DE3828601A1 - Kommunikationssystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Datenaustauschnetzwerk und insbe
sondere ein Kommunikationssystem für ein Datenaustauschnetz
werk, das zur einseitigen Übertragung einer großen Menge von
Dokumentdaten und Bilddaten geeignet ist.
Es gibt zwei Arten von Datenaustauschnetzwerken, das Paket
vermittlungsnetz und das Durchschaltenetz. Das Paketvermitt
lungsnetz ist günstig, wenn nur gelegentlich eine Datenüber
tragung erfolgt, da die Gebühren entsprechend der Anzahl der
verwendeten Pakete berechnet werden. Andererseits erfolgt
die Berechnung der Gebühren im Durchschaltenetz entsprechend
der Zeit, die das Netz bereitgestellt wird, so daß dieses
Netzwerk bei sporadischer Datenübertragung nicht günstig
ist. Das Durchschaltenetz ist jedoch in der Lage, eine
transparente Übertragung auszuführen und erfordert daher
keine solch komplizierte Steuerung, wie sie für das Paket
vermittlungsnetz zum Übersenden einer großen Menge von Daten
erforderlich ist, so daß die Möglichkeit einer schnellen und
sehr effizienten Datenübertragung gegeben ist.
Um die Merkmale der beiden Arten eines Kommunikationsnetz
werkes am besten auszunutzen, wurde in der JP-OS 1 95 040/1986
ein Kommunikationssystem vorgeschlagen, wie es in der Fig. 2
der Zeichnung dargestellt ist. Dabei wird von einem Verbin
dungsaufbaupaket ein Kennzeichen gesetzt, das den Gebrauch
des Durchschaltenetzes anfordert, wenn von einer Paketan
schlußstelle 21 b eine große Datenmenge zu übertragen ist.
Eine an einem Paketkonzentrator 25 angeordnete Vorrichtung
identifiziert dieses Kennzeichen und stellt einen Leitungs
weg durch das Durchschaltenetz her, das heißt einen Lei
tungsweg durch Durchschaltekonzentratoren 23, 23′ und
Durchschaltevermittler 24, 24′ zu einer Zusatzvorrichtung
27′, einem Paketkonzentrator 25′ und einer Anschlußstelle
21 b′ an der Empfangsseite. Wenn das Anforderungskennzeichen
für das Durchschaltenetz nicht gesetzt ist, erfolgt eine
Paketübertragung über Paketvermittler 26 und 26′.
Dieses bekannte Kommunikationssystem ist bei der üblichen
Datenübertragung, zum Beispiel zwischen TSS-Anschlußstellen
und Rechnern und zum Kopieren des Inhaltes von Magnetbändern
gut brauchbar. Dieses bekannte System enthält jedoch keiner
lei Möglichkeiten für neue Arten der Datenübertragung, die
mit der Weiterentwicklung von Hochgeschwindigkeits-Breit
band-Kommunikationsnetzwerken entstehen.
Beispielsweise wird das Durchsuchen einer Datenbasis allge
mein durch den Rechner ausgeführt, der die Datenbasis ver
waltet. Mit dem Billigerwerden von Speichervorrichtungen wie
Halbleiterspeichern und Magnetplatten ist es jedoch effi
zienter, eine große Datenmenge zur Benutzerseite zu über
tragen, bei der dann das Durchsuchen mittels der Arbeits
station an der Benutzerseite ausgeführt wird, da damit ein
verschiedenartiges Verarbeiten von Daten möglich ist.
Auch ist bereits das sogenannte elektronische Publizieren in
Gebrauch gekommen, das von einem Hochgeschwindigkeits-Breit
bandnetzwerk Gebrauch macht. Es gibt daher eine steigende
Nachfrage für eine Technik, die mehrere Seiten von Dokument
daten oder Bilddaten übertragen kann, ohne dem Bediener den
Eindruck zu vermitteln, daß bei Systemmaßnahmen mit Bezug
auf Benutzerbefehle eine Verzögerung auftritt.
Wie erwähnt ist es bei solchen Hochgeschwindigkeits-Breit
bandnetzwerken erforderlich, nicht nur nur innerhalb kurzer
Zeiten große Mengen an Information zu übertragen, sondern
auch die Übertragung in Abständen in Reaktion auf Benutzer
befehle auszuführen. Obwohl es möglich ist, diese Anforde
rungen mit einem Durchschaltenetz zu erfüllen, ist dies
nicht wirtschaftlich, da die erforderliche Hochgeschwindig
keits-Verbindungsleitung hoher Kapazität nur sporadisch
ausgenutzt wird. Andererseits weist das Paketvermittlungs
netz aufgrund der Komplexität der Steuerung eine gewisse
Grenze für die Kapazität und Geschwindigkeit auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Durchschalte
netz so auszugestalten, daß das System eine große Kapazität
zur Datenübertragung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch Erhöhen der Geschwindigkeit der
Verbindungswegherstellung oder der Wegewahl im Durchschalte
netz gelöst.
In den herkömmlichen analogen Telephonnetzwerken wird die
Verbindungswegherstellung oder Wegewahl durch Übertragen der
Wählimpulse in Wählinformationen ausgeführt. Bei einem
solchen Netzwerk dauert es im allgemeinen mehr als zehn
Sekunden, bis eine Verbindungsanforderung zu einer Verbin
dung führt. Wenn jedoch in dem Verbindungssystem das Signal
durch ein gemeinsames Signalkanalnetzwerk übertragen wird
und wenn beim Teilnehmeranschluß eine Signalübertragung
unter Verwendung des gemeinsamen Signalkanales eines ISDN-
Interfaces möglich ist, ist zu erwarten, daß die für die
Verbindungswegherstellung erforderliche Zeit etwa eine
Sekunde beträgt. Das heißt, daß solange, als kein Halt in
der Verbindungsleitung auftritt, die Benutzeranforderungen
mit einer Verzögerung von nur etwa einer Sekunde berück
sichtigt werden können, auch in einem Kommunikationsnetzwerk
der Art, bei der jedes Mal eine Verbindunganforderung er
folgt, wenn eine Benutzeranforderung vorliegt.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen kann die obige
Aufgabe dadurch gelöst werden, daß die Wahrscheinlichkeit
einer Blockierung der Verbindungsleitung verringert wird und
eine schnellere Verbindungswegherstellung erfolgt. Zu diesem
Zweck ist erfindungsgemäß ein Datenübertragungsmodus für
eine intermittierende Übertragung großer Datenmengen (im
folgenden einfach auch als Übertragungsmodus bezeichnet) für
die Konzentratoren, Vermittlungsstellen und Anschlußstellen
in einem herkömmlichen Durchschaltenetz vorgesehen.
Einen großen Teil der Verbindungsverzögerungszeit bei der
Verbindungswegherstellung von dem Moment der Verbindungs
anforderung bis zu der Wegfestlegung entsteht bei der
Bildung der Teilnehmerverbindungsleitung. Dazu gehören
Einschaltzeiten der Ursprungs- und Abschlußnetzwerkan
schlüsse und die Zeit zur Bildung der Rahmensynchronisation
der Teilnehmerverbindungsleitung, wobei die Teilnehmer-Ver
bindungsleitungeinstellzeit insgesamt mehrere hundert
Millisekunden beträgt. Zur Verringerung der Verbindungslei
tungsbildungszeit wird erfindungsgemäß nach einer Datenüber
tragung die Rahmensynchronisation des Teilnehmeranschlusses,
der aus einem Anschlußgerät, einer Netzwerkanschlußstelle
und einer Teilnehmerleitungsanschlußstelle besteht, auf
rechterhalten. Das heißt, daß die Teilnehmerverbindung, die
in Reaktion auf eine Benutzungsanforderung in den Übertra
gungsmodus übergegangen ist, die Rahmensynchronisation
aufrechterhält, bis der Übertragungsmodus zurückgenommen
wird. Dadurch wird eine Verbindungswegherstellung in etwa
einigen hundert Millisekunden möglich.
Andererseits wird zur Verringerung der Möglichkeit der
Blockierung von Kanälen ein Kanal der Vermittlungsstelle,
nachdem er einmal in den Übertragungsmodus gebracht wurde,
danach nur in diesem Modus benutzt, wobei er durch eine
Anzahl von Übertragungsmodusverbindungen gemeinsam benutzt
wird. Wenn die Anzahl der Verbindungen für diesen Modus den
Wert übersteigt, der für den Verkehr vorgesehen ist, wird
diesem Modus ein neuer Kanal zugewiesen. Die Menge an
solchen wie vorstehend erwähnten Daten, die damit gleich
zeitig übertragen werden kann, ist nahezu gleich der Kapa
zität des Speichermediums und beträgt meistens etwa einhun
dert M Bit. Die Übertragung dieser Menge an Daten kann mit
dem Hochgeschwindigkeits-Breitbandnetzwerk in weniger als
einer Sekunde ausgeführt werden. Das heißt, daß die Anzahl
der Verbindungen, die einem Kanal zugewiesen werden, die
Schaltung nur für etwa eine Sekunde belegen, und daß die
Kanäle unmittelbar danach andere Verbindungen übertragen
können. Eine Verbindung, die einem Kanal zugewiesen wurde,
der gerade andere Verbindungen behandelt, wird bezüglich des
Übertragungsrechtes in eine Warteschlange eingereiht, so daß
sie unmittelbar nach der Übertragung der anderen Verbin
dungen übertragen wird. Die Länge der Warteschlange kann
durch den Benutzer dadurch eingestellt werden, daß innerhalb
eines erlaubten Ausmaßes die Anzahl der dem Übertragungs
modus zugewiesenen Kanäle geändert wird.
Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit einer Blockie
rung der Kanäle herabgesetzt und damit die obige Aufgabe
gelöst.
Ausführungsbeispiele für das Kommunikationssystem werden im
folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Kommunikationssystems;
Fig. 2 ein Beispiel für ein bekanntes Kommunikationssystem;
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Abfolge zur Herstel
lung einer Verbindung bei dem Kommunikationssystem
der Fig. 1;
Fig. 4 ein funktionelles Blockschaltbild des Systems der
Fig. 1;
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung des Steuerflusses für
die Geräte des Systems der Fig. 1; und
Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung des Ablaufes bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel des Kommunikations
systems.
Die Fig. 1 stellt eine erste Ausführungsform des Kommunika
tionssystems dar, und die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die
Abfolge bei der Herstellung einer Verbindung. In der Fig. 1
bezeichnen die Bezugszeichen 11 und 11′ Anschlußstellen, 12
und 12′ Netzwerkanschlüsse, 13 und 13′ Konzentratoren sowie
14 und 14′ Schalter bzw. Vermittler. 15, 15′, 16 und 16′
sind Zusatzgeräte zur intermittierenden Übertragung großer
Datenmengen.
Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform wird hier der
Fall erläutert, daß eine große Datenmenge intermittierend
von einer Anschlußstelle 11′ zu einer anderen Anschlußstelle
11 mit einer Steuerung von der Anschlußstelle 11 übertragen
wird. Wenn von der Anschlußstelle 11 eine Verbindungsan
forderung ausgegeben wird, sendet der Netzwerkanschluß 12
die Verbindungsanforderung an den Schaltungsanschluß des
Konzentrators 13. Auf den Erhalt der Verbindungsanforderung
hin sendet der Konzentrator 13 ein Synchronisationsmuster an
den Netzwerkanschluß, um eine Rahmensynchronisation mit dem
Teilnehmeranschluß festzulegen. Nachdem der Teilnehmeran
schluß synchronisiert ist, sendet der Netzwerkanschluß 12
eine Bestimmungsnummer und ein Identifikationssignal für den
Kommunikationsmodus durch einen Teilnehmeranschluß-Signal
kanal (D-Kanal) an das Netzwerk.
Die Wahl des Verbindungsweges erfolgt durch den Konzentrator
13, die Vermittler 14 und 14′ sowie den Konzentrator 13, an
der Empfängerseite und die Bestimmungsnummer. Gleichzeitig
wird der gewählte Kanal als Übertragungsmodus in jedem der
Zusatzgeräte 15, 15′, 16 und 16′ registriert. Bei der Wahl
des Verbindungsweges wird, wenn in der gewünschten Richtung
bereits ein registrierter Kanal vorliegt, die Verbindungs
anforderung für den registrierten Kanal in eine Warteschlan
ge eingereiht. Wenn die Warteschlange länger ist als ein
bestimmter Wert zuläßt, wird ein neuer Kanal zugewiesen.
Nachdem der Weg zu dem Netzwerkanschluß 12′ auf der Empfän
gerseite ausgewählt wurde, aktiviert der Konzentrator 13′
auf der Empfängerseite den Netzwerkanschluß 12′, der sich
daraufhin einschaltet. Nachdem der Teilnehmeranschluß mit
dem Synchronisationsmuster vom Konzentrator 13′ synchroni
siert ist, gibt der Konzentrator 13′ ein Antwortsignal an
die Anschlußstelle 11 an der Steuerseite zurück.
Die Anschlußstelle 11 an der Steuerseite sendet ein Daten
anforderungssignal an die Anschlußstelle 11′ an der Sender
seite, das dann Daten überträgt. Nachdem die Daten über
tragen sind, sendet die Steuer-Anschlußstelle 11 ein Halte
signal aus, und die Konzentratoren 13, 13′ und Vermittler
14, 14′ setzen ihr Recht auf Verwendung der Anschlußstellen
an das Ende der Warteschlange.
Wenn die Steuer-Anschlußstelle 11 die Datenübertragung er
neut anfordert, sendet sie eine Bestimmungsnummer aus, wo
durch die Wahl des Verbindungsweges über die Konzentratoren
13 und 13′ sowie die Vermittler 14 und 14′ erfolgt. Nach dem
Erhalt eines Signales über die Vervollständigung der Wege
wahl von der aussendenden Anschlußstelle veranlaßt die
Steuer-Anschlußstelle die sendende Anschlußstelle, die
Übertragung der Daten wieder aufzunehmen. Diese Abfolge wird
wiederholt, bis von der Anschlußstelle 11 ein Aufruf zur
Unterbrechung der Verbindung abgegeben wird.
Die Fig. 4 zeigt ein funktionelles Blockschaltbild der
Konzentratoren 13, 13′. Dabei bezeichnen die Bezugszeichen
41 und 41′ Teilnehmeranschlüsse, das Bezugszeichen 42 ein
Teilnehmeranschlußinterface, 43 einen Konzentrator, 44 einen
Abtaster (Scanner), 45 einen Verbindungsleitungsabtaster und
die Bezugszeichen 46 bis 49 Zusatzvorrichtungen für den
Transfermodus.
Eine Verbindungsanforderung von einem Teilnehmer wird von
der Teilnehmeranschlußvorrichtung angenommen, woraufhin die
Verbindung mit einem freien Konzentrator erfolgt. Wenn die
Verbindung einen Übertragungsmodus fordert, wird sie durch
eine Übertragungsmodussteuerung 47 für eine intermittierende
Übertragung für eine Warteschlange registriert. Ein Übertra
gungsmodusabtaster 46 für die intermittierende Übertragung
führt entsprechend der Warteschlange eine verschachtelte
Abtastung am Anschlußstelleninterface 42 aus und nimmt, wenn
eine Übertragungsanforderung vorliegt, diese an und stellt
einen Verbindungsweg her. Nachdem die Datenübertragung be
endet ist und die Steuer-Anschlußstelle 11 ein Haltesignal
ausgesendet hat, stellt die Übertragungsmodussteuerung 47
das Recht zur Verwendung der Verbindung durch die Anschluß
stelle an das Ende der Warteschlange.
Eine ankommende Verbindung wird andererseits durch einen
Verbindungsleitungsabtaster 45 identifiziert und der Verbin
dungsweg zu dem Teilnehmeranschluß 41 durch Steuerung des
Konzentrators eingestellt. Der Teilnehmeranschluß 41 akti
viert den Netzwerkanschluß 12′ zur Synchronisation des
Teilnehmeranschlusses. Wenn die ankommende Verbindung den
Übertragungsmodus fordert, identifiziert eine Übertra
gungsmodusleitungssteuerung 49 zur intermittierenden
Übertragung eine Verbindungsleitung, die im Übertragungs
modus verwendet wird, und setzt die Verbindung an das Ende
der Warteschlange für die Übertragungsmodusverbindung. Ein
Übertragungsmodusleitungsabtaster 48 zur intermittierenden
Übertragung führt entsprechend der Warteschlange ein ver
schachteltes Abtasten an der Verbindungsleitung aus, um die
Übermittlungsanforderung anzunehmen. Entsprechend der An
forderung steuert eine Verbindungsverarbeitungseinheit 40
den Konzentrator 43 zur Festlegung eines Verbindungsweges.
Die Fig. 5 zeigt den Steuerfluß bei dieser Ausführungsform.
Aus dem Teilnehmersignal, das an das Steuersystem übertragen
wird, wird der Kommunikationsmodus identifiziert. Wenn ent
sprechend einer Bestimmungsnummer ein Verbindungsweg herzu
stellen ist, wird aus dem Ergebnis der Modusidentifikation
zur Einstellung eines Weges für den Transfermodus der Bezug
zu einer Anschlußverwaltungstabelle und zu einer Verbin
dungsverwaltungstabelle hergestellt. Diese Steuerung wird in
Reaktion auf den Anruf ausgeführt, bis die Verbindung unter
brochen wird.
Wie erläutert, erlaubt das erfindungsgemäße Kommunikations
system nur durch Hinzufügen der Zusatzvorrichtungen an
bestehende Konzentratoren und Vermittler in einem Durch
schaltenetz die Ausführung des Übertragungsmodusses. Ein
weiterer Vorteil ist, daß Steuereinheiten zur Prioritäts
festlegung mit nur geringen Änderungen in der Software
hinzugefügt werden können. Das erfindungsgemäße Kommuni
kationssystem kann somit leicht in bestehende Kommunika
tionsnetzwerke eingeführt werden.
Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Kommunikatonssystems. Bei diesem Beispiel wird
die Information über den Weg, der zum Zeitpunkt der Bildung
einer Verbindung festgelegt wurde, das heißt die Kanal
steuerinformation, in der Zusatzvorrichtung gespeichert. Bei
einer erneuten Bildung des Vermittlungsweges wird die
Information zur Steuerung des Kanals ausgelesen. Wenn der
Kanal belegt ist, wartet das System, bis der Kanal freige
geben wird. Das heißt, daß der Kanal gemäß dem CSMA/CD-
Verfahren (Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung) gebildet
wird.
Bei dieser Ausführungsform ist die in jeder Vorrichtung des
Netzwerkes auszuführende Steuerung einfach, da der Kanal
mittels einfacher Steuermaßnahmen gebildet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für die zweiseitige
Übertragung großer Datenmengen verwendet werden, neben der
beschriebenen einseitigen Datenübertragung.
Wie erwähnt wird mit dem erfindungsgemäßen Kommunikations
system die Geschwindigkeit beim Einstellen des Vermittlungs
weges unter Verwendung des gemeinsamen Signalleitungsnetz
werks und der Ausgabesignalkanäle der Teilnehmeranschluß
verbindung erhöht.
Des weiteren wird die intermittierende Übertragung von
großen Datenmengen für jedes Netzwerkgerät vorgesehen, so
daß, wenn die Vorrichtung in diesem Modus betrieben werden
soll, die Rahmensynchronisation des Teilnehmeranschlusses
während eines Haltezustandes aufrechterhalten bleibt, wo
durch die Geschwindigkeit bei der erneuten Bildung eines
Weges erhöht wird.
Diese beiden Merkmale erlauben die intermittierende Über
tragung großer Datenmengen durch die gemeinsame Verwendung
jeder Netzwerkvorrichtung. Dadurch wird die effektive Ver
wendung jeder Netzwerkvorrichtung gesichert und damit ein
wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht.
Claims (7)
1. Kommunikationssystem zur Verwendung in einem Netzwerk zum
Übertragen und Austauschen digitaler Daten mittels eines
Durchschaltenetzes, dadurch gekennzeichnet,
daß einer Verbindung ein Merkmal für einen Übertragungsmodus
für eine intermittierende Übertragung zugegeben wird und daß
an den Netzwerksteuerungen in den Verbindungswegen Einrich
tungen zur Identifizierung dieses Merkmals vorgesehen sind,
so daß eine Netzwerksteuerung nur in Reaktion auf eine
Datenübertragungsanforderung von einer identifizierten
Verbindung einen Verbindungsweg bilden kann und daß dieser
Weg freigegeben wird, wenn die Verbindung für die Daten
übertragung in Bereitschaft gehalten wird.
2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Rahmensynchronisation für eine Teil
nehmeranschlußleitung aufrechterhalten bleibt, wenn die
Verbindung zur Datenübertragung in Bereitschaft gehalten
wird.
3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindungswege der Netzwerksteuerungen,
die dem intermittierenden Übertragungsmodus zugeordnet sind,
anderen Verbindungen im intermittierenden Übertragungsmodus
zugewiesen werden, wenn die Verbindung im intermittierenden
Übertragungsmodus zur Datenübertragung in Bereitschaft
gehalten wird.
4. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindungen im intermittierenden Über
tragungsmodus entsprechend einer vorgegebenen Priorität zur
Kommunikation in den Netzwerksteuerungen angeordnet werden
und daß eine Anzahl von Datenübertragungsanforderungen
entsprechend der Priorität abgetastet werden.
5. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zur Identifizierung des
Merkmals eine Einrichtung zur Herstellung eines Bezuges zu
einer Anschlußverwaltungstabelle oder einer Verbindungsver
waltungstabelle, die zur Bildung eines Weges verwendet
werden, steuert.
6. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuerung zur Festlegung der Priorität der
Kommunikation für eine Anzahl von intermittierenden Übertra
gungsmoduszeiten entsprechend dem CSMA/CD-Verfahren ausge
führt wird.
7. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeweils in den Netzwerksteuerungen eine Ein
richtung zur Speicherung der Kanalsteuerinformationen, die
mit der Bildung des Verbindungsweges für die bestehenden
Verbindungen im intermittierenden Übertragungsmodus ver
knüpft sind, vorgesehen ist.
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