrcibbetätigungssignal 202 wird diejenige Speicherzelle, in welche das Paket einzuschreiben ist, vom Schreibdecoder 250 über eine der Leitungen 220-1 bis 220-Λ/ ausgewählt. Nach Auswahl der Zelle wird das am Anschluß 130 bereitgestellte und über die Leitung 206 zum Paketspeicher 200 weitergeführte Bittaktsignal als Einganssignal an den Zähler 240 angelegt, der dann auf übliche Weise die Bits des Datenpaketes auf der Leitung 205 in die gewählte Zelle zählt.

Anschließend werden zwei Ausführungsbeispiele der Warteschlangensteuerung 300 beschrieben, die als so Wdrteschlangensteuerung mit zugeordnetem Speicher bzw. Warteschlangensteuerung mit gemeinsamem Speicherbezeichnet werden.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Warteschlangensteuerung 300 mit zugeordnetem Speicher weisen der Lese- ιί und der Schreibpositionszähler 310.320 je eine Vielzahl von Adressenregistern auf. Der Inhalt jedes Adressenregisters umfaßt die direkte Adresse einer Speicherzelle in einer Warteschlange des Paketspeichers 200. Wie oben angegeben, enthält eine Warteschlange eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Speicherzellen. Zur Erläuterung enthält ein Adressenregister im Lesepositionszähler 310 die Adresse derjenigen Speicherzelle, welche dem Anfang einer Warteschlange entspricht, d. h„ die Adresse der Speicherzelle, welche ein Datenpaket enthält, das als nächstes aus der Warteschlange zu lesen und in die alte Zeitlage eines Ausgangsmultiplexrahmens einzugeben ist.

Auf parallele Weise enthält ein Adressenregister im Schreibpositionszähler 320 die Adresse derjenigen Speicherzelle, die als nächste in der Warteschlange zur Aufnahme eines Eingangsdatenpaketes verfügbar ist. Die Länge jedes Adressenregisters beträgt (1 +1Og₂Af^ Bits, wobei M die Anzahl von Speicherzellen in der Warteschlange ist Bei dem Ausführungsbeispiel ist M gleich acht entsprechend den acht Zellen in jeder Warteschlange. Demgemäß hat jedes Adressenregister eine Länge von vier Bits. Das zusätzliche Bit im Adressenregister, d. h, das Bit über \og₂M Bits hinaus, dient als Oberlaufanzeiger. Demgemäß ist immer dann, wenn der Inhalt der Adressenregister im Lese- und Schreibpositionszähler 310 und 320 für eine Warteschlange gleich ist, die Warteschlange leer, wodurch der Datenpaket-Schalteinheit 100 angezeigt wird, daß ein Füllpaket in den Ausgangsrahmen eingefügt werden soiL Bei einem Füllpaket, das in bekannter Weise auch Blindpaket genannt wird, handelt es sich um ein bestimmtes Paket, für das die Datenpaket-Schalteinheit feststellen kann, daß keine Übertragung zwischen Digitalgeräten erforderlich ist. Umgekehrt ist immer dann, wenn der Inhalt der beiden Adressenregister sich nur im Überlaufbit unterscheidet, die Warteschlange voll, wodurch angegeben wird, daß das Eingangsdatenpaket durch die Schalteinheit 100 zurückzuweisen ist, d. h., das Paket wird nicht in den Paketspeicher 200 eingeschrieben.

Im einzelnen wird unter Ansprechen auf ein über die Leitung 307 zum Betriebsweisen-Eingang der zugeordneten Steuerung 300 geliefertes logisches O-I.esesignal sowie in Abhängigkeit von der über die Leitung 305 zugeführten alten Warteschlangennummer, el. h.. der alten Zeitlagennummer, ein Leseadressensignal vom Warteschlangenadressenregister der alten Zeitlage im Lesepositionszähler 310 über die Leitung 312 und den Wähler 330 zur Leitung 304 geführt. Gleichzeitig wird der Inhalt der Warteschlangenadressenregister für die alten Zeitlagennummern der Lese- und Schreibpositionszähler 310 und 320 über die Leitungen J12 bzw. 322 zum Komparator 340 übertragen. Im einen Fall, wenn die beiden Adressenregister die gleiche Adresse enthalten liefert der Komparator 340 ein Sperrsignal auf die Leitung 341, das anzeigt, daß die Warteschlange leer ist. Die Koinzidenz des Sperrsignals und des Eingangsbetäligungssignals auf der Leitung 306 wird durch das Gatter 351 festgestellt und, falls zutreffend, ein Signal auf die Leitung 302 gegeben. Unter Ansprechen auf dieses Signal für die Schalteinheit 100 ein Füllpaket in den Ausgangsrahmen ein. Wenn im anderen Falle die beiden Adressenregister nicht die gleiche Adresse enthalten, liefert der Komparator 340 ein Betätigungssignal auf die Leitung 341. das anzeigt, daß die Warteschlange wenigstens ein vorher empfangenes Paket enthält. Die Koinzidenz des Komparator-Betätigungssignals und des Eingangsbetätigungssignals auf der Leitung 306 wird durch das Gatter 351 festgestellt, und, falls zutreffend, ein Signal auf die Leitung 302 sowie an einen Eingang des Gatters 352 übertragen. Am zweiten Eingang des Gatters 352 liegt das Taktsignr¹ CK 1. Der Ausgang des Gatters 352 ist mit einem Eingang des Lesepositionszählers 310 verbunden, der das Auf-den-neuesten-Stand-Bringen betätigt. In Abhängigkeit vom Taktisgnal CK 1 und bei Koinzidenz der Komparator- und Eingangsbetätigungssignale auf der Leitung 302 wird der Inhalt des Leseadressenregisters vom Addierer 350 weitergeschaltet. Dadurch wird der Inhalt des Leseadressenregisters erhöht, derart, daß er der direkten Adresse der nächsten Zelle für die folgenden Speicherzellen in der Warteschlange entspricht, d. h„ derjenigen Zelle, aus der als nächstes ein Haket gelesen werden kann. Auf diese Weise wird der Lesepositionszähler 310 zum Ansprechen auf den nächsten Eingangsdatenrahmen vorbereitet

Unter Ansprechen auf ein logisches 1-Schreibsignal, das über die Leitung 307 dem betriebsweisen Eingang der Warteschlangensteuerung 300 zugeführt wird, sowie auf die neue Warteschlangennummer, d. h, die neue Zeitlagennummer, die über die Leitung 305 kommt wird ein Schreibadressensignal vom Warteschlangenadressenregister für die neue Zeitlage im Schreibpositionszähler 320 über die Leitung 322 und den Wähler 330 zur Leitung 301 übertragen. Gleichzeitig wird der Inhalt der Warteschlangenadressenregister für die neue Zeitlage hu Lese- und Schreibpositionszähler 310 bzw. 320 durch den Komparator 340 verglichen. Wenn im einen Fall die beiden Adressenregister sich nur durch ihre Überlaufbits unterscheiden, liefert der Komparator

340 ein Sperrsignal auf die Leitung 341, das anzeigt, daß die Warteschlange voll ist. Das Leseüberlaufbit wird über die Leitung 312 und das Gatter 360 und das Schreibüberlaufbit über die Leitung 321 zugeführt. Bei Koinzidenz des Komparator-Sperrsignals und des Eingangsbetätigjngssignals auf der Leitung 306 wird ein Signal über das Gatter 3Sl zur Leitung 302 übertragen. In Abhängigkeit von diesem Signal weist die Datenpaket-Schalteinheit 100 das Eingangsdatenpaket zurück. Außerdem wird abhängig «on der Koinzidenz des vorbestimmten Sperrsignals auf der Leitung 66 und des logischen 1-Schreibsignals auf der Leitung 307 ein Eingangssperrsignal an die Leitung 306 gegeben, das nachfolgend ebenfalls zur Zurückweisung des Eingangsdatenpaketes führt. Der letztgenannte Fall einer Zurückweisung beruht darauf, daß die Datenpaket-Schalteinheit 100 ein Füllpakct festgestellt hat. Wenn andererseits der Inhalt der Adressenregister sich

ti 1—ru:.

umgekehrt ein Oatenpnket in den Paketspeicher 200 geschrieben wird, so wird eine Speicherzelle aus dem Vorrat leerer Zellen ausgewählt, die Zelle über den Hinweisadressenspeicher 420 der Warteschlange zugeordnet und eine Hinweisadresse auf die Zelle dort gespeichert.

Im einzelnen entsprechen die Flipflops 410-1 bis 4I0-/V individuell den Speicherzellen 210-1 bis 210-/V des Paketspeichers 200. Beispielsweise wird ein Flipflop gesetzt, wenn die Speicherzelle leer ist, und zurückgesetzt, wenn die Zelle belegt ist, d. h., ein Datenpaket gespeichert hat. Der Hinweisadressenspeicher 420 weist eine Vielzahl von Speicherzellen 421-1 bis 421-/V auf. |ede Hinwcisadrcssenzelle enthält die Adresse einer Paketspeicher-Speicher/.elle. Demgemäß ist jede Hinweisadressenzelle in einer von einer Vielzahl vo Warteschlangen enthalten, wobei die Anzahl von Warteschlangen der Anzahl von Zeitlagen in einem

13 IIH.III UIItCI 311ICIUCt₁ MCICIt

der Komparator 340 ein Betätigungssignal auf der Leitung 341, das angibt, daß die Warteschlange wenigstens eine Speicherzelle enthält, in die ein Paket eingeschrieben werden kann. Bei Koinzidenz des Komparator-Betätigungssignals und des Eingangsbetätigungssignals auf der Leitung 306 wird ein Signal über das Gatter 351 zur Leitung 302 und zum Eingang des Gatters 354 übertragen. Am zweiten Eingang des Gatters 354 liegt das Taktsignal CK 3. Der Ausgang des Gatters 354 ist mit einem Eingang des Schreibposilionszählers 320 verbunden, der das Auf-den-neuesten-Stand-Bringen betätigt. Danach wird in Abhängigkeit vom Taktsignal CK 3 und bei Koinzidenz der Komparator- und Eingangsbetätigungssignale der Inhalt des Schreibadressenregisters durch den Addierer 350 weitergeschaltct. Dadurch wird der Inhalt des Schreibadressenregisters so erhöht, daß er der direkten Adresse der nächst verfügbaren Speicherzelle in der Warteschlange entspricht, d. h., der nächsten Zelle, in die ein Paket eingeschrieben werden kann. Auf diese Weise wird der Schreibpositionszähler 320 zum Ansprechen auf das nächste Eingangsdatenpaket vorbereitet. Die verbesserte Wartesch'ingen-Steueranordnung, die durch die zugeordnete Steuerung gemäß Fig. 4 dargestellt wird, löst demgemäß auf wirksame Weise Konkurrenzsituationen bezüglich einer Warteschlange in der Schalteinheit 100.

In Fig.5 ist das zweite Ausführungsbeispiel der Warteschlangensteuerung 300 dargestellt, die Warteschlangensteuerung mit gemeinsam benutztem Speicher genannt wird und eine Warteschlangensteuerung 400 mit zugeordnetem Speicher enthält, deren Aufbau der Warteschlangensteuerung gemäß F i g. 4 ähnlich ist. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 benutzt jedoch die Steuerung gemäß F i g. 5 mit Vorteil die Speicherzellen des Paketspeichers 200 gemeinsam, und zwar unter Verwendung einer indirekten Adresse für eine Speicherzelle statt der direkten Adresse der Zelle. Demgemäß kombiniert die anteilige Steuerung 300 die zugeordnete Steuerung 400 mit einer indirekten Adressieranordnung, die auch als Hinweisadressen-Adressieranordnung bekannt ist Zum Lesen eines Paketes aus einer Speicherzelle und Eingabe des Paketes in einen Ausgangsmultiplexrahmen wird eine Hinweisadresse für die Speicherzelle aus dem Hinweisadressenspeicher 420 gewonnen. Nach dem Lesen wird die Speicherzelle wieder für eine nachfolgende Warteschlangenzuordnung verfügbar, d h., die Zelle wird an den Vorrat leerer Zellen zurückgegeben. Wenn rtüägÜMgSMViiiiipiCÄräfnVfcn ciuSpi'iClll. L.ÜI VcIcIMIU-chung der Beschreibung sei angenommen, daß der Hinweisadressenspeicher 420 insgesamt 64 Hinweisadressenzellen enthält und eine Gruppe von acht aufeinanderfolgenden Zellen einer von acht Warteschlangen oder Zeitlagen in einem Datenrahmen entspricht. Darüberhinaus enthält ebenfalls zur Erläuterung ein Adressenregister im Lesepositionszähler 310 der zugeordneten Steuerung 400 die Adresse der Hinweisadressenzelle im Hinweisadressenspeicher 420, die dem Anfang einer Warteschlange entspricht. Die

jo Hinweisadressenzelle wiederum enthält die direkte Adresse einer Speicherzelle. Die Speicherzelle enthält dann ein Datenpaket, das als nächstes in die alte Zeitlage eines Ausgangsmultiplexrahmens einzufügen ist. Auf entsprechende Weise enthält ein Adressenregi-

)5 ster im Schreibpositionszähler 320 der zugeordneten Steuerung 400 die Adresse derjenigen Speicherzelle im Hinweisadressenspeichcr 420, die als nächste in der Warteschlange zur Aufnahme einer Hinweisadresse auf diejenige Speicherzelle verfügbar ist, in welche das nächste Eingangsdatenpaket in der Warteschlange eingeschrieben werden kann. Eine Speichvzelle wird demgemäß unter Benutzung einer Hinweisadressenzelle im Hinweisadressenspeicher420 indirekt adressiert.
Die als Beispiel in Fig. 5 dargestellte Warteschlangensteuerung arbeitet wie folgt. Unter Ansprechen auf ein logisches 0-Lesesignal, das über die Leitung 307 dem Arbeitsweisen-Eingang sowohl der Warteschlangensteuerung 300 als auch der zugeordneten Steuerung 400 zugeführt wird, sowie in Abhängigkeit von der über die

so Leitung 305 kommenden alten Warteschlangennummer wird ein Leseadressensignal von der zugeordneten Steuerung 400 über die Leitung 401 zum Hinweisadressenspeicher 420 übertragen. Außerdem wird ein Lesebetätigungssignal von der zugeordneten Steuerung 400 über die Leitung 402 zur Leitung 302 gegeben. Unter Ansprechen auf das Leseadressensignal wird der Inhalt der adressierten Zelle des Hinweisadressenspeichers 420 von dort zur Leseadressenleitung 304 sowie über die Leitung 404 zu einem Adresseneingang des Decodierers 440 übertragea Danach wird das Lesebetätigungssignal auf der Leitung 402 mit dem über das Gatter 430 zugeführten Taktsignal CK1 im UND-Gatter 450 kombiniert und das Ausgangssignal einem Betätigungseingang des Decodierers 440 zugeführt Unter Ansprechen auf das kombinierte Signal wird das Flipflop, das der Speicherzlle des Paketspeichers 200 entspricht, aus dem das Datenpaket gelesen wird, eingestellt Demgemäß gibt der Zustand des dann

eingestellten Flipflops dem Prioritätscodierer 430 an, daß die Speicherzelle an den Vorrat leerer Zellen zurückgegeben ist.

In Abhängigkeit von einem logischen 1-Schreibsignal, das über die Leitung 307 dem Arbeitsweisen-Eingang der Warteschlangensteuerung 300 zugeführt wird, sowie der über die Leitung 305 zugeführten neuen Zeitlagennummer wird ein Schreibadressensignal vom Warteschlangenadrcssenregister für die neue Zeitlage im Schreibpositionszähler 320 der zugeordneten Steuerung 400 über die Leitung 401 zum Hinweisadressenspeicher 420 übertragen. Darüberhinaus wird ein Schreibbetätigungssignal über die Leitung 402 zur Leitung 302 und zu einem ersten Eingang des UND-Gatters 460 gegeben. Dieses UND-Gatter stellt die Koinzidenz des Taktsignals CK 2 und des Schreibbctätigungssignals auf der Leitung 402 fest. Gleichzeitig ermittelt der Prioritätscodierer 430 eines der Vielzahl

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Speicherzellen und gibt die Adresse des Flipflops und demgemäß &,e Adresse der Speicherzelle über die Leitung 301 zu einem einem Eingang des Hinwcisadressenspeichers 420. In Abhängigkeit von einem Koinzidenz-Ausgangssignal des Gatters 460 wird die Speicherzellenadresse auf der Leitung iOI in derjenigen Zelle des Hinweisadressenspeichers 420 gespeichert, die dem Schreibadressensignal auf der Leitung 401 entspricht. Danach wird die Speicherzellenadresse vom Hinweisadressenspeicher 420 über dii Leitung 404 zum Decodierer 440 gegeben, um das ensprechcnde Flipflop zurückzustellen, wodurch angegeben wird, daß die Speicherzelle belegt is·..

Eine Datenpaket-Schalteinheit nach der Erfindung, beispielsweise die Schalteinheit 100, ermöglicht auch einen bausteinartigen oder Modul-Aufbau einer größe-

Ί ren Datenpaket-Schalteinheit. Eine solche größere Einheit wird typischerweise erforderlich, wenn mehr und mehr Digitalgeräte zu der digitalen Datenübertragungsanlage hinzukommen. Zur Erläuterung kann jede Schalteinheit einer ersten Vielzahl von Datenpaket-Schalteinheiten 100 über einen F.ingangsanschluß 110 mit einem von einer Vielzahl von Multiplexern verbunden werden (nicht dargestellt). Der Ausgangsanschluß 120 jeder solchen Schalteinheit ist mit einem von einer Vielzahl von Eingängen einer Zeitmultiplex-Lei-

r> tungsschalteinheit bekannter Art verbunden, leder von einer Vielzahl von Ausgängen der Lcistungsschalteinhcit ist an den Eingangsanschluß 110 jeder von einer zweiten Vielzahl von Datenpaket-Schalteinheiten 100 angeschlossen. Der Ausgaiigsaiiscniuß Ί20 jeuer soichen Datenpaket-Schalteinheit ist mit einem entsprechenden Demultiplexer verbunden.

Bei der obigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Anzahl von Zeitlagen in einem Eingangsdatenrahmen gleich der Anzahl von Zeitiagen in einem Ausgangsdatenrahmen ist. Eine solche Übereinstimmung muß nicht vorliegen. Bei Nichtübereinstimmung hinsichtlich der Anzahl von Zeitiagen in den Eingangs- und Ausgangsdatenrahmen ergibt sich eine Datenpaket-Schalteinheit, die zusätzlich als Konzentrator oder Expander wirkt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Übertragen von bitweise zeitlich in einander verschachtelten, aus einem Nachrichtenkopf mit Wegeleitungsangaben und der eigentlichen Nachricht bestehenden Datenpaketen zwischen einer heranführenden und einer weiterführenden Zeitmultiplexleitung über einen als Zwischenspeicher dienenden Paketspeicher, aus dem die einzelnen Datenpakete in der Reihenfolge ihres Eintreffens wieder ausgespeichert werden, in Datenvermittlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Zeitlagen der einzelnen Datenbits gesteuerte Einrichtung (40) die ursprüngliche Wegeleitungsangabe der herangeführten einzelnen Datenpakete aus einem dem Paketspeicher (200) vorgeschalteten Schieberegister (11 bis 13) herausliest, hieraus jeweils eine neue Wegeleitungsangabe bildet und anstelle der ursprünglichen VVegeleiiungsangabe in das dem Paketspeicher (200) vorgeschaltete Schieberegister (11 bis 13) hineinschreibt und gleichzeitig eine neue Zeitlage der einzelnen Datenbits bildet und an eine nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) weiterleitet, und daß diese Steuereinrichtung (300) die Einspeicherung der am Ausgang (205) des Schieberegisters (11 bis 13) bitweise zeitlich ineinander verschachtelt auftretenden Datenbits, in den Paketspeicher (200) unter Steuerung durch die neue Zeitlage und die Ausspeicheru.^g der gespeicherten Datenbits aus dem Paketspeicher (200) bitweise zeitlich ineinander verschachtelt unter Steuerung durch die alte oder eine beliebige andere Zeill.vge wechselweise durchführt.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) ein Datenpaket einschließlich seines Nachrichtenkopfes mit der neuen Wegeleitungsangabe in eine im Paketspeicher (200) gebildete, der neuen Zeitlage entsprechende Warteschlange einspeichert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) eine erste, einer Warteschlange individuell zugeordnete Positionsspeichereinrichtnng (310) aufweist, die eine erste Speicherzelle in der Warteschlange definiert, in welcher ein Datenpaket zu speichern ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) eine zweite, einer Warteschlangc individuell zugeordnete Positionsspeichereinrichtung (320) aufweist, die eine zweite Speicherzelle in der Warteschlange definiert, aus welcher ein Datenpaket zu lesen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) eine an die erste und zweite Positionsspeichereinrichtung (310,320) angeschaltete Vergleichseinrichtung (340) für die Adresse der ersten bzw. zweiten Speicherzelle aufweist, und daß die Vergleichseinrichtung (340) ein Warteschlangen-Leersignal liefert, wenn die erste und zweite Speicherzellenadresse gleich sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) eine an die erste und zweite

Positionsspeichereinrichtiing (310,320) angeschaltete Vergleichseinrichtung (340) für die Adresse der ersten bzw. zweiten Speicherzelle aufweist, und daß die Vergleichseinrichtung (340) ein Warteschlangen-VolSsignal liefert, wenn die erste und die zweite Speicherzellenadresse sich auf eine vorbestimmte Weise unterscheiden.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Steuereinrichtung (300) einen Hinweisadressenspeicher (420) mit einer Vielzahl von Warteschlangen zur Aufnahme einer Hinweisadresse auf eine Speicherzelle im Paketspeicher (200), eine Einrichtung (410-1 bis 410-Λ9 zur Einzeichnung des Leer-Zustandes einer Speicherzelle und eine Einrichtung (400) aufweist, die in Abhängigkeit von der neuen Zeitlage die Hinweisadresse über die Kennzeichnungseinrichtung an eine entsprechende Warteschlange im Hinweisadressenspeicher (420) liefert.