DE3535307A1 - Mehrstufiges paketvermittlungskoppelfeld mit adressenelementauswahl - Google Patents

Description

Mehrstufiges Paketvermittlungskoppelfeld mit Adressenelementauswahl

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Paketvermittlungskoppelfeld nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Adressenelementauswahl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Eine Paketvermittlungs-Nachrichtenanlage weist eine Vielzahl von Nachrichtengeräten auf, beispielsweise Rechner, Datenanschlüsse, Fernsprecher oder Datengeräte (insgesamt als Anschlußgeräte bezeichnet), die zum Nachrichtenaustausch über eine Vielzahl von Vermittlungsnetzwerken oder Koppelfeldern miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Anschlußgeräte mit den Koppelfeldern und der Koppelfelder untereinander wird gewöhnlich mit Hilfe von Nachrichtenverbindungsleitungen erreicht. Die Verbindungsleitungen sind an beiden Enden entweder über eine Anschlußgerät-Schnittstelle mit einem Anschlußgerät oder über ein Verbindungsleitungs-Steuergerät mit einem Koppelfeld verbunden.

Jedes Koppelfeld weist eine Vielzahl von miteinander verbundenen Vermittlungsknoten auf, die auf einer Verbindungsleitung ankommende Pakete mit der jeweils richtigen, abgehenden Verbindungsleitung einer Anzahl solcher Verbindungsleitungen, abhängig vom Bestimmungsort der Nachricht, verbindet, die die Pakete darstellen. Jeder Vermittlungsknoten ist das grundlegende Schalt- oder Vermittlungselement eines Paketvermittlungs-Netzwerkes oder -Koppelfeldes. Die Knoten sind so angeordnet und miteinander verbunden, daß sie eine Koppelmatrix bilden. Die Matrix läßt sich als aufgeteilt in eine Vielzahl von Spalten auffassen, die Stufen genannt werden. Diejenigen Knoten eines Koppelfeldes, welche als erste beim Koppelfeld eintreffende Pakete vermitteln,

bilden die erste Stufe. Diejenigen Knoten, die Pakete von den Knoten der ersten Stufe aufnehmen und als zweite die Pakete vermitteln, bilden die zweite Stufe usw. Solche Paketverrnittlungssysteme sind bekannt. Eine typisehe Paketvermittlungsanlage ist in der US-PS 4 491 945 offenbart.

Der Aufbau und die Eigenschaften von Vermittlungsknoten weichen von Anlage zu Anlage stark ab. Ein üblicher Typ eines Knotens weist jedoch zwei Signaleingänge und zwei Signalausgänge auf. Ein Signalpaket, das an einem Knoteneingang ankommt, wird im allgemeinen im Knoten zwischengespeichert. Auf der Grundlage von Adresseninformationen, die das Paket mit sich führt, wird der Paketsignalstrom dann zu einem der beiden Knotenausgänge geführt. Im einzelnen enthält jedes Paket ein Bestimmungsadressenfeld, das die Binäradresse für den Bestimmungsort des Pakets enthält. Jeder Knoten auf dem Weg des Pakets über das Koppelfeld spricht auf den Wert eines unterschiedlichen Bits der Adressenbits an, um das Paket zu dem einen oder zu dem anderen seiner Ausgänge zu führen, wodurch das Paket auf seinem Weg weitergeleitet wird. (Ein Knoten mit mehr als zwei Ausgängen spricht auf ein Adressenelement an, das eine Mehrzahl von Adressenbits aufweist.)

Damit die Pakete richtig weitergeleitet werden, muß jeder Knoten ein Paket auf der Grundlage des richtigen Adressenbits weiterleiten. Es muß also jeder Knoten wissen, welches Adressenbit dasjenige ist, auf welches er ansprechen soll.

In bekannter Weise ist zu diesem Zweck eine Technik benutzt worden, die Adressenrotation genannt wird. Das Wesen dieser Technik besteht darin, daß jeder Knoten auf dasjenige Adressenbit anspricht, welches die höchstwertige Bitposition im Bestimmungsadressenfeld des Paketes einnimmt, und dann die Adresse um eine Bitposition rotiert, bevor das Paket zum nächsten Knoten übertragen wird. Durch das Rotieren wird das Bit, auf das der Knoten angesprochen hat, das niedrigstwertige Bit im Bestimmungsfeld, und das Bit, auf das der nächste Knoten ansprechen soll, nimmt die höchst-

wertige Bitposition ein.

Die beschriebene Technik liefert zwar jedem Knoten auf dem Weg eines Paketes das richtige Adressenbit, hat aber gewisse Nachteile. Zum ersten ist es bei dieser Technik erforderlich, daß jeder Knoten eine Adressenrotierschaltung beinhaltet, die abhängig von der geweiligen Verwirklichung häufig verhältnismäßig kompliziert und aufwendig ist. Zum zweiten erfordert die Adressenrotation Zeit, so daß die Weiterleitung der Pakete über das Koppelfeld verlangsamt wird. Zum dritten ändert, wenn ein Fehlercode, beispielsweise eine zyklische Redundanzprüfung (CRC von C_yclic Redundancy £heck) , der für das Gesamtpaket einschließlich des Bestimmungsadressenfeldes berechnet wird, vom Paket mit sich geführt wird, die Adressenrotation den Wert des jeweiligen Fehlercode, so daß der Code in jedem Knoten neu berechnet werden muß. Demgemäß muß jeder Knoten eine Fehlercode-Berechnungsschaltung beinhalten,und die Übertragung des Pakets über das Koppelfeld wird durch die von dieser Schaltung ausgeführte Operation weiter verlangsamt. Viertens macht es die Adressenrotation erforderlich, daß die Paketvermittlungsanlage wenigstens zwei und üblicherweise drei unterschiedliche Adressenzahlen für jedes Paket verfolgen muß. Ein Beispiel läßt dies am besten erkennen.

Es sei angenommen, daß ein Paketvermittlungskoppelfeld fünf Koppelstufen aufweist und jedes Paket ein Bestimmungsfeld mit der Länge eines Byte besitzt. Die tatsächliche Adresse des Bestimmungsortes, ausgedrückt im Bestimmungsadressenfeld des Paketes, lautet beispielsweise "00001101", wobei die fünf am weitesten rechts stehenden Bits den Weg des Pakets über die fünf Stufen des Koppelfeldes definieren. Bei Verwendung einer Rechtsrotation muß die tatsächliche Adresse in eine Eintrittsform geändert werden, ausgedrückt im Adressenfeld als "00010110", bevor das Paket über das Koppelfeld übertragen wird, damit die Rotation einen Knoten in jeder Stufe mit dem richtigen Adressenbit in der höchstwertigen - der am weitesten rechts stehenden - Bitposition versorgt. Wenn das Paket das Koppelfeld

verläßt, hat die Adresse als Ergebnis der fünf Rotationen nach rechts eine Austrittsform angenommen, die sich im Bestimmungsfeld ausdrückt zu "10110000". Man sieht, daß die tatsächliche Adresse, die Eintrittsform und die Austrittsform alle verschieden sind.

Wenn die Adressen im Koppelfeld nach links statt nach rechts rotiert werden und die am weitesten links stehende Bitposition anstelle der am weitesten rechts stehenden Bitposition als die höchstwertige Bitposition angesehen wird, dann gibt es nur zwei Formen der Adresse, nämlich die tatsächliche Adresse und die Eintrittsform, die im vorliegenden Beispiel "01101000" lautet. Die Austrittsform ist gleich der tatsächlichen Adresse.

Die Notwendigkeit, mehrere Adressenzahlen für jedes Paket zu verfolgen, erhöht die Kompliziertheit der Hardware und Software in der Anlage. Beispielsweise muß ein Verbindungslei tungs-Steuergerät, das die Schnittstelle zwischen einer Verbindungsleitung und dem Koppelfeld darstellt, Schaltungen aufweisen, die die tatsächliche Adresse eines Pakets in die Eintrittsform umwandelt, bevor das Paket zum Koppelfeld übertragen wird. Außerdem kann es erforderlich sein, Schaltungen vorzusehen, die die Austrittsform der Adresse in die tatsächliche Adresse umwandeln, bevor ein vom Koppelfeld übernommenes Paket auf die Verbindungsleitung gegeben wird. Die Notwendigkeit zur Durchführung solcher Umwandlungen macht es außerdem erforderlich, daß das Verbindungslei tungs -Steuergerät die Anzahl der Stufen im Koppelfeld speichert, wodurch die Initialisierung des Verbindungsleitungs-Steuergerätes sehr kompliziert wird und es außerdem erforderlich ist, die Software, also die Programme des Verbindungsleitungs-Steuergerätes zu ändern, wenn sich die Größe des KoppelfeIdes, ausgedrückt durch die Zahl der Stufen, ändert.

Außerdem muß die Zentralsteuerung des Koppelfeldes, die für die Auswahl von Verbindungswegen über das Koppelfeld und zur Durchschaltung der Verbindungswege durch Bereitstellung der erforderlichen Wegführungsinformationen für die Ausrüstungen, beispielsweise die Verbindungsleitungs-

-Steuergeräte verantwortlich ist, in der Lage sein, Umsetzungen zwischen der Vielzahl von Adressenzahlen vorzunehmen. Zu diesem Zweck muß die Zentralsteuerung eine Vielzahl von Adressenumsetz-Nachschlagtabellen aufweisen und warten, wodurch die Verwaltung der Vermittlungsvorgänge umfangreicher wird. Die Verwendung von Adressenumsetz-Nachschlagtabellen erschwert außerdem das Wachsen des Koppelfeldes. Wenn nämlich die Anzahl der Koppelfeldstufen sich ändert, müssen sich die Eintragungen in die Adressenumsetz-Nachschlagtabelle ebenfalls ändern. Dadurch wird es schwierig, Koppelfelder an Ort und Stelle zu ändern.

Zusammengefaßt erhöhen die Probleme in Verbindung mit einer Adressenrotation die Kompliziertheit hinsichtlich des Aufbaus und der Arbeitsweise von Vermittlungsanlagen, erhöhen deren Kosten, verschlechtern ihre Güte und erschweren die Durchführung von Änderungen der Anlage.

Die Lösung der sich daraus ergebenden Aufgabe ist für ein mehrstufiges Paketvermittlungskoppelfeld im Anspruch 1 und für ein Verfahren zur Ädressenelementauswahl im

■V*-»!

Anspruch 5 angegeben.

Entsprechend der Erfindung ist demgemäß in einem vielstufigen Koppelfeld zur Vermittlung von Paketen, die je eine Vielzahl von den Stufen entsprechenden Ädressenelementen aufweisen, jeder Vermittlungsknoten des Koppelfeldes in einer Stufe enthalten und weist eine Anordnung auf, die angibt, welche Stufe den Knoten enthält, und eine Anordnung, die auf diese Angabe anspricht und aus den Adressenelementen eines Paketes das der Stufe des Knotens entsprechende Element als das Element auswählt, auf dessen Grundlage das Paket im Knoten weitergeleitet wird. Zur Erläuterung weist jedes Adressenelement wenigstens ein Adressenbit auf. Bei einem solchen Koppelfeld beinhaltet das Verfahren der Ädressenelementauswahl in jedem Knoten die Bestimmung der Stufe, die den Knoten enthält, das Auswählen aus den Adressenelementen eines empfangenen Paketes desjenigen Elementes, welches der angegebenen Stufe des Knotens entspricht, und das Weiterführen des Paketes im Knoten auf der Grundlage des Wertes des ausgewählten Elements.

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält in einem Koppelfeld zur Vermittlung von Paketen, die je eine Vielbitadresse zur Wegführung der Pakete über das Koppelfeld beinhalten, wobei eine Vielzahl von Vermittlungsknoten zur Bildung einer Folge von Vermittlungsstufen miteinander verbunden ist und jeder Knoten in einer Stufe enthalten ist, jeder Knoten eine Anordnung, die dem Knoten angibt, daß er Teil der i-ten Stufe von Knoten ist, sowie Vorrichtungen, die unter Ansprechen auf diese Angabe das Bit mit der i-höchsten Wertigkeit der Adresse eines empfangenen Paketes auswählt, und eine Vorrichtung, die unter Ansprechen auf diese Auswahl das Paket in dem Knoten auf der Grundlage des Wertes des ausgewählten Bits weiterleitet. Das höchstwertige Adressenbit ist dasjenige Bit, auf der Grundlage von dessen Wert das Paket zuerst in der Anlage weitergeschaltet wird.

Der Ausdruck "i-te Stufe" bezieht sich darauf, an welcher Stelle ein Knoten in der Folge von Stufen erscheint. Wenn beispielsweise die Stufe des Knotens die c-te Stufe in einer Folge von η Stufen ist, so würde die Anzeigeanordnung des Knotens c angegeben. Der Ausdruck "i-höchste Wertigkeit" bezieht sich auf das Adressenbit, dessen Wertigkeit der dem Knoten angezeigten Stufe entspricht. Wenn beispielsweise die Anzeigeanordnung eines Knotens c anzeigt, so wählt die Auswähleinrichtung das Adressenbit mit der c-höchsten Wertigkeit, beispielsweise der dritthöchsten Wertigkeit, wenn c = 3 ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren haben zahlreiche Vorteile gegenüber dem Adressenrotierverfahren. Da keine Adressenrotation durchgeführt wird, besitzen die Knoten keine Adressenrotierschaltung, wodurch der Knütenaufbau einfacher und weniger aufwendig wird. Zwar ersetzt die Adressenbit-Auswahlschaltung die Adressenrotierschaltung, aber die Auswahlschaltung kann im allgemeinen einfacher und weniger aufwendig als die Rotierschaltung ermöglicht werden. Die Beseitigung der Adressenrotation spart Zeit , so daß die

Übertragungsgeschwindigkeit der Pakete über die Knoten und damit die Koppelfeldgüte verbessert werden. So erfordert , wenn das einer bestimmten Stufe entsprechende Adressenbit für alle Pakete in der gleichen Bitposition erscheint, die Adressenbitauswahl nicht mehr Zeit als die Auswahl des höchstwertigen Adressenbit bei Verwendung des Rotierverfahrens.

Es ist wichtig, daß das Verfahren und die.Vorrichtung nach der Erfindung vermeiden, daß der Inhalt des Adressenfeldes von Paketen geändert wird, da keine Rotation des Inhaltes stattfindet. Demgemäß ist es bei der Erfindung nicht erforderlich, in jedem Knoten Fehlercodierungen , beispielsweise CRC-Codierungen, die den Paketen zugeordnet sind, neu zu berechnen, wodurch die Fehlerberechnungsschaltungen in den Knoten wegfallen kann und demgemäß die mit der Operation dieser Schaltungen verbundene Verzögerung. Da der Inhalt des Paketadressenfeldes nicht geändert wird, muß nur eine einzige Form der Adresse - die tatsächliche Adresse - in der gesamten Paketvermittlungsanlage benutzt werden. Demgemäß fallen Schaltungen zur Änderung der Adressenform zwischen der tatsächlichen Adresse und anderen Adressenformen weg, ebenso wie Adressenumsetztabellen, die die Beziehung zwischen den verschiedenen Adressenformen verfolgen, sowie die Verfahren zur Wartung solcher Tabellen. Der Aufbau und die Arbeitsweise von Paketvermittlungsanlagen wird dadurch vereinfacht, und die Anlagengüte steigt. Mit dem Fortfall der Tabellen fällt auch die Notwendigkeit weg, den Inhalt der Tabellen neu zu berechnen und zu ändern, wenn die Anzahl der Stufen im Koppelfeld sich ändert. Demgemäß können Koppelfelder leicht neu zusammengestellt werden und lassen sich einfacher vergrößern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Paketvermitt-

lungs-Koppelfeldes eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Schaltungsbaugruppe für das Koppelfeld nach Fig. 1; Fig. 3 das Blockschaltbild eines Paketvermittlungsknotens für die Baugruppe nach Fig. 2; Fig. 4 das Blockschaltbild der Ädressenbit-

" Auswahlschaltung für das Steuergerät des

Knotens nach Fig. 3; Fig. 5 schematisch ein Beispiel für ein Paket.

In Fig. 1 ist ein Paketvermittlungs-Koppelfeld 100 eines Typs dargestellt, der zur Verwirklichung einer Paketvermittlungsanlage benutzt werden kann. In einer solchen Anlage (nicht gezeigt ) bilden Verbindungsleitungs-Steuergeräte die Schnittstelle zwischen dem Koppelfeld 100 und Verbindungsleitungen für eine Übertragung zu anderen Koppelfeldern und zu Schnittstellenschaltungen von Anschlußgeräten. Das Koppelfeld 100 überträgt Pakete, die es über zahlreiche Verbindungsleitungen aufnimmt und die für andere Verbindungsleitungen bestimmt sind und leitet die. Pakete auf ihrem Weg über die Paketvermitö-ungsanlage von ihrer Quelle zu ihrem Bestimmungsort. Das Koppelfeld 100 ist zur Erläuterung über Zwischenleitungen 150 mit Verbindungsleitungs-Steuergeräten (nicht gezeigt) verbunden. Die Anzahl der an ein Koppelfeld 100 angeschlossenen Zwischenleitungen ändert sich mit der Größe des Koppelfeldes 100 und der Anzahl von vorgesehenen Verbindungsleitungs-Steuergeräten. Während Signale über eine Zwischenleitung in beiden Richtungen übertragen werden können, sind die Zwischenleitungen für die Paketübertragung einseitig gerichtet, da Signalströme, die ein Paket bilden, nur in einer Richtung über die Zwischenleitungen übertragen werden. Die Zwischenleitungen 150 können entweder Bit-serielle Übertragungsmittel oder Bit-parallele Übertragungsmittel sein.
Die Vermxttlungsausrustung des Koppelfeldes 100 wird durch eine Matrix von Vermittlungsknoten 110 !gebildet, die über weitere Zwischenleitungen 150 miteinander ver-

bunden sind. Die gegenseitige Verbindung der Knoten 110 ist so getroffen, daß Gruppen^von Knoten 110 eine Folge von η Spalten oder η Stufen in der Matrix des Koppelfeldes 110 bilden, wobei jeder Knoten 110 Teil einer Stufe ist. Die Knoten 110-1-x (x steht für 1, 2, 3 usw.) des Koppelfeldes 100 sind die ersten Knoten im Koppelfeld, die über Zwischenleitungen 150 von Verbindungsleitungs-Steuergeräten ankommende Pakete vermitteln und eine erste Stufe 101 in der Folge von η Stufen des Koppelfeldes 100 bilden.

Die Knoten 110-2-x des Koppelfeldes 100 nehmen Pakete über Zwischenleitungen Ί50 von den Knoten 110-1-x der Stufe 101 auf und schalten die Pakete als zweite Knoten weiter. Sie bilden eine zweite Stufe 110 in der Folge von η Stufen des Koppelfeldes 100. Die Knoten 110-3-x des Koppelfeldes 100 nehmen Pakete über Zwischenleitungen 150 von den Knoten 110-2-x der Stufe 102 auf and sind die dritten Knoten im Koppelfeld 100, die die Pakete weiterschalten. Sie bilden die dritte Stufe 103, usw.

Zur Erläuterung ist eine Folge von drei Stufen 101-103 in Fig.. 1 dargestellt. Ein Koppelfeld 100 kann lediglich eine Stufe und auch mehr als drei Stufen besitzen. Fig. 1 läßt erkennen, daß das vielstufige Koppelfeld 100 eine Folge von η Stufen umfaßt, die über die Stufen 101-103 hinaus weitere Stufen enthält.

Eine Stufe kann jede beliebige Zahl von Knoten 110 bis herunter zu einem Knoten enthalten. Zur Erläuterung weist in Fig. 1 jede Stufe wenigstens vier Knoten 110 auf, wobei aber zu erkennen ist, daß jede Stufe auch weitere Knoten besitzen kann.

Die Knoten 110 des Koppelfeldes 100 sind physikalisch über wenigstens eine Schaltungsbaugruppe 200 verteilt. Eine Schaltungsbaugruppe 200 ist beispielsweise eine Druckschaltungsplatte, auf denen elektronische Bauteile, welche die Knoten 110 bilden, angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt als Beispiel , daß das Koppelfeld 100 vier Schaltungsbaugruppen 200 aufweist,und läßt erkennen, daß auch weitere Baugruppen vorhanden sein können. Eine

Schaltungsbaugruppe 200 enthält als Beispiel die ersten vier Knoten der ersten drei Stufen 101, 102 bzw. 103 des Koppelfeldes 100, nämlich die Knoten 110-1-1 bis 110-1-4, 110-2-1 bis 110-2-4 und 110-3-1 bis 110-3-4. Fig. 1 läßt erkennen, daß die anderen Schaltungsbaugruppen 200 weitere Knoten der ersten drei Stufen 101-103 und Knoten weiterer Stufen des Koppelfeldes 100 enthalten können. Eine Schaltungsbaugruppe 200 kann weniger als 12 bis zu nur einem und alternativ mehr als 12 Knoten aufweisen. Die in einer Schaltungsbaugruppe enthaltenen Knoten können alle zur gleichen Stufe oder je zu einer anderen Stufe oder einer Kombination hiervon gehören.

Zur Erläuterung enthält die in Fig. 1 gezeigte Baugruppe 200 die ersten vier Knoten für jede der ersten drei Stufen 101-103 des Koppelfeldes 100 und soll repräsentativ für alle Baugruppen dienen. Fig. 1 zeigt nicht die Gesamtschaltung aller Verbundenen Knoten oder Schaltungsbaugruppen. Die als Beispiel gewählte Baugruppe 200 und zusätzliche Schaltungen sind genauer in Fig.2 gezeigt. Fig..2 läßt erkennen, daß an jedem Knoten 110 der Baugruppe 200 eine Vielzahl von Stufensammelleitungen 220-x angeschaltet ist. Die Sammelleitungen 220-x geben den Knoten die Stufe an, in der sie enthalten sind, indem jedem Knoten 110 Informationen dahingehend übermittelt werden, in welcher Stufe des Koppelfeldes 100 er enthalten ist. Die Knoten 110-1-x der ersten Stufe 110 sind alle an die Sammelleitung 220-1 angeschlossen. Die Knoten 110-2-x der zweiten Stufe 102 sind alle an die Sammelleitung 220-2 angeschlossen. Die Knoten 110—3 der dritten Stufe 103 sind alle mit der Sammelleitung 220-3 verbunden.

Die Sammelleitung 220-1 ist außerhalb der Baugruppe 200 mit einer Anzeigeeinrichtung 250 verbunden, die diejenige Stufe der Folge von Stufen im Koppelfeld 100 identifiziert, zu der die an die Samelleitung 220-1 angeschlossenen Knoten 110 gehören. Die Anzeigeeinrichtung 250 erzeugt auf der Sammelleitung 220-1 die Nummer r der

Folge von η Stufen, zu der die Knoten 110-1-x gehören.

Die Anzeigeeinrichtung 250 ist beispielsweise ein Register, dessen Inhalt auf die Sammelleitung 220-1 ausgegeben und von dieser zu den Knoten 110-1-x geleitet wird. Bei diesem Beispiel ist das Anzeigegerät 250 ein Register, dessen Inhalt eine V ist.

Die Sammelleitungen 220 sind mit Hilfe von Addierern 210 zu einer Folge zusammengeschaltet. An einen Eingangsanschluß des Addierers 210-1 ist die Sammelleitung 220-1 und an ihren Ausgangsanschluß ist die Sammelleitung 220-2 angeschaltet. An einen Eingangsanschluß des Addierers 210-2 ist die Sammelleitung 220-2 und an ihren Ausgangsanschluß die Sammelleitung 220-3 angeschaltet. Der zweite Eingangsanschluß jedes Addierers 210-x ist so beschaltet, daß der Addierer die am anderen Eingangsanschluß ankommende Binärzahl um 1 vergrößert. Beispielsweise sind alle Eingänge bis auf den Eingang des niedrigstwertigen Bit für den zweiten Eingangsanschluß geerdet, und der Eingang des niedrigstwertigen Bits anr zweiten Eingangsanschluß ist an eine Signalleitung 201 angeschaltet, die einen Signalpegel logisch 1 führt. Jeder Addierer 210-x liefert die erhöhte Zahl an ihren Ausgangsanschluß. Demgemäß führt die Sammelleitung 220-2 einen Binärwert, der um 1 größer als der von der Sammelleitung 220-1 übertragene Wert ist, und die Sammelleitung 220-3 führt einen Binärwert, der um 1 größer als der von der Sammelleitung 220-2 übertragene Wert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel führen die Sammelleitungen 220-1, 220-2 und 220-3 die Binärwerte 1, 2 bzw. 3. Man beachte, daß der von jeder Sammelleitung 220-x übertragene Binärwert gleich der Nummer r der Stufe in der Folge von η Stufen des Koppelfeldes 100 ist, zu der die an die Sammelleitung angeschlossenen Knoten 110 gehören.

Es sei jetzt betrachtet, wie die Knoten 110 die ihnen über die Sammelleitungen 220 zugeführten Informationen verwenden. Dazu wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die den Aufbau eines als Beispiel gewählten Knotens 110-1-1

.zeigt, der repräsentativ für alle Knoten 110 des Koppelfeldes 100 ist. Der Knoten 110-1-1 ist im wesentlichen konventionell gestaltet. Er stellt einen Paketschalter dar. Der Knoten besitzt zwei Paketeingangsanschlüsse 2601 und 2602, die je an eine Zwischenleitung 150 zur Aufnahme von Paketen angeschaltet sind. Der Knoten 110-1-1 kann ein an jedem Eingangsanschluß empfangenes Paket zwischenspeichern. Er besitzt außerdem zwei Paketausgangsanschlüsse 2603 und 2604, die je an eine Zwischenleitung 150 zur Übertragung von Paketen angeschlossen sind. Die an einem Paketeingangsanschluß aufgenommenen Pakete können zu jedem der beiden Paketausgangsanschlüsse übertragen werden. Nach Empfang eines Paketes an einem Paketeingangsanschluß wird.die in diesem Paket enthaltene Adresse benutzt, um festzulegen, zu welchem Paketausgangsanschluß das Paket geführt werden soll.

Der Knoten 110-1-1 verwendet außerdem die Anschlüsse 2601 bis 2604 zur Aussendung und zum Empfang von Bestätigungssignalen. Er sendet ein Bestätigungssignal an einem Paketeingangsanschluß aus, um den Empfang eines Paketes, falls vorhanden, an diesen Paketeingangsanschluß zu betätigen und die Bereitschaft anzuzeigen, daö nächste Paket an diesem Eingangsanschluß aufzunehmen. Andererseits sendet der Knoten 110-1-1 kein Paket an einem Ausgangsanschluß aus, bis er ein Bestätigungssignal an diesem Ausgangsanschluß empfängt.

Der Betrieb des Knotens 110-1-1 wird von einem Steuergerät 10 überwacht. Im einzelnen führt das Steuergerät 10 ein an einem Eingangsanschluß des Knotens 110-1-1 empfangenes Paket zu einem seiner beiden Ausgangsanschlüsse. Das Steuergerät 10 ist im wesentlichen eine Anordnung mit endlichen Zuständen. Solche Anordnungen sind bekannt. Das Steisrgerät 10 veranlaßt die Aussendung eines Bestätigungssignals am. Paketeingangsanschluß 2601 , indem ein Bestätigungssender. 11a aktiviert und ein gesteuerter Leitungstreiber 12a betätigt werden. Der Sender 11a erzeugt das Bestätigungssignal. Er besteht beispielsweise aus

einem Register, das den Bestätigungssignalcode enthält. Das Register schiebt auf Kommando vom Steuergerät 10 den Code aus. Das Ausgangssignal des Senders 11a ist über den gesteuerten Leitungstreiber 12a mit dem Anschluß 2601 verbunden. Bei Betätigung gibt der Treiber 12a das Bestätigungssignal -zum Anschluß 2601 .

Nach Aussendung des Bestätigungssignals am Anschluß 2601 deaktiviert das Steuergerät 10 den Sender 11a und schaltet den Treiber 12a ab. Das Steuergerät 10 ist dann bereit, ein Paket am Anschluß 2601 aufzunehmen, indem ein gesteuerter Leitungstreiber 13a betätigt wird, der den Anschluß 2601 mit dem Eingang eines Paketdecoders 14a verbindet.

Ein Ausgang des Paketdecoders 14a ist mit einem Puffer 15a verbunden, der zur Zwischenspeicherung eines empfangenen Paketes dient , und ein weiterer Ausgangsanschluß ist mit dem Steuergerät 10 verbunden. Der Decoder 14a unterscheidet die verschiedenen Felder, aus denen ein Paket besteht.

Ein beispielhaftes Paket 500 ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Es enthält eine Vielzahl von Feldern 501-503. Das erste Feld des Pakets 500 ist ein Längenfeld 501. Es gibt die Länge des Pakets 500 anhand der Anzahl von Bits oder Bytes an, die im Paket enthalten sind. Das Längenfeld bei diesem Beispiel belegt neun Bits mit acht Bits für Längendaten und einem Paritätsbit. Das zweite Feld des Pakets 500 ist ein Bestimmungsadressenfeld 502. Es enthält Informationen zur Wegführung des Pakets 500 über das Koppelfeld 100. Im einzelnen enthält das Feld die Adresse des Bestimmungsortes im Koppelfeld 100 für das Paket 500. Das Bestimmungsadressenfeld 502 belegt ebenfalls neun Bits mit acht Adressenbits 504 und einem Paritätsbit. Die Adressenbits 504 sind in der Reihenfolge ihrer Wertigkeit angeordnet. Je ein anderes Bit 504 entspricht jeder Stufe des Koppelfeldes 100. Daseerste Adressenbit 504-1, das dem Längenfeld 501 unmittelbar folgt, hat die höchste Wertigkeit, da es der ersten Stufe 101

entspricht, und sein Wert bestimmt, wie das Paket 500 von einem Knoten 100-1-x weiterzuführen ist. Das nachfolgende Adressenbit 5Q4-2 ist das Adressenbit zweithöchster Wertigkeit, da es der zweiten Stufe 102 entspricht. Das nächste Bit 504-3 ist das Bit dritthöchster Wertigkeit und entspricht" der Stufe 103 usw. Weitere Felder 50-3 im Paket 500 enthalten einen Paketidentifizierer, der den Typ des Pakets 500 angibt, eine logische Kanalnummer, die zur Identifizierung der Nachricht dient, von der das Paket 500 ein Teil ist, ein Datenfeld, ein Zeitfeld und ein Fehlersteuerfeld.

Bei Empfang eines Paketes 500 sender der Decoder 14a das Längenfeld 501 und das Bestimmungsadressenfeld 502 zum Steuergerät 10. Der Decoder 14a gibt außerdem das empfangene Paket 500 .zum Puffer 15a zwecks Einspeicherung.

Das Steuergerät 10 entscheidet anhand des Bestimmungsadressenfeldes 502, an welchen der Paketausgangsanschlüsse 2603 und 2604 das empfangene Paket 500 zu übertragen ist, und prüft anhand des Längenfeldes 501 , ob das vollständige Paket 500 richtig empfangen worden ist. Nach Empfang des Paketes 500 schaltet das Steuergerät 10 den Treiber 13a ab, um den Decoder 14a vom Anschluß 2601 zu trennen.

Nimmt man an, daß das empfangene Paket am Anschluß 2603 auszusenden ist, so prüft das Steuergerät 10, ob es ein Bestätigungssignal am Anschluß 2603 empfangen hat. Zu diesem Zweck ist der Anschluß 2603 über einen gesteuerten Leitungstreiber 16a mit dem Eingang eines Bestätigungsempfängers 17a verbunden. Wenn kein Paket am Anschluß 2603 ausgesendet wird, so betätigt das Steuergerät 10 den Treiber 16a , damit Bestätigungssignale den Empfänger 17a erreichen können. Dieser vergleicht am Anschluß 2603 empfangene Signale mit einem erwarteten Bestätigungssignal.

Wenn die Signale übereinstimmen, informiert der Empfänger 17a das Steuergerät 10 über eine Signalleitung, daß eine Bestätigung empfangen worden ist.

Wenn kein Bestatigungssignal am Anschluß 2603 eingetroffen ist, wartet das Steuergerät 10 auf das Bestatigungssignal. Wenn das Bestatigungssignal eintrifft, schaltet das Steuergerät 10 den Treiber. 16a ab, um den Bestätigungsempfänger 17a vom Anschluß 2603 zu trennen. Das Steuergerät 10 veranl'aßt dann einen Multiplexer 18a, das gespeicherte Paket aus dem Puffer 15a zu lesen und zu einem Schalter 19 zu geben.

Der Puffer 15a weist verteilt über seine Länge eine Vielzahl von Ausgängen auf, die mit dem Multiplexer 18a verbunden sind. Dadurch kann der Inhalt des Puffers 15a entnommen werden, ohne daß der Inhalt über die gesamte Länge des Puffers verschoben werden muß. Auf der Grundlage der Länge des im Puffer 15a gespeicherten Pakets gibt das Steuergerät 10 dem Multiplexer 18a an, aus welchem Pufferausgang der Pufferinhalt zu entnehmen ist.

Der Schalter 19 verbindet selektiv die Ausgangs signale des Multiplexers 18a und eines,weiteren Multiplexers 18b mit den Anschlüssen 260 3 jind 2604. Das Steuergerät 10 überwacht die Arbeitsweise des Schalters 19 bei der Weiterleitung eines Pakets vom Ausgang des einen oder anderen Multiplexers 18a und 18b zu dem einen oder anderen Aus gangs a ns ch luß 2603 bzw. 260.4.

Nach Aussenden des Pakets am , so sei angenommen, Anschluß 2603 schaltet das Steuergerät 10 den Multiplexer 18a ab, reaktiviert den Treiber 16a, damit Bestätigungssignale vom Anschluß 2603 den Bestätigungsempfänger 17a erreichen können, und aktiviert den Bestätigungssender 11a sowie den Treiber 12a, um die Aussendung eines Bestätigungssignals am Anschluß 2601 zu veranlassen.

Die bisherige Erläuterung des Aufbaus und der Arbeitsweise des Knotens 110-1-1 hat smcholauf den Aufbau und die Arbeitsweise mit Bezug auf die Anschlüsse 2601 und 2603 bezogen . Der Aufbau des Knotens mit Bezug auf die Anschlüsse 2602 und 2604 ist ein Abbild des beschriebenen Aufbaus und umfaßt die Elemente 12b-18b, die den Elementen 12a-18a entsprechen. Das Steuergerät 10 steuert

die Arbeitsweise der Elemente 12b-18b auf die gleiche Weise wie oben beschrieben. Der Schalter 19 verbindet die Äusgangssignale des Multiplexers 18b selektiv mit den Anschlüssen 2603 und 2604 .

in Fig. 4 ist eine Adressenbit-Auswahlschaltung 450 a des Steuergeräts 10 gezeigt, die diejenigen Teile des Steuergerätes 10 beinhaltet, der bei der Auswahl eines Adressenbits 504 des Paketbestimmungsfeldes 502 eines am Eingangsanschluß 2601 empfangenen Pakets 500 beteiligt ist, um das Paket im Knoten 110-1-1 weiterzuleiten . Das Steuergerät 10 enthält eine Schaltung 450b ähnlich der Schaltung 450a zur Auswahl eines Adressenbits 504 eines am Eingangsanschluß 2602 ankommenden Pakets 500.

Die Eingangsleitung vom Decoder 14a, die das Längen- und Bestimmungsfeld 501 und 502 eines empfangenen Pakets 500 zum Steuergerät 10 führt, ist u.a. mit dem seriellen Eingangsanschluß eines üblichen Acht-Bit-Schieberegisters 400a verbunden. Der parallele Ausgangsanschluß des Registers 400a liegt am Dateneingangsanschluß eines üblichen 1-aus-8-Wählers 401a. Der Auswähl-Steuereingang (SEL CTRL) 440 des Wählers 401a ist mit der Sammelleitung 220-1 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Wählers 401a liegt am D-Eingang eines D-Flipflops 402a.

Die Eingänge von zwei Zählern 40 3a und 404a liegen ; an einer Signalleitung BIT CLOCK A. Der Ausgang des Zählers 403a ist mit dem Betätigungseingang (EN) des Schieberegisters 400a verbunden. Der Ausgang des Zählers 404a liegt am Abschalteingang (DIS) des Schieberegisters 400a, am Betätigungseingang (EN) des Wählers 401a und am Takteingang (CLK) des Flipflops 402a. Eine Signalleitung RESETA ist mit dem Löscheingang (CLR) der Zähler 403a und 404a, des Schieberegisters 400a und des Wählers 401a verbunden. Die Arbeitsweise der Schaltung 450a ist wie folgt: Im allgemeinen ist die Signalleitung BIT CLOCKA inaktiv, die Zähler 403a und 404a sind zurückgestellt und ihre Ausgänge nicht betätigt, so daß das Schieberegister 400a und der Wähler 401a abgeschaltet sind. Wenn der Knoten

110-1-1 ein Paket 500 am Anschluß 2601 aufnimmt und der Decoder 14a die Felder 501 und 502 zum Steuergerät überträgt, verursacht jedes übertragene Bit des Feldes 501 einen Impuls auf der Leitung BIT CLOCKA. Jeder solche Impuls erhöht den Zählwert der Zähler 403a und 404a um

1. Neun Impulse auf der Leitung BIT CLOCKA geben an, daß das Steuergerät 10 das Längenfeld 501 empfangen hat. Beim Zählwert 9 des Zählers 40 3a betätigt dessen Ausgangssignal das Schieberegister 400a , um Eingangssignale vom Decoder 14a zu empfangen und zu speichern. Die vom Steuergerät 10 nach dem Längenfeld 501 empfangenen Bits sind die Bits 504 des Bestimmungsfeldes 502, und das Schieberegister 400a nimmt diese Bits 504 auf und speichert sie. Acht zusätzliche Impulse auf der Leitung BIT CLOCKA insgesamt 17 Bits - geben an, daß das Steuergerät 10 die Bits 504 des Bestimmungsfeldes 502 empfangen hat. Beim Zählwert 17 veranlaßt das Ausgangssignal des Zählers 404a die Abschaltung des Schieberegisters 400a und die Betätigung des Wählers 401a sowie des Flipfjpps 402a. Das abgeschaltete Schieberegister 400a hört auf, weitere Eingangssignale vom Decoder 14a aufzunehmen, und liefert die acht Bits 504, die es enthält, an seinen Ausgangsanschluß. Der Wähler 401a nimmt den Inhalt des Registers 400a auf und wählt eines der Bits 504 zur Ausgabe an seinen Ausgangsanschluß aus. Die Auswahl beruht auf dem Binärwert, der am SEL-CTRL-Eingangsanschluß 440 des Wählers 401a über die Sammelleitung 220-1 empfangen wird.

Bei diesem Beispiel führt die Sammelleitung 220-1 die Binärzahl 1 zum Wähler 401a , so daß dieser das erste, höchstwertige Bit 504-1 auswählt. Wenn die Sammelleitung 220-1 die Binärzahl 10 zum Wähler 401 a geführt hätte, würde dieser das zweithöchstwertige Bit 504-2 ausgewählt haben. Die Binärzahl 11 auf der Sammelleitung 220-1 würde den Wähler 401a veranlaßt haben, das dritthöchstwertige Bit 504-3 auszuwählen usw.

Nach Betätigung spricht das Flipflop 402 auf das Ausgangssignal des Wählers 401a an und stellt seinen Aus-

gang Q auf denjenigen Binärwert ein, welcher vom Wähler 40Ta ausgegeben wird. Bei diesem Beispiel stellt der Binärwert am Ausgang Q des Flipflops 402a den Wert des Bits 504-1 dar. Der Ausgang Q ist mit einer Signalleitung DESTA verbunden, die den Wert des Bits 504-1 zu weiteren Schaltungen des Steuergerätes 10 führt. Das Steuergerät 10 überträgt das Paket 500 zu dem einen oder anderen seiner Ausgangsanschlüsse 2603 und 2604 in Abhängigkeit vom Logikwert auf der Signalleitung DESTA.

Wenn das Steuergerät 10 das Paket 500 am entsprechenden Ausgangsanschluß ausgesendet hat, beaufschlagt es die Leitung RESETA , um die Zähler 403a und 404a , das Schieberegister 400a und den Wähler 401 a zu löschen. Die Schaltung 450a ist dadurch bereit gemacht worden, neue Eingangssignale vom Decoder 14a aufzunehmen.

Zahlreiche Änderungen und Abwandlungen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sind dem Fachmann geläufig. Beispielsweise können Knoten mit mehr als zwei Ausgangsanschlüssen das Koppelfeld bilden. In diesem Fall würde jeder Knoten ein Paket wählen und weiterleiten auf der Basis eines Adressenelementes, das zwei oder mehr Adressenbits umfaßt. Auf ähnliche Weise können Adressenelemente von "Rundfunk"-Paketen, die an alle Ausgangsanschlüsse eines Knotens gerichtet sind, mehr als ein Adressenbit umfassen. Die Adressenauswahlschaltung kann auch auf unterschiedliche Weise verwirklicht werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Mehrstufiges Paketvermittlungskoppelfeld zur Vermittlung von Paketen, die je eine Vielzahl von Adressenelementen entsprechend der Anzahl von Koppelstufen enthalten, mit einer Vielzahl von Vermittlungsknaten, die je in einer

   5 Koppelstufe enthalten sind,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelfeld eine Anzeigeeinrichtung (250) enthält, die jedem Knoten (110-1-1) die Stufe (1, 2 oder 3) angibt, die diesen Knoten enthält, und ferner ein Steuergerät (10) aufweist, das unter Ansprechen auf die Anzeigeeinrichtung aus den Adressenelementen eines Pakets das der Stufe des Knotens entsprechende Element als dasjenige Element auswählt, auf dessen Grundlage das Paket im Knoten weitergeführt wird.

   15 2. Koppelfeld nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß jeder Knoten unter Ansprechen auf das Steuergerät das Paket vom Knoten aus auf der Basis des Wertes des gewählten Elementes weiterführt. 3. Koppelfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Adressenelement wenigstens ein Adressenbit aufweist.

   Sonnenberger StraBe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4136237 Telegramme Patenlconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (0£9) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

   4. Koppelfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung an jeden Knoten Informationen führt, die die Stufe identifizieren.

   5. Verfahren zur Adressenelementauswahl in

   einem Paketvermittlungskoppelfeld mit einer Vielzahl von Knoten , die so verbunden sind, daß sie eine Folge einer Anzahl von Vermittlungsstufen definieren, wobei jeder Knoten in einer Stufe enthalten ist, zur Vermittlung von Paketen, die je ein Adressenfeld mit einer Vielzahl von Adressenelementen enthalten, welche in der Reihenfolge ihrer Wertigkeit angeordnet sind, um das Paket über das Koppelfeld zu leiten, mit den Verfahrensschritten:

   a) Bestimmen in jedem Knoten die wievielte , i-te Stufe

   in der Folge von Stufen diejenige Stufe ist, die den Knoten enthält;

   b) Auswählen in jedem Knoten des Elements mit der i-höchsten Wertigkeit aus dem Adressenfeld eines vom Knoten empfangenen Pakets ; und

   c) Weiterleiten des Pakets in jedem Knoten auf der Basis des Wertes desjenigen Elementes, welches im Knoten gewählt worden ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 5 bei einem Koppelfeld , bei dem ferner die Vielzahl von Knoten so verbunden ist, daß sie eine Folge von η Koppelstufen bilden, wobei der Schritt a) vorsieht:

   d) Bestimmen der Nummer c derjenigen Stufe in der Folge von η Stufen, die den Knoten enthält; und wobei der Schritt b) umfaßt:

   e) Auswählen des Elementes mit der c-höchsten Wertigkeit aus dem Adcessenfeld.

   7. Verfahren nach Anspruch 6,

   bei dem jedes Adressenelement ein Adressenbit umfaßt, wobei

   der Schritt d) umfaßt:
   f) Empfangen der Zahl c , und
   wobei der Schritt e) umfaßt:
   gj Speichern von wenigstens η Bits des Adressenfeldes des

   empfangenen Paketes;

   h ) Auswählen des Bit mit der c-höchsten Wertigkeit aus den gespeicherten Bits;

   i) Ausgeben des Wertes des gewählten" Bits .