DE60107418T2

DE60107418T2 - Verfahren zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite in einem System mit Zeit-Mehrfachzugriff, zugehörender Netzwerkabschluss und Zugangssystem

Info

Publication number: DE60107418T2
Application number: DE60107418T
Authority: DE
Inventors: Francois Pierre Constant Fredricx; Tim Gyselings; Edwin Augustus Philomena Ringoot; Nico Alfred Anna Janssens
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2021-08-21
Also published as: DE60107418D1; EP1286486A1; EP1286486B1; ATE283589T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite in einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff, wie in dem nicht kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 spezifiziert, und auf einen zugehörenden Netzwerkabschluss, wie in dem nicht kennzeichnenden Teil von Anspruch 9 spezifiziert und auf ein Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff gemäß dem nicht kennzeichnenden Teil von Anspruch 10.
Ein solches Verfahren und das zugehörende Netzwerk und der Netzwerkabschluss sind bereits in der Technik bekannt, zum Beispiel aus der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 99403274.6 und dem Einreichungs-Datum 23.12.1999, die am 27.06.2001 unter der Publikations-Nummer EP 1111958 veröffentlicht wurde.
Darin wird ein Verfahren zur Unterteilung von Zeitschlitzen in Aufwärtsrichtung in einem System mit Vielfachzugriff beschrieben, in dem ein Leitungsabschluss über ein baumähnliches Netzwerk mit einer Vielzahl von Netzwerkabschlüssen gekoppelt ist, und das Datenpakete mit dem Leitungsabschluss an eine Vielzahl von Netzwerkabschlüssen verteilt.
Wenn ein Netzwerkabschluss eine Genehmigung vom Leitungsabschluss empfängt, und wenn erkannt wird, dass die Genehmigung zu diesem Netzwerkabschluss gehört, erhält der Netzwerkabschluss die Erlaubnis, ein Datenpaket in einem Aufwärts-Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung zu senden.
Weiterhin muss erklärt werden, dass allgemein bekannte Schnittstellen in Aufwärtsrichtung in den in Aufwärtsrichtung gesendeten Datenpaketen vor einer Nutzinformation eine Kopfinformation enthalten. Diese Kopfinformation ist damit verbunden, dass ein Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff einen inhärenten Burst-Modus-Charakter aufweist. Die Übertragung in Aufwärtsrichtung basiert auf Zeitmultiplex mit Vielfachzugriff, was bedeutet, dass jeder Netzwerkabschluss nur während einer Reihe von zugeordneten Zeitschlitzen aus allen möglichen vordefinierten Zeitschlitzen Daten senden kann. In jedem Zeitschlitz, in dem ein Netzwerkabschluss senden darf, benötigen die Eingangsstufen des Senders des Netzwerkabschlusses und des Empfängers des Leitungsabschlusses einige Zeit, d.h. einige Bits, um sich darauf vorzubereiten, das Informations-Impulsbündel, das im Zeitschlitz enthalten ist, korrekt zu senden, bzw. zu empfangen. Die benötigte Zeit ist von den physikalischen Begrenzungen der Implementation der Eingangsstufen abhängig, wie z.B. von den optischen Eingangsstufen bei einem optischen Netzwerk mit optischen Netzabschlüssen und einem optischen Leitungsabschluss.
Ähnliche Zeitmultiplex-Verfahren mit Vielfachzugriff und dazu gehörende Netzwerkabschlüsse und Leitungsabschlüsse sind ebenfalls bekannt und in der Empfehlung G.983.1 der ITU-T beschrieben. Bei den in dieser Empfehlung beschriebenen Systemen handelt es sich spezieller um 155/155MBit/s- und 622 (in Abwärtsrichtung)/155MBit/s-Systeme, wobei bei Erkennung seiner Kennung in einer empfangenen Genehmigung in Abwärtsrichtung ein Netzwerkabschluss einen Aufwärts-Zeitschlitz mit 155MBit/s benutzen kann, um ein Aufwärts-Datenpaket in Aufwärtsrichtung zu senden.
In dieser Empfehlung G.983.1, spezieller in Abschnitt 8.3.4 und Abschnitt 8.3.5 werden die Schnittstelle in Aufwärtsrichtung und die transportspezifischen TC-Funktionen beschrieben. Hierin wird in der Tat beschrieben, dass die Schnittstelle in Aufwärtsrichtung das Vorhandensein von Kopfinformations-Bytes umfasst, die vor jede Aufwärts-ATM-Zelle hinzugefügt werden. Ein Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung enthält 56 Bytes, d.h. 3 Kopfinformations-Bytes vor 53 Nutzinformations-Bytes, d.h. eine ATM-Zelle. In Tabelle 6/G.983.1 werden die Kopfinformations-Bytes beschrieben. Diese Tabelle beschreibt eine Vorlaufzeit, eine Präambel und einen Begrenzer. Die Vorlaufzeit wird definiert, um genug Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Zellen bereitzustellen, um Kollisionen zu verhindern. Die Präambel wird definiert, um es einem Leitungsabschluss zu ermöglichen, bei Empfang eines Datenpaketes in Aufwärtsrichtung die Phase der eintreffenden Zelle bezogen auf das lokale Timing des Leitungsabschlusses zu extrahieren und/oder die Bitsynchronisation durchzuführen und die Amplitude wiederzugewinnen. Der Begrenzer wird als ein eindeutiges Muster definiert, das den Beginn der ATM-Zelle anzeigt und das zur Durchführung der Byte-Synchronisation verwendet werden kann.
Weiterhin verwendet die oben erwähnte Anwendung, um höhere Bitraten in Aufwärtsrichtung zu ermöglichen, ein verbessertes Verfahren, um Genehmigungen in Abwärtsrichtung zu verteilen, d.h. Genehmigungen, einen vordefinierten Zeitschlitz zu einem vordefinierten Augenblick zu benutzen. Indem die vorhandenen Zeitschlitze in Aufwärtsrichtung geeignet in Unter-Zeitschlitze unterteilt werden, können höhere Datenraten ermöglicht werden, wobei die Netzwerkabschlüsse niedrigerer Ordnung weiterhin unterstützt werden können.
In der Tat wird darin anhand eines Beispiels beschrieben, dass im Fall einer Kombination eines Systems mit 622/155 MBit/s und mit 622/622 MBit/s die Netzwerkabschlüsse, die mit der erstgenannten Geschwindigkeit senden, bei Empfang einer bestimmten Genehmigung den kompletten Rahmen mit 155 MBit/s in Aufwärtsrichtung benutzen, während im letztgenannten System die Netzwerkabschlüsse bei Empfang ihrer Genehmigung einen Unter-Rahmen benutzen, der 1/4 des Rahmens mit 155 MBit/s beträgt.
Um die Terminologie der oben erwähnten Anwendung zu verwenden, werden die folgenden Definitionen im folgenden Abschnitt wiederholt und in der weiteren Anwendung verwendet:

– Netzwerkabschlüsse, die mit höherer Geschwindigkeit senden, z.B. mit 622 MBit/s, werden Netzwerkabschlüsse höherer Ordnung genannt, und Netzwerkabschlüsse, die mit der bekannten geringeren Geschwindigkeit in Aufwärtsrichtung senden, z.B. mit 155 MBit/s, werden Netzwerkabschlüsse niedrigerer Ordnung genannt.
– Rahmen in Aufwärtsrichtung, die von Netzwerkabschlüssen niedrigerer Ordnung benutzt werden, werden Zeitschlitze niedrigerer Ordnung oder kurz Zeitschlitz genannt, während Zeitschlitze, die von einem Netzwerkabschluss höherer Ordnung benutzt werden, Zeitschlitze höherer Ordnung genannt werden. Diese Zeitschlitze sind tatsächlich Unter-Zeitschlitze im Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung, der jedoch dieselbe Größe hat, wie ein Zeitschlitz niedrigerer Ordnung.

Die Übertragung eines Datenpaketes in Aufwärtsrichtung, das eine Kopfinformation und seine Nutzinformation enthält, mit einer höheren Übertragungsrate in einem solchen Unter-Zeitschlitz eines Zeitschlitzes hat folgenden Nachteil.
Ein Nachteil des oben beschriebenen Verfahrens zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite ist, dass im Fall einer Erweiterung eines Netzwerkabschlusses auf eine höhere Übertragungsrate in Aufwärtsrichtung mit einer Bitrate, die z.B. über 155 MBit/s steigt, die Kopfinformation in Aufwärtsrichtung, wie z.B. die oben beschriebenen 3 Bytes, zu kurz für die Vorlaufzeit und die Sender-Einstellungen und die Empfänger-Einstellungen und für die Anzeige des Beginns der Nutzinformation wird. In der Tat sinkt die Dauer der Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung mit steigender Bitrate. Mit dieser verkürzten Zeitdauer wird es sehr kompliziert, eine ausreichende Vorlaufzeit zu haben, alle Sendereinstellungen durchzuführen, alle Empfängereinstellungen durchzuführen und den Beginn der Nutzinformation anzuzeigen.
Werden Datenpakete, die Kopfinformation und Nutzinformation in einem solchen Unter-Zeitschlitz enthalten, einer nach dem anderen von verschiedenen Netzwerkabschlüssen mit einer solchen höheren Übertragungs-Bitrate übertragen, sinkt die Zeit für die Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung. Als Folge davon müssen die Vorlaufzeit, die Sender- und Empfängereinstellungen und die Anzeige der Nutzinformation auch in kürzerer Zeit ausgeführt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite in einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff und die Bereitstellung eines zugehörenden Netzwerkabschlusses und eines zugehörenden Zeitmultiplexsystems mit Vielfachzugriff des oben angegebenen bekannten Typs, das eine weitere Erweiterung vorhandener Systeme auf höhere Datenraten in Aufwärtsrichtung erlaubt, ohne die oben erwähnten Probleme aufzuweisen.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel durch ein Verfahren, einen Netzwerkabschluss und ein Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff gemäß Anspruch 1, 9, bzw. 10 erreicht.
Für den Fall eines Netzwerkabschlusses höherer Ordnung liefert das Verfahren dadurch, dass die Nutzinformation im Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung nur eine vordefinierte Zeit nach dem Beginn des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung gesendet wird und dass diese Zeitdauer im wesentlichen gleich der Zeitdauer definiert wird, die zum Senden einer Kopfinformation niedrigerer Ordnung durch einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung benötigt wird, in der Tat genug Zeit, wenn erforderlich eine längere Kopfinformation zu senden, die groß genug ist, ihre Funktion ausreichend zu erfüllen. Eine Kopfinformation niedrigerer Ordnung enthält die Kopfinformation eines Datenpaketes, wie für einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung definiert.
Eine solche größere Kopfinformation, die diesem Netzwerkabschluss höherer Ordnung mit dieser höheren Bitrate übertragen wird, kann gemäß einer Definition des Inhaltes dieser größeren Kopfinformation mehr Bits umfassen, wie oben erläutert, und erlaubt es, die erforderlichen Funktionen, wie Vorlaufzeit, Präambel und Begrenzer zu realisieren.
Auf diese Weise ist eine Erweiterung eines Zeitmultiplexsystems mit Vielfachzugriff auf höhere Bitraten in Aufwärtsrichtung möglich, wobei akzeptierbare Anforderungen an die Eingangsstufen der Netzwerkeinheiten und die Leitungsabschlüsse, sowie eine akzeptierbare Bandbreiten-Effizienz beibehalten werden.
Ein weiterer Vorteil eines solchen Verfahrens zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite gemäß der vorliegenden Patentanmeldung ist, dass eine spezielle Zuordnung von Unter-Zeitschlitzen, wie in der in der Einleitung erwähnten Anwendung nicht mehr erforderlich ist. Ein gesamter Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung wird einem Netzwerkabschluss gemäß der bekannten Prinzipien zur Bandbreitenvergabe des anfänglichen Zeitmultiplexsystems mit Vielfachzugriff niedrigerer Ordnung, wie z.B. des in der Empfehlung G.983.1 definierten, zugeordnet, auch wenn es sich um einen Netzwerkabschluss höherer Ordnung handelt.
Die einzige erforderliche Anpassung für den Fall einer Erweiterung auf einen Netzwerkabschluss höherer Ordnung ist, dass der Sender die Nutzinformation des Datenpaketes im zugeordneten Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung nur nach der vordefinierten Zeitdauer des Beginns des Zeitschlitzes senden darf. Dies wird in Anspruch 9 beschrieben. Weiterhin muss im Fall einer Erweiterung in Richtung von Bitraten, bei denen eine größere Kopfinformation erforderlich ist, der Netzwerkabschluss so angepasst werden, dass er diese größere Kopfinformation erzeugt. Diese Kopfinformation kann vor der Nutzinformation übertragen werden, auch wenn sie größer ist, da eine Zeit, die im Wesentlichen gleich der Zeit ist, die zur Übertragung einer Kopfinformation niedrigerer Ordnung durch einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung benötigt wird, zur Verfügung steht, bevor die Übertragung der Nutzinformation zu starten ist.
Wie aus dem vorherigen deutlich geworden ist, wird die Kopfinformation des Datenpaketes während der vordefinierten Zeitdauer übertragen. Dies wird in Anspruch 2 beschrieben. Bei Verwendung von höheren Bitraten in Aufwärtsrichtung als 155,52 MBit/s kann die zusätzliche Belastung der physikalischen Ebene, zum Beispiel der optischen Eingangsstufen eines Senders des optischen Netzwerkabschlusses und des Empfängers des optischen Leitungsabschlusses in der Tat gemildert oder sogar vermieden werden, indem eine vordefinierte Anzahl von Kopfinformations-Bytes niedrigerer Ordnung in Aufwärtsrichtung am Beginn des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung gruppiert wird. Der Bit-Inhalt dieser gruppierten Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung kann nach Bedarf optimiert werden. Dies erlaubt es, dass die Gesamtheit der verschiedenen Funktionalitäten der physikalischen Schicht, wie z.B. die Vorlaufzeit, d.h. der Leer-Grenzwert der Einschaltverzögerung des Lasers des optischen Netzwerkabschlusses, die Taktphasen-Ausrichtung am optischen Burst-Mode-Empfänger, der Begrenzer, d.h. die Definition des Beginns der Nutzinformation im Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung eine vordefinierte Anzahl von Malen länger ist. Dies ist wichtig, da die minimale Vorlaufzeit durch physikalische Effekte von Halbleiter-Laserdioden begrenzt ist und da die Prozedur zur Taktphasen-Ausrichtung mit steigender Bitrate technisch aufwendiger wird.
Wenn die Kopfinformation niedrigerer Ordnung eine erste vordefinierte Anzahl von Bytes umfasst, ist es vorteilhaft, eine Kopfinformation zu definieren, die mindestens das Doppelte, z.B. das N-fache der vordefinierten Anzahl von Kopfinformations-Bytes hat. Dies erlaubt eine einfachere Implementation einer Umsetzung eines Netzwerkabschlusses niedrigerer Ordnung auf einen Netzwerkabschluss höherer Ordnung. Dies wird in Anspruch 3 beschrieben.
Eine Nutzinformation niedrigerer Ordnung enthält die Nutzinformation eines Datenpaketes, wie für den Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung definiert.
Es muss erläutert werden, dass das Verhältnis der Dauer der Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung zur Dauer der Nutzinformation in einem Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung die Aufwärts-Bandbreiten-Effizienz bestimmt. Wenn dieses Verhältnis groß ist, wird viel Aufwärts-Bandbreite an die Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung verschwendet, die für die Daten-Ebene keine nützlichen Informationen enthalten. Wenn die gewählte Dauer der Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung im Vergleich zur vordefinierten Dauer der Nutzinformations-Einheit groß ist, sinkt die Bandbreiten-Effizienz. Um diesem negativen Effekt auf die Effizienz entgegen zu wirken, könnte eine Anzahl von Nutzinformations-Einheiten niedrigerer Ordnung in der Nutzinformation des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung nach den Kopfinformations-Bytes dieses Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung aneinander gereiht werden, die dann der aneinander gereihten Nutzinformation gemeinsam ist. Hierdurch wird das Verhältnis der Dauer der Kopfinformations-Bytes in Aufwärtsrichtung zur Dauer der Nutzinformation im Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung wieder hergestellt. Wenn für eine Nutzinformation niedrigerer Ordnung eine zweite vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes definiert wird, ist die Bandbreiten-Effizienz größer, wenn in der Nutzinformation des Datenpaketes, das vom Netzwerkabschluss höherer Ordnung gesendet wird, mindestens einmal, z.B. M mal diese zweite vordefinierte Anzahl von Nutinformations-Bytes enthalten ist. Dies wird in Anspruch 4 beschrieben.
Ein Spezialfall liegt vor, wenn die mindestens doppelte, z.B. N-malige Anzahl der ersten vordefinierten Anzahl von Nutzinformations-Bytes gleich der mindestens einmaligen, z.B. M-maligen Anzahl der zweiten vordefinierten Anzahl von Kopfinformations-Bytes gemacht wird. N Kopfinformations-Einheiten werden gruppiert, und parallel dazu wird dieselbe Menge von M Nutzinformations-Einheiten innerhalb des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung gruppiert. Dies wird in Anspruch 5 beschrieben. Gemäß dieser bevorzugten Implementation und mit einer sorgfältigen Auswahl für N=M kann der Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung vollständig genutzt werden, wie er ist.
Anspruch 6 beschreibt eine Erweiterung des Netzwerks in Richtung aller Netzwerkabschlüsse höherer Ordnung ohne Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung. Obwohl die Zeitschlitze in Aufwärtsrichtung immer noch so lang sind, wie die früheren Zeitschlitze niedrigerer Ordnung, und obwohl dieselbe Rahmenstruktur wie die Rahmenstruktur niedrigerer Ordnung unabhängig von der aktuellen Bitrate des Leitungsabschlusses und des Netzwerkabschlusses beibehalten wird, und obwohl die Prinzipien der Bandbreitenvergabe des Netzwerks niedrigerer Ordnung für diese höheren Übertragungs-Bitraten beibehalten werden können, erfolgt keine Übertragung mit der Übertragungsrate der niedrigeren Ordnung mehr.
Eine spezielle Implementation wird beschrieben, wenn die vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes eine Zelle des Asynchronous Transfer Mode ist. Dies wird in Anspruch 7 beschrieben.
Eine weitere Implementation wird beschrieben, wenn die vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes mindestens ein Ethernet-Paket umfasst. Dies wird in Anspruch 8 beschrieben. Es muss hier erläutert werden, dass für den Fall eines Ethernet-Paketes die Zeitschlitze niedrigerer Ordnung in Aufwärtsrichtung wegen der variablen Länge der Nutzinformations-Bytes keine feste Länge haben. Die Zeitdauer, die zur Übertragung einer Kopfinformation niedrigerer Ordnung eines Zeitmultiplexsystems mit Vielfachzugriff niedrigerer Ordnung, das Ethernet-Pakete enthält, benötigt wird, ist jedoch vordefiniert und konstant. Dies ermöglicht die Anwendung des Hauptprinzips der vorliegenden Erfindung, bei dem die Nutzinformation durch einen Netzwerkabschluss höherer Ordnung nur nach dieser vordefinierten Zeitdauer gesendet wird.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass der in den Ansprüchen verwendete Begriff "enthält" nicht als Einschränkung der danach aufgelisteten Mittel interpretiert werden darf. Somit ist der Umfang des Ausdrucks "'Eine Einrichtung, die Mittel A und B enthält" nicht auf Einrichtungen begrenzt, die nur aus den Komponenten A und B bestehen. Er bedeutet, dass bezogen auf die vorliegende Erfindung die einzigen relevanten Komponenten der Einrichtung A und B sind.
Auf ähnliche Weise muss darauf hingewiesen werden, dass der ebenfalls in den Ansprüchen verwendete Begriff "gekoppelt" nicht auf direkte Verbindungen begrenzt ist. Somit ist der Umfang des Ausdrucks "Eine Einrichtung A, die mit einer Einrichtung B gekoppelt ist" nicht auf Einrichtungen oder Systeme begrenzt, in denen ein Ausgang von Einrichtung A direkt mit einem Eingang von Einrichtung B verbunden ist. Er bedeutet, dass ein Pfad zwischen einem Ausgang von A und einem Eingang von B vorhanden ist, wobei der Pfad andere Einrichtungen oder Mittel enthalten kann.
Die oben angegebenen und weitere Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden deutlicher, und die Erfindung selbst wird besser verstanden, wenn man auf die folgende Beschreibung einer Ausführung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführung eines Zeitmultiplexsystems mit Vielfachzugriff zeigt, in dem das Verfahren der Erfindung benutzt wird; und
2 das Format eines Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung zeigt, das von einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff nach dem bisherigen Stand der Technik benutzt wird; und
3 und 4 ein Format eines Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung zeigt, das von einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
Das Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff enthält einen Leitungsabschluss LT und eine Vielzahl von Netzwerkabschlüssen NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32. Der Leitungsabschluss LT ist an jeden Netzwerkabschluss NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 über die Reihenschaltung einer gemeinsamen Übertragungsverbindung Lc und einer individuellen Teilnehmerverbindung L1, L2, L3, ..., L31, L32 gekoppelt.
Das Zeitmultiplexnetz mit Vielfachzugriff ist ein optisches Netz, das zum Beispiel ATM-(Asynchronous Transfer Mode)-Zellen über optische Fasern vom Leitungsabschluss LT zu den Netzwerkabschlüssen NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 überträgt. Das Zeitmultiplexnetz mit Vielfachzugriff sendet Netzwerkabschluss-Kennungen oder Genehmigungen in Informationspaketen in Abwärtsrichtung vom Leitungsabschluss LT zu der Vielzahl von Netzwerkabschlüssen NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32. Bei Erkennung seiner eigenen Kennung darf ein Netzwerkabschluss eine vordefinierte Menge von Informationspaketen in Aufwärtsrichtung in vordefinierten Zeitschlitzen in Aufwärtsrichtung zum Leitungsabschluss LT senden. Zum Beispiel darf Netzwerkabschluss NT3 bei Erkennung seiner eigenen Kennung Informationspakete in Aufwärtsrichtung zum Leitungsabschluss in vordefinierten Zeitschlitzen senden.
Jeder Netzwerkabschluss enthält einen Empfänger REC und einen Sender TR, wobei nur Netzwerkabschluss NT2 im Detail gezeigt wird, um die Figur nicht zu überladen.
Der Leitungsabschluss weist die Zeitschlitze auf flexible und dynamische Weise zu. In der Tat wird die Übertragungskapazität in Aufwärtsrichtung des Zeitmultiplexnetzes mit Vielfachzugriff von den Netzwerkabschlüssen NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 auf der Grundlage ihrer benötigten und angeforderten Aufwärtsbandbreite gemeinsam genutzt, um Informationen in Aufwärtsrichtung zu senden. Diese benötigte Aufwärtsbandbreite wird von den Netzwerkabschlüssen NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 beim Leitungsabschluss LT angefordert. Die angeforderte Bandbreite wird vom Leitungsabschluss LT in eine vordefinierte Anzahl von zugewiesenen Zeitschlitzen umgesetzt. Dies wird dadurch realisiert, dass entsprechend der angeforderten Bandbreite der Netzwerkabschlüsse NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 ein Strom von Genehmigungen erzeugt wird, der den in der Empfehlung G.983.1 der ITU-T spezifizierten Genehmigungen entspricht. Es muss darauf hingewiesen werden, dass die detaillierte Funktion dieser Zuweisung über den Umfang dieser Erfindung hinausgeht und daher nicht beschrieben wird. Eine detaillierte Beschreibung dieser Funktion befindet sich in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nummer 0 544 975. Das Ziel ist die Verwendung der Genehmigungen, um die Netzwerkabschlüsse NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 über die zugewiesenen Zeitschlitze zu informieren. Gemäß dieser Ausführung wird der Strom von Genehmigungen an den Empfänger REC jedes Netzwerkabschlusses angelegt.
Da die Art und Weise, wie die Anzahl und die Reihenfolge der zugewiesenen Genehmigungen bestimmt wird, außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, wird dies nicht im Detail erläutert. Beispiele dafür, wie dies durchgeführt wird, befinden sich in der oben erwähnten Patentanmeldung und in EPA 0854659.
Der Empfänger REC in jedem der Netzwerkabschlüsse NT1, NT2, NT3, ..., NT31, NT32 (nur für NT2 gezeigt) ist enthalten, um in der Information in Abwärtsrichtung eine Genehmigung vom Leitungsabschluss LT zu empfangen, und der Sender TR, der mit dem Empfänger gekoppelt ist, ist enthalten, um wenn der Netzwerkabschluss erkennt, dass die Genehmigung ihm zugeordnet ist, ein Datenpaket in Aufwärtsrichtung in einem Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung zu senden. Das Datenpaket in Aufwärtsrichtung enthält vor der Nutzinformation eine Kopfinformation.
Um das verwendete Verfahren zu erklären, wird angenommen, dass Netzwerkabschluss NT2 ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung ist, z.B. ein Netzwerkabschluss, der mit 1,24416 GBit/s sendet.
In 2 ist das Rahmen-Format in Aufwärtsrichtung gezeigt, das vom Zeitmultiplex nach dem bisherigen Stand der Technik verwendet wird. Wie man in 2 sehen kann, enthält das Datenpaket in einem Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung, der einem Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung zugeordnet ist, eine Kopfinformation niedrigerer Ordnung OL vor einer Nutzinformation niedrigerer Ordnung PL. Wenn ein Unter-Zeitschlitz in einem Zeitschlitz höherer Ordnung einem Netzwerkabschluss höherer Ordnung zugeordnet ist, z.B. NTa, NTb, NTc oder NTd (in der Figur nicht gezeigt), enthält jeder Unter-Zeitschlitz eine Kopfinformation höherer Ordnung OH, OH', OH" und OH''' vor einer Nutzinformation höherer Ordnung PO, PO', PO", bzw. PO'''. Eine Aneinanderreihung einer Anzahl von Unter-Zeitschlitzen, die mit einer Kopfinformation höherer Ordnung vor der Nutzinformation höherer Ordnung gefüllt sind, füllt exakt einen Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung.
Nimmt man als Beispiel den Rahmen in Abwärtsrichtung in 2, erkennt ein Netzwerkabschluss erst seine Kennung in einer Genehmigung und wenn er ein Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung ist, sendet er ein Informationspaket in einem 155-MBit/s-Zeitschlitz. Eine nachfolgende Kennung, die vom Leitungsabschluss übertragen wird, ist die eines Netzwerkabschlusses höherer Ordnung. Bei Erkennung seiner eigenen Kennung und mit der Kenntnis, dass er ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung ist, darf der Netzwerkabschluss ein Informationspaket in Aufwärtsrichtung in einem Unter-Zeitschlitz eines 155-MBit/s-Zeitschlitzes senden, der 1/4 davon ist. Damit in den Rahmen in Aufwärtsrichtung keine Lücken entstehen, hat der Leitungsabschluss eine nachfolgende Genehmigung für diesen oder einen anderen Netzwerkabschluss höherer Ordnung mitgesendet. Bei Erkennung dieser Kennung sendet der Netzwerkabschluss höherer Ordnung ein Informationspaket in Aufwärtsrichtung in einem nachfolgenden Unter-Zeitschlitz, wie in 2 gezeigt. Auf diese Weise wird der Netzwerkabschluss höherer Ordnung in die Lage versetzt, Informationspakete in Aufwärtsrichtung mit 322 MBit/s zu senden, während der Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung mit 155 MBit/s sendet, und nur ein Rahmen-Format verwendet wird, das sich für beide Datenraten eignet.
Wie oben erklärt, tritt bei Verwendung höherer Bitraten in Aufwärtsrichtung als 155,52 MBit/s eine zusätzliche Belastung der physikalischen Ebene auf, z.B. besonders an den optischen Eingangsstufen der Sender der optischen Netzwerkeinheit und am Empfänger des optischen Leitungsabschlusses.
In 3 wird gezeigt, dass dies vermieden werden kann, indem das Hauptprinzip der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Wenn der Netzwerkabschluss NT2 ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung ist, ist der Sender weiterhin enthalten, um nach einer vordefinierten Zeitdauer T nach dem Start des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung die Nutzinformation PH2 im Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung zu senden. Hierbei ist die vordefinierte Zeitdauer T so definiert, dass sie im Wesentlichen gleich einer Zeitdauer ist, die dazu benötigt wird, eine Kopfinformation niedrigerer Ordnung OL durch einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung zu übertragen. Bei höheren Bitraten und wenn eine größere Kopfinformation benötigt wird, steht während T genug Zeit zur Verfügung, diese Kopfinformation höherer Ordnung zu senden, d.h. die Kopfinformation wird mit einer höheren Übertragungsrate gesendet.
Ein Vorteil der vorliegenden Zuordnung gegenüber der in der Einleitung zitierten Anwendung ist, dass die Prinzipien der Bandbreitenvergabe beibehalten werden können. In der Anwendung der Einleitung musste die Lage der Genehmigungen in den PLOAM-Zellen in Abwärtsrichtung erweitert werden. Dies ist für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich, da die Zuordnung eines Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung entsprechend einer Eins-zu-Eins-Beziehung beibehalten werden kann.
In 4 wird eine effizientere Implementation der vorliegenden Erfindung gezeigt. Nehmen wir an, dass der Netzwerkabschluss NT2 in der Lage ist, mit einer Übertragungsrate zu senden, die 4-mal größer ist als die anfängliche geringere Übertragungsrate, und dass es wegen der physikalischen Einschränkungen bevorzugt wird, in die Kopfinformation OH2, die vom Netzwerkabschluss höherer Ordnung NT2 gesendet wird, N-mal die vordefinierte Anzahl von Kopfinformations-Bytes, die für die Kopfinformation niedrigerer Ordnung definiert wurde, d.h. 3 Bytes, aufzunehmen. Als Beispiel und wie in 4 gezeigt, wird N gleich 8 gewählt. Das bedeutet, dass die Kopfinformation höherer Ordnung, die vom Netzwerkabschluss höherer Ordnung NT2 in 3 gesendet wird, N-mal × 3 Bytes = 8 mal × 3 Bytes = 24 Bytes lang ist. Sendet man die definierten 24 Bytes Kopfinformation höherer Ordnung mit der Übertragungsrate höherer Ordnung, wird die verfügbare Zeitdauer, die vor der Nutzinformation verfügbar gemacht wurde, exakt gefüllt.
Wie in einem oben stehenden Abschnitt erläutert wurde, ist eine bevorzugte Implementation, um die verfügbare Bandbreite auf effizientere Weise, d.h. Nutzinformation zu Kopfinformation, zu nutzen, dass die Nutzinformation PH2, die vom Netzwerkabschluss höherer Ordnung NT2 übertragen wird, mindestens einmal, d.h. eine vordefinierte Anzahl von M mal die vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes, die für die Nutzinformation niedrigerer Ordnung, d.h. für eine ATM-Zelle, die 53 Bytes lang ist, definiert wurde. Als Beispiel und wie in 4 gezeigt, wird M gleich 8 gewählt. Die effizienteste Implementation der vorliegenden Anwendung ist in der Tat die Situation, in der N=M ist. In der Tat sind keine Bandbreiten-Lücken in Aufwärtsrichtung mehr verfügbar, und ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung NT2 wird in die Lage versetzt, die verfügbaren Zeitschlitze niedrigerer Ordnung in Aufwärtsrichtung zu benutzen, indem er die verfügbare Rahmenstruktur niedrigerer Ordnung und die verfügbaren Prinzipien der Bandbreitenvergabe niedrigerer Ordnung verwendet.
Es muss darauf hingewiesen werden, das obwohl das oben beschriebene Netzwerk der gewählten Ausführung ein ATM- (Asynchronous Transfer Mode)-Netzwerk in einem optischen Zeitmultiplexnetz mit Vielfachzugriff ist, die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf das Gebiet von ATM in einem optischen System begrenzt ist. Kleine Änderungen, die für einen Fachmann offensichtlich sind, können auf die oben beschriebene Ausführung angewendet werden, um sie an ein Verfahren zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite anzupassen, das Zeitschlitze in Aufwärtsrichtung aufteilt, das aber in andere Zeitmultiplexnetze integriert ist, in denen andere Arten von Datenpaketen mit anderen Arten von Kopfinformations- und Nutzinformations-Paketen übertragen werden.
Weiterhin muss darauf hingewiesen werden, dass obwohl die oben beschriebene Ausführung eine Erweiterung eines Netzwerkabschlusses auf eine Bitrate von 1,24416 GBit/s bereitstellt, die vorliegende Patentanmeldung nicht auf Zeitmultiplexsysteme mit Vielfachzugriff mit nur solchen Netzwerkabschlüssen höherer Ordnung beschränkt ist. Kleine Änderungen, die für einen Fachmann offensichtlich sind, können auf die oben beschriebene Ausführung angewendet werden, um sie an ein Verfahren und zugehörige Netzwerkabschlüsse und zugehörige Leitungsabschlüsse anzupassen, die mit anderen Übertragungsraten arbeiten, wie z.B. 2,48832 GBit/s (STM-16) oder 9,95328 GBit/s (STM-64).
Eine weitere Anmerkung ist, dass es offensichtlich ist, dass das Beispiel der Menge von 32 angeschlossenen Netzwerkabschlüssen keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt.
Eine letzte Anmerkung ist, dass obwohl die oben beschriebene Ausführung ein Verfahren bereitstellt, das als Referenz eine Zeitdauer nimmt, die benötigt wird, eine Kopfinformation niedrigerer Ordnung mit einem Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung zu übertragen, die gleich der Übertragung von 3 Bytes bei einer Übertragungsrate von 155,52 MBit/s ist, die vorliegende Patentanmeldung nicht auf ein Verfahren zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite in einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff, das nur diese spezielle Kopfinformation niedrigerer Ordnung und die Übertragungsgeschwindigkeit niedrigerer Ordnung als Referenz verwendet, beschränkt ist. Kleine Änderungen, die für einen Fachmann offensichtlich sind, können auf das oben beschriebene Verfahren und die Netzwerkabschlüsse angewendet werden, um als Referenz eine Zeitdauer zu verwenden, die benötigt wird, eine andere Kopfinformation niedrigerer Ordnung durch einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung zu übertragen, um die Implementation einer Erweiterung in Richtung auf höhere Bitraten zu beschreiben.
Obwohl die Prinzipien der Erfindung oben in Zusammenhang mit einer speziellen Vorrichtung beschrieben wurden, muss deutlich erstanden werden, dass diese Beschreibung nur als Beispiel erfolgt und nicht als Beschränkung des Umfangs der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen beschrieben.

Claims

Ein Verfahren zur Zuteilung von Aufwärtsbandbreite in einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff, das einen Leitungsabschluss (LT) über ein baumähnliches Netzwerk mit einer Vielzahl von Netzwerkabschlüssen (NT1, NT2, ..., NT31, NT32) koppelt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Bei Empfang einer Genehmigung durch einen Netzwerkabschluss (NT2) vom Leitungsabschluss (LT) und bei Erkennung, dass die Genehmigung zu dem Netzwerkabschluss (NT2) gehört, Senden eines Datenpaketes in Aufwärtsrichtung durch den Netzwerkabschluss (NT2) in einem Aufwärts-Zeitschlitz und Aufnahme einer Kopfinformation vor der Nutzinformation in das Datenpaket, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Netzwerkabschluss (NT2) ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung ist, das Verfahren weiterhin einen Schritt umfasst, in dem die Nutzinformation (PH2) in dem Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung nach einer vordefinierten Zeitdauer (T) nach dem Start des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung gesendet wird, und die vordefinierte Zeitdauer (T) im Wesentlichen gleich der Zeitdauer ist, die dazu benötigt wird, eine Kopfinformation niedrigerer Ordnung (OL) durch einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung zu senden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfinformation (OH2) durch den Netzwerkabschluss höherer Ordnung (NT2) während der vordefinierten Zeitdauer (T) gesendet wird.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kopfinformation niedrigerer Ordnung eine erste vordefinierte Anzahl von Kopfinformations-Bytes definiert wird und dadurch, dass in der Kopfinformation (OH2), die von dem Netzwerkabschluss höherer Ordnung (NT2) übertragen wird, mindestens das Doppelte (N) der vordefinierten Anzahl von Kopfinformations-Bytes enthalten ist.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Nutzinformation niedrigerer Ordnung eine vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes definiert wird und dadurch, dass in der Nutzinformation (PH2), die von dem Netzwerkabschluss höherer Ordnung (NT2) übertragen wird, mindestens einmal (M) die vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes enthalten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die Gleichsetzung des mindestens Einmaligen (M) der zweiten vordefinierten Anzahl von Nutzinformations-Bytes mit dem mindestens Doppelten (N) der ersten vordefinierten Anzahl von Kopfinformations-Bytes umfasst.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus einer Vielzahl von Netzwerkabschlüssen (NT1, NT2, ..., NT31, NT32) ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4 und jedem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes eine Asynchronous-Transfer-Mode-Zelle ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4 und einem beliebigen aus Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Anzahl von Nutzinformations-Bytes mindestens ein Ethernet-Paket enthält.
Ein Netzwerkabschluss höherer Ordnung (NT2) zur Verwendung in einem Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff, das einen Leitungsabschluss (LT) über ein baumähnliches Netzwerk mit einer Vielzahl von Netzwerkabschlüssen (NT1, NT2, ..., NT31, NT32) koppelt, die den Netzwerkabschluss (NT2) enthält, und wobei der Netzwerkabschluss (NT2) folgendes enthält: – Einen Empfänger zum Empfang einer Genehmigung vom Leitungsabschluss (LT); und – einen Sender, der an den Empfänger gekoppelt ist, um bei Erkennung, dass die Genehmigung zum Netzwerkabschluss (NT2) gehört, ein Datenpaket in Aufwärtsrichtung in einem Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung zu senden, wobei das Datenpaket in Aufwärtsrichtung eine Kopfinformation vor der Nutzinformation enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender weiterhin vorhanden ist, um eine vordefinierte Zeit (T) nach dem Beginn des Zeitschlitzes in Aufwärtsrichtung die Nutzinformation (PH2) in dem Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung zu senden, wobei die vordefinierte Zeit (T) im Wesentlichen gleich einer Zeitdauer ist, die dazu benötigt wird, eine Kopfinformation niedrigerer Ordnung (OL) durch einen Netzwerkabschluss niedrigerer Ordnung zu senden.
Ein Zeitmultiplexsystem mit Vielfachzugriff, das einen Leitungsabschluss (LT) über ein baumähnliches Netzwerk mit einer Vielzahl von Netzwerkabschlüssen (NT1, NT2, ..., NT31, NT32) koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens einen Netzwerkabschluss (NT2) gemäß Anspruch 9 enthält.