DE602005003386T2

DE602005003386T2 - Prioritätskontrollgerät und Verfahren zur Übertragung von Datenübertragungsblock

Info

Publication number: DE602005003386T2
Application number: DE200560003386
Authority: DE
Inventors: Kenichi Ohta-ku Morikawa; Kazuhiko Ohta-ku Morimura; Jun Ohta-ku Kawashima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: US7450506B2; US20050232155A1; EP1578072B1; DE602005003386D1; JP2005260780A; EP1578072A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen von Datenübertragungsblöcken und ein Prioritätskontrollverfahren für das Übertragen von Datenübertragungsblöcken.
Stand der Technik
In einem „Best-effort"-Netzwerk, das ein CSMA/CD System oder ein Vollduplexsystem verwendet, verschärften sich die Erfordernisse zur Übertragung eines Echtzeitdatenstroms aus Audio- oder Videodaten.
Es liegt jedoch in der Natur des „Best-effort"-Netzwerks, dass es schwierig ist, zuverlässig eine vorbestimmte Menge eines Echtzeit-Video/Audio-Datenstroms (Information) in seiner ursprünglichen Form in einer vorbestimmten Zeitperiode zu übertragen. Diese Situation stellt hinsichtlich der Sicherung der Dienstqualität (QoS) eine Herausforderung an eine Anwendung, die Echtzeitübertragung benötigt, dar.
Die Herausforderung kann grob in vier Punkte klassifiziert werden: Garantie einer Verzögerung; Garantie einer Verzögerungsverteilung (Fluktuation); Garantie einer Bandbreite und Garantie eines Paketverlustfaktors. Die folgenden vier Techniken sind als Lösungen dieser Herausforderungen bekannt.
(1) Klassifizierung (Klassifikator)
In einem Router oder Verteiler wird der Verkehr auf der Grundlage von dem Ursprung und Ziel, der TCP/UDP Portnummer und des ToS Felds jedes eingegangenen Datenübertragungsblocks klassifiziert.
(2) Zugangskontrolle
Ein Verfahren zum Steuern der Reservierung von Betriebsmitteln in jeder Sitzung. Betriebsmittel auf einem Verbindungsweg werden durch ein „Setup"-Protokoll bei einem Start einer Sitzung sichergestellt, aber die Sitzung wird nicht gestartet, wenn die Betriebsmittel nicht sichergestellt werden können.
(3) Datenübertragungsblockplaner
Ein Verfahren, zum Kontrollieren einer Planung der Übertragung von Datenübertragungsblöcken, die in Gruppen klassifiziert sind. Verschiedene Verfahren können in Abhängigkeit eines Warteschlangen- bzw. Pufferungsverfahrens und eines Pufferspeichersteuerungsverfahrens benutzt werden.
(4) Verkehrsformung (Former)
Eine Technik, um eingehenden Spitzenverkehr mit einer einheitlichen Rate zu führen.
Unter diesen Techniken ist die Technik (3): Datenübertragungsblockplaner wichtig, um CoS und QoS in einem System mit einer Funktion des Ausgebens von Datenübertragungsblöcken sicherzustellen, wie einem Endgerät oder einem Verteiler.
Normalerweise erzeugt ein Datenübertragungsblockplaner eine angemessene Übertragungsplanung zur Realisierung eines gewünschten prioritätsbasierten Verarbeitens, nachdem Datenübertragungsblöcke in eine Vielzahl von Ausgangspuffern eingegeben wurden. Verschiedene Typen von Planungsalgorithmen können benutzt werden, wobei die jeweiligen Algorithmen verschiedene Wirkungsweisen vorsehen, so dass einer von ihnen für ein Betriebsverhalten ausgewählt werden muss. Weitverbreitete Beispiele umfassen gewichtete faire Pufferung (WFQ) und strenge Prioritätsverarbeitung.
WFQ ist das allgemeinste Verfahren unter den Verfahren, in denen einem Puffer mit hoher Priorität eine hohe Priorität gegeben wird, aber ein Puffer mit niedriger Priorität nicht ausgeschlossen wird. In diesem Verfahren wird jedem Puffer ein Gewicht zugeordnet. Ein Gerät, das Puffer mit hoher und niedriger Priorität benutzt, ist in US 2002/0097679 offenbart.
8 zeigt eine Art der Übertragung eines jeden Datenübertragungsblocks nach bekannter Technik.
Wie in 8 gezeigt, ist das Gewicht eines Puffers mit höherer Priorität größer als das eines Puffers mit niedrigerer Priorität. Der Ausgabeplaner kontrolliert die Planung unter Verwendung eines Rundlaufalgorithmus, um die angezeigten Gewichte zu berücksichtigen. Eine bestimmte Prioritätsstufe der Datenübertragungsblöcke kann durch Zuordnung von Gewicht im Verhältnis zu einer Bandbreite oder für Datenübertragungsblockeinheiten erhalten werden.
Andererseits entnimmt der Planer im strengen Prioritätsverarbeitungsschema andauernd Datenübertragungsblöcke aus dem Puffer mit höchster Priorität unter Puffern, die nicht leer sind. Im strengen Prioritätsverarbeitungsschema wird, wie der Name angibt, die Prioritätsstufe im wörtlichen Sinne interpretiert. In diesem Fall wird ein Puffer mit höherer Priorität vor einem Puffer mit niedrigerer Priorität verarbeitet.
Insbesondere wenn eine Audio- oder Bewegtbild-Anwendung, die in Echtzeit übertragen werden muss, zu übertragen ist, muss ihr Datenübertragungsblock als Datenübertragungsblock mit höchster Priorität übertragen werden. In einem Fall, in dem Datenübertragungsblöcke in Puffern sowohl mit hoher als auch mit niedriger Priorität vorkommen, kann im strengen Prioritätsverarbeitungsschema, wenn ein Datenübertragungsblock in dem Puffer mit hoher Priorität ankommt, nachdem eine Übertragung eines Datenübertragungsblocks in dem Puffer mit niedriger Priorität begonnen hat, der Datenübertragungsblock in dem Puffer mit hoher Priorität nicht übertragen werden, bis der Datenübertragungsblock mit niedriger Priorität vollständig übertragen wurde, weshalb keine Echtzeitübertragung realisiert werden kann.
Als ein Verfahren, diesen Nachteil zu überwinden, ist ein Verfahren, die Zellen entsprechend einer vorbestimmten Zeitplanung umzuschalten, bekannt (siehe z. B. US Patent Nr. 6,570,873 ( japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-151703 )).
Ebenso ist als ein Verfahren, diesen Nachteil zu überwinden, ein Verfahren des Fragmentierens eines Paketes mit niedriger Priorität und Einfügen der Fragmente zwischen Paketen mit hoher Priorität bekannt (siehe z. B. WO 2002/01821 A1 ( japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-016637 )).
Das in US Patent Nr. 6,570,873 ( japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-151703 ) beschriebene Verfahren, Zellen entsprechend einer vorbestimmten Zeitplanung umzuschalten, kann jedoch nur an Zellen fester Länge angepasst werden und ist nicht anwendbar auf Datenübertragungsblöcke variabler Länge in einem Ethernet oder dergleichen.
Andererseits muss in dem in WO 2002/01821 A1 ( japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-016637 ) beschriebenen Verfahren des Fragmentierens eines Paketes mit niedriger Priorität und Einfügen der Fragmente zwischen Paketen mit hoher Priorität „IP Fragment" installiert werden, was für einen Ebene 2 Verteiler oder dergleichen nicht anwendbar ist. Außerdem muss nach einer Fragmentierung eine zyklische Redundanzprüfung (CRC) durchgeführt werden. Wenn Fragmentierung und Neuberechnung eines CRC kompliziert werden, ist eine signifikante Zeitspanne für die Berechnung nötig, und dadurch kann in einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk eine Verarbeitungsverzögerung auftreten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Datenübertragungsblockplaner für eine Vorrichtung mit einer Funktion des Ausgebens von Datenübertragungsblöcken bereit, bei der der Datenübertragungsblockplaner auf Datenübertragungsblöcke variabler Länge anwendbar ist und keine Fragmentierungsfunktion enthalten muss.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem wie in den Ansprüchen 1 bis 5 spezifiziert bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren für die Prioritätskontrolle von Datenübertragungsblöcken dar, wobei das Verfahren zur Verarbeitung in einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk angepasst werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Prioritätskontrollverfahren wie in den Ansprüchen 6 bis 8 spezifiziert bereitgestellt.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen offenbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein System der Ausgabepufferkontrolle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Pufferkontrolle gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 zeigt die Systemkonfiguration eines Datenübertragungsblocksprioritätskontrollierers gemäß der Ausführungsform.
4 zeigt einen Ethernet Datenübertragungsblock mit einem Prioritätsstufenkennzeichen gemäß der Ausführungsform.
5 ist ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration eines Switched HUBs gemäß der Ausführungsform zeigt.
6 zeigt einen Ablauf eines Übertragens Datenübertragungsblöcke mit höchster Priorität von einem Endgerät 305 an ein Endgerät 308 gemäß der Ausführungsform.
7 zeigt einen speziellen Betrieb von prioritätsbasierter Übertragung gemäß der Ausführungsform.
8 zeigt einen Zustand, in dem jeder Datenübertragungsblock nach bekannter Technik übertragen wird.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Anschließend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein System der Ausgangspufferkontrolle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der Ausführungsform enthält das System drei Ausgabepuffer 101, 102 und 103, um Datenübertragungsblöcke mit unterschiedlichen Prioritätsstufen zu kontrollieren; eine Prioritäts-Datenübertragungsblockinformationseinheit 104; eine Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 105; Übertragungsbeurteilungseinheiten 106 und 107; und einen prioritätsbasierten Planer 108.
Datenübertragungsblöcke mit höchster Priorität wie Audio- oder Bewegtbild-Datenübertragungsblöcke, die in Echtzeit übertragen werden müssen, werden in den Puffer mit höchster Priorität 101 eingegeben. Datenübertragungsblöcke mit einer gewissen Prioritätsstufe werden in den Puffer mit zweithöchster Priorität 102 eingegeben, aber Echtzeitübertragung muss für diese Datenübertragungsblöcke nicht sichergestellt werden. Die anderen Datenübertragungsblöcke werden in den Puffer mit niedrigster Priorität 103 eingegeben. Die Prioritäts-Datenübertragungsblockinformationseinheit 104 enthält Information über den Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität, der als nächster ankommen muss, und benachrichtigt die Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 105 von dem Zeitpunkt.
Die Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 105 berechnet die Länge eines Datenübertragungsblocks, die bis zu dem Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität, der als nächstes übertragen werden muss, übertragen werden kann, und benachrichtigt die Übertragungsbeurteilungseinheiten 106 und 107 von der berechneten Länge. Jede der Übertragungsbeurteilungseinheiten 106 und 107 vergleicht die Länge des als nächsten zu übertragenden Datenübertragungsblocks im mit ihnen verbundenen Puffer mit der Datenübertragungsblocklänge, von der sie durch die Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 105 benachrichtigt wurden. Wenn die Länge des als nächsten zu übertragenden Datenübertragungsblocks länger ist als die Länge, die von der Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 105 benachrichtigt wurde, lehnen die Übertragungsbeurteilungseinheiten 106 und 107 eine Übertragung ab. Wenn die Länge des als nächsten zu übertragenden Datenübertragungsblocks kürzer ist, erlauben die Übertragungsbeurteilungseinheiten 106 und 107 eine Übertragung.
Der prioritätsbasierte Planer 108 entnimmt im Wesentlichen Datenübertragungsblöcke in Reihenfolge der Priorität von Puffern, die nicht leer sind, aber entnimmt keinen Datenübertragungsblock, wenn die Übertragungsbeurteilungseinheiten 106 und 107 eine Übertragung ablehnen. In der Ausführungsform wird für die Puffer 102 und 103 anders als für den Puffer mit höchster Priorität 101 das strenge Prioritätsverarbeitungsschema im prioritätsbasierten Planer 108 angewendet, aber ein anderes Schema kann für diese Puffer auch angewendet werden.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Pufferkontrolle gemäß der Ausführungsform zeigt.
Nachdem der Kontrollbetrieb gestartet wurde (S201), geht der prioritätsbasierte Planer 108 die Puffer in Reihenfolge der Priorität durch (S202) und beurteilt in Schritt S203, ob Datenübertragungsblöcke in dem Puffer mit höchster Priorität 101 vorliegen. Wenn ein oder mehrere Datenübertragungsblöcke in dem Puffer mit höchster Priorität 101 vorliegen (S203), entnimmt und überträgt der prioritätsbasierte Planer 108 den/die Datenübertragungsblock/-blöcke (S204).
Wenn im Puffer mit höchster Priorität 101 kein Datenübertragungsblock vorliegt (S203), beurteilt der prioritätsbasierte Planer 108, ob im Puffer mit nächst- höchster Priorität Datenübertragungsblöcke vorliegen (S205). Wenn es keinen Datenübertragungsblock gibt (S205), beurteilt der prioritätsbasierte Planer 108, ob er alle Puffer bis zum Puffer mit niedrigster Priorität durchgegangen ist (S206). Wenn der prioritätsbasierte Planer 108 alle Puffer bis zum Puffer mit niedrigster Priorität durchgegangen ist (S206), kehrt der Prozess nach Schritt S202 zurück, und der prioritätsbasierte Planer 108 beginnt, die Puffer in Reihenfolge der Priorität durchzugehen.
Wenn der prioritätsbasierte Planer 108 noch nicht bis zum Puffer mit niedrigster Priorität durchgegangen ist (S206), kehrt der Prozess nach Schritt S205 zurück, bei dem der prioritätsbasierte Planer 108 beurteilt, ob im Puffer mit nächst-höchster Priorität Datenübertragungsblöcke vorliegen. Wenn ein oder mehrere Datenübertragungsblöcke im Puffer mit nächst-höchster Priorität vorliegen (S205), vergleicht die mit dem Puffer verbundene Übertragungsbeurteilungseinheit die Datenübertragungsblocklängen (S207) und beurteilt, ob der Datenübertragungsblock in dem Puffer mit nächst-höchster Priorität vollständig bis zu dem Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann (S208).
Wenn der Datenübertragungsblock im Puffer mit nächst-höchster Priorität vollständig bis zu dem Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann (S208), entnimmt und überträgt der prioritätsbasierte Planer 108 den Datenübertragungsblock (S209). Andernfalls (S208), kehrt der Prozess nach Schritt S206 zurück, in dem beurteilt wird, ob der prioritätsbasierte Planer 108 bis zum Puffer mit niedrigster Priorität durchgegangen ist.
Als nächstes wird Datenübertragungskontrolle in einer Umgebung beschrieben, in der eine Anwendung an einem Ausgangsanschluss eines switched HUBs anliegt und Echtzeitübertragung benötigt und mit anderen Anwendungen vermischt ist.
3 zeigt die Systemkonfiguration eines Datenübertragungsblocksprioritätskontrollierers 100.
Im Datenübertragungsblocksprioritätskontrollierer 100 ist eine Steuerungseinheit 304 mit einem Anschluss 1 eines switched HUBs 301 verbunden. Die Steuerungseinheit 304 steuert das ganze System und führt Verbindungssteuerung der Datenübertragungsblockkommunikation mit höchster Priorität und ein Setzen der Priorität der Vermittlung durch. Ein Anschluss 4 eines switched HUBs 302 ist mit einem Anschluss 2 des switched HUBs 301 verbunden, und ein Anschluss 4 eines switched HUBs 303 ist mit einem Anschluss 3 des switched HUBs 301 verbunden.
Ein Endgerät 305 ist mit einem Anschluss 1 des switched HUBs 302 verbunden, ein Endgerät 306 ist mit einem Anschluss 2 des switched HUBs 302 verbunden, und ein Endgerät 307 ist mit einem Anschluss 3 des switched HUBs 302 verbunden. Ein Endgerät 308 ist mit einem Anschluss 1 des switched HUBs 303 verbunden, ein Endgerät 309 ist mit einem Anschluss 2 des switched HUBs 303 verbunden, und ein Endgerät 310 ist mit einem Anschluss 3 des switched HUBs 303 verbunden.
4 zeigt einen Ethernet-Datenübertragungsblock 400 mit einem Prioritätsstufenkennzeichen gemäß der Ausführungsform.
Jedes mit den switched HUBs verbundene Endgerät überträgt den in 4 gezeigten Ethernet-Datenübertragungsblock 400 mit einem Prioritätsstufenkennzeichen. Das Format des Datenübertragungsblocks 400 enthält 6 Bytes mit der Zieladresse DA; 6 Bytes mit der Herkunftsadresse SA; einen zwei-Byte-Typ Feldtyp mit einem VLAN Protokollidentifizierer (0x8100); 2 Bytes mit einem Kennzeichenkontrollinformationsfeld (VLANTag); eine Nutzlasteinheit „Payload" und eine vier Byte Datenübertragungsblockfehlersequenz FCS zur Fehlererkennung.
Die ersten 3 Bits des Kennzeichenkontrollinformationsfelds geben die Nutzerprioritätsstufe des Datenübertragungsblocks an. Dieses Feld kann auf einen Wert zwischen 0 und 7 gesetzt werden. In dem System können Definitionen aufgestellt werden, zum Beispiel, dass eine Anwendung, die Echtzeitübertragung benötigt, übertragen wird, wenn die Prioritätsstufe in dem Datenübertragungsblock auf 7 (der höchsten Priorität) gesetzt wird. Das nächste Feld CFI ist ein kanonischer Formatspezifizierer, das ist ein Ausdruck, der sich auf eine Bitreihenfolge eines Bytes eines Datenübertragungsblocks bezieht (klein-endend oder groß-endend).
Der VLAN Identifizierer gibt explizit die Zuordnung des Datenübertragungsblocks zu einem VLAN an. Wie in 4 gezeigt, wird insbesondere, wenn der Wert des VLAN Identifizierers 0x000 ist, der VLAN Identifizierer nur für das Angeben der Prioritätsstufe benutzt und nicht zum Angeben der Zuordnung zu dem VLAN. Diese Ausführungsform nutzt einen VLAN-Kennzeichner, um explizit die Prioritätsstufe anzugeben, aber verschiedene andere Dinge können auch benutzt werden, zum Beispiel ein TOS Feld eines IP.
Als nächstes wird die interne Konfiguration des switched HUBs 301 beschrieben.
5 ist ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration des switched HUBs 301 zeigt.
In dem switched HUB wird eine Vielzahl von Anschlüssen bereitgestellt, aber nur ein Anschluss wird in 5 gezeigt.
Die interne Konfiguration des switched HUBs 302 und 303 ist dieselbe wie die des switched HUBs 301.
Eine Empfangseinheit 501 empfängt einen Datenübertragungsblock und überträgt ihn zu einer Datenübertragungsblockverarbeitungseinheit 502. Die Datenübertragungsblockverarbeitungseinheit 502 durchsucht eine Adresstabelle 503 nach der Herkunftsadresse des Datenübertragungsblocks. Wenn die Herkunftsadresse nicht gefunden werden kann, registriert (lernt) die Datenübertragungsblockverarbeitungseinheit 502 die Herkunftsadresse und die Anschlussnummer, an der der Datenübertragungsblock empfangen wurde, in der Adresstabelle 503.
Außerdem durchsucht die Datenübertragungsblockverarbeitungseinheit 502 die Adresstabelle 503 nach der Zieladresse des Datenübertragungsblocks. Wenn die Zieladresse gefunden wird, fügt die Datenübertragungsblockverarbeitungseinheit 502 die Anschlussnummer, die in Verbindung mit der Adresse registriert ist, dem Datenübertragungsblock als Vermittlungsinformation an und überträgt den Datenübertragungsblock an eine Vermittlungseinheit 504. Wenn die Zieladresse nicht gefunden werden kann, fügt die Datenübertragungsblockverarbeitungseinheit 502 dem Datenübertragungsblock Vermittlungsinformation für eine Flooding-Anweisung an und überträgt den Datenübertragungsblock an die Vermittlungseinheit 504.
Die Vermittlungseinheit 504 überträgt den Datenübertragungsblock zu dem entsprechenden Puffer des entsprechenden Zielanschlusses auf Grundlage der dem Datenübertragungsblock angefügten Vermittlungsinformation und der Prioritätsstufeninformation, die explizit im Datenübertragungsblock angegeben ist. Im vorliegenden Fall sind in Reihenfolge der Priorität drei Puffer 507, 508 und 509 angeschlossen.
Wenn die Zieladresse des Datenübertragungsblocks der switched HUB selbst ist, wird der Datenübertragungsblock von der Vermittlungseinheit 504 zu einer Steuerungseinheit 505 übertragen. Die Steuerungseinheit 505 steuert eine Kommunikation mit dem switched HUB wie beispielsweise ein Einstellen. Insbesondere benachrichtigt die Steuerungseinheit 505 eine Prioritäts-Datenübertragungsblockinformationseinheit 506 von der Einstellung über einen Prioritätsdatenübertragungsblock. Die Prioritäts-Datenübertragungsblockinformationseinheit 506 enthält Information über den nächsten Übertragungszeitpunkt eines Datenübertragungsblocks, der im Puffer mit höchster Priorität 507 ankommt, und benachrichtigt eine Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 512 von dieser Information.
Die Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 512 berechnet die Länge des Datenübertragungsblocks, der am Puffer 507 ankommt und der vollständig bis zum nächsten Übertragungszeitpunkt übertragen werden kann, und benachrichtigt die Übertragungsbeurteilungseinheiten 510 und 511 von der berechneten Datenübertragungsblocklänge. Jede der Übertragungsbeurteilungseinheiten 510 und 511 vergleicht die Länge des als nächsten zu übertragenden Datenübertragungsblocks im mit ihnen verbundenen Puffer mit der Datenübertragungsblocklänge, von der sie durch die Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 512 benachrichtigt wurden. Wenn die Länge des als nächsten zu übertragenden Datenübertragungsblocks länger ist als die Länge, die von der Spezifizierungseinheit der übertragbaren Datenübertragungsblocklänge 512 benachrichtigt wurde, lehnen die Übertragungsbeurteilungseinheiten 510 und 511 eine Übertragung ab. Wenn die Länge des als nächsten zu übertragenden Datenübertragungsblocks kürzer ist, erlauben die Übertragungsbeurteilungseinheiten 510 und 511 eine Übertragung.
Ein prioritätsbasierter Planer 513 entnimmt im Wesentlichen Datenübertragungsblöcke in Reihenfolge der Priorität von Puffern, die nicht leer sind. Er entnimmt jedoch keinen Datenübertragungsblock, wenn die Übertragungsbeurteilungseinheiten 510 und 511 eine Übertragung ablehnen. Die aus jedem Puffer durch den prioritätsbasierten Planer 513 entnommenen Datenübertragungsblöcke werden zu einer Übertragungseinheit 514 übertragen, und die Datenübertragungseinheiten werden aus dem Anschluss übertragen.
Als nächstes wird mit Bezug auf 3 angenommen, dass der Datenübertragungsblock mit zweithöchster Priorität in dem ganzen System von dem Endgerät 306 an das Endgerät 308 übertragen wird und dass der Datenübertragungsblock mit niedrigster Priorität von dem Endgerät 307 an das Endgerät 308 übertragen wird. Im Weiteren wird ein Verfahren zur Übertragung von Datenübertragungsblöcken mit höchster Priorität von dem Endgerät 305 an das Endgerät 308 in diesem Zustand beschrieben.
6 zeigt das Verfahren eines Übertragens von Datenübertragungsblöcken mit höchster Priorität von dem Endgerät 305 an das Endgerät 308 in der Ausführungsform.
Das Endgerät 305 überträgt eine Prioritätssetzungsanforderung mit Information über die Prioritätsperiode, Information über das Zielendgerät und einen Prioritätssetzungsanforderungsdatenübertragungsblock mit der Datenübertragungsblocklänge an die Steuerungseinheit 304. Die Steuerungseinheit 304 steuert eine Verbindung mit Prioritätskontrolle, beurteilt, ob die Anforderung von dem Endgerät 305 auf Grundlage des Netzwerkzustands akzeptiert werden kann, und überträgt einen Übertragungsablehnungsdatenübertragungsblock an das Endgerät 305, wenn die Anforderung nicht akzeptiert werden kann (nicht gezeigt).
Wenn die Anforderung von dem Endgerät 305 akzeptiert werden kann, setzt die Steuerungseinheit 304 die Prioritätsperiode an dem Anschluss 4 des switched HUBs 302, dem Anschluss 3 des switched HUBs 301, und dem Anschluss 1 des switched HUBs 303 auf dem Verbindungsweg von dem Endgerät 305 zu dem Endgerät 308, wie in 6 gezeigt.
Jeder switched HUB setzt die Prioritätsperiode an dem zu setzenden Anschluss und überträgt dann eine Quittung (ACK) an die Steuerungseinheit 304. Die Steuerungseinheit 304 überträgt einen Übertragungserlaubnisdatenübertragungsblock an das Endgerät 305 nur, wenn ACK von allen diesen switched HUBs zurückgegeben wurde. Wenn ACK nicht von allen diesen switched HUBs zurückgegeben wurde, überträgt die Steuerungseinheit 304 einen Übertragungsablehnungsdatenübertragungsblock an das Endgerät 305.
Das Endgerät 305 empfängt den Übertragungserlaubnisdatenübertragungsblock von der Steuerungseinheit 304 und überträgt Datenübertragungsblöcke gemäß der Prioritätsperiode, die zusammen mit der Prioritätsdatenübertragungsblockanforderung übertragen wurde. Jeder switched HUB überträgt den empfangenen Prioritätsdatenübertragungsblock vor anderen Datenübertragungsblöcken. Die Details der prioritätsbasierten Übertragung werden später mit Bezug auf 7 beschrieben.
Nachdem das Endgerät 305 Prioritätsdatenübertragungsblöcke übertragen hat, überträgt das Endgerät 305 einen Prioritätsaufhebungsanforderungsdatenübertragungsblock an die Steuerungseinheit 304, um die Prioritätssetzung, die an jedem switched HUB gesetzt wurde, aufzuheben.
Die Steuerungseinheit 304 empfängt den Prioritätsaufhebungsanforderungsdatenübertragungsblock und überträgt einen Setzungsaufhebungsdatenübertragungsblock an jeden switched HUB. Jeder switched HUB hebt die Setzung auf und überträgt ACK an die Steuerungseinheit 304. Die Steuerungseinheit 304 empfängt ACK von allen diesen switched HUBS und überträgt an das Endgerät 305 einen Prioritätsaufhebungs-ACK-Datenübertragungsblock, der angibt, dass die Prioritätssetzungen aufgehoben worden sind, so dass das Verfahren des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität beendet ist.
Als nächstes wird beschrieben, wie die prioritätsbasierte Übertragung an dem Ausgangsanschluss 4 des switched HUBs 302 durchgeführt wird.
7 zeigt einen speziellen Betrieb der prioritätsbasierten Übertragung gemäß der Ausführungsform.
Wie in 3 gezeigt, wird in dem Kommunikationszustand der Datenübertragungsblock mit zweithöchster Priorität („frame 2") in dem ganzen System von dem Endgerät 306 an das Endgerät 308 übertragen, der Datenübertragungsblock mit geringster Priorität („frame 3") von dem Endgerät 307 an das Endgerät 308 übertragen, und der Datenübertragungsblock mit höchster Priorität („frame 1") von dem Endgerät 305 an das Endgerät 308 übertragen.
Drei Puffer 1 bis 3 mit unterschiedlichen Prioritätsstufen werden am Ausgangsanschluss 4 des switched HUBS 302 bereitgestellt. „Frame 1" wird in den Puffer mit höchster Priorität 1 eingegeben, „frame 2" wird in den Puffer mit zweithöchster Priorität 2 eingegeben und „frame 3" wird in den Puffer mit niedrigster Priorität 3 eingegeben.
Der switched HUB 302 erhält den Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität durch das in 6 gezeigte Verfahren der Prioritätsdatenübertragungsblockübertragung und überträgt Datenübertragungsblöcke gemäß dem in 2 gezeigten Flussdiagramm der Pufferkontrolle. Zum Beispiel wird in der in 7 gezeigten Periode 1 beurteilt, ob „frame 2" aus dem Puffer mit zweithöchster Priorität 2 zu übertragen ist. Im vorliegenden Fall wird auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 2" beurteilt, dass „frame 2" vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität zu übertragen ist.
Deswegen wird „frame 2" aus dem Pufferausgang übertragen. Dann wird beurteilt, ob „frame 3" aus dem Puffer mit niedrigster Priorität 3 zu übertragen ist. Auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 3" wird beurteilt, dass „frame 3" nicht vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann. Deswegen wird „frame 3" nicht in der Periode 1 aus dem Pufferausgang übertragen. Dann wird „frame 1" aus dem Puffer mit höchster Priorität 1 durch den Pufferausgang übertragen. In der Periode 2 wird wieder beurteilt, ob „frame 3", der in der Periode 1 nicht übertragen werden konnte, zu übertragen ist.
Im vorliegenden Fall wird auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 3" beurteilt, dass „frame 3" vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann, so dass „frame 3" aus dem Pufferausgang übertragen wird.
Weiter kommen in der Periode 2 in 7 „frame 2" und „frame 3" zur selben Zeit an dem Puffer mit zweithöchster Priorität 2 beziehungsweise dem Puffer mit niedrigster Priorität 3 an.
Zuerst wird gemäß der Prioritätsreihenfolge beurteilt, ob „frame 2" zu übertragen ist. Hier wird auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 2" beurteilt, dass „frame 2" nicht vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann. Deswegen wird „frame 2" nicht aus dem Pufferausgang übertragen und es wird beurteilt, ob „frame 3" zu übertragen ist. Weil „frame 3" eine kurze Länge hat und bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann, wird „frame 3" aus dem Pufferausgang übertragen.
Dann wird „frame 1" aus dem Puffer mit höchster Priorität 1 durch den Pufferausgang übertragen. In der Periode 3 wird wieder beurteilt, ob „frame 2", der in der Periode 2 nicht übertragen werden konnte, zu übertragen ist. Im vorliegenden Fall wird auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 2" beurteilt, dass „frame 2" vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann, so dass „frame 2" aus dem Pufferausgang übertragen wird. Dann wird in der Periode 3 beurteilt, ob „frame 3" aus dem Puffer mit niedrigster Priorität 3 zu übertragen ist.
Es wird auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 3" beurteilt, dass „frame 3" nicht vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann. Deswegen wird „frame 3" nicht in der Periode 3 aus dem Pufferausgang übertragen. Dann wird „frame 1" aus dem Puffer mit höchster Priorität 1 durch den Pufferausgang übertragen.
In der Periode 4 kommt zusätzlich zu „frame 3", der in der Periode 3 nicht übertragen werden konnte, „frame 2" an dem Puffer mit zweithöchster Priorität an.
Deswegen wird gemäß der Prioritätsreihenfolge beurteilt, ob „frame 2" zu übertragen ist. Im vorliegenden Fall wird auf Grundlage der aktuellen Zeit und der Länge von „frame 2" beurteilt, dass „frame 2" vollständig bis zum nächsten Zeitpunkt des Übertragens des Datenübertragungsblocks mit höchster Priorität übertragen werden kann, so dass „frame 2" aus dem Pufferausgang übertragen wird. Weiter wird beurteilt, ob „frame 3", der in der Periode 3 nicht übertragen werden konnte, zu übertragen ist. Weil „frame 3" übertragen werden kann, wird „frame 3" aus dem Pufferausgang übertragen.
In der obigen Ausführungsform wurde speziell der Pufferausgangsbetrieb an dem Ausgang 4 des switched HUBS 302 beschrieben, aber der Pufferausgangsbetrieb an dem Ausgang 3 des switched HUBs 301 und an dem Ausgang 1 des switched HUBs 303 ist derselbe wie der an dem Ausgang 4 des switched HUBs 302.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Datenübertragungsblockplaner auf Datenübertragungsblöcke variabler Länge genauso angewendet werden wie auf Datenübertragungsblöcke fester Länge, und er kann zur Verarbeitung in einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk angepasst werden. Es muss auch nicht „IP Fragment" bereitgestellt werden und ein Datenübertragungsblockplaner, der für einen Ebene 2 Verteiler geeignet ist, oder etwas Ähnliches kann bereitgestellt werden. Weil keine Fragmentierung durchgeführt werden muss, ist eine Neuberechnung eines CRC nach einer Fragmentierung unnötig, was für eine Verarbeitung in einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk passend ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, mit der Erfindung den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche abzudecken.

Claims

Kommunikationssystem zur Übertragung von Datenübertragungsblöcken einer Vielzahl von Prioritätsstufen, mit einer Vielzahl von Kommunikationsendgeräte (305–310) verbindenden Kommunikationsknoten (301, 302, 303), und einer zur Festlegung einer Übertragungsdauer eines von einem ersten Kommunikationsendgerät (305) über eine Vielzahl von Kommunikationsknoten (301, 302, 303) zu einem zweiten Kommunikationsendgerät (308) zu sendenden Datenübertragungsblocks einer ersten Priorität geeigneten Steuerungseinheit (304); wobei jeder aus der Vielzahl von Kommunikationsknoten (301, 302, 303) eine Beurteilungseinrichtung (106, 107, 510, 511), die geeignet ist, anhand der von der Steuerungseinheit festgelegten Übertragungsdauer und der Länge eines Datenübertragungsblocks einer zweiten, niedrigeren Priorität zu beurteilen, ob eine Übertragung des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität vor dem Zeitpunkt der Übertragung des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität abgeschlossen werden kann; und eine Übertragungseinrichtung (108, 513) aufweist, die geeignet ist, den Datenübertragungsblock der zweiten Priorität entsprechend dem Beurteilungsergebnis der Beurteilungseinrichtung zu übertragen, und wobei jeder aus der Vielzahl an Kommunikationsknoten, über welche die Übertragung des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität stattfindet, geeignet ist, die Beurteilung und Übertragung durchzuführen.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, zudem mit einer ersten Erkennungseinrichtung (104, 506) zum Erkennen eines nächsten Zeitpunkts einer Übertragung des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität basierend auf der von der Steuerungseinheit festgelegten Übertragungsdauer; einer Berechnungseinrichtung (105, 512) zum Berechnen der Länge eines Datenübertragungsblocks einer zweiten Priorität, der vollständig vor dem nächsten Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität übertragen werden kann; einer zweiten Erkennungseinrichtung (106, 107, 510, 511) zum Erkennen der Länge des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität; und einer Planungseinrichtung (106, 107, 108, 510, 511, 513) zum Planen der Übertragung von Datenübertragungsblöcken, die in einer Vielzahl von Akkumulierungsvorrichtungen akkumuliert sind, in Übereinstimmung mit dem Erkennen des nächsten Übertragungszeitpunkts des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität durch die erste Erkennungseinrichtung, dem Erkennen der Länge des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität durch die zweite Erkennungseinrichtung, und der von der Berechnungseinrichtung ermittelten Länge des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität, der vollständig vor dem nächsten Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität übertragen werden kann.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Übertragungseinrichtung (108, 513) geeignet ist, den Datenübertragungsblock der zweiten Priorität zu übertragen, wenn der Datenübertragungsblock der zweiten Priorität eine derartige Länge aufweist, dass der Datenübertragungsblock der zweiten Priorität vor dem Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität übertragen werden kann.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Übertragungseinrichtung (108, 513) geeignet ist, den Datenübertragungsblock der zweiten Priorität nicht zu übertragen, wenn der Datenübertragungsblock der zweiten Priorität eine derartige Länge aufweist, dass der Datenübertragungsblock der zweiten Priorität nicht vor dem Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität übertragen werden kann.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (304) geeignet ist, dem ersten Kommunikationsendgerät (305) die Übertragung des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität zu erlauben, falls die Steuerungseinheit die Übertragungsdauer auf sämtlichen Kommunikationsknoten auf dem Weg, den der von dem ersten Kommunikationsendgerät übertragene Datenübertragungsblock der ersten Priorität vor Erreichen des zweiten Kommunikationsendgeräts durchläuft, festlegen konnte, und das erste Kommunikationsendgerät an der Übertragung des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität zu hindern, falls die Steuerungseinheit die Übertragungsdauer nicht auf allen Kommunikationsknoten festlegen konnte.
Prioritätskontrollverfahren zur Übertragung von Datenübertragungsblöcken einer Vielzahl von Prioritätsstufen in einem Kommunikationssystem, das eine Vielzahl von Kommunikationsendgeräte (305–310) verbindenden Kommunikationsknoten (301, 302, 303) und eine Steuerungseinheit (304) aufweist, mit einem Festlegungsschritt, in dem die Steuerungseinheit eine Übertragungsdauer eines von einem ersten Kommunikationsendgerät (305) über eine Vielzahl von Kommunikationsknoten zu einem zweiten Kommunikationsendgerät (308) zu sendenden Datenübertragungsblocks einer ersten Priorität festlegt; wobei jeder aus der Vielzahl von Kommunikationsknoten die folgenden Schritte ausführt: einen Beurteilungsschritt (S208) des Beurteilens anhand der von der Steuerungseinheit festgelegten Übertragungsdauer und der Länge eines Datenübertragungsblocks einer zweiten, niedrigeren Priorität, ob eine Übertragung des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität vor dem Zeitpunkt der Übertragung des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität abgeschlossen werden kann; und einen Übertragungsschritt (S209) des Übertragens des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität entsprechend dem Beurteilungsergebnis.
Prioritätskontrollverfahren gemäß Anspruch 6, wobei in dem Beurteilungsschritt bei einer Beurteilung, dass die Übertragung des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität nicht vor dem Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität abgeschlossen werden kann, beurteilt wird, ob eine Übertragung eines Datenübertragungsblocks einer dritten Priorität vor dem Übertragungszeitpunkt des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität abgeschlossen werden kann.
Prioritätskontrollverfahren gemäß Anspruch 6, zudem mit einem Akkumulierungsschritt zum getrennten Puffern des Datenübertragungsblocks der ersten Priorität und des Datenübertragungsblocks der zweiten Priorität.