DE60211614T2

DE60211614T2 - Verfahren zur steuerung einer liste von paketen in einem ausgangsport einer paket-vermittlungstelle

Info

Publication number: DE60211614T2
Application number: DE60211614T
Authority: DE
Inventors: Thales Intellectual Property Alain LOGE
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: FR2823935A1; EP1297666A1; DE60211614D1; CA2412629A1; FR2823935B1; WO2002087174A1; BR0205102A; EP1297666B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übertragungsnetzwerke mit Paketvermittlung, und insbesondere auf die Verwaltung von Listen von in den Sendeports der zu diesen Netzwerken gehörenden Paketvermittlungen wartenden Paketen.
Ein Übertragungsnetzwerk mit Paketvermittlung wird allgemein als ATM-Netzwerk bezeichnet, wobei das Kürzel vom Englischen "Asynchronous Transfer Mode" stammt, oder als geschaltetes Ethernet-Netzwerk bezeichnet. Es besteht aus einer Einheit von Verbindungsknoten, nachfolgend "Paketvermittlungen" genannt, die durch verdrahtete oder nicht verdrahtete Übertragungsverbindungen vereint werden, die ein Maschengitter des Raums bilden, in dem die Einheiten verteilt sind, die über das Netzwerk miteinander kommunizieren sollen.
Um über ein ATM-Netzwerk oder Ethernet übertragen zu werden, muss eine Mitteilung zwei aufeinanderfolgende Formatierungen erfahren. Sie muss zunächst digitalisiert und in Form einer Folge von Binärdaten gebracht werden, die in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Paketen verteilt ist, wobei jedes Paket von Mitteilungs-Binärdaten in der Präambel durch Dienst-Binärdaten vervollständigt wird, die verschiedene für ihr Routen innerhalb der durchquerten Paketvermittlungen nützliche Anweisungen enthalten. Dann müssen diese Pakete selbst in Form von elektrischen oder optischen Übertragungssignalen gebracht werden, die an die physikalischen Eigenschaften der Übertragungsverbindungen angepasst sind, die die Paketvermittlungen miteinander und mit den an das Netzwerk angeschlossenen Einheiten verbinden.
Die die Paketvermittlungen und die an das Netzwerk angeschlossenen Einheiten verbindenden Übertragungsverbindungen können Ein- oder Zweigewegeverbindungen sein. Für jede Übertragungsrichtung gehen sie von einem zu einer Paketvermittlung oder zu einer mit dem Netzwerk verbundenen Einheit gehörenden Ausgangsport aus und enden an einem Eingangsport, der ebenfalls zu einer Paketvermittlung oder einer mit dem Netzwerk verbundenen Einheit gehört.
Die Paketvermittlungen gewährleisten das Routen der Pakete, die über die direkt an ihren verschiedenen Eingangsports endenden Übertragungsverbindungen zu ihnen gelangen, in Richtung der Übertragungsleitungen, die von ihren verschiedenen Ausgangsports ausgehen, um sie ihren End-Zieladressen anzunähern. Dieses Routen erfordert eine Demodulation der empfangenen Übertragungssignale, um die Pakete in Form einer Folge von für eine digitale Verarbeitung geeigneten Binärdaten wiederzugewinnen, die Bestimmung eines Routingprofils für jedes empfangene Paket, die darin besteht, den oder die Ausgangsports der Paketvermittlung zu identifizieren, an denen das betroffene Paket erneut gesendet werden muss, und eine erneute Modulation des Pakets in Höhe der ausgewählten Ausgangsports für seine Einfügung in die Übertragungsverbindungen, die von diesen Ausgangsports ausgehen.
Mehrere an verschiedenen Eingangsports einer Paketvermittlung empfangene Pakete können praktisch gleichzeitig auftreten, um direkt danach vom gleichen Ausgangsport erneut gesendet zu werden. Da sie die gleiche Übertragungsleitung nur nacheinander benutzen können, kann ihre unerwartete Ankunft in einem kurzen Zeitraum in Höhe des Ausgangsports zu Stauungen von Paketen am Beginn der Übertragungsleitung führen, die von diesem Ausgangsport ausgeht.
Die Notwendigkeit, dass eine Paketvermittlung bei Normalbetrieb einen möglichen Stau, also Pakete, die an seinen Ausgangsports auf eine erneute Aussendung warten, ohne Verlust von Paketen bewältigen muss, und die Notwendigkeit, sich eine gewisse Verarbeitungszeit zwischen dem Empfang und dem erneuten Senden eines Pakets zu gewähren, um an diesem Paket verschiedene Verarbeitungsvorgänge durchzuführen, darunter den Aufbau seines Sendeprofils ausgehend von in ihm enthaltenen Dienst-Binärdaten, und ggf. eine oder mehrere Integritätsprüfungen, führen dazu, dass es üblich ist, eine Paketvermittlung mit einem aus mehreren Umlaufspeichern bestehenden Pufferspeicher zu versehen, der während einer kurzen Zeit den an ihren Eingangsports ankommenden Mitteilungsverkehr speichert, und in Höhe der Ausgangsports Wartelisten zu verwalten, die die auf eine erneute Aussendung wartenden Pakete registrieren.
Diese Wartelisten speichern Paketkennungen, die jedes der auf eine erneute Aussendung wartenden Pakete kennzeichnen und je explizit oder implizit die Adresse des das gekennzeichnete Paket enthaltenden Umlaufspeichers innerhalb dieses Umlaufspeichers, die Adresse des Beginns des gekennzeichneten Pakets und verschiedene andere nützliche Informationen über das gekennzeichnete Paket zusammenfassen, darunter oft sein Empfangsdatum durch die Paketvermittlung, wenn es nicht aus seiner Positionierung in einem Umlaufspeicher abgeleitet werden kann, und ggf. ein Prioritätszuweisungspegel in Abhängigkeit von dem virtuellen Weg, auf dem das Paket sich bewegt.
Zu Beginn eines virtuellen Wegs, der zwei Einheiten über ein Übertragungsnetzwerk mit Paketvermittlung verbindet, werden die Pakete im Allgemeinen mit einer regelmäßigen Taktfolge ausgesendet, aber die Regelmäßigkeit der Aufeinanderfolge der Pakete verschlechtert sich im Laufe ihres Fortschreitens entlang des virtuellen Wegs aufgrund der variablen Staubedingungen, auf die sie bei ihren Durchquerungen der Paketvermittlungen treffen, die vom betrachteten virtuellen Weg durchlaufen werden. Diese Verschlechterung der Regelmäßigkeit der Aufeinanderfolge der Pakete während ihres Fortschreitens entlang eines virtuellen Wegs wird mit dem Ausdruck Jitter bezeichnet. Dieser Jitter nimmt mit der Anzahl von durchquerten Paketvermittlungen zu. Da die gleiche Paketvermittlung von den sie durchquerenden virtuellen Wegen nicht in der gleichen Folgenummer gesehen wird, haben die von ihr verarbeiteten Pakete unterschiedliche Jitter, die von den virtuellen Wegen abhängen, über die sie verlaufen. Je nach der Position der Paketvermittlung auf einem virtuellen Weg kann der vorhersehbare Jitter mehr oder weniger nahe dem zulässigen Toleranzmaximum liegen. Um die Jitter-Toleranzen zu beachten, kann es daher innerhalb einer Paketvermittlung nützlich sein, den Paketen bestimmter virtueller Wege gegenüber anderen Paketen die Priorität zu verleihen, wenn sie auf eine erneute Aussendung warten.
Wenn es ein Prioritätspegel gibt, ist es derzeit üblich, eine Warteliste in mehrere Teilwartelisten aufzuteilen, eine pro Prioritätspegel, und die Teilwartelisten nach Art der FIFO-Speicher zu leeren, indem zuerst diejenige berücksichtigt wird, die dem höchsten Prioritätspegel zugeteilt ist, und indem die anderen in der Reihenfolge der abnehmenden Prioritäten jedes Mal dann verarbeitet werden, wenn die Verarbeitungen der Teilwartelisten mit höheren Prioritätspegeln die Zeit dafür lassen.
Einer der Nachteile dieser Methode der Wartelistenverwaltung liegt darin, dass man nicht von vorneherein die Prioritätspegel der Pakete vorhersehen kann, die Teil der Warteliste sein können, und dass man daher gezwungen ist, jeder der Teilwartelisten die gleiche maximale Kapazität zu verleihen wie im Fall einer einzigen Liste, was dazu führt, der Verwaltung einer Warteliste mit Berücksichtigung der Prioritätspegel eine sehr viel größere Speichermenge zuzuteilen, als es ohne Berücksichtigung der Prioritätspegel notwendig wäre. Diese Speichermenge muss aber für jeden der Ausgangsports einer Paketvermittlung reserviert werden.
Außerdem ist aus dem Artikel von Hashemi M. R. et al. mit dem Titel A General Purpose Cell Sequencer/Scheduler for ATM Switches" INFOCOM 97. Sixteenth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. Driving the Information Revolution. Proceedings IEEE KOBE, Japan 7.-11. April 1997, LOS ALAMITOS, CA, USA, IEEE COMPUT. Soc., US, 7. April 1997 (1997-04-07), Seiten 29-2-37, XP01251989 ISBN:0-8186-7780-5 eine Methode zur Verwaltung von Warteschlangen in Höhe der Eingangsports oder der Ausgangsports von Paketvermittlungen vom Typ ATM bekannt, die Prioritätspegel berücksichtigt und die auf einer dynamischen Umordnung der Warteschlange beruht, die darin besteht, jede neu angekommene Paketkennung unter Berücksichtigung ihres Prioritätspegels am richtigen Platz in der Warteschlange einzufügen.
Diese Warteschlangen-Verwaltungsmethode, die auf einer Neuordnung der Warteschlange bei jeder Ankunft eines Pakets beruht, erfordert eine große Anzahl von Manipulationen der Warteschlange.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu bekämpfen und eine Listenverwaltung von in einem Ausgangsport einer Paketvermittlung auf eine erneute Aussendung wartenden Paketen zu ermöglichen, die eine Berücksichtigung von Prioritätspegeln akzeptiert und gleichzeitig eine Speichermenge gleicher Größenordnung wie für die Verwaltung einer Warteliste ohne Berücksichtigung von Prioritätspegeln verwendet.
Sie hat ebenfalls zum Ziel, eine Listenverwaltung von an einem Ausgangsport einer Paketvermittlung auf eine erneute Aussendung wartenden Paketen zu ermöglichen, die ein einfaches Unterdrücken von Dubletten erlaubt, wobei ein Paket vom gleichen Ausgangsport einer Paketvermittlung nur einmal neu ausgesendet werden soll.
Sie hat ein Verfahren zur Verwaltung einer Liste von Paketen in Erwartung einer erneuten Aussendung in einem Ausgangsport einer Paketvermittlung zum Gegenstand, nachdem sie empfangen, von der Paketvermittlung vorübergehend in einem Pufferspeicher angeordnet und mit Hilfe von Kennungen registriert wurden, die explizit oder implizit die Adresse ihres Aufzeichnungsbeginns im Pufferspeicher und ihren Prioritätspegel angeben. Dieses Verfahren ist dadurch bemerkenswert, dass es darin besteht, gleichzeitig die folgenden Aufgaben zu erfüllen:

– erste Aufgabe: Anordnen der Kennungen von auf das Senden durch den Ausgangsport wartenden Paketen hintereinander und in der Reihenfolge ihrer Ankunft am Ausgangsport in einer Verarbeitungsschlange, die in einem Wartelistenspeicher gespeichert ist,
– zweite Aufgabe:
1 – Initialisieren einer Arbeitsregisterbank, die nachfolgend mit RD bezeichnet wird, mit der Kennung des Pakets, das als letztes in die Verarbeitungsschlange aufgenommen wurde,
2 – Ausführen der folgenden Suchschleife (Schritte 2.1 bis 2.4), so lange der Beginn der Verarbeitungsschlange nicht erreicht wurde:
2.1 – Auswahl der Paketkennung in der Verarbeitungsschlange, die direkt vor derjenigen liegt, die während der vorhergehenden Schleife ausgewählt wurde,
2.2 – Vergleich der Priorität der in der Verarbeitungsschlange gelesenen Paketkennung mit derjenigen der in der RD enthaltenen Paketkennung,
2.3 – wenn die Priorität der in der Verarbeitungsschlange gelesenen Paketkennung höher als die oder gleich derjenigen der in der RD enthaltenen Paketkennung ist, Einschreiben der in der RD gespeicherten Paketkennung in die Warteschlange direkt vor der gelesenen Paketkennung und Laden der gelesenen Paketkennung in die RD,
2.4 – wenn die Priorität der in der Verarbeitungsschlange gelesenen Paketkennung strikt niedriger als diejenige der in der RD enthaltenen Paketkennung ist, Einschreiben der gelesenen Paketkennung in die Verarbeitungsschlange direkt vor ihr selbst,
3 – Präsentieren der in der RD gespeicherten Paketkennung als dem Paket entsprechend, das prioritär vom betroffenen Ausgangsport erneut auszusenden ist,
4 – Abwarten der Berücksichtigung der in der RD enthaltenen Paketkennung durch den Ausgangsport,
5 – Wiederholung der Schritte 1 bis 4 der zweiten Aufgabe, solange die Verarbeitungsschlange nicht leer ist.

Vorteilhafterweise wird vor dem Vergleich des Prioritätspegels von zwei in der Verarbeitungsschlange ausgewählten Paketkennungen ein Identitätstest durchgeführt, der, wenn die beiden Paketkennungen sich als identisch erweisen, dazu führt, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und die so erfasste Dublette zu lösen, indem die bereits in der Arbeitsregisterbank vorhandene Paketkennung aus der im Wartelistenspeicher gespeicherten Verarbeitungsschlange gelöscht wird.
Vorteilhafterweise liegt, wenn die Paketkennungen eine Information über das Datum des Empfangs der Pakete durch die Paketvermittlung enthalten, vor dem Vergleich des Prioritätspegels von zwei in der Verarbeitungsschlange ausgewählten Paketkennungen ein Test des Empfangsalters durch die Paketvermittlung desjenigen Pakets, dessen Kennung in der Verarbeitungsschlange gelesen wird, was, wenn das Paket sich als zu alt erweist, dazu führt, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und es aus der im Wartelistenspeicher gespeicherten Verarbeitungsschlange auszuschließen.
Vorteilhafterweise wird die Population der im Wartelistenspeicher gespeicherten Verarbeitungsschlange in Echtzeit erfasst und mit einer Höchstschwelle verglichen, oberhalb der kein neues Paket in die Verarbeitungsschlange aufgenommen wird.
Vorteilhafterweise besetzt die im Wartelistenspeicher gespeicherte Verarbeitungsschlange einen Adressierungsbereich, der in Abhängigkeit von den in ihr stattfindenden Zugängen und Abgängen von Paketkennungen beweglich ist. Dieser bewegliche Adressierungsbereich besteht aus einem Bereich von Adressen, die in der natürlichen Reihenfolge eines Adressengenerator-Zählers mit Rückschleifung lückenlos aufeinander folgen. Er wird jederzeit durch seine beiden äußersten Grenzen mit Hilfe von zwei Zeigern markiert, einem Lesezeiger, der auf die älteste Paketkennung der Verarbeitungsschlange zeigt, und einem Schreibzeiger, der auf die neueste Paketkennung der Verarbeitungsschlange zeigt, und er wird mittels eines Hilfslesezeigers, der sich in der Verarbeitungsschlange derart stromaufwärts bewegt, dass er immer auf die im Wartelistenspeicher gespeicherte Paketkennung zeigt, die mit der in der Arbeitsregisterbank gespeicherten Paketkennung zu vergleichen ist, und mittels eines Hilfsschreibzeigers auf dem neuesten Stand gehalten, der sich ebenfalls in der Verarbeitungsschlange stromaufwärts bewegt, aber derart, dass er immer auf die Adresse zeigt, die vor derjenigen der letzten nach einem Vergleich wieder in die Verarbeitungsschlange eingefügten Kennung liegt, und die als Adresse der Wiedereinfügung der bei einem laufenden Vergleich nicht behaltenen Paketkennung in die Verarbeitungsschlange genommen wird.
Vorteilhafterweise weist das Verfahren zur Verwaltung einer Liste von Paketen in Erwartung einer erneuten Aussendung in einem Ausgangsport einer Paketvermittlung, nachdem sie empfangen, von der Paketvermittlung vorübergehend in einem Pufferspeicher angeordnet und mit Hilfe von Kennungen registriert wurden, die explizit oder implizit die Adresse ihres Aufzeichnungsbeginns im Pufferspeicher und ihren Prioritätspegel angeben, auf:

– eine Initialisierungsphase, die es ermöglicht, einen Verzweigungspunkt zu erreichen, und die darin besteht:
– in eine in einem Wartelistenspeicher gespeicherte Verarbeitungsschlange nacheinander bei ihrer Ankunft am Ausgangsport die Kennungen der Pakete einzuschreiben, die wieder ausgesendet werden sollen, wobei dieses Einschreiben unter der Überwachung durch einen Einschreibzeiger erfolgt, der gemäß einer "natürlichen" Adressierordnung inkrementiert wird, die von einem Adressenzähler erzeugt wird, der eine Abtastung des Wartelistenspeichers mit Rückschleifung durchführt, und
– einen Lesezeiger auf den Wartelistenspeicher an der Adresse der Paketkennung zu richten, die als älteste in der Verarbeitungsschlange gespeichert wurde,
– eine zweite Phase der Auswahl des wartenden Pakets mit der höchsten Priorität, die nach dem Verzweigungspunkt beginnt und darin besteht:
– abzuwarten, dass die Schreibzeiger und die Lesezeiger auf unterschiedliche Adressen zeigen,
– sobald die Schreibzeiger und die Lesezeiger auf unterschiedliche Adressen zeigen, einen Hilfslesezeiger und einen Hilfsschreibzeiger in Höhe des Schreibzeigers zu positionieren und aufeinanderfolgende Elementarzyklen des paarweisen Vergleichs der Prioritätspegel der Paketkennungen durch schrittweise Stromaufwärtsbewegung in der Verarbeitungsschlange zu beginnen, wobei am Ende jedes Zyklus die Paketkennung mit der höchsten Priorität behalten wird, wobei die Zyklen durch eine Übertragung der im Wartelistenspeicher an der vom Hilfslesezeiger angezeigten Adresse enthaltenen Paketkennung in eine Arbeitsregisterbank außerhalb des Wartelistenspeichers und eine Dekrementierung des Hilfslesezeigers um eine Einheit beginnen, wobei die Dekrementierung sich auf die natürliche Adressierordnung des Warteschlangenspeichers bezieht, und ein Elementarzyklus aus den folgenden aufeinanderfolgenden Operationen besteht:
– einem Zyklusausgangstest, der darin besteht, den Hilfslesezeiger mit dem um eine Einheit dekrementierten Lesezeiger zu vergleichen und einen Zyklusausgang vorzusehen, wenn eine Gleichheit vorliegt, und ein Rückschleifen am Zyklusende auf einen neuen Zyklusbeginn vorzusehen, wenn keine Gleichheit vorliegt,
– einem Vergleich des in der in der Arbeitsbank gespeicherten Paketkennung enthaltenen Prioritätspegels mit dem in der im Wartelistenspeicher an der vom Hilfslesezeiger angezeigten Adresse gespeicherten Paketkennung enthaltenen Prioritätspegel,
– einem Einschreiben der nach dem Vergleich nicht behaltenen Paketkennung in den Warteschlangenspeicher an der vom Hilfsschreibzeiger angezeigten Adresse,
– nur, wenn der Prioritätspegelvergleich zeigt, dass der Prioritätspegel des Pakets, dessen Kennung im Warteschleifenspeicher an der vom Hilfslesezeiger angezeigten Adresse gespeichert ist, höher ist als derjenige des Pakets, dessen Kennung in der Arbeitsbank gespeichert ist, Übertragung der im Wartelistenspeicher an der vom Hilfslesezeiger angezeigten Adresse gespeicherten Kennung in die Arbeitsregisterbank, und
– Dekrementierung des Hilfsschreibzeigers und des Hilfslesezeigers um eine Einheit, was das Ende eines Zyklus darstellt, am Zyklusausgang:
– Übertragen des Hilfsschreibzeigers in den Lesezeiger,
– Auswahl des Pakets, dessen Deskriptor in der Arbeitsregisterbank gespeichert ist, für eine sofortige Neuaussendung durch den Ausgangsport, und
– Rückkehr zum Verzweigungspunkt.

Vorteilhafterweise liegt vor dem Vergleich des Prioritätspegels von zwei Paketen der Verarbeitungsschlange ein Identitätstest, der, wenn die beiden Pakete sich als identisch herausstellen, dazu führt, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und den Hilfslesezeiger um eine Einheit zu dekrementieren.
Vorteilhafterweise liegt, wenn die Paketkennungen eine Information über das Datum des Empfangs der Pakete durch die Paketvermittlung enthalten, vor dem Vergleich des Prioritätspegels von zwei Paketen der Verarbeitungsschlange ein Test des Empfangsalters des Pakets durch die Paketvermittlung, dessen Kennung im Wartelistenspeicher an der Adresse gespeichert ist, die vom Hilfslesezeiger angezeigt wird, was dazu führt, wenn das Paket sich als zu alt erweist, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und den Hilfslesezeiger um eine Einheit zu dekrementieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer als Beispiel dienenden Ausführungsform hervor. Diese Beschreibung erfolgt anhand der Zeichnung, in der zeigen:
1 ein Topologiebeispiel eines Paket-Übertragungsnetzes,
2 ein Beispiel des Aufbaus einer Paketvermittlung,
3 die Hauptbereiche eines Eingangs-Ausgangsports einer Paketvermittlung,
4 ein Ablaufdiagramm, das die Hauptschritte eines Wartelisten-Verwaltungsverfahrens eines Ausgangsports einer erfindungsgemäßen Paketvermittlung zeigt,
die 5a und 5b Vorbereitungsvorgänge eines Suchprozesses des ältesten Wartelistenelements auf dem höchsten Prioritätspegel,
die 6 und 7 Vorgänge der Manipulation von Speicherregistern, die während eines Vergleichsvorgangs der Prioritätspegel von zwei Wartelistenelementen durchgeführt werden, und der Auswahl desjenigen der beiden, das als ältestes auf dem höchsten Prioritätspegel betrachtet wird, und
die 8 und 9 Varianten von Bereichen des in 4 gezeigten Ablaufdiagramms.
1 zeigt verschiedene Einheiten von Einrichtungen 10 bis 18, die über ein Paketvermittlungsnetz 20 miteinander kommunizieren. Die Einrichtungseinheiten 10 bis 18 sind unterschiedlich groß und geographisch über eine Zone gestreut, die vom Paketvermittlungsnetz 20 abgedeckt wird. Das Paketvermittlungsnetz 20 wird schematisch durch ein Maschengitter von Verbindungsknoten oder Paketvermittlungen, die durch Kreise angezeigt werden, und durch physische Übertragungsverbindungen dargestellt, die durch Geradensegmente dargestellt werden, die die Paketvermittlungen miteinander verbinden. Jede durch ein Rechteck dargestellte Einrichtung ist an das Paketvermittlungsnetz 20 in Höhe einer oder mehrerer in der Nähe angeordneter Paketvermittlungen über ein nicht dargestelltes spezialisiertes Terminal und über eine oder mehrere physische Übertragungsverbindungen angeschlossen.
Für ihre Manipulation innerhalb eines Paketübertragungsnetzes erfahren die von den Einrichtungen ausgetauschten Mitteilungen eine doppelte Formatierung: Einerseits eine Benummerung, die ihnen das Aussehen einer Folge von Binärdaten verleiht, gefolgt von einer Verpackung der erhaltenen Folge von Binärdaten in Form eines oder mehrerer aufeinander folgender Pakete, die an die Routing-Verarbeitungen angepasst sind, die innerhalb der Paketvermittlungen durchgeführt werden, und andererseits eine Formatierung der Pakete in elektrische oder optische Übertragungssignale für ihre Beförderung durch die physischen Übertragungsverbindungen.
Die Pakete bestehen aus einer Folge von Mitteilungs-Binärdaten, vor denen eine Folge von Dienst-Binärdaten liegt, die für ihr Routing innerhalb der durchquerten Paketvermittlungen nützliche Informationen enthalten.
Sie beachten ein bestimmtes Organisationsformat oder Protokoll, das an die Eigenschaften der kombinatorischen und/oder sequentiellen Logikschaltungen angepasst ist, die das Routing innerhalb der Paketvermittlungen durchführen.
Die für die Beförderung der Pakete auf den die Paketvermittlungen miteinander und mit den Einrichtungen verbindenden physischen Übertragungsverbindungen verwendeten elektrischen oder optischen Signale sind an die physischen Eigenschaften der verwendeten Verbindungen angepasst.
An den Enden der Übertragungsverbindungen, sowohl in Höhe der die Einrichtungen an das Netz anschließenden Terminals als auch in Höhe der Eingangs-Ausgangs-Ports der Paketvermittlungen, findet man Demodulations- und Modulationsschaltungen, die die Umwandlung eines über eine physische Verbindung empfangenen Übertragungssignals in sein entsprechendes Paket und umgekehrt die Umwandlung eines in Höhe eines Einrichtungsterminals oder einer Paketvermittlung manipulierten Pakets in ein an die physischen Übertragungsverbindungen angepasstes Übertragungssignal gewährleisten.
Ein in Höhe eines Eingangs-Ausgangs-Ports einer Paketvermittlung empfangenes und demoduliertes Paket muss innerhalb der Paketvermittlung zu einem oder mehreren anderen Eingangs-Ausgangs-Ports umgelenkt werden, um auf einer oder mehreren anderen physischen Übertragungsleitungen erneut gesendet zu werden, die direkt an diese Paketvermittlung angeschlossen sind, um es seiner End-Zieladresse anzunähern. Dieser Vorgang, der Routing genannt wird, ist die Hauptaufgabe einer Paketvermittlung. Er kann eine gewisse Zeit erfordern, die von den Belegungen der Ausgangsports zur erneuten Aussendung abhängt, da mehrere Pakete gleichzeitig von unterschiedlichen Eingangsports empfangen werden können und für ihre erneuten Aussendungen an den gleichen Ausgangsport umlenkt werden müssen, was einen Stau in Höhe des Ausgangsports erzeugen kann, der eine kurzzeitige Speicherung des eingehenden Datenverkehrs und eine Warteschlangenverwaltung in Höhe der Ausgangsports erfordern kann, um den Verlust von Paketen zu vermeiden.
2 zeigt einen möglichen Aufbau für eine Paketvermittlung 1. Diese steht über Eingangs-Ausgangs-Ports e/s 21, 22, 23 mit anderen Paketvermittlungen oder mit Einrichtungen in Verbindung, die über physische Einweg- oder Zweiweg-Übertragungsverbindungen an ihr Netz angeschlossen sind. In der Figur sind drei Eingangs-Ausgangs-Ports e/s 21, 22, 23 gezeigt, aber ihre Anzahl ist nicht begrenzt. Sie ist an die Anzahl von Anschlüssen angepasst, die für die betrachtete Paketvermittlung vorgesehen sind, wobei ein Eingangs-Ausgangs-Port die Schnittstelle mit einer physischen Zweiweg-Übertragungsverbindung oder mit zwei physischen Einweg-Übertragungsverbindungen gewährleistet, von denen die eine zum Senden und die andere für den Empfang verwendet wird.
Im dargestellten Beispiel gewährleistet der Eingangs-Ausgangs-Port e/s 21 die Schnittstelle mit einer physischen Zweiweg-Übertragungsverbindung, und die Eingangs-Ausgangs-Ports e/s 22 und 23 gewährleisten die Schnittstelle mit zwei physischen Einweg-Übertragungsverbindungen, von denen die eine für den Empfang und die andere zum Senden verwendet wird. Die Gewährleistung der Schnittstelle besteht darin, die Modulations- und Demodulationsaufgabe und eine Aufgabe der Listenverwaltung von Paketen durchzuführen, die auf eine erneute Aussendung warten. Die Modulationsaufgabe besteht darin, die erneut auszusendenden Pakete in die Form eines Übertragungssignals mit den physischen Eigenschaften zu bringen, die an diejenigen der beim Senden verwendeten Übertragungsverbindung angepasst sind, die am betroffenen Eingangs-Ausgangs-Port endet. Die Demodulationsaufgabe besteht darin, die in den auf der für den Empfang verwendeten und am betroffenen Eingangs-Ausgangs-Port e/s endenden physischen Übertragungsleitung empfangenen Übertragungssignalen enthaltenen Pakete zu entnehmen. Die Aufgabe der Wartelistenverwaltung besteht darin, die erneut zu sendenden Pakete nacheinander in einer Reihe anzuordnen, wenn sie bezüglich des Durchsatzes der beim Senden verwendeten physischen Übertragungsleitung zu schnell ankommen.
Ein Eingangs-Ausgangs-Port e/s ist mit den inneren Verarbeitungsschaltungen der Paketvermittlung, zu der er gehört, über einen Datenempfangsweg, einen Datensendeweg und mehrere Kontrollports verbunden. Über den Datenempfangsweg vr stellt er seiner Paketvermittlung den eingehenden Verkehr von Binärdaten zur Verfügung, die über die physische Übertragungsverbindung zur Paketvermittlung gelangen, die er kontrolliert. Der Datensendeweg ve ermöglicht es ihm, die Pakete zu empfangen, die er erneut aussenden soll und die von anderen inneren Schaltungen der Paketvermittlung kommen. Die Kontrollports, darunter ein Routinganforderungsport rr, ein Paketzuteilungsport at und ein Anforderungsport re von zu sendenden Paketen, dienen zur Verwaltung des Empfangs von Paketen, der erneuten Aussendung der Pakete und der Warteschlange von erneuten auszusendenden Paketen.
Außer ihren Eingangs-Ausgangs-Ports e/s 21, 22, 23 weist die Paketvermittlung einen Routingautomaten 30, einen Pufferspeicher 40, der verwendet wird, um über eine gewisse Zeit den eingehenden Datenverkehr zu speichern, und eine Ablaufsteuerung 50 auf, die die Adressierung des Pufferspeichers 30 und die Zugriffe auf diese von den verschiedenen Eingangs-Ausgangs-Ports e/s 21, 22, 23 und vom Routingautomat 50 verwaltet.
Der Routingautomat 50 ist eine Schaltung mit kombinatorischer und/oder sequentieller Logik, zum Beispiel mit Mikroprozessor, der die von den verschiedenen Eingangs-Ausgangs-Ports e/s 21, 22 23 ausgesendeten Routinganforderungen verarbeitet, um daraus die jedem gerade von der Paketvermittlung empfangen werdenden Paket zugeordneten Routingprofile zu entnehmen und ausgehend von diesem Routingprofil Paketzuteilungsanweisungen zu den Eingangs-Ausgangs-Ports e/s zu erzeugen, die sie erneut aussenden sollen.
Der Pufferspeicher 30 ist eine Gruppierung von Umlaufspeichern, deren Vorhandensein durch die Notwendigkeit, in Höhe der Eingangs-Ausgangs-Ports e/s Wartelisten zur erneuten Aussendung der Pakete zu verwalten, und in geringerem Maße durch die Verarbeitungszeiten der Routinganforderungen bedingt wird. Jeder Umlaufspeicher ist beim Schreiben an einen bestimmten eingehenden Datenverkehr, also für einen bestimmten Eingangs-Ausgangs-Port e/s reserviert, kann aber beliebig von allen Eingangs-Ausgangs-Ports e/s gelesen werden.
3 zeigt im Detail die Gestaltung eines Eingangs-Ausgangs-Ports, zum Beispiel des Eingangs-Ausgangs-Ports 22. Dieser enthält eine Modulationsschaltung 220 und eine Demodulationsschaltung 221, die einer Schaltung MAC 222 zugeordnet sind, sowie eine Sendeverwaltungsschaltung 223, die mit einer Warteleistenverwaltungsschaltung 2224 gekoppelt ist.
Die Warteschlangenverwaltung erfolgt in Höhe jedes der Ausgangsports der Paketvermittlung, nicht an den Paketen, sondern an Paketkennungen, die jedes auf eine erneute Aussendung wartende Paket markieren, das vorübergehend im Pufferspeicher 30 gespeichert ist. Diese Paketkennungen fassen je in einer expliziten oder impliziten Form die Adresse des Umlaufspeichers, der das markierte Paket enthält, innerhalb dieses Umlaufspeichers die Adresse des Beginns des markierten Pakets, und verschiedene andere nützliche Informationen über das markierte Paket zusammen, darunter häufig das Datum seines Empfangs durch die Paketvermittlung, wenn es nicht aus seiner Positionierung in einem Umlaufspeicher abgeleitet werden kann, und ein Prioritätszuweisungspegel in Abhängigkeit von dem virtuellen Weg, auf dem das Paket übertragen wird.
Ein virtueller Weg ist der Weg, den ein Paket durch das Netz nimmt, um von seiner Sendeeinheit zu den verschiedenen Zieleinheiten zu gelangen. Er existiert nur im Moment der Beförderung des Pakets und entspricht den Umlenkungen, die tatsächlich von den Paketvermittlungen durchgeführt werden, wenn sie vom betrachteten Paket durchquert werden. Er kann unveränderlich sein, das ist der Fall der gesicherten Netze, die strengen Gewährleistungsbedingungen bezüglich der effektiven Beförderung von Mitteilungen und der Beförderungsfristen erfüllen müssen.
Die Pakete werden im Allgemeinen mit einer regelmäßigen Taktfolge auf einem virtuellen Weg gesendet, aber die Regelmäßigkeit, mit der sie aufeinander folgen, verschlechtert sich im Laufe ihres Fortschreitens entlang des virtuellen Wegs aufgrund der veränderlichen Bedingungen von Staubildungen, auf die sie in den durchquerten Paketvermittlungen treffen. Diese Verschlechterung der Regelmäßigkeit der Aufeinanderfolge der Pakete im Laufe ihres Fortschreitens entlang eines virtuellen Wegs, die unter dem Namen Jitter-Phänomen bekannt ist, nimmt mit der Anzahl von durchquerten Paketvermittlungen zu. Da die gleiche Paketvermittlung von den sie durchquerenden virtuellen Wegen nicht unter der gleichen Reihenfolgennummer gesehen wird, haben die Pakete, die sie verarbeitet, in Abhängigkeit von den virtuellen Wegen, über die sie verlaufen, unterschiedliche Jitter. Je nach der Position der Paketvermittlung auf einem virtuellen Weg kann der vorhersehbare Jitter mehr oder weniger nahe dem zulässigen Maximum liegen.
Durch Nutzen der Prioritätspegel der Pakete in den Wartelisten der erneuten Aussendung der Eingangs-Ausgangsports e/s der Paketvermittlungen ist es möglich, auf die Verteilung der Wartezeiten der erneuten Aussendung zwischen den virtuellen Wegen einzuwirken, die durch die gleiche Paketvermittlung gehen. Dies ermöglicht es, das Routen der Pakete zu privilegieren, die bereits mit einem starken Jitter belastet sind, um zu verhindern, dass sie die Toleranzgrenzen überschreiten. Der Prioritätspegel eines Pakets wird dann in Abhängigkeit von der durchquerten Paketvermittlung und vom genommenen virtuellen Weg erstellt, der in den Dienstbits des Pakets erwähnt ist. Er kann aus Definitionstabellen entnommen werden, die in den Paketvermittlungen lokalisiert sind und seinen wert in Abhängigkeit von der betroffenen Paketvermittlung und dem betroffenen virtuellen Weg angeben.
Die Warteschlangenverwaltung mit Prioritätspegeln besteht darin:

– die Kennungen der auf eine erneute Aussendung wartenden Pakete nach Rang geordnet hintereinander in der Reihenfolge ihrer Ankunft am betroffenen Ausgangsport in einer Verarbeitungsschlange anzuordnen, die in einem Wartelistenspeicher gespeichert ist,
– in dieser gespeicherten Verarbeitungsschlange die Kennung zu markieren, die dem ältesten zum höchsten Prioritätspegel zugegangenen Paket entspricht,
– die markierte Paketkennung aus der Verarbeitungsschlange zu entnehmen,
– die aus der Verarbeitungsschlange entnommene Paketkennung als dem Paket entsprechend zu präsentieren, das prioritär vom betroffenen Ausgangsport erneut ausgesendet werden soll, und
– die Vorgänge des Markierens, des Entnehmens und des Präsentierens jedes Mal dann erneut zu beginnen, wenn der Ausgangsport für eine erneute Sendung eines neuen Pakets verfügbar ist oder es bald sein wird, und dies, so lange die Verarbeitungsschlange nicht geleert wurde.

Diese Vorgänge setzen eine permanente Aktualisierung der gespeicherten Verarbeitungsschlange voraus, d.h. eine Berücksichtigung der Einführungen neuer Paketkennungen, jedes Mal, wenn se sich zur erneuten Aussendung am betroffenen Ausgangsport präsentieren, und der Entnahmen der Paketkennungen, deren erneuter Aussendungsvorgang begonnen wurde. Um diese Aktualisierung durchzuführen, wird die Verarbeitungsschlange im Wartelistenspeicher in einer Adressierzone angeordnet, die sowohl eine veränderliche Größe hat als auch in Abhängigkeit von den Zugängen und Abgängen von Paketkennungen mobil ist. Diese mobile Adressierzone besteht aus einem Bereich von Adressen, die lückenlos in der natürlichen Adressierordnung des Wartelistenspeichers aufeinander folgen, wobei die natürliche Adressieranordnung der Inkrementierung eines Zählers entspricht und eine Rückschleifung des Speichers durch Überschreiten der Adressierkapazität erlaubt. Sie wird in jedem Moment von zwei Zeigern markiert, einem Schreibzeiger P_E, der ihre obere Grenze markiert, d.h. die Adresse der Paketkennung, die als jüngste eingegangen ist, und einem Lesezeiger P_L, der ihre untere Grenze markiert, d.h. die Adresse derjenigen der Paketkennungen, die sich als älteste dort befindet. Der Schreibzeiger P_E wird bei jeder Einführung einer neuen Paketkennung in die Verarbeitungsliste um eine Einheit inkrementiert, während der Lesezeiger P_L einmal oder mehrfach inkrementiert wird, um die Entnahmen von Paketkennungen aus der Verarbeitungsschlange zu berücksichtigen.
Das Markieren der dem ältesten in den höchsten Prioritätspegel eingegangenen Paket entsprechenden Kennung in der gespeicherten Verarbeitungsschlange erfolgt

– durch schrittweise Zurückgehen in der Verarbeitungsschlange von der letzten zugegangenen Paketkennung in Richtung der ältesten zugegangenen Paketkennung,
– indem bei jedem Schritt ein Vergleich der vorherigen Paketkennung, die in der Verarbeitungsschlange gelesen wird, mit einer Paketkennung durchgeführt wird, die nach den vorhergehenden Vergleichen als die älteste auf dem höchsten Prioritätspegel behalten wurde und in einer Hilfsspeicher-Registerbank, Arbeitsbank genannt, gespeichert ist,
– indem in der Arbeitsregisterbank die Paketkennung angeordnet oder behalten wird, die sich am Ende jedes Vergleichs als diejenige mit der höchsten Priorität oder als die älteste in der Verarbeitungsschlange für den gleichen Prioritätspegel erweist, und
– indem am Ende jedes Vergleichs die nicht behaltene Paketkennung wieder in die Arbeitsschlange auf dem Rang eingefügt wird, der vor demjenigen der Paketkennung liegt, die in der Verarbeitungsschlange gelesen wird.

Um den Ablauf der Vergleichsfolgen zu erleichtern, die zur Markierung der Paketkennung der Verarbeitungsschlange führen, die auf dem höchsten Prioritätspegel die älteste ist, wird die Verwendung von zwei Hilfszeigern vorgesehen, einem Hilfslesezeiger P_AL, der die Adresse der Paketkennung in der Verarbeitungsschlange markiert, die bei einem Vergleich direkt im Wartelistenspeicher gelesen wird, und einem Hilfsschreibzeiger P_AE, der die Wiedereinfügadresse der Paketkennung in der Verarbeitungsschlange markiert, die während eines Vergleichs nicht behalten wurde.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das die verschiedenen Schritte eines Verfahrens der Verwaltung von Wartelisten darstellt, das die Prioritätspegel berücksichtigt und die vier oben erwähnten Zeiger verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht es, gleichzeitig zwei unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen, von denen eine permanent die Einfügung der Paketkennungen in die Verarbeitungsschlange gewährleistet, die sich für ein erneutes Aussenden präsentieren, und die andere die Auswahl und die Entnahme der Paketkennung aus der Verarbeitungsschlange gewährleistet, die dem Paket entspricht, das prioritär erneut zu senden ist, jedes Mal, wenn der Ausgangsport für ein erneutes Senden eines Pakets verfügbar ist.
Die erste Aufgabe des Einfügens der Paketkennungen in die Verarbeitungsschlange, die sich zum erneuten Aussenden durch den betroffenen Ausgangsport präsentieren, gewährleistet die Verwaltung des Schreibzeigers P_E, die darin besteht, ihn um eine Einheit zu inkrementieren, wenn eine Paketkennung ID_c sich zum erneuten Aussenden präsentiert, und diese Paketkennung ID_c in den Wartelistenspeicher an der neuen Adresse einzuschreiben, die vom Schreibzeiger P_E angezeigt wird. Ihre Ausführung ist Gegenstand des Bereichs 300 des Ablaufdiagramms, das auf der linken Seite der 4 zu sehen ist.
Bei der Initialisierung, d.h. nach einem Start der Paketvermittlung, die durch einen Ausgangspunkt 301 markiert ist, werden der Schreibzeiger P_E und der Lesezeiger P_L in 302 auf einen beliebigen Ausgangswert P_Eini gesetzt. Dann tritt die Aufgabe in eine Schleife ein, die in 303 das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Paketkennung ID_c testet, die Kandidat für die Warteliste ist. In Abwesenheit einer Kandidat-Paketkennung ID_c ist die Rückschleifung direkt. In Gegenwart einer Kandidat-Paketkennung ID_A werden vor dem Rückschleifen zwei Vorgänge in 304 durchgeführt: Eine Inkrementierung des Schreibzeigers P_E um eine Einheit und ein Einschreiben der Kandidat-Paketkennung ID_A in den Wartelistenspeicher an der neuen Adresse, auf die vom Schreibzeiger P_E gezeigt wird. So schreitet die Verarbeitungsschlange konstant im Wartelistenspeicher in Richtung der aufsteigenden Adressen vorwärts, was unwichtig ist, da es eine Rückschleifung durch Überlaufen des Adressenzählers gibt.
Die zweite Aufgabe des Auswählens und der Entnahme der Paketkennung aus der Verarbeitungsschlange, die dem prioritär erneut auszusendenden Paket entspricht, jedes Mal dann, wenn der Ausgangsport für die erneute Aussendung eines Pakets verfügbar ist, ist Gegenstand des Bereichs 400 des Ablaufdiagramms, das auf der rechten Seite der 4 zu sehen ist.
Nach einer Initialisierung, die durch einen Startpunkt 401 markiert wird, erfahren die Schreibzeiger P_E und Lesezeiger P_L in 402 einen Gleichheitstest, der dazu bestimmt ist zu prüfen, on die Verarbeitungsschlange nicht leer ist. Wenn die Verarbeitungsschlange leer ist, gibt es kein erneut zu sendendes Paket; die Auswahl und die Entnahme einer Paketkennung haben keinen Sinn. Die Ausführung der zweiten Aufgabe wird angehalten und an ihrem Anfang wieder aufgenommen. Wenn es keine Gleichheit gibt, ist die Verarbeitungsschlange nicht leer. Dann wird in 403 die Initialisierung der Hilfsschreibzeiger P_AE und Hilfslesezeiger P_AL auf den Wert des Schreibzeigers P_E, das Laden einer Arbeitsregisterbank RD mit der im Wartelistenspeicher an der vom Hilfslesespeicher P_AL angezeigten Adresse gespeicherten Paketkennung und das Dekrementieren des Hilfslesezeigers P_AL um eine Einheit durchgeführt. Dann hat man eine Arbeitsbank RD, die die Paketkennung enthält, die als letzte in die Verarbeitungsschlange eingefügt wurde, und einen Hilfslesezeiger P_AL, der auf die Paketkennung zeigt, die vor der jüngsten Paketkennung in der Verarbeitungsschlange liegt.
Die zweite Aufgabe setzt sich durch eine Suchschleife der Paketkennung der Verarbeitungsschlange fort, die die älteste auf dem höchsten Prioritätspegel ist.
Diese Schleife beginnt in 404 durch einen Schleifenendetest, der sich auf die Zugehörigkeit des Hilfslesezeigers P_AL zur Verarbeitungsschlange bezieht. Da dieser Hilfslesezeiger P_AL eine regelmäßige Dekrementierung erfährt, geht er aus der Verarbeitungsschlange heraus, sobald er die Adresse erreicht, die vor derjenigen der Paketkennung liegt, die als älteste eingefügt und noch nicht entnommen wurde. Da die älteste in die Verarbeitungsschlange eingefügte Paketkennung, die noch nicht aus ihr entnommen wurde, vom Lesezeiger P_L angezeigt wird, wird die vorhergehende Adresse durch Dekrementieren des Lesezeigers P_L um eine Einheit erhalten. Der Verarbeitungsschlangen-Ausgangstest besteht aus einer einfachen Überprüfung der Gleichheit des Hilfslesezeigers P_AL mit dem um eine Einheit dekrementierten Wert des Lesezeigers P_L. Bei einer Ungleichheit setzt sich die Verarbeitung der Schleife fort, während im Fall der Gleichheit aus der Schleife ausgetreten wird.
Bei Ungleichheit setzt sich die Schleifenverarbeitung in 405 durch das Lesen der Paketkennung, auf die der Hilfslesezeiger P_AL zeigt, und dann durch einen Vergleich in 406 der Prioritätspegel der Paketkennung, die in der Arbeitsbank RD gespeichert ist, und der Paketkennung, auf die im Wartelistenspeicher vom Hilfslesezeiger P_AL gezeigt wird, fort. Je nach dem Ergebnis des Vergleichs ist es entweder die in der Arbeitsbank gespeicherte Paketkennung oder die im Wartelistenspeicher an der vom Hilfslesezeiger P_AL angezeigten Adresse gelesene Paketkennung, die den größten Prioritätspegel hat oder die älteste in der Arbeitsschlange mit gleichem Prioritätspegel ist.
Wenn es die im Wartelistenspeicher gelesene Paketkennung ist, die den größten Prioritätspegel hat oder die älteste in der Arbeitschlange mit gleichem Prioritätspegel ist, setzt sich die Verarbeitung in 407 vor einer Rückschleifung stromaufwärts vor dem Schleifenendetest 404 durch eine erneute Kopie der in der Arbeitsbank RD gespeicherten Paketkennung in den Wartelistenspeicher an der vom Hilfsschreibzeiger P_AE angezeigten Adresse und dann durch das Laden der Arbeitsbank RD mit der Paketkennung, die im Wartelistenspeicher an der vom Hilfslesezeiger P_AL angezeigten Adresse gelesen wird, und durch die Dekrementierungen der Hilfsschreibzeiger P_AE und Hilfslesezeiger P_AL um eine Einheit fort.
Wenn es die in der Arbeitsbank RD gespeicherte Paketkennung ist, die den größten Prioritätspegel oder das höchste Alter in der Arbeitsschlange mit gleichem Prioritätspegel hat, setzt sich die Verarbeitung in 408 vor einem Rückschleifen stromaufwärts vor dem Schleifenendetest 404 durch eine erneute Kopie der an der vom Hilfslesezeiger P_AL angezeigten Adresse gelesenen Paketkennung im Wartelistenspeicher an der vom Hilfsschreibzeiger P_AE angezeigte Adresse und durch die Dekrementierungen der Hilfsschreibzeiger P_AE und Hilfslesezeiger P_AL um eine Einheit fort.
Die Suchschleife der Paketkennung der Verarbeitungsschlange, die die älteste auf dem höchsten Prioritätspegel ist, ermöglicht es, Schritt für Schritt in der Verarbeitungsschlange in einer ansteigenden Reihenfolge des Einfügungsalters fortzuschreiten, indem über die Länge der aufeinanderfolgenden Vergleiche die Paketkennung, die als die höchste Priorität aufweisend angesehen wird, in der Arbeitsbank angeordnet wird, und indem am Ende jedes Vergleichs die Arbeitsschlange ohne diese Paketkennung wiederhergestellt wird.
Bei einem positiven Ergebnis des in 404 durchgeführten Schleifenausgangstests wird in 409 ein Ausgangsvorgang durchgeführt, der darin besteht, eine Berücksichtigung der als die höchste Priorität aufweisend angesehenen Paketkennung, die in der Arbeitsbank gespeichert ist, durch den Ausgangsport abzuwarten, dann in 410 ein Vorgang der Aktualisierung der ältesten Grenze der Warteschlange, die vom Lesezeiger P_L angezeigt wird, durchgeführt, wobei diese Aktualisierung darin besteht, dem Lesezeiger P_L den Wert des Hilfsschreibzeigers P_AE zu geben. Nach diesen Vorgängen kehrt man zum Beginn 401 zurück, um die nächste Paketkennung zu suchen, die in der Verarbeitungsschlange gespeichert und diejenige mit der höchste Priorität geworden ist.
Die 5a und 5b zeigen die Vorgänge der Vorbereitung der Vergleichszyklen, die in 403 in 4 erwähnt sind.
In 5a wird angenommen, dass die im Wartelistenspeicher M gespeicherte Verarbeitungsschlange sechs Paketkennungen ID_A bis ID_F enthält, die in alphabetischer Reihenfolge zugegangen sind. Die Adresse ID_A der ältesten zugegangenen Paketkennung wird vom Lesezeiger P_L angezeigt, während die Adresse ID_F der letzten zugegangenen vom Schreibzeiger P_E angezeigt wird. Die Hilfslesezeiger P_AL und Hilfsschreibzeiger P_AE werden auf den Wert des Schreibzeigers P_E initialisiert. Die Arbeitsbank wird mit der Paketkennung ID_F geladen, auf die der Hilfslesezeiger P_AL in der Verarbeitungsschlange zeigt.
In 5b wird der Hilfslesezeiger P_AL um eine Einheit dekrementiert und zeigt in der Verarbeitungsschlange auf die nächste Paketkennung ID_E, die mit ID_F verglichen wird, die in der Arbeitsbank RD gespeichert ist.
Wie oben gesagt, bezieht sich der Vergleich auf die Prioritätspegel der Pakete bei ihrem Durchgang durch die Paketvermittlung. Diese Prioritätspegel werden von den Informationen, die in den Paketkennungen enthalten sind, wie der verfolgte virtuelle Weg, und von lokalen Anweisungen abgeleitet, wie die den virtuellen Wegen in Höhe der betrachteten Paketvermittlung zugeteilten Prioritäten.
In 6 wird angenommen, dass der Vergleich zwischen den Paketkennungen ID_F und ID_E zugunsten der Paketkennung ID_F geendet hat, die in der Arbeitsbank RD gespeichert ist, was sich durch das Vorhandensein der Paketkennung ID_E sowohl in ihrem Feld in der Verarbeitungsschlange als auch in demjenigen der Paketkennung ID_F äußert. Es wird auch angenommen, dass der folgende Vergleich begonnen hat, wobei die Hilfslesezeiger P_AL und Hilfsschreibzeiger P_AE um eine Einheit dekrementiert wurden, und dass auch dieser Vergleich zum Vorteil der Paketkennung ID_F enden wird, die in der Arbeitsbank RD gespeichert ist, d.h. dass man zum Zweig eines Vergleichszyklus übergeht, der in 4 mit 408 markiert ist. Die Paketkennung ID_F wird in der Arbeitsbank RD gehalten, während die Paketkennung ID_D, die nicht behalten wurde, in die Verarbeitungsschlange an der Adresse eingeschrieben wird, auf die der Hilfsschreibzeiger P_AE zeigt.
Für 7 gelten die gleichen Annahmen wie für 6, mit Ausnahme des Ergebnisses des begonnenen Vergleichs, von dem angenommen wird, dass er die Paketkennung ID_D begünstigt, die in der Verarbeitungsschlange gelesen wird, was darauf hinausläuft zuzulassen, dass man über den Zweig eines Vergleichszyklus geht, der in 4 mit 407 markiert ist. Die nicht behaltene Paketkennung ID_F wird in der Verarbeitungsschlange an der vom Hilfsschreibzeiger P_AE gezeigten Adresse eingeschrieben, während die behaltene Paketkennung ID_D, auf die der Hilfslesezeiger P_AL zeigt, in die Arbeitsbank RD eingeschrieben wird. Man stellt fest, dass nach diesen Manipulationen die Paketkennung ID_F um einen Rang in der Verarbeitungsschlange fortgeschritten ist, zum Nachteil der Paketkennung ID_E, die vor ihr lag, die aber beim vorhergehenden Vergleich als weniger prioritär beurteilt worden war.
Das bezüglich des Ablaufdiagramms der 4 beschriebene Verfahren zur Wartelistenverwaltung ist einfach zur Einführung von Maßnahmen zur Sicherung der Übertragung von Paketen anwendbar, die auf der Suche nach der Betriebswirksamkeit in Höhe der Paketvermittlungen beruhen.
Eine erste dieser Maßnahmen besteht darin, die Sättigung einer Warteliste zu verhindern, indem ihre Population durch Verweigerung des Zugangs jedes Pakets über einen gewissen Schwellwert hinaus daran gehindert wird, diesen Schwellwert zu überschreiten. Eine solche Sättigung führt nämlich zu anormalen Routingverzögerungen innerhalb der Paketvermittlung, die sich nach stromabwärts im Netz ausbreiten und die Gefahr weiterer Sättigungen von Wartelisten in anderen Paketvermittlungen nach sich ziehen.
Die aufgrund der Überschreitung der zulässigen Kapazität einer Warteliste zurückgewiesenen Pakete werden nicht vom betroffenen Ausgangsport erneut ausgesendet. Sie sind für den virtuellen Weg oder den Teil des virtuellen Wegs, der über diesen Ausgangsport geht, verloren, aber ihr Verlust betrifft nur diesen Ausgangsport. Sie werden weiter von der Paketvermittlung übertragen, da sie ebenfalls zu anderen Ausgangsports umgelenkt werden. Die Verweigerung der erneuten Aussendung durch einen Paketvermittlungs-Ausgangsport stellt einen verschlechterten aber gesunden Betrieb dar, der endet, wenn die Sättigungssituation endet.
Bei Paketen mit variablen Längen kann das Kriterium der maximalen Population in der Warteliste verfeinert und durch ein Kriterium ersetzt werden, das auf einer Schätzung der Zeit beruht, die der Ausgangsport für das erneute Aussenden der in der Warteliste registrierten Pakete benötigt, eine Schätzung, die leicht durchführbar ist, wenn man die Länge jedes Pakets kennt.
8 nimmt den Bereich 300 des Ablaufdiagramms der 4 wieder auf, der der Einführung in die Verarbeitungsschlange der Kennungen der Pakete gewidmet ist, die Kandidaten für die erneute Aussendung sind, indem darin ein Verfahren der Begrenzung der Population der Verarbeitungsschlange eingeführt wird. In dieser 8 sieht man, dass ein Sättigungstest 305 hinter den Test 303 des Vorhandenseins einer Paketkennung ID_A, die Kandidat für eine erneute Aussendung ist, auf dem Zweig entsprechend einem positiven Ergebnis dieses Tests eingefügt ist. Der Sättigungstest 305 besteht darin, vom Wert des Schreibzeigers P_E denjenigen des Lesezeigers P_L abzuziehen und das Ergebnis mit einem Schwellwert S zu vergleichen. Wenn das Ergebnis über dem Schwellwert liegt, wird die Kandidat-Paketkennung ID_A zurückgewiesen (Vorgang 306). Wenn das Ergebnis positiv ist, wird die Paketkennung ID_A eingelassen und in die Verarbeitungsschlange eingeschrieben, nachdem der Schreibzeiger P_E um eine Einheit inkrementiert wurde (Vorgänge 304). Wie vorher angegeben, kann das für den Sättigungstest 305 verwendete Kriterium durch andere Kriterien ersetzt werden, die für die Dauer der erneuten Sendung der Gesamtheit der in der Verarbeitungsschlange registrierten Pakete repräsentativ sind.
Eine zweite Maßnahme, die die Betriebswirksamkeit einer Paketvermittlung verbessert, besteht darin, die erneuten Sendungen von Dubletten zu vermeiden, indem vor dem Beginn eines Prioritätspegelvergleichs überprüft wird, dass die beiden dem Vergleich unterzogenen Paketkennungen nicht identisch sind.
Eine dritte Maßnahme besteht darin, zu überprüfen, ob die dem Prioritätspegelvergleich unterzogenen Paketkennungen auch Paketen entsprechen, die kürzlich genug empfangen wurden, um sich noch im Pufferspeicher der Paketvermittlung zu befinden. Diese Überprüfung beruht auf dem Datum des Empfangs der Pakete durch die betroffene Vermittlung, das ausdrücklich in den Paketkennungen angezeigt ist, entweder explizit oder implizit aufgrund der Tatsache, dass die Adressierung beim Einschreiben einer Paketvermittlung in den Pufferspeicher absichtlich mit dem Datum verbunden ist.
9 nimmt im Bereich 400 des Ablaufdiagramms der 4 die Schleife auf, die für die Suche der Paketkennung der Verarbeitungsschlange bestimmt ist, die auf dem höchsten Prioritätspegel die älteste ist. Ein Identitätstest 420 und ein Frischetest 421 sind zwischen dem Lesen der zweiten Paketkennung, die dem Vergleich unterzogen wird, in 405 in der Verarbeitungsschlange und dem Prioritätspegeltest 406 eingefügt.
Wenn der Identitätstest 420 positiv ist, wird der geplante Prioritätspegelvergleich fallengelassen, um den folgenden Vergleich zu beginnen, was sich durch eine Dekrementierung des Hilfslesezeigers P_AL um eine Einheit in 422, gefolgt von einer Rückschleifung stromaufwärts vor dem Schleifenendetest 404 ausdrückt. Wenn er negativ ist, folgt darauf der Frischetest 421.
Wenn der Frischetest 421 negativ ist, d.h. wenn man sich in Gegenwart eines Pakets befindet, das von der Paketvermittlung vor einer anormal langen Zeit empfangen wurde, wird der geplante Prioritätspegelvergleich fallengelassen, um den folgenden Vergleich zu beginnen. Dieses Fallenlassen drückt sich wie im Fall eines positiven Identitätstests 420 durch eine Dekrementierung des Hilfslesezeigers P_AL um eine Einheit in 422 aus, gefolgt von einer Rückschleifung stromaufwärts des Schleifenendetests 404. Wenn der Frischetest positiv ist, führt er zur Weiterverfolgung des geplanten Prioritätspegelvergleichs.
Man stellt fest, dass die Möglichkeit eines positiven Identitätstests 420 oder eines negativen Frischtests eine Möglichkeit des Abkoppelns des Hilfsschreibzeigers P_AE vom Hilfslesezeiger P_AL nach sich zieht.

Claims

Verfahren zur Verwaltung einer Liste von Paketen in Erwartung einer erneuten Aussendung in einem Ausgangsport (21, 22, 23) einer Paketvermittlung (1), nachdem sie empfangen, von der Paketvermittlung (1) vorübergehend in einem Pufferspeicher (30) angeordnet und mit Hilfe von Kennungen registriert wurden, die explizit oder implizit die Adresse ihres Aufzeichnungsbeginns im Pufferspeicher und ihren Prioritätspegel angeben, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es darin besteht, gleichzeitig die folgenden Aufgaben zu erfüllen: – erste Aufgabe: – Anordnen der Kennungen von auf das Senden durch den Ausgangsport wartenden Paketen hintereinander und in der Reihenfolge ihrer Ankunft am Ausgangsport in einer Verarbeitungsschlange, die in einem Wartelistenspeicher gespeichert ist, – zweite Aufgabe: 1 – Initialisieren einer Arbeitsregisterbank, die nachfolgend mit RD bezeichnet wird, mit der Kennung des Pakets, das als letztes in die Verarbeitungsschlange aufgenommen wurde, 2 – Ausführen der folgenden Suchschleife (Schritte 2.1 bis 2.4), so lange der Beginn der Verarbeitungsschlange nicht erreicht wurde: 2.1 – Auswahl der Paketkennung in der Verarbeitungsschlange, die direkt vor derjenigen liegt, die während der vorhergehenden Schleife ausgewählt wurde, 2.2 – Vergleich der Priorität der in der Verarbeitungsschlange gelesenen Paketkennung mit derjenigen der in der RD enthaltenen Paketkennung, 2.3 – wenn die Priorität der in der Verarbeitungsschlange gelesenen Paketkennung höher als die oder gleich derjenigen der in der RD enthaltenen Paketkennung ist, Einschreiben der in der RD gespeicherten Paketkennung in die Warteschlange direkt vor der gelesenen Paketkennung und Laden der gelesenen Paketkennung in die RD, 2.4 – wenn die Priorität der in der Verarbeitungsschlange gelesenen Paketkennung strikt niedriger als diejenige der in der RD enthaltenen Paketkennung ist, Einschreiben der gelesenen Paketkennung in die Verarbeitungsschlange direkt vor ihr selbst, 3 – Präsentieren der in der RD gespeicherten Paketkennung als dem Paket entsprechend, das prioritär vom betroffenen Ausgangsport erneut auszusenden ist, 4 – Abwarten der Berücksichtigung der in der RD enthaltenen Paketkennung durch den Ausgangsport, 5 – Wiederholung der Schritte 1 bis 4 der zweiten Aufgabe, solange die Verarbeitungsschlange nicht leer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vergleich des Prioritätspegels von zwei in der Verarbeitungsschlange ausgewählten Paketkennungen ein Identitätstest durchgeführt wird, der, wenn die beiden Paketkennungen sich als identisch erweisen, dazu führt, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und die so erfasste Dublette zu lösen, indem die bereits in der Arbeitsregisterbank vorhandene Paketkennung aus der im Wartelistenspeicher (224) gespeicherten Verarbeitungsschlange gelöscht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Paketkennungen eine Information über das Datum des Empfangs der Pakete durch die Paketvermittlung enthalten, vor dem Vergleich des Prioritätspegels von zwei in der Verarbeitungsschlange ausgewählten Paketkennungen ein Test des Empfangsalters durch die Paketvermittlung (1) desjenigen Pakets liegt, dessen Kennung in der Verarbeitungsschlange gelesen wird, was, wenn das Paket sich als zu alt erweist, dazu führt, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und es aus der im Wartelistenspeicher (224) gespeicherten Verarbeitungsschlange auszuschließen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Population der im Wartelistenspeicher (224) gespeicherten Verarbeitungsschlange in Echtzeit erfasst und mit einer Höchstschwelle verglichen wird, oberhalb der kein neues Paket in die Verarbeitungsschlange aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wartelistenspeicher (224) gespeicherte Verarbeitungsschlange einen Adressierungsbereich besetzt, der in Abhängigkeit von in ihr stattfindenden Zugängen und Abgängen von Paketkennungen beweglich ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Adressierungsbereich aus einem Bereich von Adressen besteht, die in der natürlichen Reihenfolge eines Adressengenerator-Zählers mit Rückschleifung lückenlos aufeinander folgen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Adressierungsbereich jederzeit durch seine beiden äußersten Grenzen mit Hilfe von zwei Zeigern markiert wird, einem Lesezeiger (P_L), der auf die älteste Paketkennung der Verarbeitungsschlange zeigt, und einem Schreibzeiger (P_E), der auf die neueste Paketkennung der Verarbeitungsschlange zeigt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweisen Vergleiche der in der Verarbeitungsschlange stromaufwärts in der Verarbeitungsschlange vorhandenen Kennungen mittels eines Hilfslesezeigers (P_AL), der sich in der Verarbeitungsschlange derart stromaufwärts bewegt, dass er immer auf die im Wartelistenspeicher gespeicherte Paketkennung zeigt, die mit der in der Arbeitsregisterbank (RD) gespeicherten Paketkennung zu vergleichen ist, und mittels eines Hilfsschreibzeigers (P_AE) erfolgen, der sich ebenfalls in der Verarbeitungsschlange stromaufwärts bewegt, aber derart, dass er immer auf die Adresse zeigt, die vor derjenigen der letzten nach einem Vergleich wieder in die Verarbeitungsschlange eingefügten Kennung liegt, und die als Adresse der Wiedereinfügung der bei einem laufenden Vergleich nicht behaltenen Paketkennung in die Verarbeitungsschlange genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: – eine Initialisierungsphase, die es ermöglicht, einen Verzweigungspunkt zu erreichen, und die darin besteht: – in eine in einem Wartelistenspeicher (224) gespeicherte Verarbeitungsschlange nacheinander bei ihrer Ankunft am Ausgangsport (21, 22, 23) die Kennungen der Pakete einzuschreiben, die wieder ausgesendet werden sollen, wobei dieses Einschreiben unter der Überwachung durch einen Einschreibzeiger (P_E) erfolgt, der gemäß einer "natürlichen" Adressierordnung inkrementiert wird, die von einem Adressenzähler erzeugt wird, der eine Abtastung des Wartelistenspeichers (224) mit Rückschleifung durchführt, und – einen Lesezeiger (P_L) auf den Wartelistenspeicher (224) an der Adresse der Paketkennung zu richten, die als älteste in der Verarbeitungsschlange gespeichert wurde, – eine zweite Phase der Auswahl des wartenden Pakets mit der höchsten Priorität, die nach dem Verzweigungspunkt beginnt und darin besteht: – abzuwarten, dass die Schreibzeiger (P_E) und die Lesezeiger (P_L) auf unterschiedliche Adressen zeigen, – sobald die Schreibzeiger (P_E) und die Lesezeiger (P_L) auf unterschiedliche Adressen zeigen, einen Hilfslesezeiger (P_AL) und einen Hilfsschreibzeiger (P_AE) in Höhe des Schreibzeigers (P_E) zu positionieren und aufeinanderfolgende Elementarzyklen des paarweisen Vergleichs der Prioritätspegel der Paketkennungen durch schrittweise Stromaufwärtsbewegung in der Verarbeitungsschlange zu beginnen, wobei am Ende jedes Zyklus die Paketkennung mit der höchsten Priorität behalten wird, wobei die Zyklen durch eine Übertragung der im Wartelistenspeicher (224) an der vom Hilfslesezeiger (P_AL) angezeigten Adresse enthaltenen Paketkennung in eine Arbeitsregisterbank (RD) außerhalb des Wartelistenspeichers (224) und eine Dekrementierung des Hilfslesezeigers (P_AL) um eine Einheit beginnen, wobei die Dekrementierung sich auf die natürliche Adressierordnung des Warteschlangenspeichers (224) bezieht, und ein Elementarzyklus aus den folgenden aufeinanderfolgenden Operationen besteht: – einem Zyklusausgangstest, der darin besteht, den Hilfslesezeiger (P_AL) mit dem um eine Einheit dekrementierten Lesezeiger (P_L) zu vergleichen und einen Zyklusausgang vorzusehen, wenn eine Gleichheit vorliegt, und ein Rückschleifen am Zyklusende auf einen neuen Zyklusbeginn vorzusehen, wenn keine Gleichheit vorliegt, – einem Vergleich des in der in der Arbeitsbank (RD) gespeicherten Paketkennung enthaltenen Prioritätspegels mit dem in der im Wartelistenspeicher (224) an der vom Hilfslesezeiger (P_AL) angezeigten Adresse gespeicherten Paketkennung enthaltenen Prioritätspegel, – einem Einschreiben der nach dem Vergleich nicht behaltenen Paketkennung in den Warteschlangenspeicher (224) an der vom Hilfsschreibzeiger (P_AE) angezeigten Adresse, – nur, wenn der Prioritätspegelvergleich zeigt, dass der Prioritätspegel des Pakets, dessen Kennung im Warteschleifenspeicher (224) an der vom Hilfslesezeiger (P_AL) angezeigten Adresse gespeichert ist, höher ist als derjenige des Pakets, dessen Kennung in der Arbeitsbank (RD) gespeichert ist, Übertragung der im Wartelistenspeicher (224) an der vom Hilfslesezeiger (P_AL) angezeigten Adresse gespeicherten Kennung in die Arbeitsregisterbank (RD), und – Dekrementierung des Hilfsschreibzeigers (P_AE) und des Hilfslesezeigers (P_AL) um eine Einheit, was das Ende eines Zyklus darstellt, am Zyklusausgang: – Übertragen des Hilfsschreibzeigers (P_AE) in den Lesezeiger (PL), – Auswahl des Pakets, dessen Deskriptor in der Arbeitsregisterbank (RD) gespeichert ist, für eine sofortige Neuaussendung durch den Ausgangsport (21, 22, 23), und – Rückkehr zum Verzweigungspunkt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleichszyklus des Prioritätspegels von zwei Paketen der Verarbeitungsschlange mit einem Identitätstest beginnt, der, wenn die beiden Pakete sich als identisch herausstellen, dazu führt, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und den Hilfslesezeiger (P_AL) um eine Einheit zu dekrementieren.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Paketkennungen eine Information über das Datum des Empfangs der Pakete durch die Paketvermittlung (1) enthalten, ein Vergleichszyklus des Prioritätspegels von zwei Paketen der Verarbeitungsschlange durch einen Test des Empfangsalters des Pakets durch die Paketvermittlung (1) beginnt, dessen Kennung im Wartelistenspeicher (224) an der Adresse gespeichert ist, die vom Hilfslesezeiger (P_AL) angezeigt wird, was dazu führt, wenn das Paket sich als zu alt erweist, den Prioritätspegelvergleich zu umgehen und den Hilfslesezeiger (P_AL) um eine Einheit zu dekrementieren.