DE60315234T2

DE60315234T2 - Virtuelles Gruppeverbindungsverfahren für ATM-Architektur in einem Zugangsknoten

Info

Publication number: DE60315234T2
Application number: DE60315234T
Authority: DE
Inventors: Mudhafar A. Hassan-Ali; Jeff Mendelson; Annie Rohnert Park Rastello; Li-Chen Petaluma Sheng; Radimir Rohnert Park Shilshtut; Sina Rohnert Park Soltani; Francisco Petaluma Moreno
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-10-13
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: US8045539B2; DE60315234D1; US20040081137A1; CN1499785A; CN100399762C; ATE368992T1; EP1414196B1; EP1414196A1

Description

Hintergrund der Erfindung Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Telekommunikation. Im Besonderen, und ohne dass dies irgendeine Einschränkung darstellt, ist die vorliegende Erfindung auf ein Gruppenverbindungsverfahren (VGC für "Virtual Group Connection")) für die Architektur des asynchronen Übertragungsmodus (ATM für "Asynchronous Transfer Mode") in einem Zugangsknoten ausgerichtet.
Beschreibung des Stands der Technik
Der Markt für den Fernzugang erfährt derzeit eine tiefgreifende Wandlung. Drei Faktoren dienen als Katalysatoren für diese Veränderung. Der erste ist die wachsende Zahl der Nutzer, beispielsweise Nutzer in Kleinbetrieben und von Heimanwendungen (SOHO für "Small Office/Home Office"), die ein leistungsfähiges Internet und Fernzugang für Multimedia-Anwendungen verlangen. Die Liberalisierungsmaßnahmen der Regierungen in Bezug auf die Telekommunikation sind ein weiterer Faktor, der einen breiteren Wettbewerb durch Deregulierung überall auf lokalen Märkten fördert. Der dritte und letzte Faktor ist die Überlastung des öffentlichen Fernsprechnetzes (PSTN für "Public Switched Telephone Network"), das ursprünglich für den reinen Sprachverkehr konzipiert und entwickelt worden war.
Es hat mehrere bedeutende Fortschritte in der Telekommunikationstechnologie gegeben, die hohe Durchsatzraten in den Hauptverbindungen oder "Backbones" der Betreibernetze ermöglichen. Zum Beispiel können Betreibernetze durch die Implementierung der Vernetzungstechnologie des asynchronen Obertragungsmodus (ATM) über eine physikalische Schicht mit einem synchronen optischen Netzwerk (SONST für "Synchronous Optical Network")/einer synchronen digitalen Hierarchie (SDH für "Synchronous Digital Hierarchy") Datenraten bis zu mehreren hundert Megabit pro Sekunde (Mbps) erzielen. Allerdings wurden die Bemühungen zur Erfüllung des Bandbreitenbedarfs für den Fernzugang durch die Begrenzungen der bestehenden Infrastruktur mit paarverseilten Kupferkabeln (d.h., das Zugangsnetz) blockiert, das zwischen der Vermittlungsstelle (CO für "Central Office") des Netzbetreibers und dem entfernten Standort eines Teilnehmers bereitgestellt wird und das oft als Ortsanschlussbereich bezeichnet wird. Auf dem Gebiet der Telekommunikation werden diese Einschränkungen manchmal gemeinsam als das Problem der "letzten Meile" beschrieben.
Derzeitige Zugangsnetzlösungen, die versuchen, den durch das Problem der letzten Meile hervorgerufenen Engpass zu vermeiden, arbeiten auch mit dem Einsatz von Glasfasertechnologie im Ortsanschlussbereich. Ebenso wie bei Hochgeschwindigkeits-Betreibernetzen ist die Architektur für die auf Glasfasertechnik basierende Infrastruktur im Ortsanschlussbereich unter Einsatz von SONST als Technologie für die physikalische Schicht aufgebaut. Mit den jüngsten Entwicklungen bei optischen Komponenten und der damit verbundenen Optoelektronik zusätzlich zu den Verbesserungen bei der Netzkonzeption ist der Breitbandzugang inzwischen allgemein üblich geworden.
Darüber hinaus hat es in Verbindung mit dem phänomenalen Wachstum bei der Beliebtheit des Internets ein gewaltiges Interesse an der Nutzung paketvermittelter Netz-Infrastrukturen (PSN für "Packet-Switched Network") gegeben (z. B. denjenigen, die auf IP-Adressierung (für "Internet Protocol") basieren), die als Ersatz für die bestehenden leitungsvermittelten Netz-Infrastrukturen (CSN für "Circuit-Switched Network") dienen, die in den heutigen Telekommunikationsnetzen eingesetzt werden. Aus der Sicht der Netzbetreiber ermöglicht die im Wesen der paketvermittelten Infrastrukturen liegende Verdichtung des Verkehrs eine Verringerung der Übertragungskosten und der Infrastrukturkosten pro Endnutzer. Letzen Endes ermöglichen derartige Kostensenkungen den Netzbetreibern, die damit einhergehenden Kosteneinsparungen an die Endnutzer weiterzugeben.
Dementsprechend wird eine Art von dienstezentrierten Netzen (die sich von den bestehenden sprach- und datenzentrierten Netzen unterscheiden) im Hinblick auf das erkundet, was als Infrastruktur für das Netz der nächsten Generation (NGN für "hext-Generation Network") bekannt ist, in der integrierte Sprach-/Daten-/Video-Anwendungen mittels eines paketbasierten Transportmechanismus über ein paketvermitteltes Netz (PSN) in einem Übertragungspfad von Ende zu Ende bereitgestellt werden können. Wie weiter oben angedeutet, wird angenommen, dass der Einsatz einer paketbasierten Netzinfrastruktur in Zugangsnetzen eine höhere Übertragungseffizienz, niedrigere Betriebs- und Wartungskosten und einen vereinheitlichen Zugang bietet.
Traditionelle Zugangssysteme ermöglichen den Zugang zu einer digitalen lokalen Vermittlungsstelle für die Sprachübertragung, beispielsweise einer klassischen Vermittlungsstelle der Klase 5, indem eine Vielzahl metallischer Leitungsschleifen verlegt wird und diese in einem Bündel zusammengefasst werden, um den Sprachverkehr in einem Zeitmultiplexverfahren (TDM für "Time-Division Multiplex") effizient zu übertragen. Typischerweise ist die Architektur solcher Zugangsnetze unter Verwendung einer oder mehrerer Zugangsknoten in einer Vielzahl von Konfigurationen aufgebaut, z.B. Punkt-zu-Punkt-Ketten, Ringe usw., wobei ein Zugangsknoten selbst mehrere Kanalgruppen umfassen kann, die Leitungsanschlüsse bereitstellen, welche eine große Zahl von Teilnehmern bedienen.
Um im Hinblick auf Funktionalität und die Bereitstellung von Diensten ein höheres Niveau zu ermöglichen, wird von den heutigen Zugangsnetzen jedoch verlangt, dass sie auch fortschrittliche Transportmechanismen wie SONST für die interne Architektur der Knoten unterstützen. In solchen Knoten wird ATM für den Transport des größten Teils des Teilnehmerverkehrs eingesetzt, mit Ausnahme der traditionellen TMD-Dienste wie die T1- und TDM-DS3-Dienste. Dementsprechend müssen in der Konzeption des Zugangsknotens sowohl TDM- als auch ATM-Vermittlungsstrukturen unterstützt werden.
Das ATM-Forum stellt eine Gruppe von Spezifikationen bereit, die die verschiedenen Aspekte einer ATM-Vermittlungsstruktur, einschließlich der Verbindungstypen, regeln. Während die von den STM-Normen unterstützte Verbindungshierarchie eine ausreichende Granularität für die meisten ATM-Anwendungen bereitstellt, gibt es keinen Mechanismus für das Verbindungsmanagement auf Kundenebene.
Das US-Patent 5.953.338 beschreibt ein System, welches ein Systemsteuermodul und eine Vielzahl untereinander verbundener ATM-Switches umfasst. Die untereinander verbundenen ATM-Switches sind miteinander über mindestens eine physikalische Schnittstelle verbunden, sodass sie ein Netz bilden. Das Netz dient dazu, verschiedene Informationstypen zu übertragen. Jeder ATM-Switch besitzt ein Modul zur Kontrolle der Verbindungszulassung, um festzustellen, ob eine virtuelle Verbindung wie beispielsweise ein virtueller Pfad, ein virtueller Kanal oder eine Gruppierung virtueller Pfade über diesen bestimmten ATM-Switch verbunden werden kann. Ein Verfahren zur Überwachung eines Auslastungsgrades einer Gruppierung eines virtuellen Pfades an einer physikalischen Schnittstelle umfasst die Kontrolle des Auslastungsgrades des virtuellen Pfads, die Aktualisierung des Umfangs der verfügbaren Bandbreite für den virtuellen Pfad und den Vergleich des Umfangs an verfügbarer Bandbreite mit einem maximalen Schwellenwert für die verfügbare Bandbreite und die Festlegung einer Überlastungsbedingung, wenn dieser Umfang den maximalen Schwellenwert überschreitet, sowie das Löschen der Überlastungsbedingung, wenn der Umfang unterhalb des maximalen Schwellenwertes liegt.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 961 512 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung der Übergabe eines Anrufs in einem Duplex-Funkkommunikationssystem, umfassend Funkzugangseinheiten und mindestens eine entfernte Funkkommunikationseinheit. Eine bestehende Verbindung auf einer ersten Funkverbindung zwischen einer entfernten Funkkommunikationseinheit und einer ersten Funkzugangseinheit kann auf eine zweite Funkverbindung zwischen der entfernten Funkkommunikationseinheit und einer zweiten Funkzugangseinheit geschaltet werden, und zwar unter der Voraussetzung, dass regelmäßig die Funkverbindungskriterien zwischen der entfernten Funkkommunikationseinheit und der zweiten Funkzugangseinheit gemessen werden, die in ihrer Leistung regelmäßig gemessene Funkverbindungskriterien zwischen der entfernten Funkkommunikationseinheit und der ersten Funkzugangseinheit überschreiten. Diese Übergabe wird durchgeführt und abgeschlossen, wenn die gemessenen Funkverbindungskriterien zwischen der Funkkommunikationseinheit und der zweiten Funkzugangseinheit in ihrer Leistung die gemessenen Funkverbindungskriterien zwischen der entfernten Funkkommunikationseinheit und der ersten Funkzugangseinheit für mindestens zwei aufeinander folgende regelmäßige Messungen der Funkverbindungskriterien überschreiten.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf ein virtuelles Gruppenverbindungsverfahren (VGC für "Virtual Group Connection") zum Gruppieren von ATM-Verbindungen ausgerichtet, umfassend:

– eine Vielzahl von Verbindungen über virtuelle Pfade (VPC für "Virtual Path Connection"), von denen jede mindestens eine Verbindung über einen virtuellen Kanal (VCC für "Virtual Channel Connection") aufweist; und
– einen Pool von Verbindungsressourcen, die einen Bereich virtueller Pfadkennungen und einen Bereich virtueller Kanalkennungen einschließen, wobei der Pool der Verbindungsressourcen üblicherweise dieser Vielzahl von VPCs zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass diese VPCs dafür geeignet sind, als eine einzige Verbindungseinheit verwaltet zu werden, die einem einzigen Kunden zugeordnet wird, wobei es sich bei dem Pool von Verbindungsressourcen um isolierte Ressourcen handelt und wobei der Kunde seine eigene VGC-Anordnung und die Ressourcenzuweisung verwaltet. Die Festlegung der Form, des Aufbaus, der Richtlinien, der Vermittlungs- bzw. Schaltvorgänge und die sonstigen verkehrstechnischen Abläufe können auf der VGC als einer einzigen Verbindungshierarchie ausgeführt werden, die dafür geeignet ist, einem einzigen Kunden zugeordnet zu werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung gewonnen werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, auf denen:
1 einen beispielhaften Zugangsknoten darstellt, der eine ATM-Vermittlungsstruktur aufweist, in der die Lehre der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise praktisch angewendet werden kann;
2 eine ATM-Zelle darstellt;
3 eine herkömmliche ATM-Verbindungshierarchie darstellt;
4 eine Ausführungsform eines ATM-Switch zur Durchführung herkömmlicher VPC-basierter oder VCC-basierter Vermittlungsvorgänge darstellt;
5 eine weitere Ausführungsform eines ATM-Switch zur Durchführung herkömmlicher VPC-basierter oder VCC-basierter Vermittlungsvorgänge darstellt;
6A eine Ausführungsform des VGC-Verfahrens der vorliegenden Erfindung in einem Zugangsnetz darstellt;
6B einen beispielhaften Kommunikationskanal eines Zugangsnetzes darstellt, der eine Vielzahl von VGC-Bündeln aufweist, die nach der Lehre der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden;
7 ein beispielhaftes Zugangsnetz darstellt, in dem die Funktionalität der VGC-Bündelung als Teil eines COT-Knotens (für "Central Office Terminal"; Vermittlungsstellen-Endgerät) bereitgestellt werden kann;
8 ein Funktionsblockdiagramm auf hoher Ebene des in 7 dargestellten COT-Knotens darstellt; und
9 ein Ablaufdiagramm der Einzelschritte ist, die an der Bereitstellung einer VGC der vorliegenden Erfindung beteiligt sind.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Licht der Lehre dargestellt, die in der im gemeinsamen Eigentum befindlichen und ebenfalls noch zur Erteilung ausstehenden US-Patentanmeldung unter dem Titel "Hierarchical Scheduler Architecture For Use With An Access Node" (Architektur eines hierarchischen Prioritätssteuerprogramms zum Einsatz in Verbindung mit einem Zugangsknoten) dargestellt wird, welche am selben Tag wie die vorliegende Erfindung unter der Anmeldenummer ..., (Anwaltregister Nr.: 1285-0103US) im Namen von Mudhafar Hassan-Ali und anderen eingereicht wurde (nachfolgend die Anmeldung für die Architektur eines hierarchischen Steuerprogramms genannt). Wie in dieser Anmeldung im Detail beschrieben wird, kann ein Telekommunikationsknoten, der in einem Zugangsnetz angeordnet ist, aus einer skalierbaren Architektur bestehen, in der sowohl die TDM- als auch die ATM-Vermittlungsstrukturen bereitgestellt werden, um ein höheres Funktionalitätsniveau zu unterstützen.
Indem nun auf die Zeichnungen der vorliegenden Patentanmeldung Bezug genommen wird, auf denen gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ansichten von ihnen durchweg mit identischen Bezugsziffern bezeichnet werden und auf denen die verschiedenen Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt werden, und unter besonderer Bezugnahme auf 1 ist darauf ein beispielhafter Zugangsknoten 100 dargestellt, der eine funktionelle Darstellung einer ATM-Vermittlungsstruktur 102 auf hoher Ebene aufweist, in dem die Lehren der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise in die Praxis umgesetzt werden können. Wie in der oben genannten Anmeldung der Architektur eines hierarchischen Steuerprogramms erläutert, umfasst die Gesamtfunktionalität der Vermittlungsstruktur 102: Festlegen der Regeln; Betrieb, Verwaltung und Wartung (OAM für "Operation, Administration, Maintenance"); Header-Übersetzung; Warteschlangen- und Zugangssteuerung; sowie Prioritätssteuerung und Gestaltung des Verkehrs. Wie ohne weiteres erkennbar ist, wird der Verkehr zu der Struktur 102 über eine Anzahl von Schnittstellen bereitgestellt. Eine Transportschnittstele 104 ist dafür geeignet, die Struktur des Knotens mit einem Backbone-Netz zu verbinden, z.B. dem ATM-Netz 105. Eine "Stackplane"-Schnittstelle 106 ist dafür geeignet, den Verkehr von einer sekundären Kette von Baugruppenträgersätzen 107 (z.B. umfassend die Kanalgruppen 506-1 bis 506-4 und die Kanalgruppen 508-1 bis 508-4, die in 5 der Anmeldung für die Architektur eines hierarchischen Steuerprogramms dargestellt sind) zu der Struktur 102 zu transportieren. Eine Vielzahl von Teilenehmerschnittstellen über Anschlusseinheiten (LUs für "Line Units") 107-1 bis 107-N stellen beispielhaft verschiedene Dienstquellen wie xDSL, T1, ISDN, DS-3/OC-3 usw. dar, die eine Schnittstelle zu der Struktur 102 über geeignete Anschlüsse 109-1 bis 109-N auf der Bus-Ebene besitzen können. Einer der Anschlüsse einer Anschlusseinheit kann mit einem entfernten Endgerät "RT" (für "Remote Terminal") 111 als Teil eines Zugangsnetzes gekoppelt werden (in dieser Figur nicht dargestellt).
Zwei Arten von ATM-Verbindungen können in Bezug auf den internen ATM-Verkehr definiert werden: Verbindungen über virtuelle Kanäle (VCC für "Virtual Channel Connections") und Verbindung über virtuelle Pfade (VPC für "Virtual Path Connections"). Eine VCC entspricht typischerweise der niedrigsten Flussgranularität, die eine ATM-Verbindung aufweisen kann, welche durch einen eindeutigen Wert identifiziert ist, der ein Paar von Kennungen umfasst, nämlich die Kennung des virtuellen Kanals (VCI für "Virtual Channel Identifier") und die Kennung des virtuellen Pfads (VPI für "Virtual Path Identifier") an einer physikalischen Schnittstelle. Eine VPC ist dagegen als eine Gruppe aller Flüsse definiert, die gemeinsam denselben VPI-Wert haben und sich einen gemeinsamen Pool von Ressourcen teilen (z.B. Bandbreite und so weiter). Somit wird deutlich, dass ein virtueller Pfad (VP) eine Bündelung virtueller Kanäle (VCs) ist, die die Verwaltung der Verbindungen in einer ATM-Umgebung erleichtern können, indem die Anzahl der zu verwaltenden Elemente verringert wird, wobei jede Verbindung durch ihr eindeutiges VPI/VCI-Paar identifiziert ist.
Vom Standpunkt der Topologie aus kann eine VCC oder eine VPC einem der beiden folgenden Typen entsprechen: (i) Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, bei denen bidirektionale Verbindungen aufgebaut werden und bei denen die Quellen in jeder Richtung unterschiedlich sein können; und (ii) Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen, die typischerweise eine Vielzahl unidirektionaler Verbindungen für den Gruppenruf-Transport über die Struktur nutzen.
Wie allgemein bekannt ist, arbeitet ATM mit als Zellen bezeichneten Übertragungseinheiten fester Größe als Basisübertragungseinheit, was eine eindeutige Kennzeichnung der Verbindungen durch die Inhalte ihrer Header-Teile vorsieht. 2 stellt ein ATM-Zellenformat 200 dar, welches eine Nutzlast 212 von 48 Byte und einen Header-Teil 214 von 5 Byte umfasst. Nachfolgend wird die Funktionalität des Header-Teils dargestellt: ein Teil 202 für die allgemeine Flusssteuerung (GFC für "Generic Flow Control") von 4 Bit; 8 Bit für eine VP-Kennung, der die Felder 204A und 204B umfasst; 16 Bit für den Teil einer VC-Kennung, der die Felder 206A–C umfasst; ein Teil 207 für die Kennung des Nutzlasttyps (PTI für "Payload Type Identifier") von 3 Bit; ein Teil 208 für die Zellenverlustpriorität (CLP für "Cell Loss Priority") mit einem einzigen Bit; und ein Teil 210 für die Header-Fehlerprüfung (HEC für "Header Error Check") von 8 Bit.
Das GFC-Feld ist dazu bestimmt, die Übertragungsrate eines Endgerätes mittels eines Stop-and-Go-Flusssteuerungsverfahrens zu steuern. Der HEC-Teil 210 kann zur Anwendung eines Codes für die zyklische Redundanzprüfung (CRC für "Cyclic Redundancy Check") genutzt werden, der dazu geeignet ist, Fehler im Header-Teil 214 zu erkennen. Der CRC-Code kann zum Beispiel genutzt werden, um das Senden einer Zelle an den falschen Empfänger (d.h., das falsche Einfügen einer Zelle) zu verhindern. Das PTI-Feld 207 ist dazu geeignet anzuzeigen, ob die Nutzlast Benutzerdaten, Signalisierung oder Wartungsinformationen enthält. Das CLP-Feld 208 kann von einer Anwendung genutzt werden, um anzuzeigen, ob bestimmte Zellen als Zellen mit niedrigerer Aussonderungspriorität markiert sind. Schließlich werden die Teile der VP- und der VC-Kennung des Header-Teils 214 genutzt, um die ATM-Verbindungen eindeutig zu kennzeichnen und ihre gegenseitigen Beziehungen zu definieren, d.h., die Bündelung von VC-Verbindungen in VPs.
Indem nun auf 3 Bezug genommen wird, ist darin eine beispielhafte Darstellung einer herkömmlichen ATM-Verbindungshierarchie dargestellt. Eine physikalische Verbindung 302 wird gemeinsam von drei VP-Bündeln 304-1 bis 304-3 genutzt. Jedes VP-Bündel umfasst seinerseits eine Vielzahl von VC-Verbindungen. VP 304-1 umfasst beispielsweise VC-1 bis VC-3, wobei jede VC eine eindeutige ID-Nummer besitzt, wohingegen sie sich alle dieselbe VPI teilen. In ähnlicher Weise umfasst VP 304-2 VC-1 bis VC-4, und VP 304-3 umfasst VC-1 und VC-2. Wie weiter oben angedeutet, vereinfacht die Bündelung von VC-Verbindungen in VP-Bündel die Gesamtkomplexität und die Verwaltung der ATM-Umgebung, sei diese ein ATM-Switch (d.h., ein ATM-fähiger Zugangsknoten) oder ein Transportnetz. In Abhängigkeit von ihrer Funktionalität unterstützten einige Switches sowohl VCs als auch VPs. Ein VP-Switch unterstützt jedoch nur VP-Verbindungen und berücksichtigt nicht die VCs, welche den VP nutzen. Solche Switches führen keine VC-Verarbeitung aus, und deshalb enthalten bzw. pflegen sie auch keinerlei VC-Informationen.
4 bildet eine Ausführungsform eines ATM-Switch 402 zur Durchführung sowohl der VPC-basierten als auch der VCC-basierten Vermittlung in herkömmlicher Weise ab. Die Bezugsziffern 404-1 bis 404-3 beziehen sich auf drei Eingangsschnittstellen zum ATM-Switch 402, wobei jede Schnittstelle dafür geeignet ist, einen VP zu unterstützen. Zum Beispiel unterstützt die Schnittstelle 404-1 einen VP, dessen VPI = 1 ist. In ähnlicher Weise unterstützen die Schnittstellen 404-2 und 404-3 VP-Bündel mit VPI = 2 bzw. 3. Ferner umfasst jeder Eingangs-VP ein Bündel von zwei VC-Verbindungen. Die VC-Verbindungen 406-1 und 406-2 innerhalb von VP 404-1 sind dadurch identifiziert, dass sie eine VCI = 31 bzw. 32 besitzen. In ähnlicher Weise unterstützt die Schnittstelle 404-2 einen VP (mit VPI = 2), welcher sich aus VCC 408-1 (VCI = 31) und VCC 408-2 (VCI = 40) zusammensetzt, und die Schnittstelle 404-3 unterstützt einen VP (mit VPI = 3), der sich aus VCC 410-1 (VCI = 96) und VCC 410-2 (VCC = 97) zusammensetzt.
Am ATM-Switch 402 werden drei Ausgangsschnittstellen 405-1 bis 405-3 bereitgestellt, von denen jede einen VP unterstützt. Ein VP (VPI = 4), der von der Schnittstelle 405-1 unterstützt wird, setzt sich aus VCC 412-1 (VCI = 66) und VCC 412-2 (VCI = 67) zusammen. In ähnlicher Weise setzt sich der VP (VPI = 5), der von der Schnittstelle 405-2 unterstützt wird, aus VCC 414-1 (VCI = 99) und VCC 414-2 (VCI = 32) zusammen, und der VP (VPI = 6), der von der Schnittstelle 405-3 unterstützt wird, setzt sich aus VCC 416-1 (VCI = 96) und VCC 416-2 (VCI = 97) zusammen.
Was die Eingangsschnittstellen 404-1, 404-2 und die Ausgangsschnittstellen 405-1, 405-2 betrifft, so stellt der ATM-Switch 402 einen Dienst für virtuelle Kanäle bereit, wobei der Switch sowohl die VPI als auch die VCI überprüft, um festzulegen, wie jede Zelle weiterzuleiten ist. Das heißt, dass sich die Werte sowohl von VPI als auch VCI ändern, während die Zelle die ATM-Umgebung durchläuft. Zum Beispiel wird eine Zelle, die in die Switch-Umgebung mit VPI = 1 und VCI = 32 eintritt, aus der Switch-Umgebung mit VPI = 5 und VCI = 99 austreten. Auch ein Dienst für einen virtuellen Pfad kann von der Umgebung des ATM-Switch 402 zwischen der Eingangsschnittstelle 404-3 und der Ausgangsschnittstelle 405-3 bereitgestellt werden. In diesem Fall trifft die Umgebung die Entscheidung über die Weiterleitung der Zelle nur basierend auf dem Wert der VPI. Somit wird eine Zelle, die in die Switch-Umgebung mit VPI = 3 und VCI = 96 eintritt, daraus mit VPI = 6 und VCI = 96 austreten. Die VCI ändert sich nicht, da sie für die Zwecke der Entscheidung über die Weiterleitung der Zelle nicht verarbeitet wird.
5 stellt eine weitere Ausführungsform der Umgebung eines ATM-Switch 502 zur Durchführung einer VCC-basierten und VPC-basierten Vermittlung dar, in der ein VP und ein VC in dem Switch abgeschlossen werden können. Ähnlich wie in der obigen Erörterung werden vier Eingangs-VPs und drei Ausgangs-VPs mit der Switch-Umgebung 502 bereitgestellt. Der Eingangs-VP 504-1 (VPI = 2) ist dafür geeignet, über den VP-Vermittlungspfad 508 zum Ausgangs-VP 506-1 (VPI = 1) vermittelt zu werden, wobei die Entscheidung über die Weiterleitung der Zelle nur auf der VPI basiert. Die Bezugsziffern 504-2 und 504-3 beziehen sich auf zwei Eingangs-VPs, die am Switch 502 abgeschlossen werden. Die VCCs dieser Eingangs-VPs sind dafür geeignet, zu den VCCs des Ausgangs-VP 506-2 vermittelt zu werden, die ebenfalls an dem Switch 502 abgeschlossen werden. Die Bezugsziffern 510-1 und 510-2 beziehen sich auf zwei VC-Vermittlungspfade, wobei sowohl der VPI- als auch der VCI-Wert für die Zellenweiterleitung genutzt werden. In ähnlicher Weise wird ein VC-Vermittlungspfad 514 zwischen den nicht abgeschlossenen VCC von VP 504-4 und den nicht abgeschlossenen VCC von VP 506-3 aufgebaut, wobei sowohl der Eingangs-VP 504-4 als auch der Ausgangs-VP 506-3 am Switch 502 abgeschlossen werden. Darüber hinaus wird auch eine VCC 512 von VP 506-3 am Switch 502 abgeschlossen.
Wie allgemein bekannt ist, verringert die Bereitstellung eines Dienstes für virtuelle Pfade nicht nur die Komplexität der Netzverwaltung, sondern sie ermöglicht auch zusätzliche Anwendungen wie eine Weitbereichsvernetzung. Zum Beispiel könnte ein Netzmanager einen virtuellen Pfad zwischen zwei Unternehmensstandorten von einem Weitbereichs-Netzbetreiber kaufen. Mit dem eingerichteten virtuellen Pfad könnte der Netzmanager virtuelle Kanäle einrichten und löschen, ohne dies mit der Verwaltung des Netzbetreibers koordinieren zu müssen. Je nach Größe des VCI-Feldes kann man sehen, dass bei Bedarf und sofern das Endgerät über die Kapazität verfügt, mehr als 65.000 virtuelle Kanäle zwischen zwei Standorten eingerichtet werden könnten.
Während die oben beschriebene herkömmliche ATM-Verbindungshierarchie eine ausreichende Funktionalität für typische Anwendungen bereitstellen mag, ist eine solche Hierarchie ungeeignet im Hinblick auf Bedingungen, unter denen eine Abtrennung und Verwaltung auf Kundenebene erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ist dementsprechend auf eine neuartige Verbindungshierarchie zur Bündelung der VCCs, VPCs oder von beiden in einer anderen Verbindungsebene ausgerichtet, die als virtuelle Gruppenverbindung oder VGC (für "Virtual Group Connection") bezeichnet wird, der bestimmte Verbindungsressourcen üblicherweise zur Verwaltung eines einzigen virtuellen Kommunikationskanals zugeordnet werden können.
Indem nun auf 6A Bezug genommen wird, so ist darin eine Ausführungsform des VGC-Verfahrens der vorliegenden Erfindung in einem beispielhaften Teil eines Zugangsnetzes 600 dargestellt. Ein Zugangsknoten 602, der über eine ATM-Vermittlungsfähigkeit verfügt, wird als COT-Knoten in einer Weise eingesetzt, die in der Anmeldung Architektur eines hierarchischen Steuerprogramms beschrieben ist, die durch Verweisung in das vorliegende Dokument aufgenommen wird. Ein weiterer Zugangsknoten 604 wird als RT-Knoten eingesetzt, der mit dem COT 602 verbunden ist und mindestens einen Teil des Zugangsnetzes 600 bildet. Eine Vielzahl von Kundenschnittstellen 606-1 bis 606-4 wird auf der Eingangsseite des COT 602 unterstützt, wobei jede Schnittstelle ihren eigenen Bereich von VCCs und VPCs sowie dazugehörige Verbindungsressourcen (z.B. Bandbreite, Pufferspeicher, Prozessorressourcen, Bruttoanzahl an Verbindungen, Bereich von VPI/VCI-Werten und so weiter) besitzt. Zum Beispiel könnte der Netzbetreiber des Zugangsnetzes 600 seine Verbindungskapazität in eine Anzahl getrennter VGCs bündeln, wobei jede VGC von einem Kunden basierend auf seinen Erfordernissen erworben werden kann. Zu solchen Kunden können z.B. Anbieter von Internetdiensten (ISPs für "Internet Service Providers", Anbieter von Internetzugängen (IAPs für "Internet Access Providers", wettbewerbsfähige Betreiber von Ortsvermittlungsstellen (CLECs für "Competitive Local Exchange Carrier") und ähnliche gehören, wobei jeder eine Anzahl seiner eigenen Teilnehmer zu bedienen hat. Dadurch, dass eine dedizierte VGC und dazugehörige Ressourcen zur Verfügung stehen, kann ein Kunde seine internen Teilnehmerverbindungen vorteilhaft verwalten, ohne seinen Betrieb mit dem Anbieter des Netzzugangs koordinieren zu müssen. Vom Standpunkt des Netzzugang-Anbieters ist es andererseits wirtschaftlicher (d.h., es ermöglicht eine effiziente Skalierung), Verbindungsgruppen statt einzelner Verbindungen zu verkaufen. Zusätzlich bietet ein solches Verfahren eine faire Vorgehensweise im Hinblick auf die angemessene Zuteilung der Ressourcen.
Indem nun mit 6A fortgefahren wird, beziehen sich die Bezugsziffern 614–622 auf eine Vielzahl von VGCs, die innerhalb des COT-Knotens 602 in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung eingerichtet werden, wobei die Gruppierungen unter der Vielzahl der Kundenschnittstellen 606-1 bis 606-4 zugeordnet werden. Zum Beispiel wird VGC 614 (G-1) der Kundenschnittstelle 606-1 zugeordnet, VGC 616 (G-2) und VGC 622 (G-5) werden der Kundenschnittstelle 606-2 zugeordnet, VGC 618 (G-3) wird der Kundenschnittstelle 606-3 zugeordnet, und VGC 620 (G-4) wird der Kundenschnittstelle 606-4 zugeordnet. Jede dieser VGCs kann von der Vermittlungsumgebung des Knotens 620 im Hinblick auf Verkehrsgestaltung, Leitweglenkung, Zusammenführung, Prioritätssteuerung, Regelfestlegung und andere verkehrstechnische Aspekte jeweils einzeln verarbeitet werden.
Auf der Ausgangsseite des Knotens 602 kann der VGC-Verkehr in Abhängigkeit von der Konfiguration der Leitungsbahnen des Zugangsnetzes 600 zwischen den Endgeräten über eine beliebige Anzahl von Schnittstellen transportiert werden. Zum Beispiel ist ein Paar von Leitungsbahnen 610 und 612 zwischen dem COT-Knoten 602 und dem RT-Knoten 604 angeordnet, wobei der Verkehr, der sich auf die VGCs 618, 620 und 622 bezieht, auf der Leitungsbahn 612 transportiert wird. 6B zeigt eine beispielhafte Darstellung von Bandbreite/Ressourcen des Kommunikationskanals mit allen Verbindungen, die auf der Leitungsbahn 612 unterstützt werden. Während die Bereiche G-3, G-4 und G-5 in schematischer Form den Umfang der Ressourcen darstellen, die diesen Gruppen zugeordnet sind, stellt der verbleibende, durch Kreuzschraffur gekennzeichnete Bereich den Ressourcenraum dar, welcher von den Verbindungen belegt wird, die direkt vom Zugangsnetzbetreiber verwaltet werden. Unter erneuter Bezugnahme auf 6A wird eine Vielzahl von Benutzern 624-1 bis 624-N, deren Verbindungen in einem Bündel als G-1 614 zusammengeführt sind, von RT 604 bedient, wobei dieses Endgerät die Gruppe G-1 an seiner mit der Leitungsbahn 610 gekoppelten Eingangsschnittstelle empfängt.
7 stellt ein beispielhaftes Zugangsnetz 700 dar, bei dem die VGC-Bündelungsfunktionalität als Teil eines COT-Knotens 702 bereitgestellt werden kann, der dafür geeignet ist, eine Vielzahl von ISPs 706-1 bis 706-K zu bedienen. Während ein dem Zugangsnetz 700 zugeordneter Netzmanager 716 für die Verwaltung und Bereitstellung der VGC-Bündel verantwortlich ist, verwaltet jeder Kunde (d.h., ISP) seine eigene VGC und die dazugehörige Ressourcenverwaltung. Jeder der ISPs kommuniziert mit dem COT über eine geeignete Verbindung, z.B. eine Verbindung DS-3 oder OC-3, die dazwischen angeordnet ist. Die Bezugsziffern 710-1 bis 710-K beziehen sich auf beispielhafte Hochgeschwindigkeitsverbindungen zwischen den Kunden und dem COT des Zugangsnetzes. Ein TDM-Netz 712 kann ebenfalls mit dem COT gekoppelt sein, und zwar über einen Pfad 714, der eine Verbindung DS-1 oder STS-1 umfasst. Eine Anzahl von RT-Knoten, z.B. RT 704-1 bis RT 704-M, ist mit dem COT-Knoten 702 über Verbindungen gekoppelt, die dafür geeignet sind, VGC-Bündel, wie sie weiter oben beschrieben wurden, zu transportieren. Vorzugsweise werden diese Verbindungen zwischen Endgeräten als redundante Hochgeschwindigkeitsverbindungen implementiert, z.B. die Verbindungen 722 und 724 mit Übertragungsraten OC-12. Die COT- und RT-Knoten sind an der Steuerung der Kommunikation mit dem Netzmanager 716 über die Steuerverbindungen 718 und 720-1 bis 720-M beteiligt. Jeder RT-Knoten ist dafür geeignet, eine Vielzahl von Teilnehmern zu bedienen, die in einer Vielzahl von Technologien implementierte Zugangsleitungsschleifen nutzen, beispielsweise POTS, xDSL und so weiter, wobei sie dafür bekannte und bisher unbekannte Medien nutzen (z.B. Kupferkabel, Glasfaserkabel, drahtlose Verbindungen und dergleichen). Zum Beispiel beziehen sich die Bezugsziffern 726-1 bis 726-N auf Teilnehmerleitungsschnittstellen, die von RT 704-1 bedient werden, und die Bezugsziffern 728-1 bis 728-P beziehen sich auf Teilnehmerleitungsschnittstellen, die von RT 704-M bedient werden.
8 bildet ein Funktionsblockdiagramm des COT-Knotens 702 auf einer hohen Ebene ab, welches beispielhaft die Architektur der Verbindungsverwaltung (CM für "Connection Management") darstellt, die für die Bereitstellung von VGCs genutzt werden kann. Zur Veranschaulichung ist der COT-Knoten 702 mit dem Transportnetz 704 über eine Transportkarte 810 und mit einem Zugangsleitungsschleifenteil 806 über eine Leitungskarte 812 gekoppelt. Eine Platine 808 der Vermittlungsstruktur umfasst die ATM-Vermittlungsstruktur 703 und einen CM-Server 814. Eine Vielzahl von Verbindungsressourcen, z.B. Bandbreite, Anzahl der Verbindungen, VPI/VCI-Bereiche, Pufferspeicher, Prozessorressourcen usw., ist schematisch als ein Ressourcenpoolblock 818 dargestellt, welcher der Platine 808 der Struktur zugeordnet ist.
Ein gemeinsamer Steuerblock 802 des Knotens 702 umfasst einen CM-Client 822 und eine Bereitstellungsdatenbank 824. Eine verbindungsbezogene Nachrichtenübermittlung wird zwischen dem CM-Client 822 und dem CM-Server 814 über die Leitungsbahn 826 durchgeführt. Das CM-Modul auf der Switch-Platine 808 fungiert als Server in einer Client-Server-Architektur und bedient verbindungsbezogene Abfragen von mehreren Clients durch Interaktion mit lokalen Ressourcen 818 wie Warteschlangen, VPI/VCI-Pool, Bandbreite sowie entfernten Ressourcen wie Leitungskarten. VGC-Bereitstellungsnachrichten können vom Netzmanager an die CM-Schicht des Zugangsknotens bereitgestellt werden, wobei diese Schicht die zuvor genannte Client-Server-Anordnung umfasst. Verknüpfungen mit VGCs auf Kundenebene können aufrechterhalten werden, was durch geeignete Ressourcenzuteilung in der Datenbank 824 bereitgestellt werden kann.
Indem nun auf 9 Bezug genommen wird, so ist darin ein Ablaufdiagramm der Einzelschritte dargestellt, die an der Bereitstellung einer VGC beteiligt sind, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung bebündelt ist. Eine Vielzahl von VCCs, VPCs oder von beiden wird vom Netzmanager für die Bündelung als virtuelle Gruppe (Block 902) angefordert. Ein Pool von Ressourcen, die von den identifizierten Verbindungsgruppen (d.h., VCCs und VPCs) gemeinsam genutzt werden sollen, wird angefordert (Block 904). Danach wird der Ressourcenpool der identifizierten Gruppe von Verbindungen zugeordnet (Block 906), die als eine einzige Verbindungseinheit (d.h., als VGC) verwaltet werden.
Basierend auf der vorstehenden detaillierten Beschreibung sollte gewürdigt werden können, dass die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise eine innovative ATM-Verbindungshierarchie bereitstellt, welche die Verwaltungskomplexität verringert, zu einer gerechteren Ressourcenbereitstellung beiträgt und ein kundenfreundliches Modell für die Einkünfte unterstützt. Durch die Nutzung effektiv voneinander isolierter Gruppenressourcen, wie sie durch den Zugangsnetzbetreiber bereitgestellt werden, können sich Kunden stärker darauf konzentrieren, die Verantwortung für ihre eigene Teilnehmerverwaltung zu übernehmen.
Es wird angenommen, dass Betrieb und Aufbau der vorliegenden Erfindung aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich sind. Während dargestellte und beschriebene Ausführungsformen der Erfindung als beispielhaft gekennzeichnet wurden, sollte ohne weiteres verständlich sein, dass daran verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden könnten, ohne den in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegten Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.
Legende zu den Zeichnungen

Figur 1:

Ziffer 100	Zugangsknoten
Ziffer 102	ATM-Switch 1. Regelfestlegung 2. Betrieb, Verwaltung, Wartung 3. Header-Übersetzung 4. Warteschlangen- und Zugangssteuerung 5. Prioritätssteuerung 6. Verkehrsgestaltung ("Traffic Shaping") 7. Verbindungszugangssteuerung ("Call Admission Control")
Ziffer 104	Transportschnittstelle
Ziffer 105	ATM-Netz
Ziffer 106	"Stackplane"-Schnittstelle
Ziffer 107	Baugruppenträgersatz
Ziffer 107-1	Anschlusseinheit
Ziffer 109	Bus-Schnittstelle
Ziffer 111	Entferntes Endgerät ("Remote Terminal")
PORT	Anschluss

Figur 2:

Ziffer 202	Allgemeine Flusssteuerung
Ziffer 204 bis 206	Kennung des virtuellen Pfads
Ziffer 207	Kennung des Nutzlasttyps
Ziffer 208	Zellenverlustpriorität
Ziffer 210	Header-Fehlerprüfung
Ziffer 212	Nutzlast (48 Byte)
Ziffer 214	Header-Teil

Figur 3:

Ziffer 302	Physikalische Verbindung
Ziffer 304	Virtueller Pfad

Figur 4:

Ziffer 402	ATM-Switch
VPI	Kennung eines virtuellen Pfads
VCI	Kennung eines virtuellen Kanals

Figur 5:

VP switching	VP-Vermittlung; Vermittlung eines virtuellen Pfads
VP Termination	VP-Abschluss; Abschluss eines virtuellen Pfads
ATM Switch	ATM-Switch

Figur 6A:

Ziffer 602	Vermittlungsstellen-Endgerät ("Central Office Terminal")
Ziffer 604	entferntes Endgerät ("Remote Terminal")
Ziffer 606	Kunde
Ziffer 624	Benutzer

Figur 7:

Ziffer 703	Struktur
Ziffer 712	TDM-Netz
Ziffer 716	Netzmanager

Figur 8:

Ziffer 702	Zugangsknoten
Ziffer 704	Transportnetz
Ziffer 804	Zugangsleitungsschleife
Ziffer 808	Platine der Vermittlungsstruktur
Ziffer 810	Transportkarte
Ziffer 812	Leitungskarte
Ziffer 814	Verbindungsverwaltungs-Server
Ziffer 818	Ressourcenpool
Ziffer 820	Gemeinsame Steuerung
Ziffer 822	Verbindungsverwaltungs-Client
Ziffer 824	Datenbank
TO N/W MANAGER		Zum Netzmanager

Figur 9:

Ziffer 902 Bandbreite, Pufferspeicher, Prozessorressourcen usw.	Anfordern eines Bereichs von VPCs, VCC oder beidem
Ziffer 904	Anfordern eines Pools gemeinsamer Verbindungsressourcen, z.B.
Ziffer 906	Verknüpfen gemeinsamer Verbindungsressourcen mit dem Bereich identifizierter Verbindungen

Claims

Virtuelle Gruppenverbindungsanordnung (614), nachfolgend als "VGC"-Anordnung (für "Virtual Group Connection") bezeichnet, zum Gruppieren von Verbindungen im asynchronen Übertragungsmodus, nachfolgend als "ATM"-Verbindungen (für "Asynchronous Transfer Mode") bezeichnet, umfassend: – eine Vielzahl von Verbindungen über virtuelle Pfade, nachfolgend als "VPCs" ("Virtual Path Connections") bezeichnet, von denen jede mindestens eine Verbindung über einen virtuellen Kanal aufweist, nachfolgend als "VCC"-Verbindung (für "Virtual Channel Connection") bezeichnet; und – einen Pool von Verbindungsressourcen, die einen Bereich virtueller Pfadkennungen und einen Bereich virtueller Kanalkennungen einschließen, wobei der Pool der Verbindungsressourcen üblicherweise dieser Vielzahl von VPCs zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass – diese VPCs dafür geeignet sind, als eine einzige Verbindungseinheit verwaltet zu werden, die einem einzigen Kunden (606-1) zugeordnet wird, wobei es sich bei dem Pool von Verbindungsressourcen um isolierte Ressourcen handelt und wobei der Kunde (606-1) seine eigene VGC-Anordnung (614) und die Ressourcenzuweisung verwaltet.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1, wobei der Kunde seine internen Teilnehmerverbindungen verwalten kann, ohne seine Betriebsabläufe mit einem Zugangsnetzbetreiber koordinieren zu müssen.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Vielzahl von VCCs, die von der Vielzahl an VPCs getrennt sind, wobei der Pool von Verbindungsressourcen dazu geeignet ist, so zugeteilt zu werden, dass er diese Vielzahl an VCCs abdeckt.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl an VPCs in einer ATM-Vermittlungsstruktur (703) eingerichtet wird, die in einem Zugangsknoten (702) angeordnet ist.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pool von Verbindungsressourcen einen Umfang an Bandbreite umfasst.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pool von Verbindungsressourcen einen Umfang an Pufferspeicherplatz umfasst.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pool von Verbindungsressourcen Prozessorressourcen umfasst.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Mittel zur Spezifizierung einer zuvor festgelegten Anzahl von ATM-Verbindungen als eine einzige Verbindungseinheit.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der einzelne Kunde ein Internetdiensteanbieter ist, nachfolgend als "ISP" (für "Internet Service Provider") bezeichnet.
VGC-Anordnung zur Gruppierung von ATM-Verbindungen nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der einzelne Kunde ein wettbewerbsfähiger Betreiber von Ortsvermittlungsstellen ist, nachfolgend als "CLEC" (für "Competitive Local Exchange Carrier") bezeichnet.