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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf den Transport von Daten im ATM-Format
zwischen ATM-Netzwerken über
ein Multiprotokoll-Kommunikations-Netzwerk, das eine Multi Protokoll-Etikettvermittlung
verwendet.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
gibt eine große
Anzahl von Kommunikations-Netzwerken unterschiedlicher Arten, die
jeweils speziell für
unterschiedliche Zwecke ausgelegt wurden. Diese Netzwerke konvergieren,
um ein großes Netzwerk
zu bilden. Benutzerverkehr einer Art muss viele unterschiedliche
Netzwerke durchqueren, die nach unterschiedlichen Paradigmen arbeiten
und unterschiedliche Protokollstapel erfordern, bis er das Ziel
erreicht. Die MPLS (Multiprotokoll-Etikettvermittlung) wird entwickelt,
um einige der Probleme zu lösen,
die sich aus dem Vorhandensein unterschiedlicher Protokolle entlang
des Verkehrspfades ergeben.
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Beispielsweise
macht, während
sich ein Paket eines verbindungslosen Netzwerk-Schicht-Protokolls, wie zum Beispiel
des Internetprotokolls, von einem Router zum nächsten bewegt, jeder Router
eine unabhängige
Weiterleitungs-Entscheidung für
dieses Paket, jeder Router analysiert das Kopffeld des Paketes,
und auf jeden Router läuft
ein Netzwerk-Schicht-Routenführungs-Algorithmus
ab. Jeder Router wählt
unabhängig
einen nächsten
Sprungabschnitt (Hop) für
das Paket auf der Grundlage seiner Analyse des Kopffeldes des Paketes
und der Ergebnisse des Ablaufs des Routenführungs-Algorithmus.
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Paket-Kopffelder
enthalten beträchtlich
mehr Information, als es einfach zur Wahl des nächsten Hops erforderlich ist.
Die Wahl des nächsten
Hops kann daher als die Zusammensetzung von zwei Funktionen betrachtet
werden. Die erste Funktion unterteilt den gesamten Satz von möglichen
Paketen in einen Satz von „Weiterleitungs-Äquivalenz-Klassen (FECs)". Die zweite Funktion
setzt jede FEC auf einen nächsten
Hop um. Insoweit als es die Weiterleitungs-Entscheidung betrifft,
werden unterschiedliche Pakete, die in die gleiche FEC umgesetzt
werden, unterscheidbar. Alle Pakete, die zu einer bestimmten FEC
gehören
und die sich von einem bestimmten Knoten aus bewegen, folgen dem
gleichen Pfad (oder, wenn bestimmte Arten von Mehrpfad-Routenführungen
im Gebrauch sind, so folgen sie einem eines Satzes von Pfaden, die
der FEC zugeordnet sind).
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Bei
der konventionellen IP-Weiterleitung betrachtet ein bestimmter Router
typischerweise zwei Pakete als zur gleichen FEC gehörig, wenn
es irgendeinen Adressen-Präfix
X in den Routenführungstabellen
dieses Routers gibt, derart, dass X die „längste Übereinstimmung" für jede Paket-Zieladresse
ist. Während
das Paket das Netzwerk durchquert, überprüft jeder Hop seinerseits erneut
das Paket und ordnet es einer FEC zu.
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MPLS
wird als eine Technik entwickelt, die versucht, die Netzwerkressourcen,
wie zum Beispiel die Bandbreite, effizienter zu nutzen, während Dienste,
beispielsweise QoS (Dienstgüte)
aufrecht erhalten bleiben. Sie kann irgendein Netzwerk-Schicht-Protokoll übertragen.
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Die
Veröffentlichung
IETF-MPLS-ARC-06 „Multiprotocol
Label Switching Architecture" von
Rosen et al, August 1999, beschreibt die Architektur von MPLS im
Einzelnen.
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Eine
Veröffentlichung „A Study
on interworking scenarios between ATM-based MPLS network and IPOA/LANE
network" von Tai
Won Um und Jun Kyun Choi, veröffentlicht
in „Proceedings
of the IEEE Conference 2000 on High Performance Switching and Routing", Heidelberg, Deutschland
26-29. Juni 2000, IEEE, US, Seiten 275-280. Beschreibt einen ATM-Etikett-Rand-Router
(ATM-LER), der das Kopffeld von ankommenden IP-Paketen von den IPOA- oder
LANE-Netzwerken analysiert, um die entsprechenden FEC und LSP zu
finden. Der ATM-LER hat zwei zusammengefasste Funktionalitäten. Das
Lesen der ATM-Nutzinformation, wie zum Beispiel der Ziel-IP-Adresse des IP-Paketes
in der ATM-Nutzinformation; und die Schaffung eines MPLS-Kopffeldes. In MPLS
verfolgt die Zuordnung eines bestimmten Paketes zu einer bestimmten
FEC lediglich einmal, wenn das Paket in das Netzwerk eintritt. Die FEC,
der das Paket zugeordnet wird, wird als ein kurzer, eine feste Länge aufweisender
Wert codiert, der als „Etikett" bekannt ist. Wenn
ein Paket an seinen nächsten
Hop weitergeleitet wird, so wird das Paket zusammen mit diesem ausgesandt;
das heißt,
die Pakete werden „etikettiert", bevor sie weitergeleitet werden.
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An
nachfolgenden Hops gibt es keine weitere Analyse des Netzwerk-Schicht-Kopffeldes des Paketes.
Vielmehr wird das Etikett als ein Index in einer Tabelle verwendet,
die den nächsten
Hop und ein neues Etikett spezifiziert. Das alte Etikett wird durch das
neue Etikett ersetzt, und das Paket wird an seinen nächsten Hop
weitergeleitet.
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In
dem MPLS-Weiterleitungs-Paradigma erfolgt, sobald ein Paket einer
FEC zugeordnet wurde, keine weitere Kopffeld-Analyse durch nachfolgende Router;
die gesamte Weiterleitung wird durch die Etiketten gesteuert. MPLS
verwendet ein Etikett zur Einkapselung des nativen Verkehrs und
bildet ein etikettiertes Paket. Jeder MPLS-Knoten vermittelt etikettierte
Pakete zu dem nächsten
MPLS-Knoten unter Verwendung von Etiketten. Ein MPLS-Paket durchquert
unterschiedliche Arten von Netzwerken, eines nach dem anderen, bevor
es den Ziel-MPLS-Knoten erreicht, der das Paket in seine native
Form zurück umwandelt.
Es sei außerdem
bemerkt, dass MPLS-Etiketten eine feste Länge aufweisen, die in manchen
Umgebungen 0 Bytes lang sein kann. Beispielsweise können MPLS-Pakte über eine
mit Zeitschlitzen arbeitende Verbindungsstrecke, beispielsweise
TDM- (Zeitmultiplex-) Verbindungsstrecke transportiert werden. In
diesem Fall werden die MPLS-Pakete auf einen bestimmten Zeitschlitz
auf der Verbindungsstrecke umgesetzt. Sobald eine derartige Verbindungsstrecke
für den
MPLS-Verkehr aufgebaut wurde, müssen
MPLS-Pakete nicht mehr länger
MPLS-Etiketten tragen.
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Es
sei hervorgehoben, dass Anstrengungen gemacht wurden, die Ausdrücke „Einkapseln
einer Nutzinformation in ein MPLS-etikettiertes Paket", „Anordnung
einer Nutzinformation in ein MPLS-etikettiertes Paket", „Paketisieren
in ein MPLS-Paket" und
andere ähnliche
Ausdrücke
zu unterscheiden. Es ist jedoch möglich, dass „Einkapseln
einer Nutzinformation in ein MPLS-etikettiertes Paket" an irgendeiner Stelle
das „Einkapseln
einer Nutzinformation in ein MPLS-etikettiertes Paket mit einem 0-Byte-Etikett" bedeuten könnte, dass
heißt „Anordnung
einer Nutzinformation in ein MPLS-etikettiertes Paket".
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Die
Kunden-Nutzinformation erscheint in einer Vielzahl von Formaten,
und ein MPLS-Knoten muss
sie analysieren, sodass er die Nutziformation in MPLS-etikettierte
Pakete mit einem MPLS-Paket-Etikett einfügen kann, das ausreichende
Information zur richtigen Weiterleitung der Nutzdaten an den nächsten MPLS-Knoten
hat. Die MPLS-Pakete können
daher über
unterschiedliche Medien beispielsweise ATM, Frame-Relay, TDM, DWDM
(dichtes Wellenlängen-Multiplex)
LAN (Ethernet usw.) usw. transportiert werden. MPLS bildet daher
eine MPLS-Domäne,
die eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von Netzwerken umfasst.
Dies hat eine Anzahl von Vorteilen gegenüber der konventionellen Netzwerk-Schicht-Weiterleitung.
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Wie
dies in 1 gezeigt ist, ermöglicht es MPLS
daher, eine Multi-Dienste-MPLS-Domäne zu bilden,
die eine Anzahl von unterschiedlichen Netzwerken umfasst, wie zum
Beispiel IP, ATM, Frame-Relay, TDM, DWDM, LAN, usw.. Im Gegensatz zu
anderen Netzwerken, beispielsweise ATM, LAN, usw. kann die MPLS-Domäne sehr
einfach in Ausdrücken
der Anzahl von Verbindungen, der Bandbreiten-Administration, der Ausfall- (Fehler-)
Verwaltung usw. aufwärts
skaliert werden. In 1 kann eine MPLS-Domäne aus einer
Aggregation unterschiedlicher Netzwerke 12 gebildet sein.
Knoten 14 und 16 an dem Rand der MPLS-Domäne enthalten MPLS-Fähigkeiten
und wirken als MPLS-Knoten, die eine Vielzahl von unterschiedlichem
Verkehr zu und von externen Netzwerken abwickeln, die TDM, LAN, IP,
Frame-Relay, IP, ATM usw. einschließen. In der Figur kommunizieren
die Knoten miteinander in ATM-Verkehr.
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Bei
einer Ausführungsform
wird der Transport der MPLS-Pakete zwischen zwei MPLS-fähigen Knoten über ein
derartiges Verbindungsschicht-Protokoll, wie zum Beispiel das PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll)
ausgeführt.
Andere Verbindungsschicht-Protokolle
können
bei passenden Modifikationen für
diesen Zwecke in Betracht gezogen werden. Das PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll)
ist auf dem Gebiet der Datenkommunikation gut bekannt. Kurz gesagt
ist jedoch das PPP für
einfache Verbindungsstrecken ausgelegt, die Pakete zwischen zwei
Peers (gleichberechtigten Partnern) transportieren. Diese Verbindungsstrecken
ergeben einen gleichzeitigen bidirektionalen Vollduplex-Betrieb,
und es wird angenommen, dass sie Pakete in einer Reihenfolge liefern.
Das PPP besteht aus einer Möglichkeit
zum Einkapseln von Multiprotokoll-Datagrammen, einem Verbindungs-Steuerprotokoll
(LCP) zum Aufbau, zum Konfigurieren und zum Testen der Datenstrecken-Verbindung
und einer Familie von Netzwerk-Steuerprotokollen (NCPs) zum Aufbau
und zur Konfiguration unterschiedlicher Netzwerk-Schicht-Protokolle.
Dieses Protokoll ist in der Lage, MPLS-Pakete zwischen zwei MPLS-fähigen Knoten
zu transportieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit Problemen der Anordnung von
ATM-Zellen in MPLS-etikettierten
Paketen derart, dass die ATM-Zellen in geeigneter Weise über Netzwerke transportiert
werden und an dem Ziel-MPLS-Knoten ohne Verlust von ATM-Diensten
regeneriert werden können.
Durch diese Erfindung können
daher ATM-Zellen zu selbstbeschreibenden MPLS-Paketen geformt werden,
die die erforderliche Information bezüglich der Aussendung über eine
MPLS-Domäne
zu einen richtigen Ziel-MPLS-Knoten tragen.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Erzeugung
eines Multiprotokoll-Etikettvermittlungs- (MPLS-) etikettierten
Pakets zum Übertragen
von einer oder mehreren ATM-Zellen zwischen zwei Knoten über eine MPLS-Domäne gerichtet,
wobei das Verfahren den Schritt des: Lesens eines ATM-Kopffeldes
umfasst, um Attribute einer ATM-Zelle zu gewinnen, die an einem
ersten Knoten empfangen wird, wobei die Attribute der ATM-Zelle
einen Typ einer ATM-Nutzinformation
einschließen;
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die folgenden
Schritte umfasst: Erzeugen eines gemeinsamen ATM-Kopffeldes für die ATM-Zelle,
wobei das gemeinsame ATM-Kopffeld den Typ der ATM-Nutzinformation und andere
Attribute der ATM-Zelle abbildet, und Erzeugen eines MPLS-etikettierten
Paketes, dass das gemeinsame ATM-Kopffeld und die ATM-Nutzinformation einschließt, wobei
die MPLS-etikettierten Pakete Routenführungs-Information an einen zweiten Knoten
enthalten.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zum
Transport von ATM-Zellen zwischen zwei Knoten über eine Multiprotokoll-Etikettvermittlung-
(MPLS-) Domäne
gerichtet, die eine ATM-Kopffeld-Leseeinrichtung
zum Lesen eines ATM-Kopffeldes zur Gewinnung von Attributen einer
empfangenen ATM-Zelle einschließt, wobei
die Attribute einen Typ der ATM-Nutzinformation
einschließen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Folgendes umfasst:
ein Neuzusammenfügungs-Modul
(74) zum Erzeugen eines gemeinsamen ATM-Kopffeldes für die ATM-Zelle,
wobei das gemeinsame ATM-Kopffeld
den Typ der ATM-Nutzinformation und andere Attribute der ATM-Zelle
abbildet, und eine Weiterleitungs-Einrichtung (76) zum
Erzeugen eines MPLS-etikettierten
Pakets, das das gemeinsame ATM-Kopffeld und die ATM-Nutzinfor mation
einschließt,
wobei das MPLS-etikettierte Paket Weiterleitungs-Information an
einen zweiten Knoten einschließt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung wird durch Lesen der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung
unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen gewonnen, in
denen:
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1 eine
MPLS-Domäne
zeigt, die mit Rand-Knoten versehen ist und verschiedene Netzwerke
enthält;
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1A ein
Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zur Erzeugung eines MPLS-etikettierten
Paketes und zu dessen Aussendung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1B ein
Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Erzeugung eines MPLS-etikettierten Paketes und
dessen Aussendung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
ATM-Zellenformat ist;
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3 die
Konstruktion von ATM-Zellen gemäß dem AAL3/4-Protokoll
zeigt;
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4 die
Konstruktion von ATM-Zellen gemäß dem AAL5-Protokoll
zeigt;
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5 ein
MPLS-Kopffeld-Format ist;
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6 eine
erste Art und Weise der Konstruktion von MPLS-Paketen aus ATM-Zellen
zeigt;
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7 eine
zweite Art und Weise zur Konstruktion von MPLS-Paketen aus ATM-Zellen
zeigt;
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8 eine
dritte Art und Weise zur Konstruktion von MPLS-Paketen aus ATM-Zellen
zeigt;
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9 die
vierte Art und Weise der Konstruktion von MPLS-Paketen aus ATM-Zellen
zeigt;
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10 noch
eine Art und Weise der Konstruktion von MPLS-Paketen aus ATM-Zellen
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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11 das
gemeinsame ATM-Kopffeld-Format gemäß Ausführungsformen der Erfindungen zeigt;
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12 und 13 eine
Vielzahl von ATM-Nutzinformations-Formaten zeigen, die gemäß Ausführungsformen
der Erfindung eingekapselt werden können;
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14 ein
Bündel-ATM-Kopffeld-Format
gemäß Ausführungsformen
der Erfindung zeigt;
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15, 16 und 17 einen
Datenpfad-Fluss und eine MPLS-Paket-Konstruktion gemäß einiger Ausführungsformen
der Erfindung zeigen;
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18 und 19 einen
Datenpfad-Fluss und MPLS-Paket-Konstruktion gemäß einiger Ausführungsformen
der Erfindung zeigen, bei denen die ATM-Zellen von Rahmen-Daten
gebildet sind;
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20 ist
ein Blockschaltbild eines MPLS-Knotens ist, das Funktionen zeigt,
die an einem Quellen-Knoten ausgeführt werden.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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1A zeigt
ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung eines Pakets zum Transport
oder zum Senden einer ATM-Zelle
von einem Quellen-Knoten zu einem Ziel-Knoten über eine Multiprotokoll-Etikettvermittlungs-
(MPLS-) Domäne.
Wie dies in 1A gezeigt ist, wird ein ATM-Kopffeld gelesen
(20), um Attribute einer an einem ersten Knoten empfangenen ATM-Zelle
zu gewinnen. Die Attribute der ATM-Zelle schließen einen Typ der ATM-Nutzinformation ein. Ein
gemeinsames ATM-Kopffeld wird für
die ATM-Zelle erzeugt (22). Das gemeinsame ATM-Kopffeld
bildet den Typ der ATM-Nutzinformation und andere Attribute der
ATM-Zelle ab. Dann wird ein MPLS-etikettiertes Paket so erzeugt,
dass es das gemeinsame ATM-Kopffeld und die ATM-Nutzinformation
enthält
(24). Das erzeugte MPLS-etikettierte Paket wird zu einem
Zielknoten gesandt (26).
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Wenn
die Attribute der ATM-Zelle anzeigen, dass eine Vielzahl von Zellen-Nutzinformationen
gebündelt
sind, wie dies in 1B gezeigt ist, so wird eine
Vielzahl von an dem Quellen-Knoten empfangenen ATM-Kopffeldern gelesen,
um Attribute der Zellen-Nutzinformationen zu gewinnen (30).
Ein gemeinsames ATM-Kopffeld
für die
erste Zellen-Nutzinformation wird erzeugt (32). Das gemeinsame ATM-Kopffeld
bildet die Attribute der ersten Zellen-Nutzinformation ab. Für jede der
nachfolgende Zellen-Nutzinformationen wird ein Bündel-Kopffeld erzeugt, um Nutzinformations-Typ-Anzeigen
der nachfolgenden Zellen-Nutzinformationen abzubilden (34).
Dann wird ein MPLS-etikettiertes Paket so erzeugt, dass es das gemeinsame
ATM-Kopffeld, Bündel-Kopffelder
und Zellen-Nutzinformationen einschließt (36) Das erzeugte
MPLS-etikettierte Paket wird an einen Ziel-Knoten gesandt (38).
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Vor
einer weiteren ausführlichen
Beschreibung dieser Schritte werden die Merkmale von ATM-Zellen
und MPLS-Paketen beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung
zu unterstützen.
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2 zeigt
ein ATM-Zellen-Format. In der Figur sind die ersten 5 Bytes das
ATM-Zellen-Kopffeld, das
aus 6 Feldern besteht, GFC (generische Fluss-Steuerung), VPI (virtuelle
Pfad-Identifikation), VCI (virtuelle Kanal-Identifikation), PTI
(Nutzdaten-Typ-Anzeige),
CLP (Zellenverlust-Priorität)
und HEC (Kopffeld-Fehlerkontrolle). Das Nutzinformationsfeld hat
48 Bytes.
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Es
sind einige wenige Teilmengen des ATM-Transports in Gebrauch, beispielsweise
AAL1, AAL2, AAL3/4, AALS und andere proprietäre Transporte, usw.. 3 zeigt
wie ein Benutzer-Rahmen in ATM-Zellen eingekapselt und gemäß AAL3/4
transportiert wird. (A): Nachdem sie mit Marken für den Beginn
und das Ende eingekapselt wurde, wird Benutzer-Information (Benutzer-INFO)
in Paketen oder Rahmen in eine Serie von Paketen mit jeweils 48 Bytes
bei (B) segmentiert. (B): Jedes Paket trägt ein Kopffeld und einen Endteil,
die beide eine feste Länge
aufweisen (beispielsweise jeweils 2 Bytes). Das Kopffeld enthält Felder,
die MID (Mitteilungs-IDentifikation), SN (Sequenz-Nummer) und BOM
(Beginn der Mitteilung) oder EOM (Ende der Mitteilung) anzeigen.
Der Endteil enthält
Felder, die LEN (Länge)
und CRC darstellen. Das letzte Paket der Serie kann ein PAD (Auffüllung) enthalten.
(C): Jedes Paket der Serie wird mit einem 5-Byte-ATM-HDR (ATM-Kopffeld) für den Transport
eingekapselt. In diesem Format wird die Nutzinformation jeder ATM-Zelle
als Zellen-Nutzinformation betrachtet, weil die Nutzinformation
wesentliche Zellen-Information enthält. Die Zellen-Information
wird zur Neuzusammenfügung
von Nutzinformation benötigt.
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4 zeigt
andererseits, wie AAL5-Zellen transportiert werden. (A): Benutzer-Information in Paketen
oder Rahmen wird erst durch einen Nachspann eingekapselt, der aus
PAD, LEN, UU/CPI und CRC-Feldern mit festen Bytes besteht. Die Auffüllung kann
irgendeine Länge
zwischen 0 und 47 Bytes haben. Die UU/CPI-Felder weisen jeweils
1 Byte auf und dienen zur Benutzer-zu-Benutzer-Information bzw.
zur Anzeige des gemeinsamen ATM-Teils. (B): die Benutzer-Information
und der Nachspann werden in eine Serie von Paketen von jeweils 48
Bytes segmentiert. (C): Jedes Paket wird mit einem ATM-Kopffeld
versehen, wobei eines der Felder hiervon zur Anzeige von entweder „mehr" oder „letztes" verwendet wird. „Mehr" stellt weitere ATM-Zellen
von diesem Datagramm dar, die folgen, und „letzte" bezeichnet die letzte Zelle dieses
Datagramms. Im Gegensatz zu AAL3/4 wird dieses Format als Rahmen-Nutzinformation betrachtet,
weil die Nutzinformation keine Zellen-Information enthält sondern
annimmt, dass jede Nutzinformation ein Teil eines Rahmens ist und
in einer Folge an dem Ziel für
die Neuzusammenfügung der
Nutzinformationen ankommt.
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5 zeigt
ein MPLS-Kopffeld- (Etikett-) Format gemäß einer Ausführungsform.
Das Kopffeld besteht aus 4 Bytes, von denen 20 Bits Etikett-Felder zur
Angabe des nächsten
MPLS-Knotens sind. TTL ist ein Feld, dass die Lebensdauer für das Paket
anzeigt, und S wird gesetzt, um anzuzeigen, dass sich das Paket
am Boden des Stapels befindet, oder nicht. EXP hat drei reservierte
Bits für
experimentelle Zwecke. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, hat das MPLS-Kopffeld
eine vorher festgelegte Länge zwischen
0 und 4 Bytes.
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Es
gibt verschiedene Mechanismen zum Formen von MPLS-Paketen mit ATM-Zellen.
- 1) Die gesamte ATM-Zelle vollständig mit
dem ATM-Kopffeld wird als eine MPLS-Nutzinformation behandelt. Daher
wird die gesamte ATM-Zelle (53 Bytes) eingekapselt und mit einem
MPLS-Etikett (4 Bytes) versehen. 6 zeigt
diese Anordnung für
den Transport. Dies führt
zu 9 Bytes (4 Bytes des MPLS-Etiketts und 5 Bytes des ATM-Kopffeldes)
an Zusatzinformation für
jeweils 48 Bytes der ATM-Nutzinformation,
die transportiert wird. Wenn die ATM-Zellen tatsächlich von einem AAL5-segmentierten
Rahmen sind, so können
möglicherweise
weitere 55 Bytes in der letzten Zellen vergeudet werden, weil PAD,
UU, CPI, AAL5, CRC und die Länge
nicht benötigt
werden.
- 2) Die ATM-Zelle abzüglich
des HEC-Feldes wird als eine MPLS-Nutzinformation behandelt und
in ein MPLS-Paket mit einem MPLS-Etikett eingekapselt. 7 zeigt
diese Anordnung des Transports. Die HEC kann an dem Austrittsende
der MPLS-Domäne
regeneriert werden. Dies führt
zu 8 Bytes (4 Bytes in dem MPLS- Etikett
und 4 Bytes des ATM-Kopffeldes) an Zusatzinformation für jede 48
Bytes, die transportiert werden. Wie im vorstehenden Fall (1) kann
dies möglicherweise zu
55 Bytes führen,
die in der letzten Zelle vergeudet werden, wenn die ATM-Zellen tatsächlich ein segmentierter
AAL5-Rahmen sind.
- 3) Wenn die ATM-Zellen von einem AALS-Rahmen sind, so können diese
Zellen ohne Kopffelder als eine MPLS-Nutzinformation behandelt werden,
und jede kann in ein MPLS-Paket mit einem MPLS-Etikett eingekapselt
werden. Es werden keine ATM-Kopffelder der Zellen in das MPLS-Paket
eingekapselt. 8 zeigt diese Anordnung des
Transports. Dies ist jedoch schwierig, wenn nicht unmöglich, weil
nicht genügend
Bits zur Verfügung
stehen, um PTI und CLP in einem MPLS-Etikett abzubilden. Wie dies
in 5 zu erkennen ist, gibt es in einem MPLS-Etikett
lediglich 3 reservierte Experimental-Bits, die für diesen Zweck verwendet werden
können,
während
es 4 Bits von CLP und PTI in dem ATM-Kopffeld gibt, die erfasst
werden müssen,
um eine ATM-Signalisierung und dergleichen zu unterscheiden. Weiterhin
kann VPC in diesem Schema nicht unterstützt werden.
- 4) ATM-Zellen mit dem gleichen Kopffeld werden miteinander gebündelt und
in ein MPLS-Paket mit einer Kopie des ATM-Kopffeldes und einem MPLS-Etikett
eingekapselt. Hierdurch wird die Zusatzinformation willkürlich durch
die Anzahl von zu bündelnden
ATM-Zellen verringert, was jedoch entsprechend zu einer Vergrößerung (willkürlich) der
Puffer-Verzögerung
und der Puffer-Größen führt. Diese
Charakteristik kann für
manche Arten von Verkehr unkritisch sein. Beispielsweise ist dies
für CBR-Verkehr
schlecht, jedoch unkritisch für
UBR-Verkehr. 9 zeigt diese Anordnung des
Transports. Die ATM-Zellen, die in ein MPLS-Paket gebündelt werden,
müssen
hinsichtlich der VCI- und VPI-Felder des ATM-Kopffeldes identisch
sein. Der Inhalt schließt
daher VCI und CPI zusätzlich
zu PTI und CLP ein. Die letzteren zwei Felder können sich in ihrem Wert zwischen den
Zellen ändern,
doch müssen
die VCI- und CPI-Werte gleich sein. Die Bündelung wird sehr wenig effizient
und führt
unnötige
Verzögerungen ein.
- 5) Ein oder mehrere ATM-Zellen mit dem gleichen VPI- oder VPI/VCI-Wert
können
ein in ein MPLS-Paket eingekapselt werden, wobei ein MPLS-Etikett
die VPI- und VCI-Werte
abbildet. Ein zusätzliches
Byte (das als gemeinsames ATM-Kopffeld bezeichnet wird) wird zu
dem MPLS-Paket hinzugefügt.
Das zusätzliche
Byte zeigt den Typ der ATM-Zellen an, die in dem MPLS-Paket eingekapselt
sind. 10 zeigt diese Anordnung des
Transports gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, bei der lediglich eine ATM-Zelle in ein MPLS-Paket
gepackt wird. Wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird,
können
mehr als einen ATM-Zelle mit gleichen VPI- oder VPI/VCI-Wert in
einem MPLS-Paket gemäß dieser
Erfindung angeordnet werden. In einem derartigen Fall wird zusätzlich zu
einem gemeinsamen ATM-Kopffeld jede ATM-Zellen-Nutzinformation mit
einem Bündel-Kopffeld
verbunden, das nachfolgend ausführlich
beschrieben wird. Im Gegensatz zu dem vorstehenden Fall (4) können die ATM-Zellen
von unterschiedlichen Datenströmen oder
von dem gleichen sein, solange sie zu dem gleichen MPLS-Knoten zu
transportieren sind.
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Es
sei hervorgehoben, dass sich das MPLS-Etikett in seiner Größe von 0
Bytes bis zu 4 Bytes ändern
kann, in Abhängigkeit
von den Medien, auf denen sich das Paket bewegt.
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Gemäß 11 wird
das gemeinsame ATM-Kopffeld zur Anzeige des Typs der in dem MPLS-Paket übertragenen
ATM-Nutzinformation verwendet. Beispielsweise kann es anzeigen,
ob die Nutzinformation von entweder VCC- oder VPC-Verbindungen ist.
Es zeigt weiterhin an, ob es eine einzelne Zelle, ein Bündel von
Zellen, einen AAL5-Rahmen oder ein Fragment eines Rahmens trägt. Das Feld
ist ein Byte breit, gemäß einer
Ausführungsform. Es
besteht aus den folgenden Feldern:
- (a) CLP
(1 Bit): ATM-Zellenverlust-Priorität
- (b) VCC/VPC (1 Bit): Zeigt an, wenn dies eine VCC- oder VPC-Verbindung
ist.
- (c) Zelle/Rahmen (1 Bit): Zeigt an, ob dies ein Zellen- oder
Rahmen- (beispielsweise AAL5) Format ist.
- (d) APTI (5 Bits): ATM-Nutzinformations-Typ-Anzeige, die auf
der Grundlage des Zellen/Rahmen-Feldes definiert ist.
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Innerhalb
des APTI gibt es die folgenden Felder für entweder VCC- oder die VPC-Verbindung:
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Für das ATM-Zellenformat:
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- (i) Einzel/Bündel (1 Bit): Dies zeigt an,
ob die Nutzinformation eine einzelne Zelle oder ein Bündel von
Zellen überträgt.
- (ii) PTI (PTI[2:0], 3 Bits): Nutzinformations-Typ-Anzeige, wenn
dies eine einzelne Zelle ist.
- (iii) PTI (PTI[1:0], 2 Bits): Nutzinformations-Typ-Anzeige,
wenn dies ein Bündel
von Zellen ist.
- (iv) B EFCI (1 Bit): Gebündelte
EFCI (Explizite Vorwärts-Überlastungs-Anzeige).
Falls gebündelte
Zellen eine Überlastung
erfahren, so wird dieses Bit gesetzt. Dieses Bit wird durch eine ODER-Verknüpfung mit
der EFCI jeder Benutzerzelle in dem Bündel zur Segmentierungszeit
gesetzt.
- (v) EXT (1 Bit): Erweiterung des gemeinsamen ATM-Kopffeldes.
Falls gesetzt, so wird ein zweites gemeinsames ATM-Kopffeld gebildet.
Das zweite Oktett ist derzeit undefiniert (es kann zur Übertragung
einer Sequenznummer verwendet werden, und es kann ein definiertes
EXT-Bit haben).
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Für das Rahmen-Format:
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- (i) FPTI[2:0] (3 Bits): Rahmen-Nutzinformations-Typ-Anzeige:
Die folgenden Werte werden zugeordnet:
0:BOM (Beginn der Mitteilung),
1:SSM (Einzelsegment-Mitteilung),
2:SSM mit UU/CPI, 3:SSM mit
Auffüllung
und UU/CPI,
4:COM (Fortsetzung der Mitteilung), 5:EOM (Ende
der Mitteilung),
6:EOM mit UU/CPI,
7:EOM mit Auffüllung und
UU/CPI.
- (ii) FCI (1 Bit): ATM EFCI.
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Die 12 und 13 zeigen
verschiedene ATM-Nutzinformations-Formate, die gemäß Ausführungsformen
der Erfindung paketisiert werden können. In den Figuren ist das
gemeinsame Kopffeld an dem oberen Ende gezeigt, und eine Anzahl
von ATM-Nutzinformations-Formaten ist unterhalb hiervon gezeigt.
Wie dies vorher gezeigt wurde, wird eine ATM-Verbindung durch die
Verwendung von VPI und VCI hergestellt. 13 zeigt
daher ebenfalls Fälle,
in denen VCI in der Nutzinformation enthalten sein muss, wenn dies
eine VPC-Verbindung ist. Im Fall von Bündel-Zellen kann ein VCI-Feld
wahlweise in einer ATM-Nutzinformation enthalten sein, wie diese
in 13 durch gestrichelte Linien gezeigt ist.
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Wenn
eine Vielzahl von ATM-Zellen-Nutzinformationen in ein MPLS-Paket
gepackt werden, so wird B Hdr (ATM-Bündel-Kopffeld) zum Markieren
jeder ATM- Nutzinformation
verwendet. 14 zeigt das Bündel-Kopffeld-Format
mit einer Breite von einem Oktett. In der Figur ist CLP (1 Bit)
eine ATM-CLP. VCI (1 Bit) zeigt an, wenn ein 2-Byte-VCI-Feld zwischen
dem ATM-Bündel-Kopffeld
und der Zellen-Nutzinformation
eingefügt
ist. PTI (3 Bits) ist die Nutzinformations-Typ-Anzeige der ATM-Zelle.
RES werden für
zukünftige
Benutzung reserviert.
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IN
den 15-19, sind einige Beispiele einer
MPLS-Paket-Konstruktion und von Datenpfad-Flüssen gemäß einigen Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt. In diesen Figuren empfängt ein erster MPLS-Knoten
ATM-Zellen an seinem Eintritts-Port
und lenkt sie an seinen passenden Austritts-Port. Der erste MPLS-Knoten
erzeugt ein MPLS-etikettiertes Paket für den Transport an den Eintritts-Port
eines zweiten MPLS-Knotens unter Verwendung von PPP. Der zweite
MPLS-Knoten segmentiert das MPLS-Paket in ATM-Zellen und lenkt sie an
passende Austritts-Ports.
Die Einkapselungs-Formate unterscheiden sich, in Abhängigkeit
von den Medien (beispielsweise PPP, ATM, TDM usw.).
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In 15 wird
eine einzelne ATM-Zelle in PPP und MPLS für den Transport eingekapselt
(paketisiert). Ein gemeinsames ATM-Kopffeld ist so gezeigt, dass
es CLP, VCC/VPC-Typ und APTI enthält. In 16 ist
ein VCI-Wert in der Nutzinformation enthalten. 17 zeigt
einen Fall, bei dem ATM-Zellen in ein MPLS-Paket gebündelt sind.
Wahlweise VCI- Felder in jeder gebündelten Zellen-Nutzinformation sind
durch gestrichelte Linien gezeigt.
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18 zeigt
andererseits den Fall, bei dem ATM-Zellen ein Rahmen-Format aufweisen,
beispielsweise AALS-Rahmen. Die Rahmen-Nutzinformation eines MPLS-Rahmens ist daher
eine BOM, COM oder EOM. 19 ist ähnlich zu 18,
jedoch mit der Ausnahme, dass einer der MPLS-Rahmen eine ATM OAM-Zellen-Nutzinformation trägt. Sie
zeigt weiterhin, dass die Rahmen-Fragmentierung erfolgt ist, das
jedoch die Zellen-Reihenfolge beibehalten wurde.
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20 ist
ein Blockschaltbild eines MPLS-Knotens, bei dem ATM-Zellen neu zusammengefügt werden,
um ein MPLS-etikettiertes Paket zur Weiterleitung an den nächsten Knoten über eine Verbindungsstrecke
zu bilden. Die Kopffelder empfangener ATM-Zellen werden an einen
Kopffeld-Leser 70 gelesen, und ihre Nutzinformation wird
in Warteschlangen in einem Puffer 72 gespeichert.
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Entsprechend
der von den Kopffeldern gelesenen Information identifiziert das
Neuzusammenfügungs-Modul 74 Verbindungen,
ATM-Nutzinformations-Typen usw. und erzeugt gemeinsame ATM-Kopffelder.
Das gemeinsame ATM-Kopffelder und die Positionen von Warteschlangen,
in denen die jeweilige ATM-Nutzinformation gespeichert ist, werden
an eine Weiterleitungseinrichtung 76 gesandt, die das gemeinsame
ATM-Kopffeld und dessen Nutzinformation zuordnet und ein Modul enthält, das
ein MPLS-etikettiertes Paket durch Anbringen oder Zuordnen eines
MPLS-Etiketts erzeugt. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, kann das MPLS-Etikett
0 Byte lang sein. Ein Speicher 78 an dem Neuzusammenfügungs-Modul
enthält
Information, die sich auf die Warteschlangenbildung und den Kontext
des ATM-Prozesses
bezieht, sowie Informationen der ATM-Verbindungen. Bündel-Kopffelder
werden ebenfalls an dem Neuzusammenfügungs-Modul geschaffen. Die
Weiterleitungseinrichtung 76 und der Sender/Empfänger (Tx/Rx) 80 bilden
einen Verkehrsverwaltungsblock 82 und führen eine Verkehrsverwaltung
auf der Verbindungsstrecke unter Bezugnahme auf einen Speicher 84 aus,
wie zum Beispiel eine Ablaufsteuerung und den Transport, zusätzlich zur Etikettierung.
Der Speicher 84 enthält
daher Informationen bezüglich
der Ablaufsteuerung, der Flusssteuerung und des Kontextes dieser
Prozesse, wie zum Beispiel der MPLS-Etikettierung.
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Ein
Mechanismus wie dieser wird an jede Anordnung benötigt, die
eine Anpassung von ATM in MPLS durchführen möchte.
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Wie
dies unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben wurde,
ermöglicht
es die vorliegende Erfindung, dass ATM-Zellen in ein selbstbeschreibendes
MPLS-Paket geformt werden. Das MPLS-Paket trägt die notwendige Information
bezüglich
seiner Aussendung über
eine MPLS-Domäne
zu einem richtigen Ziel-MPLS-Knoten.
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Die
Erfindung kann als eine digitale elektronische Schaltung oder in
Computer-Hardware,
Firmware, Software oder in Kombinationen hiervon implementiert werden.
Vorrichtungen gemäß der Erfindung können in
einem Computerprogramm-Produkt implementiert werden, das fassbar
in einem maschinenlesbaren Speichergerät zur Ausführung durch einen programmierbaren
Prozessor verwirklicht ist, und Verfahrens-Aktionen können durch
einen programmierbaren Prozessor ausgeführt werden, der ein Programm
von Befehlen ausführt,
um die Funktionen der Erfindung durch Operationen an Eingangs-Daten auszuführen und
um Ausgangssignale zu erzeugen. Die Erfindung kann in vorteilhafterweise
in einem oder mehreren Computerprogrammen implementiert werden,
die auf einem programmierbaren System ausführbar sind, unter Einschluss
von zumindest einem programmierbaren Prozessor, der zum Empfang
von Daten und Befehlen von einem und zum Senden von Daten und Befehlen
an ein Datenspeicher-System, zumindest einer) Eingabe-Einrichtung und zumindest
einer) Ausgabe-Einrichtung gekoppelt ist. Jedes Commputerprogramm
kann in einer Prozedur- oder objektorientierten Programmier-Hochsprache oder
in einer Assembler- oder Maschinensprache implementiert werden,
wenn dies erwünscht
ist, und in jedem Fall kann die Sprache eine kompilierte oder interpretierte
Sprache sein. Geeignete Prozessoren schließen als Beispiel sowohl Universal-
als auch Spezialzweck-Mikroprozessoren ein. Im allgemeinen empfängt ein
Prozessor Befehle und Daten von einem Festwert-Speicher und/oder einem Speicher mit
wahlfreiem Zugriff. Im allgemeinen schließt ein Computer eine oder mehrere
Massenspeicher-Geräte
zum Speichern von Dateien ein. Geeignete Speichereinrichtungen,
die für
die fassbare Realisierung von Computerprogramm-Befehlen und Daten
geeignet sind, schließen
alle Formen von nichtflüchtigen
Speichern ein, unter Einschluss von beispielsweise Halbleiter-Bauteilen, wie zum
Beispiel EPROM, EEPROM, und Flash-Speichergeräten, Magnetplatten, wie zum
Beispiel interne Festplatten und auswechselbare Platten, magnetooptische
Platten und CD-ROM-Platten ein. Alle das vorstehende kann durch
ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen) ergänzt oder
in diesen eingefügt
sein. Weiterhin kann ein Computer-Datensignal, das den Software-Code
darstellt, und das in einer Trägerschwingung
eingebettet sein kann, kann über
ein Kommunikationsnetzwerk übertragen
werden. Ein derartiger computerlesbarer Speicher und ein Computer-Datensignal
liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung,
genauso wie die Hardware, Software und die Kombination hiervon.