DE60217685T2

DE60217685T2 - System und verfahren zum vermitteln von daten unter verwendung eines gemeinsamen koppelfeldes

Info

Publication number: DE60217685T2
Application number: DE60217685T
Authority: DE
Inventors: E. Mark Geneva BODUCH; G. David Naperville RANCICH; D. Lowrence Lisle WEIZEORICK; R. Chris Wheaton ZETTINGER
Original assignee: Tellabs Operations Inc
Current assignee: Coriant Operations Inc
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: EP1421750B1; WO2003020810A9; US20030043810A1; WO2003020810A8; CA2456332A1; US7327747B2; US7940786B2; ATE352150T1; AU2002323524A1; DE60217685D1; CA2456332C; WO2003020810A1; US20080123674A1; EP1421750A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Nachrichtenübermittlung und im Besonderen auf eine Anordnung und ein Verfahren dafür, Daten unter Verwendung einer herkömmlichen Vermittlungsanordnung zu übermitteln.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Netzwerkarchitekturen in vorhandenen Nachrichtenübermittlungsanordnungen sind zunehmend komplex geworden. Ein Grund für diese Komplexität wird durch die verschiedenen Nachrichtenübermittlungsprotokolle, die sich gleichzeitig durch eine gegebene Anordnung fortpflanzen können, verursacht. Jedes der verschiedenen Nachrichtenübermittlungsprotokolle kann bestimmte Verarbeitungsvorgänge oder Verfahren umfassen, die das Routing, die Übertragung und den Empfang von Daten oder Information erleichtern. Jedes Nachrichtenübermittlungsprotokoll korrekt unterzubringen, stellt eine bedeutsame Herausforderung für Anordnungsentwickler und Netzwerkingenieure dar. Außerdem ist es beim Versuch, verschiedene Nachrichtenübermittlungsprotokolle simultan zu verwalten, wichtig, dass hohe Arbeitsgeschwindigkeiten aufrecht erhalten werden. Dementsprechend kann es wichtig sein, Überlastungen der Anordnung oder Punkte von Stauungen zu reduzieren, damit Information adäquat an bestimmte Elemente gerichtet wird, die dazu fähig sind, das jeweilige Nachrichtenübermittlungsprotokoll zu verarbeiten. Engpässe, die durch Überlastung der Anordnung, unsachgemäße Leitung von Daten oder durch unzulängliche Verarbeitung der Information erzeugt werden, können die Geschwindigkeiten der Nachrichtenübermittlung hemmen und weiterhin die Zuordnungen von Bandbreiten in einer entsprechenden Nachrichtenübermittlungsarchitektur limitieren.
Die EP 1093266 A2 beschreibt Telekommunikationsvermittlungsanordnungen und Verfahren für deren Betrieb. Die dort offenbarte Telekommunikationsvermittlungsanordnung wird für die Vermittlung von Protokolldateneinheiten über Nachrichtenübermittlungsverbindungen verwendet, die die Vermittlungsanordnung in ein Nachrichtenübermittlungsnetzwerk einbinden und gleichzeitig vielfache Arten von Diensten unterstützen. Die Vermittlungsanordnung umfasst auch einen Eingangsprozessor für das Empfangen von Protokolldateneinheiten von einer Nachrichtenübermittlungsverbindung, einen Ausgangsprozessor zur Übertragung von Protokolldateneinheiten auf eine andere Nachrichtenübermittlungsverbindung und eine Vermittlungsanordnung für das Routing von Protokolldateneinheiten vom Eingangsprozessor zum Ausgangsprozessor.
In einem Dokument "On priority scheduling algorithm at ATM switches with multi-class output buffers" von Shim K.-H. et al., IEICE Transactions on communications, Institute of Electronics Information and Comm. Eng. Tokyo, JP, Vol. E82-B, Nr. 1. Januar 1999 (1999-01), Seite 34–38, XP-000927874, ISSN: 0916-8516, wird ein Algorithmus zur Zeitplanung von Prioritäten aufgezeigt, wobei die Datenrate der Dienste jedes Klassenpuffers dynamisch eingestellt wird.
Man kann auf ein anderes Dokument "A buffer management scheme with scalable priorities (SPAS) for multi-QoS services in ATM switching systems" von Park J. et al., IEICE Transactions on communications, Institute of Electronics Information and Comm. Eng. Tokyo, JP, Vol. E82-B, Nr. 4, Januar 1999 (1999-04), Seite 655–659, XP- 000940225, ISSN: 0916-8516 Bezug nehmen, in dem ein ATM Puffermanagementschema mit logisch getrennten Puffern vorgeschlagen wird, um verschiedene Qualitäten von Diensten zu garantieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Aus dem oben Angeführten kann durch die in der Technik Ausgebildeten erkannt werden, dass sich ein Bedarf für einen verbesserten Ansatz für die Übermittlung von Daten ergeben hat, die mit vielfachen Nachrichtenübermittlungsprotokollen verknüpft sind. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden eine Anordnung und ein Verfahren dafür zur Verfügung gestellt, Daten mit Hilfe einer gemeinsam genutzten Vermittlungsanordnung zu übermitteln, die die Nachteile und Probleme, die mit konventionellen Datenmanagementverfahren verknüpft sind, im Wesentlichen eliminiert oder beträchtlich reduziert.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für das Übermitteln von Daten in einer Netzwerkumgebung zur Verfügung gestellt, die eine Vermittlungsanordnung umfasst, die eine Vielzahl von Anordnungszellen enthält. Jede Anordnungszelle transportiert eine mit einer Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlast. Eine erste der Vielzahl von Verkehrsarten weist eine höhere Priorität auf als andere der Vielzahl von Verkehrsarten. Anordnungszellen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, werden automatisch transportiert, während Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, es erfordern diese zeitlich einzuplanen, bevor diese transportiert werden. Die Vermittlungsanordnung reiht Anordnungszellen, die Nutzlasten tragen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, getrennt ein von Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind. Die Vermittlungsanordnung bedient Anordnungszellen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten von Anordnungszellen befördern vor der Bedienung von Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind. Die Vielzahl von Verkehrsarten kann gemultiplexte Zeitabschnitte, Asynchronous Transfer Mode und Formate des Internetprotokolls umfassen, wobei dem Verkehr mit gemultiplexten Zeitabschnitten Priorität eingeräumt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt verschiedene technische Vorteile gegenüber konventionellen Datenmanagementverfahren zur Verfügung. Manche dieser technischen Vorzüge werden in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einige, alle oder keine dieser Vorzüge aufweisen. Andere technische Vorzüge können jemandem, der in der Technik ausgebildet ist, aus den folgenden Figuren, der folgenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen, leicht klar offenbar werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und den Merkmalen und Vorzügen davon zur Verfügung zu stellen, wird auf die folgende Beschreibung Bezug genommen in Verbindung mit den begleitenden Figuren, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, und in denen:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Nachrichtenübermittlungsanordnung für das Verarbeiten von mit einer Vielzahl von Nachrichtenübermittlungsprotokollen verknüpften Daten ist;
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines eingangsseitigen Time Division Multiplex (TDM) Inhaltsprozessors ist, der in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogen ist;
3 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines eingangsseitigen Asynchronous Transfer Mode (ATM) Inhaltsprozessor ist, der in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogen ist;
4 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogenen eingangsseitigen Paketinhaltsprozessors ist;
5 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogenen ausgangsseitigen TDM Inhaltsprozessors ist;
6 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogenen ausgangsseitigen ATM Inhaltsprozessors ist;
7 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogenen ausgangsseitigen Paketinhaltsprozessors ist;
8 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Inhaltsprozessorverbindungsformats ist;
9 ein Blockdiagramm eines beispielhaften eingangsseitigen Time Division Multiplex (TDM) Inhaltsprozessorverbindungsformats ist;
10A–D ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Implementierung einer Beispielanordnung für eine Vermittlungsanordnung der Nachrichtenübermittlungsanordnung sind;
11 ein Blockdiagramm eines beispielhaften STS-3 Inhaltsprozessorverbindungsformats für die Vermittlungsanordnung ist;
12A–B ein Blockdiagramm einer bestimmten Implementierung der Nachrichtenübermittlungsanordnung sind;
13 ein Diagramm ist, das eine Beispielberechnung veranschaulicht, die eine Warteschlangengröße reflektiert, von der beim Übermitteln von Daten durch die Vermittlungsanordnung Gebrauch gemacht wird;
14 ein Diagramm ist, das eine beispielhafte Formatierung für mehrfache Prozessorverbindungen veranschaulicht, die mit der Vermittlungsanordnung verknüpft sind;
15 ein Blockdiagramm eines in die Nachrichtenübermittlungsanordnung einbezogenen Bandbreitenplaners ist; und
16 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Reihe von mit einem Verfahren verknüpften Beispielschritten dafür veranschaulicht, Daten mit Hilfe der Vermittlungsanordnung in der Nachrichtenübermittlungsanordnung zu übermitteln.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 zur Verarbeitung von entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Vielzahl von Nachrichtenübermittlungsprotokollen verknüpften Daten. Die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 kann an jedem geeigneten Ort innerhalb oder außerhalb einer Nachrichtenübermittlungsarchitektur platziert sein, um die Übertragung oder Vermittlung von Information oder Daten in einer Netzwerkumgebung zu erleichtern. Die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 kann eine Vermittlungsanordnung 12, ein Reihe von Physical Layer Eingangsprozessoren 14a–n und ein Reihe von Eingangsinhaltsprozessoren 16a–n umfassen. Die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 kann auch einen Reihe von Ausgangsinhaltsprozessoren 20a–n und ein Reihe von Physical Layer Ausgangsprozessoren 22a–n umfassen.
Entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung arbeitet die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10, um eine Nachrichtenübermittlungsplattform zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, dass vielfache Arten von Information oder Daten in einer Netzwerkumgebung übermittelt werden. Die Information oder die Daten können mit verschiedenen Arten von Nachrichtenübermittlungsprotokollen verknüpft werden, die bestimmte Formate aufweisen und/oder Anforderungen verarbeiten. Diese Nachrichtenübermittlungsprotokolle können in einem Time Division Multiplex (TDM) Format, in einem Asynchronous Transfer Mode (ATM) Format, einem auf Paketen basierenden Internetprotokoll (IP) Format oder jedem anderen geeigneten Format in Übereinstimmung mit bestimmten Anforderungen mit Information verknüpft werden. Nur zum Zweck der Erläuterung wird die Beschreibung der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 auf TDM, ATM und IP Formaten basiert, aber nicht auf diese eingeschränkt. Die Vermittlungsanordnung 12 kann ein gemeinsames Anordnungsschnittstellenelement zur Verfügung stellen, die verschiedene Informationssegmente weiterleitet, steuert, verwaltet oder sonst wie zu einem geeigneten nächsten Zielort übermittelt.
Die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 ermöglicht eine gesteigerte Stabilität und verbesserte Nachrichtenübermittlungen von Daten, die sich durch die Vermittlungsanordnung 12 fortpflanzen. Dies ist ein Ergebnis von einem oder mehreren Puffern für Datenzellen in einer entsprechenden Reihe von Warteschlangen, die gegen eine potentielle Überlastung der Anordnung oder eine Netzwerkstauung schützen. Dies kann auch ein Ergebnis von einem oder mehreren Datenspeicherelementen innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 sein, von denen angemessen Gebrauch gemacht wird, so dass zusätzliche Datenspeicherelemente nicht erforderlich sind. Die richtige Verwendung von Datenspeicherelementen ist bedeutsam in dem Fall, in dem die Datenspeicherelemente relativ hohe Kosten für einen Anordnungsentwickler darstellen oder wertvollen Platz auf einem zugehörigen integrierten Schaltungschip einnehmen.
Die Vermittlungsanordnung 12 stellt eine beträchtliche Flexibilität für die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 zur Verfügung, weil sie verschiedene Arten von Daten berücksichtigt, die sich innerhalb des entsprechenden Netzwerks fortpflanzen. Die Vermittlungsanordnung 12 kann eine Fusion von einer oder mehreren von vielfachen Netzwerkelementen wie zum Beispiel einer ATM Vermittlungsanordnung, einem IP Router und einer digitalen Verteileranordnung zur Verfügung gestellten Funktionalitäten darstellen. Dieses individuelle Netzwerkelement kann es einer Nachrichtenübermittlungsarchitektur erlauben von einer Nachrichtenübermittlung basierend auf einer TDM Vermittlungsschaltung zu einer Nachrichtenübermittlung basierend auf zellen- und/oder paketbasierter Nachrichtenübermittlung zu wechseln, während sie von einer individuellen Netzwerkschnittstelle Gebrauch macht. Auf diese Weise können verschiedene Nachrichtenübermittlungsprotokolle im Netzwerk berücksichtigt werden, ohne dass Bauteile gewechselt werden müssen oder basierend auf einem bestimmten Übertragungs- oder Verarbeitungsbedarf unterschiedliche Nachrichtenübermittlungsprotokolle zu einem anderen geeigneten Netzwerkbauteil geleitet werden müssen.
Die Vermittlungsanordnung 12 ist ein Nachrichtenübermittlungselement, das eine gemeinsame Vermittlungsschnittstelle zwischen den Eingangsinhaltsprozessoren 16a–n und den Aungangsinhaltsprozessoren 20a–n darstellt. Die Vermittlungsanordnung 12 kann geeignete Hardware, Software, Bauteile oder Elemente umfassen die betriebsbereit sind, um das Management, die Lenkung oder die Nachrichtenübermittlung von Daten oder Information zu erleichtern. Die Vermittlungsanordnung 12 nimmt verschiedene Arten von Daten oder Information auf, die von den Eingangsinhaltsprozessoren 16a–n übermittelt werden. Die Vermittlungsanordnung 12 kann einen Steuerungsprozessor umfassen (und dauerhafte virtuelle Verbindungsanwendungen unterstützen) und verteilte Stacks für andere geeignete Nachrichtenübermittlungsanwendungen. Die Vermittlungsanordnung 12 kann auch einen Multiplexer oder einen Demultiplexer umfassen, die wirkend sind, um eingehende Daten in jedem geeigneten Verhältnis, wie zum Beispiel 1:8 oder 8:1 über geeignete Nachrichtenübermittlungsverbindungen zu komprimieren oder zu dekomprimieren. Die Vermittlungsanordnung 12 kann außerdem andere geeignete Elemente umfassen, die die Lieferung, Übertragung oder Verarbeitung von verschiedenen Arten von Daten oder Information erleichtern.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 eine Netzwerkarchitektur darstellen, die mehrere Inhaltsprozessoren und ein N mal N zellenbasierte Vermittlungsanordnung 12 umfasst. Auf diese Weise können N Inhaltsprozessoren zur Verfügung gestellt werden, wobei jeder Inhaltsprozessor einen Eingangs- und einen Ausgangsteil umfasst. Jeder Eingangsinhaltsprozessor 16a–n kann einen Strom von Anordnungszellen erzeugen basierend auf der Information, die von seinen Synchronous Optical Netzwork (SONET)/Synchronous Digitale Hierarchy (SDH) Eingängen empfangen wird. Die Anordnungszellen können über die Eingangsinhaltsprozessorverbindungen 17a–n an die N mal N Vermittlungsanordnung 12 weitergeleitet werden und die Vermittlungsanordnung 12 über die Ausgangsprozessorverbindungen 19a–n verlassen. Eine gegebene Inhaltsprozessorverbindung (entweder Eingang oder Ausgang) kann Anordnungszellen transportieren, die nur einen individuellen Datentyp (zum Beispiel TDM Daten, ATM Daten oder Paketdaten) enthalten. Weil jedoch bestimmte Arten von Daten ähnliche innewohnende Eigenschaften teilen (zum Beispiel teilen ATM und Paketanordnungszellen ähnliche Merkmale), kann ein gegebener Inhaltsprozessor benutzt werden, um sowohl ATM als auch Paketanordnungszellen zu verarbeiten. Einmal an der N mal N Vermittlungsanordnung 12 angekommen, kann jede Anordnungszelle über den Vermittlungsmechanismus an ihren Zielausgangsinhaltsprozessor weitergeleitet werden, der innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 enthalten ist.
Mehrfache Arten von Physical Layer Eingangsprozessoren 14a–n oder von Physical Layer Ausgangsprozessoren 22a–n können in die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogen werden. Zum Beispiel können Physical Layer Prozessoren zur Verfügung gestellt werden, die mit SONET OC-12 Einrichtungen, SONET OC-48 Einrichtungen oder SONET OC-192 Einrichtungen wie auch mit elektrischen DS3 und STS-1E Einrichtungen kommunizieren. Jeder der Physical Layer Eingangsprozessoren 14a–n und der Physical Layer Ausgangsprozessoren 22a–n kann geeignete Hardware, Software, Bauteile oder Elemente umfassen, die betriebsbereit sind, um das Management, das Routing oder die Nachrichtenübermittlung von Daten oder Information zu und von entsprechenden Inhaltsprozessoren zu erleichtern. Eine durch jeden der Physical Layer Eingangsprozessoren 14a–n und der Physical Layer Ausgangsprozessoren 22a–n zur Verfügung gestellte Funktion kann sein, jegliche mit bestimmten Nachrichtenübermittlungsprotokollen verknüpfte Physical Layer Protokolle zu verarbeiten und/oder die verfügbaren Daten in ein gemeinsames Format zu formatieren, das von einem ausgewählten Typ von Inhaltsprozessor verstanden werden kann. Zum Beispiel kann das gemeinsame Format zwischen einem oder mehreren Physical Layer Eingangsprozessoren und einem oder mehreren Inhaltsprozessoren in der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 SONET/SDH basiert sein. Im Betrieb einer beispielhaften Ausführungsform von Physical Layer Eingangsprozessoren 14a–n und Physical Layer Ausgangsprozessoren 22a–n, kann ein T1/DS1, T3/DS3, OC-12 oder OC-48 Physical Layer Prozessor ein entsprechendes Datensignal vor dem Weiterleiten/dem Empfangen des Datensignals zu/von einem zugehörigen Eingangs- oder Ausgangsinhaltsprozessor auf/von einer SONET Nutzlast abbilden/zurück abbilden.
Die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 kann auch mehrfache Arten von Eingangsinhaltsprozessoren 16a–n und Ausgangsinhaltsprozessoren 22a–n umfassen. Zum Beispiel können die Eingangsinhaltsprozessoren 16a, 16b und 16n mit Information in TDM, ATM beziehungsweise Paketformat verknüpft werden. Jeder von den Eingangsinhaltsprozessoren 16a–n und Ausgangsinhaltsprozessoren 22a–n kann geeignete Hardware, Software, Bauteile oder Elemente umfassen die betriebsbereit sind, um das Management, die Lenkung oder die Nachrichtenübermittlung von Daten oder Information zu und von Vermittlungsanordnung 12 zu erleichtern. Jeder Inhaltsprozessor kann seine anwendungsspezifische Funktion angemessen ausführen und, wo angemessen, seinen Dateninhalt in/von Anordnungszellen abbilden/zurück abbilden, die von der Vermittlungsanordnung 12 verarbeitet werden können. Die Vermittlungsanordnung 12 kann zellenbasiert sein und verwendet werden, um Anordnungszellen von ihrem Eingang zu einem oder mehreren ihrer Ausgänge weiterzuleiten. Da eine oder mehrere Anordnungszellen von den verschiedenen Arten von Inhaltsprozessoren allgemein unterschiedliche Weiterleitungserfordernisse aufweisen können (zum Beispiel in Bezug auf Zellenausfall, Zellenübertragungsverzögerung und Zellenverzögerungsänderungen) kann die Vermittlungsanordnung 12 dazu in der Lage sein, eine Zelle basierend auf ihrer spezifischen Anforderung der Weiterleitungsanordnung weiterzuleiten.
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Eingangsinhaltsprozessors 16, der in der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 enthalten ist und zeigt zusätzliche Details, die sich auf die darin enthaltenen Elemente beziehen. Der Eingangsinhaltsprozessor 16a ist betriebsbereit, um In formation in einem TDM Format entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verarbeiten. Der Eingangsinhaltsprozessor 16a kann einen Byte Router 30, einen Byte Router Steuerungsspeicher 32, einen Zellenanfangsblockgenerator 36, einen Verbindungsoverheadgenerator 40, einen Leerlaufzellengenerator 42, einen Verbindungsformatierer 44 und eine Reihe von Multiplexern 48a–d umfassen. Diese Elemente können ein ankommendes Signal vom Physical Layer Eingangsprozessor 14a empfangen und das ankommende Signal angemessen verarbeiten, so dass es zu der Vermittlungsanordnung 12 geleitet werden kann.
Der Eingangsinhaltsprozessor 16a kann auf Basis eines Byte formatierten TDM Eingangsdatenstroms arbeiten, der eine Anzahl „c" von Byte verschachtelten Kanälen enthält. Es kann eine mit jedem der „c" Kanäle verknüpfte individuelle Eingangsverbindungswarteschlange 49 geben. Die mit einem gegebenen Kanal verknüpften Bytes können über den Byte Router 30 zu einer entsprechenden Eingangsverbindungswarteschlange 49 geleitet werden, die mit dem Byte Router Steuerungsspeicher 32 kommuniziert. Der Byte Router 30 kann programmierbar sein, um den Fall zu berücksichtigen, in dem mehrfache Kanäle zusammen verkettet werden, um eine Verbindung auszuformen, die eine größere Bandbreite aufweist. Eine TDM transportierende Anordnungszelle kann ausgeformt werden, in dem eine festgelegte Anzahl von Bytes aus einer bestimmten Eingangsverbindungswarteschlange 49 geleert wird und dann ein Zellenanfangsblock mit dieser festgelegten Anzahl von Bytes verbunden wird. Der Zellenanfangsblock kann durch den Zellenanfangsblockgenerator 36 erzeugt werden und stellt Information zur Verfügung, die von der Vermittlungsanordnung 12 verwendet wird, um die Anordnungszelle angemessen zu einem nächsten geeigneten Zielort weiterzuleiten oder zu übermitteln.
Die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17a kann ausgeformt werden durch Multiplexen von Anordnungszellen, die von mehrfachen Eingangsverbindungswarteschlangen 49 auf einer gemeinsamen Verbindung ausgeformt werden. Um eine Verbindung auszuformen, die einen kontinuierlichen Strom von Anordnungszellen umfasst, können leer laufende Anordnungszellen durch den Leerlaufzellengenerator 42 erzeugt und auf die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17a gemultiplext werden während Zeitperioden, in denen dort keine Anordnungszellen der Verbindungswarteschlange zur Übertragung verfügbar sind. Das Verbindungsformatierer 44 kann dann resultierende Anordnungszellen über den Multiplexer 48d empfangen und die Information an die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17a weiterleiten, damit diese an die Vermittlungsanordnung 12 kommuniziert wird.
3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Eingangsinhaltsprozessors 16b, der in die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogen ist, und bietet zusätzliche Details in Bezug auf die darin einbezogenen Elemente. Der Eingangsinhaltsprozessor 16b kann ATM Daten in einer Netzwerkumgebung aufnehmen und einen ATM Zellenrouter 50, eine ATM Zellenanfangsblocksuche 52, einen Verbindungsoverheadgenerator 56, einen Verbindungsformatierer 58 und einen Zellenanfangsblockgenerator 60 umfassen. Der Eingangsinhaltsprozessor 16b kann auch einen Warteschlangenauswahlgenerator 62, einen Leerlaufzellengenerator 64 und einen Reihe von Multiplexeren 68a–c umfassen. Diese Elemente können zusammenarbeiten, um Information oder Daten angemessen zu verarbeiten, die in einem ATM Format vorliegen, so dass die Daten korrekt an die Vermittlungsanordnung 12 übermittelt werden können.
Der Eingangsinhaltsprozessor 16b kann mit einem ATM formatierten Eingangsdatenstrom arbeiten, der eine Anzahl „d" von Verbindungen enthält. Eine mit jeder der „d" Verbindungen verknüpfte individuelle Eingangsverbindungswarteschlange 59 kann ebenfalls zur Verfügung gestellt werden. Die mit einer gegebenen Verbindung verknüpften ATM Zellen können über den Zellenrouter 50 zur entsprechenden Eingangsverbindungswarteschlange 59 geleitet werden. Um dieses auszuführen, kann durch die ATM Zellenanfangsblocksuche 52 eine Suchoperation auf das Feld für den Virtual Path Identifier/Virtual Chan nel Identifier (VPI/VCI) ausgeführt werden, das innerhalb des Anfangsblocks einer eingehenden ATM Zelle enthalten ist. Das Ergebnis dieser Suche kann bestimmen zu welcher Eingangsverbindungswarteschlange 59 die Zelle weitergeleitet wird.
Eine ATM transportierende Anordnungszelle kann ausgeformt werden durch Auslesen einer ATM Zelle aus einer bestimmten Eingangsverbindungswarteschlange 59 und nachfolgendes Verbinden eines Zellenanfangsblocks mit der Anordnungszelle unter Verwendung des Zellenanfangsblockgenerators 60. Wie in dem Fall, in dem TDM transportierende Anordnungszellen ausgeformt werden, kann die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17b ausgeformt werden durch Multiplexen von Anordnungszellen von vielfachen Eingangsverbindungswarteschlangen 59 auf eine gemeinsame Verbindung. Der Warteschlangenauswahlgenerator 62 kann die entsprechende Eingangsverbindungswarteschlange 59 basierend auf der Information aus einem Bandbreitenplaner wählen. Um eine Verbindung auszuformen, die einen kontinuierlichen Strom von Anordnungszellen umfasst, können leer laufende Zellen durch den Leerlaufzellengenerator 64 erzeugt und auf die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17b gemultiplext werden während Perioden, in denen keine Anordnungszellen der Verbindungswarteschlange zur Übertragung zur Verfügung stehen. Der Verbindungsoverheadgenerator 56 kann dem Datenstrom von Anordnungszellen in Übereinstimmung mit bestimmten Anforderungen zusätzliche Routingdaten zur Verfügung stellen. Der Verbindungsformatierer 58 kann dann die resultierenden Anordnungszellen über den Multiplexer 68c empfangen und die Information an die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17b weiterleiten, die an die Vermittlungsanordnung 12 kommuniziert werden soll.
4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Eingangsinhaltsprozessors 16n, der in die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogen ist. Der Eingangsinhaltsprozessor 16n kann Prozessinformation empfangen und angemessen verarbeiten, die in einem IP Paket vorliegt. Der Eingangsinhaltsprozessor 16n kann einen Paketrouter 70, eine Paketan fangsblocksuche 72, einen Verbindungsoverheadgenerator 74 und einen Verbindungsformatierer 76 umfassen. Der Eingangsinhaltsprozessor 16n kann auch einen Warteschlangenauswahlgenerator 82, einen Leerlaufzellengenerator 84 und einen Reihe von Multiplexeren 88a–c umfassen. Diese Elemente können zusammenarbeiten, um Information zu verarbeiten, die in ein ankommendes Signal einbezogen ist, das in einem IP Paketformat vorliegt. Die verarbeiteten IP Paketdaten können dann korrekt an die Vermittlungsanordnung 12 weitergeleitet und anschließend einem geeigneten Ausgangselement übermittelt werden.
Der Eingangsinhaltsprozessor 16n arbeitet mit einem IP Paket formatierten Eingangsdatenstrom, der eine Anzahl „e" von Verbindungen enthält. Es kann eine individuelle Eingangsverbindungswarteschlange 79 mit jeder der „e" Verbindungen verknüpft werden. Eine Eingangsverbindungswarteschlange 79 kann eine interne Anordnungsnotation sein, die verwendet wird, um IP Pakete zusammen zu gruppieren, die dasselbe Netzwerkziel und eine ähnliche Klasse des Dienstes aufweisen. Die mit einer gegebenen Verbindung verknüpfte IP Pakete können über den Paketrouter 70 zu der entsprechenden Eingangsverbindungswarteschlange 79 geleitet werden. Um dieses zu tun, kann von der Paketanfangsblocksuche 72 eine Suchoperation über die verschiedenen Felder ausgeführt werden, die innerhalb des Anfangsblocks eines eingehenden IP Pakets enthalten sind. Das Ergebnis dieser Suche kann bestimmen, zu welcher Verbindungswarteschlange 79 das IP Paket weitergeleitet wird.
Eine IP Paket transportierende Anordnungszelle kann ausgeformt werden, in dem eine feste Anzahl von IP Paketbytes aus einer bestimmten Verbindungswarteschlange 79 geleert werden und dann ein Zellenanfangsblock mit der entsprechenden Anordnungszelle verbunden wird. Dies kann durch den Zellenanfangsblockgenerator 78 ausgeführt werden. Alternativ dazu können IP Pakete zuerst auf ATM Zellen abgebildet werden, bevor sie auf Anordnungszellen abgebildet werden. Wie im Beispielfall, der mit der Ausformung von TDM oder ATM transportierenden Anordnungszellen verknüpft ist, kann die Eingangs inhaltsprozessorverbindung 17n durch Multiplexen von Anordnungszellen ausgeformt werden, die von mehrfachen Eingangsverbindungswarteschlangen 79 auf einer gemeinsame Verbindung ausgeformt werden. Der Warteschlangenauswahlgenerator 82 kann eine entsprechende Eingangsverbindungswarteschlange 79 basierend auf Information aus einem Bandbreitenplaner wählen.
Um eine Verbindung auszuformen, die einen kontinuierlichen Strom von Anordnungszellen umfasst, können leer laufende Zellen durch den Leerlaufzellengenerator 84 erzeugt und auf die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17n gemultiplext werden während Zeiten, wo dort keine Anordnungszellen von Verbindungswarteschlangen zur Übertragung verfügbar sind. Der Verbindungsoverheadgenerator 74 kann entsprechend besonderem Bedarf zusätzliche Routingdaten zum Strom von Anordnungszellen liefern. Der Verbindungsformatierer 76 kann dann die resultierenden Anordnungszellen über den Multiplexer 88c empfangen und die Information an die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17n weiterleiten, die an die Vermittlungsanordnung 12 übermittelt werden soll.
5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des in der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 enthaltenen Ausgangsinhaltsprozessors 20a. Der Ausgangsinhaltsprozessor 20a kann mit der Vermittlungsanordnung 12 gekoppelt werden und eine Anordnungszellenanfangsblocksuche 90, einen Anordnungszellenrouter 92 und einem Multiplexer 94 umfassen. Diese Elemente können zusammenarbeiten, um einen Datenstrom von Anordnungszellen von der Vermittlungsanordnung 12 zu empfangen und diesen Datenstrom einem zugehörigen Physical Layer Ausgangsprozessor 22 zu übermitteln.
Der Ausgangsinhaltsprozessor 20 kann einen Byte formatierten TDM Ausgabedatenstrom erzeugen, der eine Anzahl „c" von Byte verschachtelten Kanälen enthält. Eine mit jedem der Kanäle verknüpfte individuelle Ausgangsverbindungswarteschlange 93 kann ebenfalls zur Verfügung gestellt werden. In einem beispielhaften Betrieb können Anordnungszellen über ei ne Ausgangsinhaltsprozessorverbindung 19a an dem Ausgangsinhaltsprozessor 20 ankommen. Der Anordnungszellenanfangsblock von jeder Anordnungszelle kann an die Anordnungszellenanfangsblocksuche 90 weitergeleitet werden. Auf Grundlage von Information, die innerhalb des Anordnungszellenanfangsblocks enthalten ist, können die nicht zum Anfangsblock gehörigen Bytes der Anordnungszelle an die richtige Ausgangsverbindungswarteschlange 93 weitergeleitet werden. Bytes können dann ringförmig (oder auf jede andere geeignete Art) aus den Ausgangsverbindungswarteschlangen 93 ausgelesen werden, um den Byte formatierten TDM Ausgangsdatenstrom zu erzeugen, der eine Anzahl „c" von Kanälen enthält. Die Ausgabe kann korrekt an den Multiplexer 94 weitergeleitet werden und dann angemessen so formatiert werden, dass sie in einem TDM Ausgangsdatenstrom von Information an den Physical Layer Prozessor 22 übermittelt wird.
6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Ausgangsinhaltsprozessors 20b, der in die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogen ist. Der Ausgangsinhaltsprozessor 20b kann ATM Zellendaten oder Information erzeugen und einen Anordnungszellenrouter 96, eine Anordnungszellenanfangsblocksuche 98, einem Ausgangswarteschlangenselektor 100 und einen Multiplexer 102 umfassen. Diese Elemente können zusammenarbeiten, um einen Datenstrom aus Anordnungszellen von der Vermittlungsanordnung 12 zu empfangen und den Datenstrom richtig zu einem zugehörigen Physical Layer Ausgangsprozessor 22b weiterzuleiten, nachdem eine geeignete Verarbeitung durchgeführt wurde. Der Ausgangsinhaltsprozessor 20b kann einen mit ATM Zellen formatierten Ausgabedatenstrom erzeugen, der eine Anzahl „d" von Verbindungen enthält. Eine mit jeder der „d" Verbindungen verknüpfte individuelle Ausgangsverbindungswarteschlange 103 kann zur Verfügung gestellt werden.
Im Betrieb einer beispielhaften Ausführungsform können Anordnungszellen vom Typ ATM über die Ausgangsinhaltsprozessorverbindung 19b an dem Ausgangsinhaltsprozessor 20b ankommen. Der Anordnungszellenanfangsblock von jeder Anord nungszelle kann dann an die Anordnungszellenanfangsblocksuche 98 weitergeleitet werden. Auf Grundlage von Information, die in den Anordnungszellenanfangsblock einbezogen werden kann, können die nicht zum Anfangsblock gehörigen Bytes der Anordnungszelle an die richtige Ausgangsverbindungswarteschlange 103 weitergeleitet werden. Die ATM Zellen können dann entsprechend dem Ausgangswarteschlangenselektor 100 aus den Ausgangsverbindungswarteschlangen 103 herausgelesen werden, um den mit ATM Zellen formatierten Ausgangsdatenstrom zu erzeugen, der eine Anzahl „d" von Verbindungen enthält. Der Ausgangswarteschlangenselektor 100 kann seine Auswahl sowohl basierend auf der Zellenankunftsinformation als auch auf in Software programmierbarer Verbindungskonfigurationsinformation durchführen.
Ausgangsverbindungswarteschlangen 103 werden innerhalb des Ausgangsinhaltsprozessors 20b zur Verfügung gestellt für den Fall, in dem: 1) die maximal mögliche Zellenankunftsrate auf der Ausgangsinhaltsprozessorverbindung 19b größer ist, als die maximal mögliche Zellenausgangsrate in dem mit ATM Zellen formatierten Ausgabedatenstrom und/oder 2) der mit ATM Zellen formatierte Ausgabedatenstrom mehrfache physische Schnittstellen mit niedriger Datenrate speist. Die individuellen Ausgangsverbindungswarteschlangen 103 können Zellen höherer Priorität daran hindern, dass diese hinter Zellen mit niedrigerer Priorität zurückgestellt werden. Die Information in den Ausgangsverbindungswarteschlangen 103 kann korrekt an geeignete Multiplexer 102 weitergeleitet werden und dann geeignet formatiert werden, wo angemessen, so dass die Information in einem in ATM Zellen formatierten Ausgabedatenstrom von Information an den Physical Layer Ausgangsprozessor 22b übermittelt wird.
7 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Ausgangsinhaltsprozessors 20n, der in die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogen werden kann. Der Ausgangsinhaltsprozessor 20n kann Anordnungszellen von der Vermittlungsanordnung 12 empfangen und die Information angemessen verarbeiten, so dass sie korrekt an einen zugehörige Physical Layer Ausgangsprozessor 20n weitergeleitet werden kann. Der Ausgangsinhaltsprozessor kann einen Anordnungszellenrouter 106, eine Anordnungszellenanfangsblocksuche 108, einen Ausgangswarteschlangenselektor 114 und einen Multiplexer 112 umfassen. Diese Elemente können zusammenarbeiten, um einen Datenstrom von Anordnungszellen angemessen zu verarbeiten und diese Information korrekt an den entsprechenden Physical Layer Ausgangsprozessor 22n zu übermitteln.
Der Ausgangsinhaltsprozessor 20n kann einen Paket formatierten Ausgabedatenstrom erzeugen, der eine Anzahl „e" von Verbindungen enthält. Eine Verbindung kann eine interne Anordnungsnotation sein, die verwendet wird, um Pakete zusammen zu gruppieren, die dieselbe Netzwerkquelle/denselben Zielort und eine ähnliche Klasse des Dienstes aufweisen. Eine mit jeder der Verbindungen verknüpfte individuelle Ausgangsverbindungswarteschlange 113 kann ebenfalls zur Verfügung gestellt werden. Die Anordnungszellen können über eine Ausgangsinhaltsprozessorverbindung 19n am Ausgangsinhaltsprozessor 20n ankommen. Der Anordnungszellenanfangsblock von jeder Anordnungszelle kann dann an die Anordnungszellenanfangsblocksuche 108 weitergeleitet werden. Auf Grundlage von Information, die innerhalb des Anordnungszellenanfangsblocks enthalten ist, können die nicht zum Anfangsblock gehörigen Bytes der Anordnungszelle an die richtige Ausgangsverbindungswarteschlange 113 weitergeleitet werden. Vollständige Pakete können dann entsprechend dem Ausgangswarteschlangenselektor 114 aus den Ausgangsverbindungswarteschlangen 113 ausgelesen werden, um den Paket formatierten Ausgabedatenstrom zu erzeugen, der eine Anzahl „e" von Verbindungen enthält.
Der Ausgangswarteschlangenselektor 114 kann seine Auswahl basierend auf Zellenankunftsinformation und/oder einer in Software programmierbaren Verbindungskonfigurationsinformation ausführen. Die Ausgangsverbindungswarteschlangen 113 werden am Ausgangsinhaltsprozessor 20n zur Verfügung gestellt, um wieder vollständige Pakete herzustellen. Außerdem werden solche Ausgangsverbindungswarteschlangen 113 für den Fall zur Verfügung gestellt, in dem: 1) die maximal mögliche Zellenankunftsrate auf der Ausgangsinhaltsprozessorverbindung 19n größer ist als die maximal mögliche entsprechende Paketabgangsrate in dem Paket formatierten Ausgabedatenstrom und/oder 2) der Paket formatierter Ausgabedatenstrom mehrfache physische Schnittstellen mit niedriger Datenrate speist. Die Information in den Ausgangsverbindungswarteschlangen 113 kann korrekt an den Multiplexer 112 weitergeleitet werden und dann, wo geeignet, angemessen formatiert werden, so dass die Information in einem Paket formatierten Ausgabedatenstrom von Information an den Physical Layer Ausgangsprozessor 22n übermittelt wird.
8 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Datenstromformats 120 für jede der Eingangsinhaltsprozessorverbindungen 17a–n oder der Ausgangsinhaltsprozessorverbindungen 19a–n entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Inhaltsprozessorverbindung (sowohl Eingang als auch Ausgang, wo passend) kann als eine Verbindung formatiert werden, die einen nicht unterbrochenen Datenstrom von Anordnungszellenslots 122a–p umfasst. Weiterhin kann die Verbindung so formatiert werden, dass eine geradzahlige Anzahl von Anordnungszellenslots 122a–p innerhalb von einer Zeitdauer umfasst werden, die ein gegebenes SONET Frame Zeitintervall, wie zum Beispiel 125 Mikrosekunden umspannt.
Zum Zweck der Lehre annehmend, dass: 1) eine Anordnungszelle eine Größe von 64 Bytes aufweist, 2) jeder in der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 zur Verfügung gestellte Inhaltsprozessor dazu in der Lage ist, eine Nutzlast zu verarbeiten, die sich auf ein O-48 SONET Signal bezieht, und 3) die kleinste unterstützte TDM Kanalgröße (das heißt TDM Verbindungsgröße) gleich ist einer einzelnen STS-1 Nutzlast, kann die Inhaltsprozessorverbindungsrate gemäß der nachfolgenden Gleichung errechnet werden (als Gleichung 1 bezeichnet). Verbindungsbitrate = (w·q/v)·r = (48·64/v)·51,84·106 Gleichung 1wobei:
w = Anzahl der je Anschluss unterstützten Verbindungen, plus die Anzahl von Overheadslots je Gruppe von Anschlüssen.
q = Anordnungszellengröße (in Bytes).
v = Anzahl von nicht zum Overhead gehörigen Bytes in einer Anordnungszelle.
r = Rate, die mit der minimalen Anschlussgröße in Beziehung steht.
Unter der Annahme, dass 10 von 64 Bytes dem Zellenoverhead zugeordnet sind (das heißt v = 54), und unter der Annahme, dass keine „Overhead" Slots auftreten (das heißt zusätzliche Slots), ist die Verbindungsrate für dieses Beispiel gleich 2,94912 Gigabits je Sekunde (Gbps).
Unter der Voraussetzung, dass jede Anordnungszelle in einer beispielhaften Ausführungsform 512 Bits enthält (64 × 8), beträgt die Zellenrate für diese Beispielverbindung gleich 5,76 × 10⁶ Anordnungszellen pro Sekunde (2,94912 × 10/512), und die Anzahl von Anordnungszellen pro SONET Frame kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden (als Gleichung 2 bezeichnet). Anzahl von Anordnungszellen pro SONET Frame = Zeitdauer des Frame/Zellendauer = 125·10–6/(1/5,76·106) = 720 Gleichung 2
Aus Gleichung 2 kann ersehen werden, dass es, für dieses nicht eingrenzende Beispiel, 720 Anordnungszellen pro SONET Frame gibt. Weil es 48 Kanäle pro SONET Frame gibt (STS-1 Verbindungsebene), kann es 15 Anordnungszellen pro STS-1 Verbindung pro SONET Frameperiode geben. Unter der Voraussetzung, dass jedes STS-1 innerhalb eines gegebenen SONET Frames 810 Byte einnimmt, und, sofern jede der Anordnungszellen dazu fähig ist, 54 SONET Bytes zu befördern, kann es ersehen werden, dass 15 Anordnungszellen dazu in der Lage sind, alle 810 Byte zu transportieren, die mit ein STS-1 Signal verknüpft sind (das heißt 15 × 54 = 810).
Dort wo solch eine Verbindung durch einen Eingangsinhaltsprozessor auf STS-48 Ebene (TDM Typ) erzeugt wird (wie zum Beispiel dem Eingangsinhaltsprozessor 16a), ist dann c = 48, und die Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17a kann ein kontinuierliches Zellendatenstrommuster enthalten, das sich alle achtundvierzig Slotzeitdauern der Anordnungszellen wiederholt. Diese beispielhafte Ausführungsform ist in 9 wiedergegeben. Im Allgemeinen kann die Rate der Inhaltsprozessorverbindung so gesetzt werden, dass alle TDM Verbindungen mit einer ganzzahligen Anzahl von Anordnungszellen pro SONET Frameperiode transportiert werden können.
Es ist wichtig anzumerken, dass, obwohl die Anordnungszellen in den 8 und 9 mit Bezug auf bestimmte Größen beschrieben worden sind, die Anordnungszellen von jeder geeigneten Länge und auf jede entsprechende Art formatiert sein können. Außerdem enthalten alle Anordnungszellen dieselbe Anzahl von Bytes (das heißt TDM, ATM und IP Pakete transportierende Anordnungszellen enthalten alle dieselbe Anzahl von Bytes an Daten). In einem Kontext mit ATM sollte die Anordnungszellengröße, obwohl nicht notwendig, im Allgemeinen groß genug sein, um eine vollständige ATM Zelle zu halten, plus adäquatem Overhead für die Anordnungszellen. Eine zusätzliche Anzahl von Anordnungszellen (pro 125 Mikrosekunden) kann der Inhaltsprozessorverbindung ebenfalls hinzugefügt werden (w > 48 in Gleichung 1 für die Beispielverbindung), um die Ausdehnung der Bandbreite unterzubringen, die mit dem Segmentierungsprozess verknüpft ist, um Pakete variabler Länge in Anordnungszellen fester Größe umzuwandeln.
Die 10A–D sind vereinfachte Blockdiagramme einer beispielhaften Vermittlungsanordnung 12. Die Vermitt lungsanordnung 12 kann einen Bandbreitenplaner 140 und eine M × M Vermittlungsanordnung 141, ein Gruppe 1 Ausgabevermittlungselement 142, das einen Zellenrouter 160 umfasst, ein Stufe 2 Warteschlange Gruppe 1 Element 162 und ein Stufe 2 Warteschlange Gruppe K Element umfassen. Außerdem kann die Vermittlungsanordnung 12 ein Ausgabevermittlung Gruppe 2 Element 144, ein Ausgabevermittlung Gruppe M Element 146 und Multiplexer 148a–n umfassen. Die M × M Vermittlungsanordnung 141 umfasst den Zellenrouter 150, ein Stufe 1 Warteschlange Gruppe 1 Element 152, ein Stufe 1 Warteschlange Gruppe 2 Element 154 und eine Stufe 1 Warteschlange Gruppe M Element 156. Diese zusätzlichen Elemente können zusammenarbeiten, um die Übertragung, den Empfang, die Verarbeitung oder die Nachrichtenübermittlung von Daten oder Information in einer Netzwerkumgebung zu erleichtern. Wo geeignet, können diese Elemente modifiziert oder an anderen geeigneten Orten platziert werden, um die Verarbeitung von verschiedenen Arten von Nachrichtenübermittlungsprotokollen zu erleichtern.
Um ihre physische Konstruktion unterzubringen, kann die N mal N Vermittlungsanordnung 12 eine oder mehrere Stufen von Warteschlangen umfassen (wie zum Beispiel in den 10A–D gezeigt). Anordnungszellen aller Arten können durch eine gemeinsame Warteschlangenanordnung (Warteschlangengruppe) innerhalb mindestens einer Stufe von Warteschlangen weitergeleitet werden. Zwei Stufen von Warteschlangen können für die Vermittlungsanordnung 12 zur Verfügung gestellt werden, wodurch während Stufe 1 Anordnungszellen aller Arten (TDM, ATM und IP Paket) durch gemeinsame Warteschlangenanordnungen weitergeleitet werden können. Während Stufe 2 kann jede Warteschlangenanordnung einer bestimmten Art von Anordnungszelle zugeordnet werden. Als ein Beispiel fließen alle Zellen, die für die Ausgangsprozessoren 20a–n bestimmt sind, die mit dem Ausgabevermittlung Gruppe 1 Element 142 verbunden sind, durch das Stufe 1 Warteschlange Gruppe 1 Element 152.
Die Eingangs- und Ausgangsinhaltsprozessorverbindungen 17a–n und 19a–n können in Gruppen von K angeordnet werden, so dass sich eine Gesamtsumme von M Gruppen ergibt. Unter der Annahme, dass jede Eingangsinhaltsprozessorverbindung 17a–n mit einer Verbindungsdatenrate gleich R läuft, kann jede der K Verbindungen innerhalb einer gegebenen Eingangsgruppe auf eine Verbindungsdatenrate gleich K × R gemultiplext werden. Dies kann ausgeführt werden unter Verwendung eines einfachen Cell Division Multiplex Verfahrens. Wenn zum Beispiel K = 3 ist, dann wird die gemultiplexte Verbindung ausgeformt, in dem eine Anordnungszelle von jeder der drei Eingangsverbindungen auf die Verbindung mit höherer Rate platziert wird, einmal zu jeder Zellenperiode der Inhaltsprozessorverbindung. Dies kann unter der Annahme durchgeführt werden, dass die Zellengrenzen auf einander ausgerichtet werden auf jeder der mit einer Gruppe verknüpften K Verbindungen, bevor sie gemultiplext werden. Auf die gemultiplexten Verbindungen kann als Verbindungen mit hoher Datenrate (Eingang und Ausgang) Bezug genommen werden, und die mit diesen Verbindungen verknüpfte Zellenperioden können als Verbindungszellenperioden mit hoher Datenrate bezeichnet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Inhaltsprozessoren, die mit einer gegebenen Gruppe von Inhaltsprozessorverbindungen verknüpft sind, nicht von derselben Art sein müssen. Jede Kombination oder Mischung aus Inhaltsprozessoren kann innerhalb einer gegebenen gemultiplexten Gruppe erlaubt sein. Es sollte auch beachtet werden, dass Zellenanfangsblöcke während des Multiplexprozesses nicht unbedingt geprüft werden müssen. Zellenanfangsblockauswertungen können in jedem geeigneten Zeitintervall an jedem entsprechenden Ort innerhalb Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 auftreten. In anderen Szenarien können Zellenanfangsblockinformation und Suchvorgänge vollständig vermieden werden.
Dem Multiplexprozess folgend, können die M Verbindungen mit hoher Datenrate an die M × M Vermittlungsanordnung 141 weitergeleitet werden, wo der Zellenrouter 150 verwendet werden kann, um Anordnungszellen an entsprechende Stufe 1 Warteschlange Gruppen 152, 154 und 156 weiterzuleiten. Die Datenströme der Anordnungszellen von allen M Verbindungen mit hoher Datenrate können zuerst an am Eingang der M × M Ver mittlungsanordnung 141 auf einander ausgerichtet werden. Dies kann gefolgt werden durch eine Operation während jeder Zellenslotperiode hoher Datenrate der Verbindungsanordnung, in der die Anfangsblöcke von M Anordnungszellen geprüft werden, um zu bestimmen, zu welcher Stufe 1 Warteschlangengruppe die Anordnungszellen weitergeleitet werden sollen.
Der Zellenrouter 150 innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 kann so ausgeführt werden, dass er in der Lage ist, für jede Zellenslotperiode hoher Datenrate wirksam alle M ankommenden Anordnungszellen an ihre entsprechende Stufe 1 Warteschlangengruppe zur Verfügung zu stellen. Dies kann der Fall sein ungeachtet der Anzahl von ankommenden Anordnungszellen, die für eine gemeinsame Stufe 1 Warteschlangengruppe bestimmt sind. Wenn zum Beispiel M Anordnungszellen simultan an der M × M Vermittlungsanordnung 141 ankommen und alle diese Anordnungszellen für das Stufe 1 Warteschlange Gruppe 2 Element 154 bestimmt sind, dann werden (unter der Annahme, dass Platz in dem Warteschlange Gruppe 2 Element 154 verfügbar ist) alle M Anordnungszellen in das Stufe 1 Warteschlange Gruppe 2 Element 154 geschrieben. Ebenso, wenn M Anordnungszellen simultan an der Vermittlungsanordnung 141 ankommen und jede der M Anordnungszellen zu allen M Stufe 1 Warteschlangengruppen gesendet werden sollen (das heißt Anzahl M von 1 zu M Punkt-zu-Mehrpunkt Anordnungszellen), dann ist der Zellenrouter 150 dazu in der Lage, alle Kopien aller Anordnungszellen an alle Stufe 1 Warteschlangengruppen weiterzuleiten. Dies führt dazu, dass während einer einzelnen Verbindungszellenperiode hoher Datenrate M² Anordnungszellen in den Stufe 1 Warteschlangengruppen gespeichert werden.
Verknüpft mit jeder Stufe 1 Warteschlange Gruppe 152, 154, 156 sind zwei oder mehr Prioritätswarteschlangen, wie in den 10A–D veranschaulicht. Wenn zum Beispiel eine Anordnungszelle an dem Eingang des Stufe 1 Warteschlange Gruppe 1 Elements 152 ankommt, kann der Zellenanfangsblock geprüft werden, um zu bestimmen, in welche Prioritätswarteschlange innerhalb der Warteschlangengruppe die Anordnungs zelle geschrieben werden soll. Außerdem können Anordnungszellen der leer laufenden Art beim Erreichen der Vermittlungsanordnung 141 verworfen werden. In einer beispielhaften Nachrichtenübermittlung können die TDM transportierende Anordnungszellen in eine Warteschlange mit höchster Priorität geschrieben werden, während die ATM und Paket transportierenden Anordnungszellen in Warteschlangen mit niedrigerer Priorität geschrieben werden können. Wo es sich eignet, können die ATM und die Paket transportierenden Zellen in dieselbe Prioritätswarteschlange innerhalb einer gegebenen Stufe 1 Warteschlangengruppe geschrieben werden.
Anordnungszellen können aus jeder Stufe 1 Warteschlangengruppe heraus am Ausgang mit einer Verbindungsrate hoher Datenrate gelesen werden. (Wobei die Verbindungsrate hoher Datenrate am Ausgang größer sein kann als die Verbindungsrate hoher Datenrate am Eingang.) Innerhalb einer gegebenen Stufe 1 Warteschlangengruppe kann eine Anordnungszelle aus einer gegebenen Prioritätswarteschlange gelesen werden, wenn die nächst Warteschlange mit höherer Priorität leer ist (dies kann als Abbau einer Warteschlange mit strenger Priorität bezeichnet werden). Zum Beispiel kann die Warteschlange mit niedrigerer Priorität (die ATM und IP Paket transportierende Zellen enthalten kann) in einer Anordnung, die zwei Prioritätswarteschlangen pro Stufe 1 Warteschlangengruppe enthält, nur gelesen werden, wenn die Warteschlange mit höherer Priorität (die TDM transportierende Anordnungszellen enthalten kann) leer ist. Dies kann sich übertragen in eine Verzögerung und Verzögerungsänderung, die mit jeder gegebenen TDM transportierenden Anordnungszelle verbunden ist, die nicht von dem Vorhandensein von ATM oder IP Paket transportierenden Anordnungszellen innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 beeinflusst wird. Auf diese Weise sind TDM transportierende Anordnungszellen nur von der Gegenwart von anderen TDM transportierenden Anordnungszellen betroffen. Weil die Anzahl von TDM Verbindungen begrenzt ist und die mit allen TDM Verbindungen verknüpften Zellenraten festgelegt sind, wird die maximale Warteschlangengröße (das heißt die Warteschlangentiefe), die mit der Warteschlange mit höchster Priorität innerhalb der Stufe 1 Warteschlangengruppe verknüpft ist, begrenzt und ausreichend untergebracht.
Nach dem Verlassen einer gegebener Stufe 1 Warteschlange Gruppe 152, 154 und 156 können Anordnungszellen an das entsprechende Ausgabevermittlungsgruppenelement 142, 144 und 146 weitergeleitet werden. Nach dem Ankommen in einer gegebenen Ausgabevermittlungsgruppe 142 können die Anordnungszelleanfangsblöcke von jeder Anordnungszelle geprüft werden, um die Stufe 2 Warteschlange Gruppe 162 oder 164 zu bestimmen, an die jede Anordnungszelle weitergeleitet werden soll. Der Zellenrouter 160 innerhalb einer gegebenen Ausgabevermittlungsgruppe 142 kann dazu in der Lage sein, simultan eine gegebene Anordnungszelle an alle K Stufe 2 Warteschlangengruppen weiterzuleiten und, wo geeignet, Daten oder Information an Gruppen zu leiten. Auf diese Weise können während jeder Verbindungszellenperiode hoher Datenrate K Anordnungszellen in das gesamte Volumen geschrieben werden, das mit allen Stufe 2 Warteschlange Gruppen 162 und 164 verbunden ist.
Mit jeder Stufe 2 Warteschlange Gruppe 162 und 164 können zwei oder mehr Prioritätswarteschlangen verknüpft sein. Wenn eine Anordnungszelle an dem Eingang einer gegebenen Stufe 2 Warteschlangengruppe ankommt, kann der Zellenanfangsblock wieder geprüft werden, um zu bestimmen, in welche Prioritätswarteschlange innerhalb der Warteschlangengruppe die Zelle geschrieben werden soll. Für den Fall, in dem ein TDM Ausgangsinhaltsprozessor 20a mit einer Stufe 2 Warteschlangengruppe verbunden ist, kann eine einzelne Prioritätswarteschlange für die TDM transportierenden Anordnungszellen benutzt werden, und alle TDM transportierenden Anordnungszellen können deshalb in dieselbe Prioritätswarteschlange geschrieben werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass, wenn zusätzliche Anordnungszellenslots auf den internen Anordnungsverbindungen zur Verfügung gestellt werden (zum Beispiel w in Gleichung 1 ist größer als 48 für den Fall eines STS-48 TDM Inhaltsprozessors 16a), Anordnungssteuerungszel len der TDM Eingangsinhaltsprozessoren 16a von Warteschlangen mit niedrigerer Priorität innerhalb der Stufe 2 Warteschlangengruppe Gebrauch machen können. Eine Anordnungssteuerungszelle ist eine Zelle, deren Dateninhalt nicht von den Eingängen der Physical Layer Prozessoren stammt. In solch einem Fall, wenn die Zellen in der Warteschlange mit Hilfe eines Warteschlangenabbaus strikter Priorität abgebaut werden, beeinflusst die Gegenwart von Anordnungssteuerungszellen die Zellenverzögerung und die Zellenverzögerungsänderung von TDM transportierenden Anordnungszellen nicht. Wie es der Fall war bei Stufe 1 Warteschlangen, kann die maximale Stufe 2 Warteschlangengröße begrenzt werden und dementsprechend berechnet und adäquat berücksichtigt werden.
Für den Fall, in dem entweder ein ATM oder IP Paket Inhaltsprozessor auch an einer Stufe 2 Warteschlangengruppe angeschlossen ist, kann von mehrfachen Prioritätswarteschlangen Gebrauch gemacht werden. Zum Beispiel können Anordnungszellen von Verbindungen, die eine niedrigere Übertragungsverzögerung erfordern können, einer Warteschlange hoher Priorität zugeteilt werden, während die Anordnungszellen jener Verbindungen, die weniger strenge Erfordernisse bei der Verzögerung der Weitersendung aufweisen, einer Warteschlange mit niedrigerer Priorität zugeteilt werden können. Ein strikter Mechanismus des Abbaus von Warteschlangen kann verwendet werden, um die mit den Stufe 2 Warteschlangengruppen verknüpften Warteschlangen zu bedienen, aber es sind entsprechend besonderem Bedarf auch andere geeignete Mechanismen möglich.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Datenstromformats 170. 11 stellt ein Beispielformat zur Verfügung, das verwendet werden kann, um die Warteschlangendynamiken eindeutiger zu verstehen, die mit TDM transportierenden Anordnungszellen verknüpft sind und die auffällig sind, wenn TDM transportierende Anordnungszellen mit TDM und IP Paket transportierenden Anordnungszellen innerhalb einer gemeinsamen Warteschlangengruppe gemischt werden. Das Datenstromformat 170 kann als Verbindung strukturiert sein, die einen ununterbrochenen Datenstrom von Anordnungszellenslots 172a–c umfasst, die jeder eine Zelle von STS-1 Verbindungen 1–3 darstellt. Weiterhin kann die Verbindung formatiert werden, so dass eine ganzzahlige Anzahl von Anordnungszellenslots 172a–c in eine Periode einbezogen ist, die ein gegebenes SONET Frameintervall (wie zum Beispiel 125 Mikrosekunden) umspannt. Aufgrund der Konstruktion der Vermittlungsanordnung 12 und der TDM Inhaltsprozessoren gibt es keinen Grund, eine anordnungsweite Planung von TDM Verbindungen auszuführen.
Die 12A bis B zeigen ein Beispiel für eine bestimmte Implementierung der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10. Für die bestimmte gezeigte Implementierung weist die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 8 Eingangsinhaltsprozessoren 16a–h, 8 Ausgangsinhaltsprozessoren 20a–h, eine 8 × 8 Vermittlungsanordnung 12, zwei Multiplexer 148a–b, zwei Eingangs- und Ausgangsverbindungen hoher Datenrate, eine 2 × 2 Vermittlungsanordnung 141, einen 2 × 2 Zellenrouter 150, zwei Stufe 1 Warteschlange Gruppen 152 und 154, ein Ausgabevermittlungsanordnung Gruppe 1 Element 142 und ein Ausgabevermittlungsanordnung Gruppe 2 Element 144 auf. Jedes Ausgabevermittlungsgruppenelement umfasst einen 1 × 4 Zellenrouter 160 und vier Stufe 2 Warteschlangengruppen 162a–d.
Mit Bezug auf die 12A bis B kann das Datenstromformat 170 mit acht STS-3 Ebene TDM Inhaltsprozessoren und einer 8 mal 8 Vermittlungsanordnung (N = 8) verknüpft werden, die zwei Stufen von Warteschlangen umfasst. Vier Inhaltsprozessorverbindungen können gruppiert werden, um eine Verbindung mit hoher Datenrate auszuformen, die mit viermal der Rate einer individuellen Inhaltsprozessorverbindung (das heißt K = 4) arbeitet. Da es keine ATM oder IP Paketinhaltsprozessoren gibt, kann die Warteschlange mit höchster Priorität in jeder Warteschlangengruppe verwendet werden. Unter der Annahme einer Anordnungszellengröße von 64 Byte (mit 10 Bytes Overhead) kann eine Inhaltsprozessorverbindungsrate von 184,32 Megabits pro Sekunde (Mbps) gemäß Gleichung 1 berechnet werden (das heißt R = 184,32 Mbps). Dies ist äquivalent einer Zellenrate von 360.000 Zellen pro Sekunde. Aus Gleichung 2 ist zu ersehen, dass es 45 Anordnungszellen pro 125 Mikrosekunden oder 15 Anordnungszellen eines gegebenen STS-1 pro 125 Mikrosekunden gibt. Weil jede Verbindungsrate hoher Datenrate gleich viermal der Inhaltsprozessorverbindungsrate ist, ist die Verbindungsrate hoher Datenrate gleich 737,28 Mbps und die entsprechende Zellenrate ist gleich 1,44 × 10⁶ Zellen/-Sekunde.
13 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Berechnung veranschaulicht, die eine Warteschlangengröße reflektiert, die bei der Übermittelung von Daten verwendet wird. Um die maximalen Warteschlangentiefen in der Vermittlungsanordnung 12 zu bestimmen, kann ein worst case Nachrichtenübermittlungsszenario konstruiert werden. Im Allgemeinen tritt die maximale Warteschlangentiefe der Warteschlange mit höchster Priorität innerhalb einer Stufe 2 Warteschlangengruppe (die TDM Prioritätswarteschlange) zum Beispiel dann auf, wenn all die Anordnungszellen, die durch die Warteschlange fließen, bei der Vermittlungsanordnung 12 in der maximal möglichen Häufung ankommen. Die Anzahl von individuellen TDM Verbindungen, die durch eine gegebene Stufe 2 Prioritätswarteschlange fließen, stellt eine absolute obere Grenze der Warteschlangentiefe dar. Diese Warteschlangentiefe kann nur erreicht werden, wenn von jeder Verbindung der Warteschlange gleichzeitig eine Zelle geliefert werden kann.
In den 12A bis B kann die Bandbreite der Verbindung mit hoher Datenrate, die eine gegebene Stufe 1 Warteschlangengruppe verlässt, zwölf individuelle STS-1 Verbindungen unterstützen (4 × 3) und die obere Grenze der maximale Warteschlangentiefe für die Warteschlange hoher Priorität ist deshalb zwölf Zellen. Es sollte beachtet werden, dass während jeder Verbindung einer Zellenslotperiode mit hoher Datenrate nur zwei Zellen einer gegebenen Stufe 1 Warteschlangengruppe geliefert werden können (eine von jedem Eingang einer Verbindung mit hoher Datenrate). Daher ist das kürzeste Maß an Zeit, das benötigt wird, um zwölf Zellen an eine gegebenen Stufe 1 Warteschlange in den 12A bis B zur Verfügung zu stellen, sechs Slotperioden hoher Datenrate von Verbindungsanordnungszellen. Jedoch mit der Verbindung einer Zellenslotperiode mit hoher Datenrate beginnend, wenn die ersten zwei Anordnungszellen der Häufung in die Warteschlange geschrieben werden, kann eine Anordnungszelle während jeder Verbindung einer Zellenslotperiode mit hoher Datenrate aus der Warteschlange entnommen werden, um eine maximal Stufe 1 Warteschlange hoher Priorität mit der Tiefe sieben zu erzeugen (wie in 13 gezeigt). Es sollte beachtet werden, dass es in diesem worst case Beispiel einer Anhäufung von sechs aufeinander folgenden Verbindungen mit Zellenslotperioden mit hoher Datenrate gibt, in denen keine Anordnungszellen (null) an die TDM Prioritätswarteschlange geliefert werden. Dies ermöglicht es, dass sich die Warteschlange leert, bevor die nächste Häufung von zwölf Zellen ankommt.
Die maximale Tiefe der Stufe 2 Warteschlange hoher Priorität kann auf ähnliche Weise berechnet werden wie der Weg, auf dem die Tiefe der Stufe 1 Warteschlange hoher Priorität berechnet wird. Mit Bezug auf die 12A bis B, ist die maximale Anzahl von STS-1 TDM Verbindungen, die durch eine gegebene Stufe 2 Warteschlange hoher Priorität laufen können, gleich drei. Deshalb wird die maximale Warteschlangentiefe erreicht, wenn alle drei Zellen fortlaufend an der Ausgabeverbindung mit hoher Datenrate ankommen. Für diesen Fall werden drei Zellen in drei Verbindung von Zellenslotperioden mit hoher Datenrates in die Warteschlange geschrieben. Diese Zeit ist geringer als eine Verbindungszellenslotperiode eines Ausgangsinhaltsprozessors. Weil die Warteschlange mit einem Viertel der Füllrate der Warteschlange geleert wird, ist es für die Tiefe der Stufe 2 Warteschlange hoher Priorität möglich, dass sie in der Beispielanordnung gemäß den 12A–B drei Zellen erreicht.
Sobald die maximalen TDM Prioritätswarteschlangentiefen berechnet sind, kann die maximale Verzögerung einer TDM transportierenden Anordnungszelle durch die Vermittlungsan ordnung 12 berechnet werden. Der schlechteste Fall der Verzögerung in der Vermittlungsanordnung 12 tritt auf, wenn eine gegebene Anordnungszelle den schlechtesten Fall der Verzögerung durch sowohl die Stufe 1 wie auch die Stufe 2 Warteschlangengruppen erfährt. Dies tritt auf, wenn eine gegebene Anordnungszelle die letzte Zelle in der maximalen Häufung zur Stufe 1 Warteschlange ist und dann die letzte Anordnungszelle in der maximalen Häufung zur Stufe 2 Warteschlange ist. In dem in 13 zur Verfügung gestellten Beispiel wird die letzte Anordnungszelle der TDM Häufung während der Verbindung mit hoher Datenratenperiode Nummer sechs in die TDM Stufe 1 Prioritätswarteschlange geschrieben. Diese Anordnungszelle wird sechs Verbindungszellenperioden mit hoher Datenrate später aus der Stufe 1 Warteschlange ausgelesen, nachdem sie geschrieben wurde, und erfährt deshalb eine Verzögerung, die gleich ist sechs Verbindungszellenperioden mit hoher Datenrate oder etwa 4,17 Mikrosekunden (6 × 694,4 nsec).
Wenn es angenommen wird, dass die vorletzten und vorvorletzten Anordnungszellen (der Häufung von zwölf Anordnungszellen) als die letzte Anordnungszelle der Häufung für dieselbe Stufe 2 Warteschlange bestimmt sind, dann kann eine Häufung von drei Anordnungszellen an die Stufe 2 Warteschlange geliefert werden. Weil es sein kann, dass die letzte Anordnungszelle in der Stufe 2 Warteschlange warten muss, bis die vorletzten und vorvorletzten Anordnungszellen ausgegeben wurden, kann die letzte Anordnungszelle eine Verzögerung von zwei Verbindungszellenperioden der Inhaltsprozessoren durch die Stufe 2 Warteschlange erfahren oder etwa 5,56 Mikrosekunden (2 × 2.78 Mikrosekunden). Auf diese Weise ist die gesamte Verzögerung, die eine TDM transportierende Anordnungszelle im schlechteste Fall erfährt gleich der Summe der Verzögerungen im schlechtesten Fall durch die Stufe 1 und Stufe 2 Warteschlangen oder 9,73 Mikrosekunden in der in den 12A–B beschriebenen beispielhaften Ausführungsform.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispielformat für mehrfache Prozessorverbindungen veranschaulicht. 14 kann auch verwendet werden, um das Management und die Überwachung von Anordnungszellen zu erklären. 14 basiert auf der in den 12A bis B gezeigten Beispielimplementierung. Gemäß den 12A bis B werden vier Eingangsinhaltsprozessorverbindungen in eine Eingangsverbindung mit hoher Datenrate gemultiplext. In 14 sind die entsprechenden vier Eingangsinhaltsprozessorverbindungen als Eingangsinhaltsprozessorverbindungen 1 bis 4 gekennzeichnet und die entsprechende Eingangsverbindung mit hoher Datenrate ist als Eingangsverbindung hoher Datenrate 1 bezeichnet. Eingangsverbindung hoher Datenrate 1 und Eingangsverbindung hoher Datenrate 2 (die alle leerlaufenden Zellen enthalten) werden zu dem 2 × 2 Zellenrouter in 12A weitergeleitet und die nicht leerlaufenden Zellen werden alle an die Warteschlange mit höchster Priorität von Stufe 1 Warteschlangengruppe 1 geleitet, wo sie gespeichert werden. Die gespeicherten Zellen werden dann aus der Stufe 1 Warteschlangengruppe ausgelesen und an die Ausgabevermittlungsgruppe 1 weitergeleitet über die Ausgabeverbindung mit hoher Datenrate, die die Stufe 1 Warteschlangengruppe verlässt. Diese Ausgabeverbindung mit hoher Datenrate ist in 14 mit Ausgangsverbindung mit hoher Datenrate 1 bezeichnet. Die nicht leerlaufenden Zellen, die auf der Ausgangsverbindung mit hoher Datenrate 1 transportiert werden, werden alle in der Warteschlange mit höchster Priorität der Stufe 2 Warteschlange Gruppe 1 gemäß 12B gespeichert. Diese Zellen werden dann aus der Stufe 2 Warteschlange herausgelesen und an den Ausgangsinhaltsprozessor 1 weitergeleitet über das Signal, das in 14 als Ausgangsinhaltsprozessorverbindung 1 gekennzeichnet ist. Die in 14 gezeigten Vorgänge werden in den folgenden Absätzen weiter erörtert.
Einer der Zwecke der Ausgangsverbindungswarteschlangen innerhalb des Ausgangsinhaltsprozessors ist es, den Bytes von einer gegebenen TDM Verbindung zu ermöglichen, aus der Anordnung heraus auf eine glatte und kontinuierliche Weise (das heißt periodisch) weitergeleitet zu werden. Die TDM Bytes ei ner gegebenen Verbindung werden aus der Anordnung heraus in einer periodischen Weise weitergeleitet trotz der Tatsache, dass die Bytes einer gegebenen Verbindung am Ausgangsinhaltsprozessor in Häufungen von zum Beispiel vierundfünfzig Byte ankommen. Um diesen glättenden Prozess auszuführen, wird jede TDM Ausgangsverbindungswarteschlange vorbelegt. Auf diese Weise kann ein gewisses Maß an TDM Zellenbytes innerhalb der Ausgangsverbindungswarteschlange anfangs zuerst angesammelt werden, bevor Bytes aus der Ausgangsverbindungswarteschlange abgerufen werden.
In Abwesenheit von Hinzufügungen oder Löschungen auf Systemebene der TDM Verbindungen (und in Abwesenheit von Verlust von Anordnungszellen), kommen die Anordnungszellen einer gegebenen TDM Verbindung am Ausgangsinhaltsprozessor auf eine periodische Weise an. Wenn jedoch neue Verbindungen hinzugefügt werden oder wenn vorhandene Verbindungen gelöscht werden, kann die periodische Ankunft von Anordnungszellen am Ausgangsinhaltsprozessor unterbrochen werden. Wenn der Anordnung zum Beispiel eine neue Verbindung hinzugefügt wird, können die Zellen dieser neuen Verbindung an der Vermittlungsanordnung auf solch eine Art ankommen, dass sie bewirken, dass die Zellen einiger vorhandener Verbindungen innerhalb der Warteschlangen der Anordnung verzögert werden. Wenn die Ausgangsverbindungswarteschlangen von TDM Verbindungen nicht richtig vorbelegt werden, dann könnte die Verzögerung von Anordnungszellen, die durch die Einrichtung von neuen Verbindungen verursacht wird, bewirken, dass die TDM Verbindungswarteschlangen am Ausgang jener betroffenen Verbindungen einen Unterlauf erleiden. Wenn eine TDM Ausgangsverbindungswarteschlange einen Unterlauf erleidet, werden die Bytes ihrer zugehörigen TDM Verbindung nicht mehr auf eine glatte und kontinuierliche Weise aus der Anordnung heraus weitergeleitet.
Um diesen Punkt weiter zu veranschaulichen, wird mit Bezug auf die 12A bis B angenommen, dass zwei STS-1 Verbindungen zwischen einem Eingangsinhaltsprozessor und einem Aungangsinhaltsprozessor eingerichtet werden und es gewünscht wird, eine dritte Verbindung hinzuzufügen. Weiterhin wird angenommen, dass die dritte Verbindung zwischen einem anderen Eingangsinhaltsprozessor und demselben Ausgangsinhaltsprozessor besteht, der die zwei vorhandenen Verbindungen abschließt. Die Wirkung, die dritte Verbindung an die zwei vorhandenen Verbindungen hinzuzufügen ist in 14 veranschaulicht. In diesem Beispiel stellen die Verbindungen „A" und „B" vorhandene Verbindungen dar und Verbindung „C" stellt eine spätere hinzugefügte Verbindung dar. Das Hinzufügen der Verbindung „C" hat die Wirkung, die Datenströme der Anordnungszellen zu verzögern, die mit den Verbindungen „A" und „B" verknüpft sind. Sobald die Phasenverschiebung der Datenströme „A" und „B" der Anordnungszellen auftritt, kehren die Zellenabstände von diesen Verbindungen auf ihren normalen Wert der Zellenabstände auf der Ausgangsprozessorverbindung zurück.
In einem worst case Szenario kann eine Verbindung der Anordnung so hinzugefügt werden, dass ihre entsprechenden Anordnungszellen die minimale Verzögerung anfangs durch die Vermittlungsanordnung 12 erfahren. Verbindungen können dann auf solch eine Weise hinzugefügt werden, dass die Anordnungszellen von der anfänglichen Verbindung die maximale Verzögerung durch die Anordnung erfahren. Um in der Lage zu sein, TDM Bytes auf eine periodische Weise zu lesen, kann die TDM Ausgangsverbindungswarteschlange die maximale Verzögerung (gleich der Differenz zwischen der minimalen und der maximalen Verzögerung durch die Vermittlungsanordnung 12) absorbieren. Deshalb kann es beobachtet werden, dass eine gegebene TDM Ausgangsverbindungswarteschlange so vorbelegt werden kann, dass, sobald das erste Byte der ersten Anordnungszelle in die Ausgangsverbindungswarteschlange geschrieben wird, ein zusätzliches Zeitintervall aufrecht erhalten werden kann, bevor mit dem Auslesen von Bytes aus der Verbindungswarteschlange begonnen wird. Diese zusätzliche Zeit kann gleich sein der Differenz zwischen den maximalen und minimalen Zellenverzögerungszeiten der Anordnung.
In einem anderen beispielhaften worst case Szenario, kann der Anordnung eine Verbindung so hinzugefügt werden, dass ihre entsprechenden Anordnungszellen anfangs eine maximale Verzögerung durch die Vermittlungsanordnung 12 erfahren. Verbindungen können dann auf solch eine Weise gelöscht werden, dass die Anordnungszellen der Anfangsverbindung eine minimale Verzögerung durch die Anordnung erfahren. Daher kann beobachtet werden, dass eine gegebene TDM Ausgangsverbindungswarteschlange groß genug sein kann, so dass sie, sobald sie vorbelegt ist, eine zusätzliche Menge an TDM Bytes unterbringen kann, die gleich ist der Menge an Bytes, die über die Zeit empfangen werden könnten, die gleich ist der Differenz zwischen den maximalen und minimalen Zellenverzögerungszeiten der Anordnung.
Für einen gegebenen Typ/Größe der Vermittlungsanordnung 12 können die TDM Ausgangsverbindungswarteschlangen vorbelegt werden, so dass die Ausgangsverbindungswarteschlangen weder Überlauf noch Unterlauf erfahren, während die maximale Verzögerung reduziert wird, die die Anordnungszellen erfahren, wenn sie durch eine oder mehrere Ausgangsverbindungswarteschlangen fließen. Zum Beispiel kann eine beliebig große Ausgangsverbindungswarteschlange, die zur Hälfte ihrer gesamten Tiefe vorbelegt ist, bewirken, dass TDM Anordnungszellen eine hohe Anordnungsverzögerung erfahren. Eine TDM Ausgangsverbindungswarteschlange, die groß ist, aber darauf programmiert werden kann, mit einem beliebigen Maß vorbelegt zu werden, kann mit Vermittlungsanordnungen mit sich unterscheidenden maximalen Verzögerungen der Anordnung verwendet werden. Dies kann es erlauben, dass die Vermittlungsanordnung 12 innerhalb einer Anordnung verbessert wird, ohne TDM Inhaltsprozessoren ersetzen zu müssen, während es auch ermöglicht, dass die Verzögerung durch die Ausgangsverbindungswarteschlangen sowohl für die vorhandenen wie auch die neuen Vermittlungsanordnungen optimiert wird.
Es ist wichtig anzumerken, dass es vier Aspekte der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 gibt, die es ermöglichen, dass ohne die Verwendung eines Bandbreitenplaners Punkt zu Punkt TDM Verbindungen eingerichtet werden können. Der erste Aspekt bezieht sich auf das Selbstroutingmerkmal der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10. Damit eine TDM Anordnungszelle zum richtigen Zielort geleitet wird, ist es nur notwendig, den Anordnungszellenanfangsblock in einem gegebenen TDM Eingangsinhaltsprozessor richtig zu programmieren. Jeder Teil der Vermittlungsanordnung 12 kann von dieser Anfangsblockinformation Gebrauch machen, um automatisch eine gegebene Zelle zu ihrer richtigen (ihren richtigen) Ausgangsverbindungswarteschlange(n) zu leiten. Der zweite Aspekt bezieht sich auf die Verwendung der Priorität beim Abbau der Warteschlange innerhalb der Stufe 1 Warteschlangengruppen. Gebrauch von Prioritäten innerhalb der Stufe 1 Warteschlangengruppe zu machen, kann ATM und IP Paket transportierende Zellen daran hindern, die Zellenverzögerung und die Zellenverzögerungsänderung von TDM Verbindungen zu beeinflussen. Der dritte Aspekt bezieht sich auf das richtige Dimensionieren der TDM Prioritätswarteschlangen innerhalb der Vermittlungsanordnung 12. Durch Dimensionieren der TDM Prioritätswarteschlange in ausreichender Größe um worst case Verbindungsszenarien zu berücksichtigen (das heißt ausreichend genug, um worst case TDM Häufungen zu berücksichtigen), können Anordnungszellen einer gegebenen Verbindung an die Vermittlungsanordnung 12 geliefert werden ohne jede Kenntnis von den Zeitbeziehungen darüber, wann die Anordnungszellen von anderen Verbindungen an die Vermittlungsanordnung 12 geliefert werden können. Der vierte Aspekt bezieht sich auf die Verwendung, die richtige Dimensionierung und die richtige Durchführung der Vorbelegung der TDM Ausgangsverbindungswarteschlangen auf den TDM Ausgangsinhaltsprozessoren. Diese Ausgangsverbindungswarteschlangen können hinzuzufügende neue Verbin dungen und/oder zu löschende vorhandene Verbindungen ermöglichen, ohne übrige vorhandene Verbindungen zu beeinflussen. Es ist daher, um eine Punkt zu Punkt TDM Verbindung einzuführen, nur erforderlich, sich zu versichern, ob die beiden Eingangs- und Ausgangsanordnungen genug verfügbare Bandbreite enthalten, um die Verbindung zu unterstützen. Globale Ressourcen müssen nicht sicher gestellt oder verändert werden.
15 ist ein Blockdiagramm des entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in die Vermittlungsanordnung 12 der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogenen Bandbreitenplaners 140. Der Bandbreitenplaner 140 kann ein globaler dynamischer ATM/Paket Bandbreitenplaner sein, der verwendet wird, um Anordnungszellen in die Vermittlungsanordnung 12 zu erlauben (oder umgekehrt nicht zu erlauben). Alle Arten von Eingangsinhaltsprozessoren (zum Beispiel TDM, ATM und IP Paket) können Eingangsverbindungswarteschlangen umfassen, die verwendet werden, um Anordnungszellen zu halten, bevor sie in die Vermittlungsanordnung 12 weitergeleitet werden. Jedoch gibt es im Falle des TDM Eingangsinhaltsprozessor keinen globalen Pförtner, der die TDM transportierenden Anordnungszellen daran hindert, in die Vermittlungsanordnung 12 einzutreten. Noch kann es Tabellen geben, die innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 programmiert werden müssen, um Punkt zu Punkt TDM Verbindungen zu unterstützen.
Jeder TDM Eingangsinhaltsprozessor 16a kann eine gegebene TDM transportierende Anordnungszelle weiterleiten, wann immer solch eine Anordnungszelle verfügbar wird. Dies ist nicht der Fall für die ATM und IP Paket Eingangsinhaltsprozessoren (das heißt die nicht TDM Eingangsinhaltsprozessoren). Für die nicht TDM Inhaltsprozessoren kann ein Pförtnerelement zur Verfügung gestellt werden, dass selektiv ATM und/oder IP Paket transportierende Zellen in der Vermittlungsanordnung 12 erlaubt. Es kann mehrere Gründe dafür geben. Erstens, obwohl ATM/IP Paket transportierende Zellen getrennt von TDM transportierenden Anordnungszellen eingereiht werden, wird es angenommen, dass das Maß an Zellenspeicherplatz innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 für ATM/Paket transportierende Anordnungszellen limitiert ist. Zweitens ist potentiell eine viel größere Anzahl von Verbindungen des Typs ATM/Paket möglich, wenn mit einer Anordnung verglichen wird, die ganz aus Verbindungen vom Typ TDM besteht (weil die Größe der individuellen Verbindungen viel kleiner als ein STS-1 sein kann). Deshalb kann eine obere Grenze der Größe der Warteschlangen der Vermittlungsanordnung nicht leicht bestimmt werden. Drittens können die ATM Zellen/Pakete, die mit vielen Arten von ATM/IP Paket Verbindungen verknüpft sind, in Häufungen ankommen (im Gegensatz zu der allgemein periodischen Natur des TDM Verkehrs).
Die Rolle des Bandbreitenplaners 140 kann es sein, dynamisch sowohl Verbindungsbandbreite für die Eingangs- wie auch Ausgangsinhaltsprozessoren an die mit den ATM und IP Paket Inhaltsprozessoren verknüpften Verbindungen zuzuweisen. Dies kann zum Beispiel durch globales Prüfen des Bandbreitenbedarfs aller ATM/IP Paket Eingangsinhaltsprozessoren in der Anordnung auf einer kontinuierlichen Basis bewirkt werden. Der höchste Pegel der Gerechtigkeit (und der höchste Pegel der Verbindungsauslastung) kann dadurch erzielt werden, dass die Fähigkeit vorliegt, im Eingang eingereihte Anordnungszellen auf einer Anordnungszelle zu Anordnungszelle Basis zu Verbindungsanordnungszellenslots des Ausgangsinhaltsprozessors zuzuweisen. Solch eine Anordnung kann in jeder gegebenen Anordnungszellenslotperiode die eingereihten Anordnungszellen simultan an jedem Eingangsinhaltsprozessor prüfen und dann eine Zuordnung einer Anordnungszelle zu jeder der N Ausgangsprozessorverbindungen herstellen.
Im Betrieb der spezifischen, in den 12A bis B gezeigten Implementierung, vergibt der Bandbreitenplaner 140 Bandbreite an bestimmte Elemente auf die folgende Weise. Eine Benachrichtigung kann dem Bandbreitenplaner 140 jedes Mal zugesandt werden, wenn eine Anordnungszelle mit Daten bei einem gegebenen nicht TDM Eingangsinhaltsprozessor eingereiht ist.
Deshalb kann der Bandbreitenplaner 140 Kenntnis haben von allen Anordnungszellen, die an allen nicht TDM Eingangsinhaltsanordnungsprozessoren eingereiht sind. Mit diesem Wissen kann der Bandbreitenplaner 140 während jeder Zellenslotzeit des Inhaltsprozessors einem Anordnungszellenslot, der dies benötigt, Bandbreite auf einer Ausgangsinhaltsprozessorverbindung gewähren (wo geeignet). Dies kann durch Senden einer Bewilligung an bis zu N nicht TDM Eingangsprozessoren erreicht werden. Eine gegebene Bewilligung kann aufzeigen, mit welchem Ausgangsinhaltsprozessor ein gegebener Eingangsinhaltsprozessor kommuniziert. Da die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 eine Kombination aus TDM und nicht TDM Inhaltsprozessoren umfassen kann, kann dem Bandbreitenplaner 140 gesagt werden, welche Eingangs- und Ausgangsinhaltsprozessorverbindungen keine TDM Anordnungszellen befördern. Der Bandbreitenplaner 140 kann Zellenankunftsinformation von nicht TDM Eingangsinhaltsprozessoren akzeptieren und Bewilligungen an nicht TDM Eingangsinhaltsprozessoren senden, wo es geeignet ist.
Wenn der Bandbreitenplaner 140 jede Anordnungszellenslotperiode der Inhaltsprozessorverbindung zulässt, dass eine Anordnungszelle an jeden gegebenen nicht TDM Ausgangsprozessor gesandt wird, dann wird die Warteschlangentiefe der nicht TDM Prioritätswarteschlange innerhalb der Stufe 1 Warteschlangengruppe begrenzt. Man nimmt zum Beispiel an, dass es drei ATM Inhaltsprozessoren gibt und einen TDM Inhaltsprozessor, der mit der Ausgabevermittlung Gruppe 1 in der Anordnung gemäß der 12A bis B verknüpft ist. Für diesen Fall kann es während jeder gegebenen Anordnungszellenslotperiode der Inhaltsprozessorverbindung sein, dass ein Maximum von drei ATM transportierenden Anordnungszellen (die für die drei nicht TDM Ausgangsinhaltsprozessoren bestimmt sind) erlaubt ist, um an die Vermittlungsanordnung 12 gesandt zu werden. Das worst case Szenario für die Pufferung von ATM transportierenden Anordnungszelle tritt ein, wenn drei TDM transportierende Anordnungszellen in einer Häufung an der Vermittlungsanordnung 12 ankommen während der Zeit, wenn auch eine Häufung von drei ATM transportierenden Anordnungszellen (be stimmte für die gleiche Ausgabevermittlungsgruppe) an der Vermittlungsanordnung 12 ankommt. Für solch einen Fall kann, weil die drei TDM transportierenden Anordnungszellen zuerst aus der Warteschlange abgebaut werden, eine feste Größe an ATM transportierenden Anordnungszellen in der nicht TDM Prioritätswarteschlange innerhalb der Stufe 1 Warteschlangengruppe gestaut werden. Da die Anzahl von ankommenden ATM transportierenden Anordnungszellen durch den Bandbreitenplaner 140 gesteuert wird, ist die maximale Warteschlangentiefe der nicht TDM Stufe Prioritätswarteschlange begrenzt und kann berechnet werden. Der Bandbreitenplaner 140 kann verwendet werden, um diese Angelegenheit durch genaues Begrenzen der maximalen Zellentiefe der nicht TDM Prioritätswarteschlangen innerhalb der Stufe 1 Warteschlangengruppen zu adressieren.
Statt nur zu erlauben, dass in jeder Anordnungszellenslotperiode der Inhaltsprozessorverbindung eine Anordnungszelle an einen nicht TDM Ausgangsinhaltsprozessor gesandt wird, können zwei oder mehr Anordnungszellen gesandt werden, um zu ermöglichen, dass irgendwelche resultierenden Anhäufungen von Anordnungszellen in den Stufe 1 und Stufe 2 Warteschlangen gepuffert werden. Mehr als eine Anordnungszelle kann während einer gegebenen Anordnungszellenperiode an einen gegebenen Ausgangsinhaltsprozessor weitergeleitet werden, wenn während zukünftiger Anordnungszellenslotperioden keine Anordnungszellen an den Ausgangsinhaltsprozessor weitergeleitet werden. Durch Überwachen der Anzahl von Anordnungszellen, die in jeder Anordnungszellenslotperiode an jeden Ausgangsinhaltsprozessor gesandt werden, kann der Bandbreitenplaner 140 die internen Warteschlangentiefen innerhalb der Vermittlungsanordnung 12 genau steuern. Alternativ können Ausgangsverbindungen mit hoher Datenrate beschleunigt werden, um die Stufe 1 Warteschlangen schneller ablaufen zu lassen. Der Bandbreitenplaner 140 kann das Wissen über einen Beschleunigungsfaktor auf den Ausgangsverbindungen mit hoher Datenrate verwenden, um höhere Durchsätze in Bezug auf die Stufe 1 Warteschlangen zu erzielen.
Zwei Elemente können die Verzögerung der ATM und IP Paket transportierenden Anordnungszellen einer gegebenen Verbindung durch die Vermittlungsanordnung 12 beeinflussen. Diese sind: 1) die Gegenwart von TDM transportierenden Anordnungszellen in der Vermittlungsanordnung 12 und 2) die Gegenwart von Anordnungszellen von anderen nicht TDM Verbindungen in der Vermittlungsanordnung 12. Weil die Anzahl von TDM Verbindungen, die durch eine gegebene Stufe 1 Warteschlangengruppe transportiert werden, im Allgemeinen bekannt ist, kann eine Berechnung durchgeführt werden, die die maximale Verzögerung durch die Stufe 1 Warteschlangengruppe ergibt, die die ATM und IP Paket transportierende Zellen aufgrund von TDM Verbindungen erfahren können.
16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Reihe von Beispielschritten veranschaulicht, die mit einem Verfahren zur Übermittelung von Daten unter Verwendung der Vermittlungsanordnung 12 verknüpft sind, die in die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 einbezogen ist. Das Ablaufdiagramm beginnt bei Schritt 100, wo ein Eingangsignal an einem ausgewählten Physical Layer Prozessor empfangen wird. Das Eingangsignal kann in jedem geeigneten Format wie zum Beispiel ATM, TDM oder IP Paket vorliegen. Bei Schritt 102 kann das Eingangsignal vom gewählten Physical Layer Prozessor verarbeitet werden, so dass Physical Layer Protokolle berücksichtigt werden und Daten richtig formatiert werden. Die Daten können dann einem entsprechenden Inhaltsprozessor übermittelt werden. Das gemeinsame Format zwischen einem Physical Layer Prozessor und dem Inhaltsprozessor kann SONET/SDH basiert sein, oder jedes andere Protokoll entsprechend bestimmten Anforderungen.
Bei Schritt 104 kann der Inhaltsprozessor die Daten empfangen, eine anwendungsspezifische Funktion ausführen und die Daten dann zu einer von einem oder mehreren Inhaltsprozessoren geteilten gemeinsamen Vermittlungsanordnung 12 weiterleiten. Bei Schritt 106 kann die Vermittlungsanordnung 12 die Daten empfangen und die Information entsprechend bestimm ten Routinganforderungen an einen Ausgangsinhaltsprozessor weiterleiten. Die Vermittlungsanordnung 12 kann eine oder mehrere Warteschlangenstufen umfassen und einen Zellenrouter, der betriebsbereit ist, um diesen Prozess zu erleichtern. Bei Schritt 108 kann ein Ausgangsinhaltsprozessor eine Zellenanfangsblocksuchoperation ausführen bei der Festlegung, wie die zu übermittelnden Daten zu einem entsprechenden Physical Layer Prozessor weiterzuleiten sind. Bei Schritt 110 kann der Physical Layer Prozessor die Daten empfangen und diese dann zu einem entsprechenden nächsten Zielort weiterleiten. Der Physical Layer Prozessor kann einen oder mehrere Verarbeitungsvorgänge basierend auf Physical Layer Protokollen oder Formatierungserfordernissen von einem oder mehreren Elementen in Flussrichtung hinter dem Physical Layer Prozessors ausführen.
Einige der in 16 veranschaulichten Schritte können, wo geeignet, geändert oder gelöscht werden, und zusätzliche Schritte können dem Ablaufdiagramm auch hinzugefügt werden. Diese Änderungen können auf bestimmten Architekturen von Nachrichtenübermittlungsanordnungen oder bestimmten Vernetzungsanordnungen oder Konfigurationen basieren und weichen nicht vom Schutzumfang oder den Lehren der vorliegenden Erfindung ab.
In Zusammenfassung wird ein Ansatz für die Übermittlung von Daten zur Verfügung gestellt, der die Fähigkeit bietet, zahlreiche Nachrichtenübermittlungsprotokolle adäquat in einer individuellen Vermittlungsanordnung unterzubringen. Dies ist ein Ergebnis von mehreren Inhaltsprozessoren, die eingehende Daten angemessen verarbeiten können, so dass die Vermittlungsanordnung die eingehenden Daten an einen richtigen nächsten Zielort richten kann. Die Architektur der Vermittlungsanordnung kann sicherstellen, dass während einer solchen Verarbeitung hohe Arbeitsgeschwindigkeiten aufrecht erhalten werden. Die Vermittlungsanordnung kann weiterhin Anordnungsüberläufe reduzieren, da Information richtig verwaltet oder an bestimmte Elemente gerichtet wird, die dazu in der Lage sind, das jeweilige Nachrichtenübermittlungsprotokoll zu verarbeiten. Engpässe, die von Anordnungsüberläufen erzeugt werden, werden wirksam vermieden, da Bandbreitenzuordnungen für eine entsprechende Nachrichtenübermittlungsarchitektur in optimaler Größenordnung aufrecht erhalten werden. Die zur Verfügung gestellte Nachrichtenübermittlungsanordnung ermöglicht erhöhte Stabilität und verbesserte Nachrichtenübermittlungen von Daten, die sich durch die Vermittlungsanordnung fortpflanzen. Die Puffer oder Datenzellen in einer entsprechenden Reihe von Warteschlangen können vor Überlauf geschützt werden. Außerdem kann von einem oder mehreren Datenspeicherelementen innerhalb der Vermittlungsanordnung entsprechend Gebrauch gemacht werden, so dass zusätzliche Datenspeicherelemente nicht erforderlich sind. Dies kann bedeutsam sein in Fällen, in denen die Datenspeicherelemente oder Speichereinheiten bedeutsame Kosten für einen Anordnungsentwickler darstellen oder wertvollen Platz innerhalb einer integrierten Schaltung einnehmen. Die Vermittlungsanordnung berücksichtigt die verschiedenen Arten von Daten, die sich innerhalb der Anordnung fortpflanzen. Die Vermittlungsanordnung verbindet die Funktionalität von mehrfachen Netzwerkelementen wie zum Beispiel einer Asynchronous Transfer Mode (ATM) Vermittlungsanordnung, einen Internetprotokoll (IP) Router und einer digitalen Verteileranordnung in eine einzelne Netzwerkeinheit. Dies kann es einem Netzwerk ermöglichen, von einem Time Division Multiplex (TDM) Schaltvermittlung basierten Format zu einem auf Zellen und/oder Paket basierten Format zu wechseln, während ein einzelnes Netzwerkelement verwendet wird. Dies bietet einem entsprechenden Netzwerk Flexibilität, da jedes Nachrichtenübermittlungsprotokoll adäquat verarbeitet werden kann, ohne die Netzwerkgeschwindigkeiten bedeutend zu hemmen.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine Anzahl von potentiell geeigneten Bauteilen beschrieben worden ist, die die Verarbeitung von Information in verschiedenen Arten von Formaten erleichtern, können jegliche geeigneten Objekte, Elemente, Hardware oder Software in den oben be schrieben Anwendungen oder Ausführungsformen verwendet werden. Die oben in Verbindung mit der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 beschriebenen Anordnungen stellen nur beispielhafte Ausführungsformen zum Zweck der Lehre zur Verfügung, wobei dort wo angemessen und entsprechend bestimmten Anforderungen zahlreiche Ersetzungen und Änderung gemacht werden können.
Außerdem kann, obwohl die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 beschrieben wurde als in einer bestimmten Umgebung ablaufend, die vorliegende Erfindung in jeder geeigneten Umgebung oder Anwendung verwendet werden, die versucht, Daten oder Information zu empfangen, zu senden oder zu übermitteln. Zum Beispiel kann die Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 in Verbindung mit Frame Relay, X.25 oder jeder anderen Art von Paket oder schaltvermittelnden Anwendungen verwendet werden. Außerdem kann die Vermittlungsanordnung 12 zusätzliche Nachrichtenübermittlungsprotokolle aufnehmen, so dass einem entsprechenden Netzwerk eine gemeinsame Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird.
Außerdem kann, obwohl die 1 bis 15 mit Bezug auf bestimmte elektronische Elemente in verschiedenen Konfigurationen und Formaten beschrieben worden sind, jede geeignete Architektur in Verbindung mit einer optischen oder elektrischen Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 zur Verfügung gestellt werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Andere entsprechende Vernetzungsbauteile oder geeignete Hardware und Software können innerhalb oder außerhalb der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 in jeder entsprechenden Anordnung zur Verfügung gestellt werden. Diese alternativen Ausführungsformen können zur Verfügung gestellt, bestimmt oder anderweitig gewählt werden, um bestimmte Nachrichtenübermittlungsparameter anzubieten, die wiederum eine oder mehrere mit den Nachrichtenübermittlungsvorgängen verknüpfte Eigenschaften beeinflussen können. Zum Beispiel können sich ein oder mehrere Elemente innerhalb der Nachrichtenübermittlungsanordnung 10 auf Grundlage von bestimmten Bandbreitenerfordernissen oder Einschränkungen ändern.
Außerdem wird für die vorliegende Erfindung nicht beabsichtigt, dass sie auf irgendeine Weise von irgendeiner Erklärung in der Beschreibung eingegrenzt wird, die in den anhängenden Ansprüchen nicht anderweitig wiedergegeben wird.

Claims

Anordnung (10) für das Weiterleiten von Informationen in eine Nachrichtenübermittlungsanordnung, die nachfolgendes umfasst: eine Vielzahl von Eingangsinhaltsprozessoren (14), wobei jeder der Vielzahl von Eingangsinhaltsprozessoren (14) mit einer aus einer Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft ist, jeder Eingangsinhaltsprozessor (14) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen zu erzeugen, die eine mit einer entsprechenden der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlast befördern als Reaktion auf das Empfangen einer Information in der entsprechenden der Vielzahl von Verkehrsarten; eine Vermittlungsanordnung (12), die betriebsbereit ist, um eine Vielzahl von Anordnungszellen von der Vielzahl von Eingangsinhaltsprozessoren (14) zu empfangen; wobei die Anordnungszellen, die mit einer ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, eine höhere Priorität aufweisen, als Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind; die Vermittlungsanordnung (12) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, getrennt von Anordnungszellen einzureihen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind; und die Vermittlungsanordnung (12) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen zu bedienen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern vor dem Bedienen von Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind; wobei die Vielzahl von mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpften Eingangsinhaltsprozessoren (14) betriebsbereit sind, um automatisch Anordnungszellen zu transportieren, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten zur Vermittlungsanordnung (12) beför dern, ohne dabei Ablaufinformation von der Vermittlungsanordnung (12) zu benötigen, wobei die mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpften Eingangsinhaltsprozessoren (14) betriebsbereit sind, Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, nach dem Empfang von Ablaufinformation von der Vermittlungsanordnung (12) zu der Vermittlungsanordnung (12) zu transportieren.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei Eingangsinhaltsprozessoren (14), die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, betriebsbereit sind, um eine Anordnungszelle, die Nutzlastinformation befördert, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft ist, sofort nach der Erzeugung weiterzuleiten, ohne eine Ablaufinformation zu benötigen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Vielzahl von mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpften Eingangsinhaltsprozessoren (14) betriebsbereit sind, um der Vermittlungsanordnung (12) als Reaktion auf Ablaufinformation Anordnungszellen zur Verfügung zu stellen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 3, die weiterhin umfasst: ein Bandbreitensteuerprogramm (140), das betriebsbereit ist für die Erzeugung der Ablaufinformation, um den Transport von Anordnungszellen auszulösen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 4, wobei das Bandbreitensteuerprogramm (140) betriebsbereit ist, um fortlaufend den Bandbreitenbedarf von den mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpften Eingangsinhaltsprozessoren (14) zu prüfen, um entsprechend der Ablaufinformation dynamisch Bandbreite für den Transport von Anordnungszellen zuzuweisen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 2, wobei jeder Eingangsinhaltsprozessor (14) betriebsbereit ist, um ungenutzte Anordnungszellen und Steuerungsanordnungszellen einzufügen, um einen kontinuierlichen Strom von Anordnungszellen an die Vermittlungsanordnung (12) zur Verfügung zu stellen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die erste der Vielzahl von Verkehrsarten ein Zeitmultiplexformat aufweist.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten ein Asynchronous Transfer Mode Format aufweisen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten ein Internetprotokollformat aufweisen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei alle Anordnungszellen eine festgelegte Anzahl von Bytes aufweisen.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, die weiterhin nachfolgendes umfasst: eine Vielzahl von Ausgangsinhaltsprozessoren (20), wobei jeder der Vielzahl von Ausgangsinhaltsprozessoren (20) mit einer der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft ist und jeder der Vielzahl von Ausgangsinhaltsprozessoren (20) betriebsbereit ist, um von der Vermittlungsanordnung (12) empfangene Anordnungszellen in ein Transportformat umzuwandeln, das mit seiner zugeordneten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft ist.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 11, wobei ein mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfter Ausgangsinhaltsprozessor (20) eine Verbindungswarteschlange (93) umfasst, wobei die Verbindungswarteschlange (93) vorab beschickt wird, um eine erwünschte Anzahl von Anordnungszellenbytes anzusammeln vor dem Erzeugen des Transportformats, das mit der ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft ist, um mit der ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Bytes auf eine periodische Weise zu transportie ren.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Vermittlungsanordnung (12) eine erste Warteschlangenstufe (152, 154, 156) mit einer gebräuchlichen Warteschlangenanordnung umfasst, die betriebsbereit ist, um alle Anordnungszellen zu verarbeiten, die mit jeder der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, wobei die Vermittlungsanordnung (12) eine zweite Warteschlangenstufe (162, 164) mit dedizierten Warteschlangenanordnungen umfasst, von denen jede betriebsbereit ist, um Anordnungszellen zu verarbeiten, die Nutzlasten befördern, die mit einer bestimmten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 13, wobei die erste Warteschlangenstufe (152, 154, 156) eine Warteschlange hoher Priorität und eine Warteschlange niedriger Priorität umfasst, Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, in die Warteschlange hoher Priorität gestellt werden, und Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, in die Warteschlange niedriger Priorität gestellt werden.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Vermittlungsanordnung (12) betriebsbereit sein kann, um Verbindungen, die mit der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind hinzuzufügen oder zu löschen, ohne bestehende Verbindungen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind, zu beeinträchtigen.
Verfahren, um Information in eine Vermittlungsanordnung (12) weiterzuleiten, das nachfolgendes umfasst: automatisch Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit einer ersten aus einer Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind zu empfangen, ohne ihren Empfang zeitlich einzuplanen; Anordnungszellen für den Empfang zeitlich einzuplanen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind; automatisch Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit einer ersten aus einer Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind zu empfangen, ohne eine zeitliche Planung zur Verfügung zu stellen; Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind zu empfangen, wenn diese für den Transport zeitlich eingeplant sind; Anordnungszellen, die Nutzlasten befördern, die mit einer ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind getrennt von Anordnungszellen einzureihen, die Nutzlasten befördern, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind; Anordnungszellen zu verarbeiten, die mit der ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern vor dem Verarbeiten von Anordnungszellen, die mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die erste der Vielzahl von Verkehrsarten ein Zeitmultiplexformat umfasst, und die anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten Asynchronous Transfer Mode und Internetprotokollformate umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Anordnungszellen eingereiht werden durch Einstellen von Anordnungszellen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern in eine Warteschlange hoher Priorität und durch Einstellen von Anordnungszellen, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern in eine Warteschlange niedriger Priorität.
Verfahren gemäß Anspruch 18, das weiterhin umfasst: das Dimensionieren der Warteschlange hoher Priorität entsprechend Szenarien gemäß dem schlechtesten Fall der Verbindung.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiterhin umfasst: Bestimmen, von welchen Verbindungen Anordnungszellen, die mit der ersten der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlas ten befördern, empfangen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 20, das weiterhin umfasst: Ablaufinformation für Anordnungszellen, die mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, aus den entsprechenden Verbindungen zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiterhin umfasst: das Hinzufügen einer neuen Verbindung von Anordnungszellen, wobei die neue Verbindung von Anordnungszellen den Transport von vorhandenen Verbindungen von Anordnungszellen nicht beeinträchtigt.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiterhin umfasst: Bereitstellen einer ersten Warteschlangenstufe (152, 154, 156) mit gebräuchlichen Warteschlangenanordnungen, um Anordnungszellen einzureihen, die Nutzlasten befördern, die mit jeder der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind; Bereitstellen einer zweiten Warteschlangenstufe (162, 164) mit dedizierten Warteschlangenanordnungen, um Anordnungszellen einzureihen, die Nutzlasten befördern, die mit einer bestimmten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiterhin umfasst: das Umwandeln von Anordnungszellen in ein geeignetes Format, das ihrer entsprechenden Verkehrsart entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiterhin umfasst: das Umwandeln von in jeder aus der Vielzahl von Verkehrsarten transportierten Information in Anordnungszellen, die ein gebräuchliches Format aufweisen, das Nutzlasten trägt, die mit der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind.
Vermittlungsanordnung (12) für das Weiterleiten von Information in eine Nachrichtenübermittlungsanordnung, die nachfolgendes umfasst: einen Multiplexer (148), der betriebsbereit ist, um Anordnungszellen, die mit jeder aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, auf einer Eingangsverbindung mit schneller Datenübertragungsrate zur Verfügung zu stellen; einen ersten Zellenrouter (150), der betriebsbereit ist, um jede Anordnungszelle entsprechend einem mit jeder Anordnungszelle verknüpften Ziel und einer Verkehrsart zu leiten; eine Warteschlangengruppe erster Stufe (152), die betriebsbereit ist, um Anordnungszellen vom ersten Zellenrouter (150) in einer Vielzahl von Warteschlangen erster Stufe zu speichern; wobei ist die Warteschlangengruppe erster Stufe (152) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen, die mit einer ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern in eine Warteschlange hoher Priorität erster Stufe zu stellen, ohne den Empfang der ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten zeitlich einzuplanen; die Warteschlangengruppe erster Stufe (152) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, in eine Warteschlange niedriger Priorität erster Stufe einzustellen als Reaktion auf Ablaufinformation, die den Empfang der anderen aus der Vielzahl der Verkehrsarten steuert; und wobei die Vermittlungsanordnung weiterhin nachfolgendes umfasst: einen zweiten Zellenrouter (160), der betriebsbereit ist, um in die Warteschlangen hoher und niedriger Priorität erster Stufe eingestellten Anordnungszellen zu leiten, wobei der zweite Zellenrouter (160) betriebsbereit ist, um jede der Anordnungszellen in der Warteschlange hoher Priorität erster Stufe vor jeder der Anordnungszellen in der Warteschlange niedriger Priorität erster Stufe zu verarbeiten; eine Vielzahl von Warte Warteschlangengruppen zweiter Stufe (162, 164), jede betriebsbereit, um Anordnungszellen vom zweiten Zellenrouter (160) in einer Vielzahl von Warteschlangen zweiter Stufe zu speichern, wobei eine erste aus der Vielzahl von Warte Warteschlangengruppen zweiter Stufe (162) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen für die Warteschlange hoher Priorität erster Stufe einzureihen, und wobei eine zweite aus der Vielzahl von Warte Warteschlangengruppen zwei ter Stufe (164) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen von der Warteschlange mit niedriger Priorität erster Stufe einzureihen.
Vermittlungsanordnung (12) gemäß Anspruch 26, die weiterhin umfasst: ein Bandbreitensteuerprogramm (140), das betriebsbereit ist, um auf der Eingangsverbindung mit schneller Datenübertragungsrate den Empfang von Anordnungszellen zu steuern, die Nutzlasten befördern, die mit den anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpft sind.
Vermittlungsanordnung (12) gemäß Anspruch 26, wobei die zweite aus der Vielzahl von Warteschlangengruppen zweiter Stufe (164) eine Warteschlange hoher Priorität zweiter Stufe umfasst und eine zweite Warteschlange niedriger Priorität, wobei die zweite aus der Vielzahl von Warteschlangengruppen zweiter Stufe (164) betriebsbereit ist, um Anordnungszellen, die eine geringere Übertragungsverzögerung erfordern in die Warteschlange hoher Priorität zweiter Stufe zu stellen und Anordnungszellen mit weniger scharfen Erfordernissen an die Übertragungsverzögerung in die Warteschlange niedriger Priorität zweiter Stufe zu stellen.
Vermittlungsanordnung gemäß Anspruch 26, wobei der zweite Zellenrouter betriebsbereit ist, um trotz der Anwesenheit von Anordnungszellen, die mit anderen aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern, Anordnungszellen zu übertragen, die mit der ersten aus der Vielzahl von Verkehrsarten verknüpfte Nutzlasten befördern.
Vermittlungsanordnung gemäß Anspruch 26, wobei eine Tiefe der Warteschlangen erster und zweiter Stufe bestimmt wird entsprechend einem Szenario von Signalfolgen im schlechtesten Fall, basierend auf einer Anzahl von Eingängen und Verbindungen für die Vermittlungsanordnung (12).