DE60317027T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Zusammenfassung von physikalischen Übertragungskapazitäten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Zusammenfassung von physikalischen Übertragungskapazitäten Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf den parallelen Transport von Daten, die einem einzigen Paket gemeinsam sind, über ein zusammengesetztes Medium, das aus einer Anzahl von getrennten Pfaden oder Kanälen besteht.
  • Hintergrund der Erfindung
  • An der physikalischen Schicht eines digitalen Kommunikationssystems sendet ein Sender Daten über ein Medium (beispielsweise eine Lichtleitfaser oder eine elektrische Rückwandebene) an einen Empfänger. In vielen Fällen bildet das Medium einfach einen einzigen Pfad oder Kanal, der als eine Pipeline zur Übertragung der in Pakete gruppierten Daten von einem Sender zu einem Empfänger verwendet wird. Dies heißt mit anderen Worten, dass ein Paket, das von einem Sender ausgeht, sich durch einen einzigen Kanal zu einem Empfänger bewegt, so dass die Datensymbole des Paketes an dem Empfänger sequenziell ankommen. Beispielsweise kann in üblicher Weise ein Protokoll der physikalischen Schicht, wie z. B. das SDH-Protokoll, das in ITU-T G.707/Y.1322 spezifiziert ist, zum Senden von Paketen von Daten über eine Verbindungsstrecke in einem SDH-Netzwerk und zur Zusammenfügung von Paketen von mehreren Quellen verwendet werden, um es den Paketen zu ermöglichen, Teil-Raten-Transporteinrichtungen über diese Verbindungsstrecken zu verwenden. Ein Protokoll, wie z. B. eines der generischen Rahmenbildungs-Protokolle, die in der Norm ITU-T G.7041/Y1303 spezifiziert sind, kann zur Übertragung mehrerer Typen von Verkehr über die Verbindungsstrecke verwendet werden.
  • Die Vergrößerung der Rate, mit der Pakete seriell durch eine Lichtleitfaser hindurch als eine vollständige ununterbrochene Folge von Datensymbolen übertragen werden können, wird aufgrund des außerordentlichen Aufwands und der steigenden Kosten der Herstellung von seriellen Schnittstellen aufwändiger, die zunehmend höhere Datenraten-Sende- und Empfangs-Vorgänge unterstützen können. Somit wird die volle Kapazität von Lichtleitfasern in Ausdrücken der Menge von Daten, die durch diese hindurchgeleitet werden können, aufgrund von Kostenbeschränkungen nicht immer realisiert. Entsprechend verlangsamt dies die Entwicklung von Technologien und Diensten auf zugehörigen und komplementären Gebieten.
  • Eine Lösung bestand in der Verwendung mehrerer physikalischer Medien (oder Pfade) zur Bildung eines zusammengesetzten Mediums (Kanals) anstelle der Verwendung lediglich eines einzigen physikalischen Mediums. In einem derartigen Schema kann jeder Pfad des zusammengesetzten Kanals eine einzelne Lichtleitfaser oder ein einziges gut abgegrenztes Frequenzband innerhalb eines breiten Bandes von Frequenzen sein, die von einer einzigen Lichtleitfaser unterstützt werden, wie dies einer typischen DWDM-Architektur der Fall ist. Alternativ kann ein Pfad in einer einzigen Lichtleitfaser existieren, die sich in einem Bündel von Lichtleitfasern befindet, wobei jede Lichtleitfaser in dem Bündel einen Satz von gut abgegrenzten Frequenzbändern innerhalb eines breiten Bandes von Frequenzen unterstützt.
  • Einem einzigen Paket gemeinsame Daten oder mehrere Pakete eines einzigen Datenstromes können parallel über die mehrfachen Pfade des zusammengesetzten Mediums gesendet werden. Weil die einem einzigen Paket oder Datenstrom gemeinsamen Daten sich gleichzeitig parallel über mehrere Pfade hinweg bewegen, kann in vorteilhafter Weise die Rate, mit der die in Segmente unterteilten Daten irgendeinen vorgegebenen Pfad durchqueren, beträchtlich niedriger als die Rate sein, die erforderlich ist, um ein einziges ununterbrochenes Paket oder vollständige ununterbrochene Pakete über einen einzigen Kanal (Pfad) zu senden. Auf diese Weise bilden die mehrfachen Pfade einen zusammengesetzten Kanal, der eine hohe Datenrate ergibt, wobei die hohe Datenrate durch die Summierung einer Anzahl von niedrigeren Datenraten erzielt wird, die jeweiligen Pfaden entsprechen, die in dem zusammengesetzten Medium enthalten sind. Zusätzlich bedingen übliche Praktiken und übliche Lehren auf dem Gebiet der Technik, dass jeder Pfad als eine getrennte physikalische Schicht in dem Kommunikationssystem behandelt wird, trotz der naheliegenden Tatsache, dass jeder Pfad einen Beitrag zu einem einzigen zusammengesetzten Kanal für eine einzige Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke/Spanne liefert.
  • Als Beispiel für das Vorstehende kann eine Lichtleitfaser, die einen einzigen 10 Gbps-Kanal unterstützt, durch vier 2,5 Gbps-Kanäle ersetzt werden, die parallel betrieben werden. Jeder 2,5 Gbps-Kanal kann entweder als eine getrennte Lichtleitfaser oder ein einziges Frequenzband (Kanal) innerhalb eines breiten Bandes von Frequenzen realisiert werden, das in einer einzigen Lichtleitfaser unterstützt wird. Dieses Schema hält theoretisch die gewünschte Kapazität der Verbindung (10 Gbps) aufrecht, während die Verwendung von weniger aufwändigen seriellen Schnittstellen für jeden der vier 2,5 Gbps-Kanäle ermöglicht wird. Es sollte weiterhin aus diesem Beispiel verständlich sein, dass die Verwendung mehrfacher Pfade weiterhin eine größere Granularität bei der Auswahl der kombinierten Kapazität für eine Verbindung ermöglicht.
  • Die Verwendung mehrfacher Pfade führt jedoch zu einigen Schwierigkeiten. Eine naheliegende Schwierigkeit besteht darin, dass Sende- und Empfangs-Ausrüstungen für jeden Pfad vorgesehen sein müssen und dass alle derartigen Ausrüstungen synchronisiert sein müssen, damit mehrfache Pfade gemeinsam zusammenarbeiten, um einen zusammengesetzten Kanal zu bilden, der die gewünschte Kapazität unterstützen kann.
  • Weil jeder Pfad als eine getrennte physikalische Schicht behandelt wird, muss weiterhin ein Paket, das über das zusammengesetzte Medium auszusenden ist, in eine Anzahl von kleineren Segmenten aufgeteilt werden, damit das vollständige Paket an dem Empfänger in einer Zeit ankommt, die die gewünschte hohe Datenrate darstellt. Die Paketsegmente können nicht zu klein gemacht werden, weil die reale Rate, mit der signifikante Daten das zusammengesetzte Medium durchqueren, als ein Ergebnis der erforderlichen Synchronisationsinformation, die (typischerweise in einem Kopffeld) jedem Segment hinzugefügt wird, beträchtlich verringert wird. Am anderen Ende des Spektrums werden, wenn die Segmente zu groß sind, Fragen wie z. B. Jitter, Pufferung und die Notwendigkeit einer umfangreichen komplexen Datenentzerrung zwischen den Pfaden problematisch. Es ist klar zu erkennen, dass an jedem Ende des Spektrums dieses Problems der Vorteil der Verwendung mehrerer Pfade beträchtlich verringert wird.
  • Ein weiteres verwandtes Problem besteht darin, wie eine Prozedur zur Verfolgung der Segmente derart ausgebildet wird, dass die Pakete in korrekter Weise an dem Empfänger neu zusammengefügt werden können, ohne zu viel kostspieligen Zusatzaufwand zu jedem Segment hinzuzufügen. Bisherige Lösungen dieser Probleme beinhalteten die Aufteilung eines Paketes in eine Anzahl von kleineren eine feste Größe aufweisenden Zellen. Dies führt jedoch zu dem, was üblicherweise als das „65-Byte-Problem" bekannt ist. Typischerweise sind die eine feste Größe aufweisenden Zellen so gewählt, dass sie eine Nutzdaten-Kapazität von 64 Bytes haben (eine Zahl, die gewählt wurde, um mit einer Anzahl von Daten-Verarbeitungs- und Vermittlungs-Protokollen kompatibel zu sein). Wenn die Pakete nicht in gleichförmiger Weise durch 64 (oder welche Zahl auch immer für die Kapazität der Nutzdaten einer Zelle gewählt wird) teilbar sind, so ergibt sich ein beträchtlicher Teil der eine feste Größe aufweisenden Zellen, die durch den zusammengesetzten Kanal transportiert werden, die keinen hohen prozentualen Anteil an signifikanter Information (Daten) enthalten. Tatsächlich können derartige Zellen lediglich sehr kleine Teile von signifikanter Information enthalten, die dem Rest des Paketes entspricht, das nicht durch die Größe der eine feste Größe aufweisenden Zelle teilbar ist. Damit wird die verfügbare Kapazität der Verbindungsstrecke nicht in effizienter Weise genutzt, und die reale Rate, mit der die Daten den zusammengesetzten Kanal durchqueren, wird wesentlich niedriger als die gewünschte Kapazität sein, von der erhofft wurde, dass das System sie liefert.
  • Frühere Bemühungen zur Lösung des Problems, beispielsweise die Verbindungsstrecken-Aggregation (LA) ermöglichen ein System, bei dem vollständige Pakete über einen Pfad übertragen werden, wobei ein Paket-Verkehrs-Direktor zur Bestimmung verwendet wird, welches Paket entlang jedes Pfades verläuft. Um jedoch eine Paketübertragungs-Ordnung aufrecht zu erhalten, hängt die Effektivität von mehrfachen Pfaden nunmehr von den Entscheidungskriterien, wie z. B. einem Ziel- und Quellen-Adressenpaar ab. Für die Unterstützung großer Paketgrößen werden weiterhin bei diesem Schema große Verzögerungen hervorgerufen, übermäßig große Mengen an Pufferung an dem Empfangsende erforderlich und der Erfolg des Erreichens einer hohen Übertragungsrate durch die Verwendung mehrfacher Pfade verringert. Tatsächlich müsste, wenn ein Paket an einem Empfänger in einer Zeit ankommen sollte, die die gewünschte hohe Datenrate darstellt, der Pfad, auf dem das Paket ausgesandt wird, mit der gewünschten hohen Datenrate arbeiten. Somit würde ein System auf der Grundlage der LA kostspielige serielle Schnittstellen erfordern, wenn es eine Verbindungsstrecke mit einer hohen Datenrate ergeben soll. Eine weitere bekannte Lösung, die üblicherweise als das Verbindungsstrecken-Kapazitäts-Abgleichschema (LCAS) bekannt ist, beruht auf der Verwendung von festen synchronen Umschlägen. Diese Umschläge werden periodisch über die Pfade ausgesandt, und die Datensymbole werden zwischen verschiedenen Umschlägen verschachtelt. Allgemein ergeben auch andere bekannte Lösungen kein flexibles Transportschema, weil sie die Verwendung von eine feste Größe aufweisenden Datentransporteinheiten (beispielsweise Pakete, Zellen, Umschläge, usw.) beibehalten.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum parallelen Senden von Datensymbolen, die einem einzigen Paket gemeinsam sind, geschaffen, wie es in dem beigefügten Anspruch 1 angegeben ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren die Hinzufügung einer eindeutigen Sequenz-Nummer zu jeder der Vielzahl von eine variable Größe aufweisenden Übertragungseinheiten vor der Aussendung.
  • Bei manchen Ausführungsformen erfolgt die Segmentierung des Paketes in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung einer Bedingung, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe hat.
  • Bei manchen Ausführungsformen erfolgt die Segmentierung des Paketes in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung einer weiteren Bedingung, dass eine geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen erfolgt die Segmentierung des Paketes in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung der Bedingung, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist, und unter Berücksichtigung der Bedingung, dass die geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird, wobei dies Folgendes umfasst: Bestimmen einer nominellen Übertragungseinheit-Größe; Bestimmen einer nominellen Anzahl von Übertragungeinheiten entsprechend Folgendem: die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten entspricht dem ganzzahligen Teil von (Paketgröße/nominelle Übertragungseinheit-Größe); wenn die Paketgröße durch die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten, jede mit einer jeweiligen Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe, aufgenommen werden kann, Segmentieren der Pakete in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten; anderenfalls Segmentieren des Paketes in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten plus zumindest einer zusätzlichen Übertragungseinheit, wobei jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin die Bestimmung der nominellen Übertragungseinheit-Größe als eine Funktion der Verbindungsstrecken-Bedingungen des zusammengesetzten Mediums. In manchen Ausführungsformen wird die nominelle Übertragungseinheit-Größe so ausgewählt, dass sie entweder die minimale Übertragungseinheit-Größe oder die maximale Übertragungseinheit-Größe ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen erfolgt das Senden der Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender an den Empfänger auf einer Vielzahl von getrennten Pfaden durch Verteilen der Übertragungseinheiten in einer zyklischen Weise auf die Vielzahl von Pfaden.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin den Empfang einer Anzeige, dass zumindest einer der Vielzahl von Pfaden ausgefallen ist oder einer Beeinträchtigung unterworfen ist, wobei das Senden der Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender zu dem Empfänger auf der Anzahl von getrennten Pfaden lediglich unter Verwendung von betriebsfähigen Pfaden der Vielzahl von getrennten Pfaden ausgeführt wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Senden eines Leerlaufmusters auf dem zumindest einen der Vielzahl von Pfaden, der einen Ausfall oder eine Beträchtigung erfahren hat, um eine Fehler-Erholungs-Detektion an einem Empfänger zu ermöglichen.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Senden der Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender an den Empfänger über die Vielzahl von getrennten Pfaden derart, dass jeder der Vielzahl von getrennten Pfaden jeweilige Signale überträgt, die veränderliche Raten relativ zueinander aufweisen, wobei das Verfahren weiterhin die Einstellung der jeweiligen sich ändernden Raten umfasst, die so eingestellt wurden, dass die durch die Größe des Paketes hervorgerufene Verzögerung kompensiert wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist jede Übertragungseinheit mit einer Rahmenstruktur definiert, die Folgendes umfasst: i) ein Nutzdaten-Längenanzeige-Feld (PLI); ii) ein Kern-Kopffeld-Fehlerüberwachungs-(cHEC-)Feld; iii) ein Sequenznummern-Feld; iv) ein Sequenznummer-Kopffeld-Fehlerüberwachungs-(sHEC-)Feld; v) ein Übertragungseinheit-Nutzdaten-(TUP-)Feld, in das ein Segment (das heißt eine Gruppierung von Datensymbolen) des einzelnen Paketes kopiert wird; und vi) ein Übertragungseinheit-Fehlerüberwachungs-(tuCRC-)Feld.
  • Bei manchen Ausführungsformen enthält das cHEC-Feld einen CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code, und der CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code wird auf das PLI-Feld angewandt.
  • Bei manchen Ausführungsformen enthält das sHEC-Feld einen CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code, und der CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code wird auf das Sequenznummern-Feld angewandt.
  • Bei manchen Ausführungsformen enthält das tuCRC-Feld einen CRC-32-Fehlerüberwachungs-Code, und der CRC-32-Fehlerüberwachungs-Code wird auf das TUP-Feld angewandt.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst jedes Sequenznummern-Feld eine Paket-Nnummer, einen Übertragungseinheit-Index und eine Pfad-Nummer.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst jedes Sequenznummern-Feld weiterhin ein Zeitstempel-Feld, wobei das Zeitstempel-Feld einen Wert enthält, der die Zeit anzeigt, zu der eine bestimmte Übertragungseinheit ausgesandt wurde.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst jedes Sequenznummern-Feld weiterhin ein Kopffeld-Erweiterungs-Feld.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist die Paket-Nummer eine vier-Byte-Nummer, die für das einzelne Paket eindeutig ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Übertragungseinheit-Index zwei fünf-Bit-Zahlen Nf und Mf, wobei Nf die Übertragungseinheit-Nummer Nf von Mf darstellt, worin Mf eine Gesamtzahl von Übertragungseinheiten ist, die von dem einzelnen Paket abgeleitet werden.
  • Bei manchen Ausführungsformen erfolgt die Segmentierung des Paketes in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung der Bedingung, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist, und unter Berücksichtigung der Bedingung, dass die geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird, wobei dies Folgendes umfasst: i) Setzen der Werte TU_min und TU_max, wobei der Wert TU_min die maximale Größe einer Übertragungseinheit und der Wert TU_max die maximale Größe einer Übertragungseinheit ist; ii) Setzen der nominellen Übertragungseinheit-Größe, TU_base_size in Abhängigkeit von dem Zustand des zusammengesetzten Mediums; iii) Berechnen einer minimalen Anzahl von Übertragungseinheiten; iv) Berechnen einer verbleibenden Anzahl von Datensymbolen für das Paket, die nicht in die minimale Anzahl von Übertragungs einheiten passen, die im Schritt iii) berechnet wurde; v) wenn die verbleibende Anzahl von Datensymbolen größer als Null ist, Verteilen der verbleibenden Datensymbole auf die minimale Anzahl von Übertragungseinheiten, die im Schritt iii) berechnet wurde, wenn Raum hierfür ohne Vergrößerung irgendeiner Übertragungseinheit über TU_max hinaus besteht; vi) wenn die verbleibende Anzahl von Datensymbolen größer als Null ist und kein Raum zur Verteilung der verbleibenden Datensymbole auf die minimale Anzahl von Übertragungseinheiten besteht, die im Schritt iii) berechnet wurde, Definieren zumindest einer zusätzlichen Übertragungseinheit zusätzlich zu der minimalen Anzahl von Übertragungseinheiten, die im Schritt iii) berechnet wurde, und Verteilen des gesamten Paketes über die minimale Anzahl von Übertragungseinheiten und die zusätzliche Übertragungseinheit derart, dass jede Übertragungseinheit zumindest so groß ist, wie TU_min, und nicht größer als TU_max ist; vii) Hinzufügen einer eindeutigen Sequenz-Nummer zu jeder der Übertragungseinheiten, in die das Paket segmentiert wurde.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Empfang eines Paketes geschaffen, das in einer Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten übertragen wird, wie dies im beigefügten Anspruch 10 angegeben ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zum Empfang eines Paketes weiterhin die Feststellung, dass ein oder mehrere der Vielzahl von getrennten Pfaden ausgefallen sind, wobei ein Ausfall durch ein Fehlen des Empfangs irgendeiner Art einer erkennbaren Folge von Datensymbolen oder einen fehlerhaften Empfang derartiger Daten angezeigt wird, wie dies durch einen Fehlerüberwachungs-Code festgestellt wird; und das Signalisieren an einen Sender an einem anderen Ende des zusammengesetzten Mediums auf einem arbeitsfähigen Pfad darüber, welcher Pfad oder welche Pfade einen Ausfall (oder eine Beeinträchtigung) erfahren haben.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin die Überwachung ausgefallener Pfade auf den Empfang eines Leerlaufmusters, und die Signalisierung des Senders auf einem arbeitsfähigen Pfad, dass ein ausgefallener Pfad oder ausgefallene Pfade sich erholt haben, nachdem ein Leerlaufmuster an dem oder den ausgefallenen Pfaden festgestellt wurde.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Sender geschaffen, wie er in dem beigefügten Anspruch 13 angegeben ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Sender weiterhin eine Vielzahl von Ratenanpassungs-Schaltungen, die zwischen der Segmentierungs-Einrichtung und der Schnittstelle zur physikalischen Schicht eingeschaltet sind, wobei jede der Ratenanpassungs-Schaltungen steuerbar ist, um eine entsprechende Rate der Übertragung für jeden der Vielzahl von getrennten Pfaden einzustellen.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist die Segmentierungs-Einrichtung so ausgebildet, dass sie das Paket in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung der Bedingung segmentiert, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist.
  • Bei manchen Ausführungsformen segmentiert die Segmentierungs-Einrichtung das Paket in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheit unter Berücksichtigung einer weiteren Bedingung, dass eine geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist die Segmentierungs-Einrichtung bei der Segmentierung des Paketes in eine Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung der Bedingung, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe und unter Berücksichtigung der Bedingung, dass die geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird, so ausgebildet, dass sie: eine nominelle Übertragungseinheit-Größe bestimmt; eine nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten gemäß Folgendem bestimmt: nominelle Anzahl der Übertragungseinheiten gleich dem ganzzahligen Teil von (Paketgröße/nominelle Übertragungseinheit-Größe); wenn die Paketgröße von der nominellen Anzahl von Übertragungseinheiten jeweils mit einer jeweiligen Größe zwischen der nominalen Übertragungseinheits-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe aufgenommen werden kann, Segmentieren des Paketes in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten; anderenfalls Segmentieren des Paketes in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten plus zumindest einer zusätzlichen Übertragungseinheit, wobei jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Sender so ausgebildet, dass er die nominelle Übertragungseinheit-Größe als eine Funktion der Verbindungsstrecken-Bedingungen des zusammengesetzten Mediums bestimmt.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Sender zur Auswahl der nominellen Übertragungseinheit-Größe so ausgebildet, dass er entweder die minimale Übertragungseinheit-Größe oder die maximale Übertragungseinheit-Größe auswählt.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Sender weiterhin so ausgebildet, dass er eine Anzeige empfängt, dass zumindest einer der Anzahl von Pfaden einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren hat; wobei der Sender die Anzahl der eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten an den Empfänger lediglich auf arbeitsfähigen Pfaden der Vielzahl von getrennten Pfaden sendet.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Sender weiterhin so ausgebildet, dass er: ein Leerlaufmuster auf den zumindest einen der Anzahl von Pfaden sendet, der oder die einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren bzw. erfahren haben, um eine Fehlererholungs-Detektion an einem Empfänger zu ermöglichen.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Sender so ausgebildet, dass er die Vielzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender an einen Empfänger auf der Vielzahl von getrennten Pfaden derart sendet, dass jeder der Anzahl von getrennten Pfaden jeweils jeweilige Signale überträgt, die sich ändernde Raten relativ zueinander aufweisen, und dass der Sender weiterhin so ausgebildet ist, dass er die jeweiligen sich ändernden Raten so einstellt, dass eine Verzögerung kompensiert wird, die durch die Größe des Paketes hervorgerufen wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen des Systems entspricht die Vielzahl von getrennten Pfaden, die das zusammengesetzte Medium bildet, jeweils einer entsprechenden Vielzahl von gut abgegrenzten Frequenzbändern innerhalb eines breiten Bandes von Frequenzen, die auf einer einzigen Lichtleitfaser unterstützt sind.
  • Bei manchen Ausführungsformen des Systems wird die Vielzahl von getrennten Pfaden, die das zusammengesetzte Medium bilden, durch eine Vielzahl von gut abgegrenzten Frequenzbändern unterstützt, die über mehrfache Lichtleitfasern hinweg verteilt sind.
  • Bei manchen Ausführungsformen des Systems überträgt die Vielzahl von getrennten Pfaden, die das zusammengesetzte Medium bilden, jeweils jeweilige Signale, die im Wesentlichen die gleiche Rate bezüglich einander aufweisen.
  • Bei manchen Ausführungsformen des Systems überträgt die Vielzahl von getrennten Pfaden, die das zusammengesetzte Medium bilden, jeweils jeweilige Signale, die im Wesentlichen unterschiedliche Raten bezüglich einander aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Empfänger geschaffen, wie er im beigefügten Anspruch 20 angegeben ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Empfänger weiterhin so ausgebildet, dass er feststellt, dass ein oder mehrere der Vielzahl von getrennten Pfaden ausgefallen ist, wobei ein Ausfall durch ein Fehlen des Empfangs irgendeiner Art von erkennbarer Sequenz von Datensymbolen oder durch einen fehlerhaften Empfang derartiger Daten angezeigt wird, wie er durch die Verwendung eines Fehlerüberwachungs-Codes festgestellt wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Empfänger weiterhin so ausgebildet, dass er ein Signal an einen Sender, der an einem anderen Ende der Vielzahl von getrennten Pfaden angeordnet ist, auf einem Arbeitspfad dafür liefert, welcher Pfad oder welche Pfade einen Ausfall (oder eine Beeinträchtigung) erfahren haben.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Empfänger weiterhin so ausgebildet, dass er ausgefallene Pfade auf den Empfang eines Leerlaufmusters überwacht, und dem Sender auf einem arbeitsfähigen Pfad ein Signal dafür liefert, dass ein ausgefallener Pfad sich erholt hat, nachdem das Leerlaufmuster auf dem ausgefallenen Pfad festgestellt wurde.
  • Bei manchen Ausführungsformen liefert der Empfänger ein Signal an den Sender auf einem arbeitsfähigen Pfad dafür, dass ein ausgefallener Pfad sich erholt hat, wenn der Empfänger ein Leerlaufmuster auf dem ausgefallenen Pfad feststellt.
  • Weitere Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der speziellen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nunmehr mit weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1A ein Blockschaltbild eines optischen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 1B ein Blockschaltbild einer Anpassung des optischen Kommunikationssystems nach 1A ist;
  • 2 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zur Segmentierung einer Protokoll-Dateneinheit (oder eines Paketes) in eine Anzahl von kleineren Übertragungseinheiten zeigt, die denen entsprechen, wie sie bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 verwendet werden;
  • 3 eine schematische Darstellung der Struktur einer Übertragungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 4 ein Effizienz-Diagramm ist, das Beispiele der Effizienz von Anpassungen der Erfindung mit bekannten Lösungen vergleicht, die eine feste Größe aufweisende Zellen verwenden; und
  • 5 ein Zustandsdiagramm ist, das den Synchronisationsprozess zeigt, der bei manchen Ausführungsformen der Erfindung zur Behandlung von Pfad-Ausfällen innerhalb eines zusammengesetzten Kanals vorgesehen ist, der einen Sender und einen Empfänger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung miteinander verbindet.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Um Daten, die einem einzigen Paket gemeinsam sind, parallel über ein zusammengesetztes Medium derart zu übertragen, dass die Effizienz einer Verbindungsstrecke verbessert wird, während die Kompliziertheit und die Kosten von verwendeten Vorrichtungen verringert werden, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Segmentieren von Paketen in eine veränderliche Größe aufweisende Übertragungseinheiten (TUs) geschaffen. Bei manchen Ausführungsformen kann das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise in Kombination mit der generischen Rahmenbildungs-Prozedur (GFP) verwendet werden, wie sie in der ITU-T G.7041/Y.1303 definiert ist, die im Dezember 2001 ratifiziert wurde.
  • In 1A ist ein Blockschaltbild eines optischen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Ein Sender 8 ist mit einem Empfänger 9 über eine Vielzahl von Pfaden L1 bis LN verbunden, die in einem einzigen Strang oder einem Bündel von Strängen 60 enthalten sind. Aus Vereinfachungsgründen wird der einzige Strang oder das Bündel von Strängen 60 als ein zusammengesetztes Medium bezeichnet.
  • Die von dem zusammengesetzten Medium 60 unterstützten Pfade L1 bis LN werden parallel verwendet, um eine Verbindungsstrecke, die eine hohe Datenrate R aufweist, zwischen dem Sender 8 und dem Empfänger 9 aufzubauen. Entsprechend hat jeder der Pfade L1 bis LN eine entsprechende Übertragungsrate (das heißt Rate) r1 bis rN, von denen jede beträchtlich niedriger als die hohe Datenrate (R) ist. Bei manchen Ausführungsformen ist jede der Raten r1 bis rN im Wesentlichen gleich einer Rate r, die angenähert gleich R/N ist, wobei N die Gesamtzahl der Pfade (Kanäle) ist, die von dem zusammengesetzten Medium unterstützt werden.
  • Die Raten r1 bis rN müssen jedoch nicht notwendigerweise im Wesentlichen einander gleich sein. Beispielsweise ist es möglich, dass obwohl die Summierung der Raten r1 bis rN im Wesentlichen gleich R (und vorzugsweise etwas größer) ist, jede einzelne der Raten r1 bis rN einzigartig und kleiner als R.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 1A ist zu erkennen, dass der Sender 8 eine Kombination von Hardware, Software und Firmware einschließt, die in Funktionsblöcke und Schichten gruppiert ist. Eine erste Schicht in dem Sender 8 ist in weitem Umfang als eine Tx Medien-Zugangskontroll-(MAC-)Schicht 50 bekannt und ist eine Kombination von Hardware, Software und Firmware, deren allgemeine Funktion in der Steuerung besteht, wie der Sender 8 einen Zugang an Daten erhält, und um den Prozess zum Senden von Daten zu steuern. Eine allgemein bekannte zweite Schicht in dem Sender ist eine physikalische Tx-(PHY-)Schicht 40, die die allgemeine Funktion des Aussendens des tatsächlichen physikalischen Signals hat, das zur Darstellung der codierten Datensymbole (beispielsweise Folgen von elektromagnetischen Mikrowellen- oder Laser-Lichtimpulsen) über das zusammengesetzte Medium 60 verwendet wird. Dies heißt mit anderen Worten, dass die Tx PHY-Schicht 40 aus Elementen gebildet ist, wie z. B. Seriell-Wandlern, Lasern, elektrooptischen Modulatoren und dergleichen, die zur Erzeugung von Folgen von physikalischen Emissionen verwendet werden, die Information tragende Symbole darstellen.
  • Traditionell würden die Funktionsblöcke in der Tx MAC-Schicht 50 direkt mit den Elementen Tx PHY-Schicht 40 gekoppelt sein und diese ansteuern. Durch die vorliegende Ausführungsform der Erfindung wird jedoch eine neue Funktionsschicht bereitgestellt, die durch eine physikalische Tx-Kapazitäts-Aggregations-Schema-(PCAS-)Einheit 10 verkörpert ist, die zwischen der Tx MAC-Schicht 50 und der Tx PHY-Schicht 40 angeschaltet ist. Die Tx PCAS 10 umfasst eine Segmentierungs-Einrichtung 25, die sich zu einer Vielzahl von N Tx-Übertragungseinheit-Pfaden (TULs) 22 verzweigt. Jeder der N Ausgänge der Segmentierungs-Einrichtung 25 dient als eine Signalquelle für einen entsprechenden Pfad L1 bis LN innerhalb des zusammengesetzten Mediums 60. Die Tx PCAS-Einheit 10 (und somit die N Ausgänge der Segmentierungs-Einrichtung 25) sind mit dem zusammengesetzten Medium 60 über die Tx PHY-Schicht 40 verbunden.
  • Der Empfänger 9 schließt in ähnlicher Weise eine Kombination von Hardware, Software und Firmware ein, die in Funktionsblöcke und Schichten gruppiert sind, die denen entsprechen, die sich in dem Sender 8 finden. Der Empfänger 9 hat ebenfalls eine PHY-Schicht und eine MAC-Schicht, die in 1A als Rx PHY-Schicht 42 und Rx MAC-Schicht 52 gezeigt sind. Die Rx PHY-Schicht 42 und die Rx MAC-Schicht 52 haben komplementäre Funktionen und Vorrichtungen zu der Tx PHY-Schicht 40 und der Tx MAC-Schicht 50 in dem Sender 8. Die Rx PHY-Schicht 42 und die Rx MAC-Schicht 52 sind traditionell direkt miteinander verbunden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist jedoch eine Rx PCAS-Einheit 12 zwischen der Rx PHY-Schicht 42 und der Rx MAC-Schicht 52 angeschaltet. Die Rx PCAS-Einheit 12 liefert die komplementären Funktionen zu denen der Tx PCAS-Einheit 10 zusätzlich zur Entzerrung der empfangenen Daten zur Kompensation von Anomalien zwischen den Pfaden, die das zusammengesetzte Medium bilden.
  • Im Einzelnen umfasst die Rx PCAS-Einheit 12 eine Vielzahl von Rx TULs 34 (das heißt interne empfangsseitige Pfade), die mit jeweiligen Verzögerungs-Entzerrern 31 für jeden Pfad L1 bis IN gekoppelt sind. Die Ausgänge der Verzögerungs-Entzerrer 32 für die Pfade L1 bis LN werden in einer Neu-Zusammenfügungs-Einrichtung 35 neu zusammengefügt oder aggregiert, die ihrerseits zur Lieferung eines Ausgangssignals an die Rx MAC-Schicht 52 angeschaltet ist. Jeder der Vielzahl von Rx TULs 34 ist mit einem jeweiligen Pfad L1 bis LN innerhalb des zusammengesetzten Mediums 60 über die Rx PHY-Schicht 42 gekoppelt.
  • Im Betrieb arbeitet das optische Kommunikationssystem 100 nach 1A zu einem Transport von Daten, die einem einzigen Paket gemeinsam sind (oder allgemeiner Protokolldaten-Einheiten (PDUs)) parallel durch das zusammengesetzte Medium 60. Beginnend in dem Sender 8 liefert die Tx MAC-Schicht 50 an die Tx PCAS-Einheit 10 eine Tx PDU 6. Allgemein enthält eine typische PDU eine große Anzahl von Bytes NPDU, die an den Empfänger 9 mit einer Rate zu senden ist, die R darstellt, die Soll-Rate. Die Rate R, mit der die PDU zu übertragen ist, kann der Tx PCAS-Einheit 10a priori bekannt sein, oder Information über die Rate R kann von der Tx MAC-Schicht 50 an die Tx PCAS-Einheit 10 gesandt werden.
  • Sobald eine PDU von der Tx PCAS-Einheit 10 angenommen wurde, geht die Segmentierungs-Einrichtung 25 zur Aufteilung der Tx PDU 6 in kleinere, eine veränderliche Größe aufweisende Übertragungseinheiten (TUs) über. Die TUs werden außerdem formatiert, und es werden ihnen Sequenz-Nummern (und/oder ein Zeitstempel, zusammen mit anderer Kopffeld-Information) zugeordnet, um die erneute Zusammenfügung von Daten zu ermöglichen, die von der Tx PDU 6 stammen. Das Verfahren der Segmentierung einer PDU in eine veränderliche Größe aufweisende Übertragungseinheiten wird ausführlich nachfolgend anhand der 2 beschrieben. Die TUs werden dann auf die Tx TULs 22 verteilt, von wo aus sie an die Tx PHY-Schicht 40 weitergeleitet werden. Die Elemente für die entsprechenden Pfade L1 bis LN innerhalb der Tx PHY-Schicht 40 werden dann mit den Raten r1 bis rN zum Senden der TUs über das zusammengesetzte Medium 60 verarbeitet. Es sollte für den Fachmann verständlich sein, dass die Tx PCAS-Einheit 10 durch eine Kombination von Hardware, Software und Firmware unterstützt ist, und dass das vorstehend Beschriebene die kombinierte Funktionalität dieser Elemente ist.
  • An dem Empfänger 9 werden an den jeweiligen Pfaden L1 bis LN ankommende TUs zunächst von den Elementen der Rx PHY-Schicht 42 empfangen, wo sie von optischen Signalen auf elektrische Signale umgewandelt werden und dann direkt an entsprechende Rx TULs 34 weitergeleitet werden. Die Rx TULs 34 empfangen TUs an jedem der Pfade L1 bis LN mit jeweiligen Raten r1 bis rN. Die Verzögerungs-Entzerrer 32 kompensieren Unterschiede in den jeweiligen Signalen und leiten die TUs von jedem Pfad L1 bis LN zu der Neuzusammenfügungs-Einrichtung 35. Es gibt eine Anzahl von Faktoren, wie z. B. physikalische Inkonsistenzen zwischen den Pfaden, die einen Beitrag zu den Ausbreitungsverzögerungen und der Frequenzdrift liefern können, die die Signale erfahren, die das zusammengesetzte Medium 60 durchqueren. Entsprechend unterscheiden sich die jeweiligen empfangenen Signale aufgrund von unkontrollierbaren parasitären Verzögerungen und einer Frequenzdrift, so dass nicht garantiert werden kann, dass die Raten r1 bis rN äquivalent zueinander sind, wenn die jeweiligen Signale den Empfänger erreichen.
  • Die Verzögerungs-Entzerrer 32 und die Neuzusammenfügungs-Einrichtung 35 verwenden die Sequenz-Nummern, die den TUs in dem Sender 8 zugeordnet wurden, um die empfangenen TUs in die Rx PDU 7 zu rekonstruieren. Die Rx PDU 7 sollte äquivalent zu der Tx PDU 6 sein, abgesehen von irgendwelchen katastrophalen Fehlern, beispielsweise Fehlern, die unter Verwendung der Fehlerüberwachungs-Codierung nicht korreliert werden konnten. Es könnten verschiedene Arten von Fehlerüberwachung verwendet werden, um die vorliegende Erfindung zu ergänzen, wie dies für die meisten anderen Systeme der Fall ist. Der Empfänger kann weiterhin ein Signal an den Sender 8 liefern, dass eine PDU erfolgreich rekonstruiert wurde oder nicht. In dem Fall, dass eine PDU nicht erfolgreich rekonstruiert wurde, so kann dieser Empfänger 9 anfordern, dass ein oder mehrere der TUs, die die PDU bilden, erneut ausgesandt werden, oder dass der gesamte Satz von TUs neu ausgesandt wird.
  • Es sollte nochmals hervorgehoben werden, dass die Raten r1 bis rN jeweils beträchtlich niedriger als die Rate R sind; bei ihrer parallelen Verwendung können die Raten r1 bis rN jedoch zum Transport von Daten über das zusammengesetzte Medium 60 mit einer Rate verwendet werden, die im Wesentlichen äquivalent zu R ist, der gewünschten oder Soll-Rate. Die Effizienz, mit der die Bandbreite innerhalb jedes der Pfade verwendet wird, wird beträchtlich vergrößert, weil das zum Segmentieren der PDUs verwendete Verfahren eine veränderliche Größe aufweisende Zellen verwendet. Somit wird die Kapazität der Verbindungsstrecke nahezu vollständig verwirklicht. Dies wird im Einzelnen nachfolgend anhand der 4 erläutert.
  • In 1B ist eine Anpassung der in 1A gezeigten Erfindung gezeigt. 1B ist ähnlich der 1A, so dass gleiche Komponenten genauso bezeichnet sind, wie sie es in 1A sind. Bei der in 1B gezeigten Ausführungsform der Erfindung wurde die Tx PCAS-Einheit 10 so modifiziert, dass sie eine Vielzahl von Raten-Anpassungsschaltungs-Blöcken 24 einschließt. Jeder dieser Raten-Anpassungsschaltungs-Blöcke 24 ist zwischen einem Ausgang der Segmentierungs-Einrichtung 25 und der Tx PHY-Schicht 10 jedem der jeweiligen Vielzahl von Tx TULs 22 angekoppelt. Entsprechend werden die TUs an jeweilige Raten-Anpassungsschaltungs-Blöcke 24 gesandt, die die Funktion der Tx PHY-Schicht 40 in dem Ausmaß übersteuern, dass die Übertragungsraten r1 bis rN nunmehr durch die jeweiligen Raten-Anpassungsschaltungs-Blöcke 24 gesteuert werden.
  • Die Raten-Anpassungsschaltungs-Blöcke 24 können nun dynamisch die Raten r1 bis rN auf neue Raten r,' bis rN' anpassen, um R als die tatsächliche Rate aufrecht zu erhalten, mit der Daten über den zusammengesetzten Kanal 60 übertragen werden. Die neu eingestellten Raten r1' bis rN' bleiben kleiner als R, die gewünschte tatsächliche Rate. Vorzugsweise ist die Anzahl der Pfade L1 bis LN, die das zusammengesetzte Medium bilden, so gewählt, dass die geringfügigen Vergrößerungen der Raten r1 bis rN, die erforderlich sind, die tatsächliche Rate auf einem Wert nahe bei R zu halten, in einen bekannten und kontrollierten Bereich fallen.
  • In 2 ist ein Ablaufdiagramm 300 gezeigt, das Einzelheiten der Verfahrensschritte zeigt, denen die Tx PCAS-Einheit 10 nach 1A folgt, um eine PDU in kleinere TUs zu segmentieren. Für die Zwecke der vorliegenden Erläuterung wird die kleinste Dateneinheit als ein Byte betrachtet (das heißt eine 8-Bit-Binärfolge), doch sollte es verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von Bytes beschränkt ist, weil andere Basis-Einheiten verwendet werden könnten.
  • Definitionen für die Ausdrücke "TU_min", "TU_max" und "TU_base_size" (TU_Basis_Größe) werden nachfolgend angegeben und nachfolgend zur Unterstützung der Beschreibung der Verfahrensschritte verwendet, die in 2 gezeigt sind. Der Ausdruck TU_base_size ist eine Anfangsgröße aller Übertragungseinheiten, und sein Wert reicht von TU_min zu TU_max, wobei TU_min und TU_max Systemparameter sind, die die minimalen bzw. maximalen Größen irgendeiner vorgegebenen Übertragungseinheit definieren. Die Parameter TU_min und TU_max können durch automatisierte Prozesse eingestellt werden, die optimale Werte für beide erzeugen. Der tatsächliche Wert von TU_base_size wird als eine Funktion der Verbindungsstrecken-Bedingungen bestimmt. Bei manchen Ausführungsformen ist TU_base_size so ausgewählt, dass sie entweder TU_min oder TU_max lediglich für eine vorgegebene PDU auf der Grundlage der derzeitigen Verbindungsstrecken-Bedingungen ist. Weiterhin ist bei manchen Ausführungsformen TU_max so definiert, dass sie einen Wert hat, der gleich dem Doppelten von TU_min ist (das heißt TU_max = 2TU_min). Bei manchen Ausführungsformen wird TU_min so berechnet, dass Jitter auf Kosten der Latenz zu einem Minimum gemacht wird.
  • Als Überblick wird eine Anzahl Mf von Übertragungseinheiten, die eine Anfangsgröße von TU_base_size haben, zu Anfang definiert, worin: Mf = Ganzzahliger Teil von (NPDU/TU_base_size) (1)ist.
  • Wenn jedoch TU_base_size NPDU nicht gleichmäßig teilt, so ergibt die Zahl Mf von Übertragungseinheiten, die jeweils die Größe von TU_base_size haben, nicht eine kombinierte Kapazität, die erforderlich ist, um die gesamten Inhalte einer vorgegebenen PDU aufzunehmen. Somit wird, wie dies nachfolgend erläutert wird, eine oder mehrere der Übertragungeinheiten hinsichtlich der Kapazität eingestellt, und möglicherweise kann eine einzelne zusätzliche Übertragungseinheit, die nicht kleiner als TU_min ist, hinzugefügt werden, um die Inhalte einer vorgegebenen PDU in Abhängigkeit von den derzeitigen Verbindungsstrecken-Bedingungen aufzunehmen.
  • Wenn nunmehr auf 2 und weiterhin auf 1A Bezug genommen wird, so durchläuft als Vorgabe die Tx PCAS-Einheit 10 einen Leerlauf-Einfügungsschritt 301, während die Tx PCAS-Einheit 10 auf eine zu verarbeitende PDU von der Tx MAC-Schicht 50 wartet. Im Schritt 302 empfängt die Tx PCAS-Einheit 10 eine PDU von der Tx MAC-Schicht 50. Es sollte in der Technik verständlich sein, dass es typischerweise eine Quittungsaustausch- und Bestätigungs-Prozedur zwischen der Tx PCAS-Einheit 10 und der Tx MAC-Schicht 50 gibt, damit dieser Schritt in zuverlässiger Weise erfolgt.
  • In jedem Fall würde die Tx PCAS-Einheit 10 dann auf die Bestimmung der TU_base_size im Schritt 304 übergehen. Die TU_base_size (anfängliche Größe der Übertragungseinheit) wird in manchen Ausführungsformen entweder auf TU_min (die minimal mögliche Größe einer Übertragungseinheit) oder TU_max gesetzt (die maximal mögliche Größe einer Übertragungseinheit). Die Übertragungseinheit-Basisgröße (TU_base_size) kann bis herauf auf TU_max eingestellt werden, um günstige Verbindungsstrecken-Bedingungen und hohe verfügbare Datenraten zu jeder Zeit auszunutzen.
  • Beispielsweise könnte TU_min auf 64 (Bytes) und TU_max bei 128 (Bytes) gesetzt werden. Die TU_base_size könnte unter günstigen Verbindungsstrecken-Bedingungen bis herauf zu 128 eingestellt werden.
  • Der nächste Schritt 306 besteht in der Berechnung der Anzahl Mf von TUs. Die erforderliche Anzahl Mf von TUs hängt von NPDU, TU_base_size und TU_max ab. Die erforderliche Anzahl Mf von TUs wird im Schritt 306 als der ganzzahlige Teil des Quotienten der PDU-Größe NPDU (in Bytes) dividiert durch den TU_base_size-Parameter bestimmt, wie dies in der vorstehend angegeben Gleichung (1) gezeigt ist. Die ganze Zahl des Quotienten ist der ganzzahlige Teil einer reellen Zahl, der durch Kürzen der Zahl auf dem nächsten Einheitswert gewonnen wird.
  • Nach Abschluss des Schrittes 306 hat die Tx PCAS-Einheit 10 die Zahl Mf von TUs ermittelt, in die die PDU eingebracht wird, und alle die TUs weisen eine gemeinsame TU_base_size auf. Es wird jedoch nicht garantiert, dass die PDU-Größe NPDU (in Bytes) gleichförmig durch die TU_base_size dividierbar ist, und als Ergebnis kann es eine verbleibende Anzahl von Bytes geben, die auf die vorhandenen TUs verteilt oder einer einzigen neuen TU zugeteilt werden müssen.
  • Die verbleibende Anzahl von Bytes kann entweder durch Subtrahieren des Produktes der TU_base_size und der Anzahl Mf von TUs von NPDU oder durch Ausführen einer Berechnung des MOD (Modulus) von NPDU bezüglich der TU_base_size berechnet werden. Beide Verfahren ergeben identische Ergebnisse. So berechnet im Schritt 308 die Tx PCAS-Einheit 10 die verbleibende Anzahl von Bytes, die im Übrigen als Rest bekannt ist, und im Schritt 310 wird ein Vergleich durchgeführt, um festzustellen, ob der Rest gleich Null ist oder nicht.
  • Wenn im Schritt 310 der Rest gleich Null ist (JA-Pfad, Schritt 310), so geht die Tx PCAS-Einheit 10 zum Schritt 312 über, in dem die Inhalte der PDU direkt in die TUs überführt werden. Die Tx PCAS-Einheit 10 dient zur Verfolgung, wie eine PDU segmentiert wird, während die Inhalte der PDU in die TUs überführt werden.
  • Wenn anderseits der Rest nicht gleich Null ist (NEIN-Pfad, Schritt 310), so geht die Tx PCAS-Einheit 10 zum Schritt 311 über. Im Schritt 311 bestimmt die Tx PCAS-Einheit 10, ob irgendwelche oder alle der Anzahl Mf von TUs, die bereits definiert wurden, hinsichtlich ihrer Kapazität eingestellt werden können, um die verbleibende Anzahl von Bytes (den Rest) aufzunehmen, ohne dass TU_max überschritten wird.
  • Wenn die von der Anzahl Mf von TUs bereitgestellte Kapazität so eingestellt werden kann, dass der Rest aufgenommen wird (JA-Pfad 311), so geht die Tx PCAS-Einheit 10 zum Schritt 314 über. Im Schritt 314 kann die Kapazität einiger der TUs vergrößert werden, so dass die verbleibenden Bytes auf die Anzahl von TUs verteilt oder an eine TU angehängt werden kann. Dies heißt mit anderen Worten, dass bevor die PDU segmentiert und in die TUs bewegt wird, zusätzliche Bytes zu einer Anzahl der TUs zugeteilt werden, so dass die gesamte PDU segmentiert und in die Anzahl Mf von TUs bewegt werden kann. Bei manchen Ausführungsformen werden die zusätzlichen Bytes gleichförmig einer Anzahl von TUs zugeteilt, so dass die verbleibenden Bytes so gleichförmig auf die Vielzahl von TUs verteilt werden, wie dies möglich ist. Es sollte klar sein, dass die verbleibende Anzahl von Bytes kleiner als die TU_base_size ist.
  • Wenn andererseits die von der Zahl Mf von TUs bereitgestellte Kapazität nicht eingestellt werden kann, um den Rest aufzunehmen (KEIN-Pfad 311), so geht die Tx PCAS-Einheit 10 zum Schritt 313 über. Im Schritt 313 wird eine zusätzliche TU definiert, um die verbleibende Anzahl von Bytes (das heißt den Rest) aufzunehmen. Allgemeiner gesagt wird die gesamte PDU in irgendeiner Weise über Mf + 1 TUs unter Berücksichtigung der Bedingung umverteilt, dass keine TU eine Größe von weniger als TU_min hat, und dass keine TU eine Größe von mehr als TU_max hat. Vorzugsweise werden die Mf + 1 TUs so gleich wie möglich hinsichtlich ihrer Größe gemacht. Wenn der Rest kleiner als TU_min ist, so würde es erforderlich sein, dass die Inhalte von zumindest einer der Mf TUs, die mit der Größe TU_base_size definiert sind, auf die Mf + 1te TU umverteilt werden, so dass keine TU eine Größe von weniger als TU_min hat.
  • Bei manchen Ausführungsformen hängt die Art, wie die zusätzliche TU im Schritt 313 definiert wird, von der Größe des Restes und der TU_base_size bezüglich von TU_min und TU_max ab. Die folgenden speziellen Implementierungs-Beispiele nehmen an, dass TU_max = 2 TU_min ist.
  • Wenn die TU_base_size so gewählt würde, dass sie gleich TU_min ist, und der Rest kleiner als TU_min ist, so würde der Rest auf die Mf TUs zu verteilen sein, wie dies im Schritt 314 beschrieben ist (das heißt die Tx PCAS-Einheit 10 würde nicht bis zu diesem Punkt fortschreiten müssen).
  • Wenn jedoch der Rest größer als TU_min ist, und weil für diese speziellen Umstände Raum in den Mf TUs für den Rest ist, so wird eine weitere TU definiert, die die Größe des Restes hat, die größer als TU_min und kleiner als TU_max ist (weil TU_max = 2TU_min ist).
  • Wenn die TU_base_size so gewählt würde, dass sie gleich TU_max ist, und der Rest kleiner als TU_min ist, so kann der Rest nicht über die Mf TUs umverteilt werden, und eine neue TU mit einer Größe, die gleich der des Restes ist, würde kleiner als TU_min sein, was nicht zulässig ist. Daher ist eine gewisse Umverteilung über Mf + TUs erforderlich. Für die spezielle Implementierung, bei der TU_max = 2TU_min ist, würde eine der ursprünglichen Mf TUs (die eine Anfangsgröße von TU_max hat) in zwei TUs aufgeteilt werden, die jeweils eine Anfangsgröße von TU_min haben (wiederum auf der Grundlage der Tatsache, dass TU_max = 2TU_min ist). Der Rest kann dann auf die zwei gerade definierten TUs aufgeteilt werden, die eine Anfangsgröße von TU_min haben. Wenn andererseits der Rest größer als TU_min ist, so kann eine neue TU definiert werden, die eine Anfangsgröße von TU_min hat, worauf jedoch dann die neue TU hinsichtlich ihrer Größe so eingestellt wird, dass sie genügend Kapazität für den gesamten Rest ergibt.
  • Als ein Zahlenbeispiel für das vorstehende sei angenommen, dass es eine PDU mit 20 Bytes gibt, und dass TU_min gleich 6 Bytes ist, und die TU_base_size so gewählt ist, dass sie gleich TU_min ist. Aus der vorstehenden Erläuterung würde beim Durchlaufen der Schritte 302 bis zu dem Zeitpunkt vor dem Schritt 320 die Tx PCAS-Einheit 10 drei TUs definieren (das heißt Mf = 3), jede identisch mit einer Kapazität von 6 Bytes. Bei einer AnfaNgskapazität von 6 Bytes würden lediglich 18 Bytes der 20-Byte-PDU in die 3 TUs passen. Bei bekannten Lösungen würde das System eine vierte 6-Byte-TU hinzufügen, so dass diese TU in naheliegender Weise 4 Bytes an bedeutungsloser Information oder Auffüllung enthalten würde, wodurch die Effizienz der Verbindungsstrecke verringert wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine zusätzliche Kapazität für die zwei verbleibenden Bytes zu zwei der drei TUs zugeteilt. Somit würde es zwei TUs mit einer Kapazität von 7 Bytes geben, während dritte eine Kapazität von 6 Bytes haben würde. Alle drei TUs würden nunmehr eine gesamte kombinierte Kapazität haben, die einen Raum für die gesamten Inhalte der 20-Byte-PDU bereitstellt. Vorzugsweise wird die 20-Byte-PDU in diesem Beispiel so in eine Folge segmentiert, dass ihre Bytes 0–6, 7–13 und 14–19 in die zwei 7-Bytes-TUs bzw. die eine 6-Byte-TU bewegt würden. Alternativ hätten die zwei verbleibenden Bytes einer der drei Übertragungseinheiten zugeteilt werden können, solange die Hinzufügung der zwei verbleibenden Bytes die Übertragungseinheit, zu der sie hinzugefügt worden wären, nicht über TU_max hinaus vergrößern würde.
  • Wenn die TU_base_size so ausgewählt wird, dass sie gleich TU_max ist, und dass es einen Rest gibt, so würde die Betriebsweise der Tx PCAS-Einheit 10 den Schritten 311 und 313 von 310 aus folgen. Als ein alternatives, jedoch verwandtes Beispiel sei angenommen, dass TU_min gleich 6 ist, TU_max gleich 12 ist, das heißt TU_max = 2 TU_min, und es sei weiterhin angenommen, dass das sehr spezielle TU_Aufteilungsverfahren, das vorstehend für dieses Szenarium beschrieben wurde, implementiert wird. Es sei angenommen, dass die PDU-Größe 27 Bytes ist, und dass die TU_base_size so gewählt wurde, dass sie gleich TU_max ist, und zwar aufgrund der günstigen Verbindungsstrecken-Bedingungen. In diesem Fall würde die berechnete Anfangszahl Mf von TUs gleich zwei sein. Die zwei 12-Byte-TUs würden jedoch lediglich genügend Kapazität für den Transport von 24 Bytes von den 27 Bytes ergeben. In diesem Fall würde eine der zwei 12-Byte-TUs in zwei 6-Byte-TUs (im Schritt 313) aufgeteilt, und es würden dann insgesamt drei TUs vorhanden sein (das heißt Mf +1): eine 12-Byte-TU und zwei 6-Byte-TUs. Die verbleibenden 3 Bytes würden auf die zwei 6-Byte-TUs aufgeteilt, um die gesamte gewünschte Kapazität (27 Bytes) bereitzustellen.
  • Es sei jedoch angenommen, dass die PDU-Größe 23 ist, und dass die TU_base_size auf TU_max (12) eingestellt bleibt. In diesem Fall würde die erforderliche Anfangszahl von TUs gleich eins sein, was jedoch nicht genügend Kapazität für 12 der 23 Bytes ergeben würde. Es würden insgesamt 11 Bytes verbleiben (eine Anzahl, die größer oder gleich TU_min und kleiner als TU_max ist). Diese 11 Bytes würden zumindest eine weitere TU von 6 Bytes erfordern, zu der 5 Bytes an Kapazität zu der TU hinzugefügt werden könnten, ohne die maximale Größe einer Übertragungeinheit zu verletzen, die durch TU_max vorgegeben ist.
  • Nach den Schritten 312 oder 313 oder 314 werden im Schritt 320 jeder der TUs Sequenz-Nummern zugeordnet. Die Einzelheiten der Sequenz-Nummern werden weiter anhand der 3 erläutert. Und schließlich wird im Schritt 324 jede der TUs über einen der Pfade L1 bis LN ausgesandt, dem die spezielle TU zugeordnet wurde. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die TUs unterschiedlichen Pfaden L1 bis LN in einer zyklischen Weise zugeordnet, um in gleichförmiger Weise die TUs über das zusammengesetzte Medium 60 zu verteilen. Es ist vorstellbar, dass andere Schemas zur Verteilung der TUs aus verschiedenen anderen Gründen verwendet werden können, doch ist die zyklische Verteilung einfach und verwendet die verfügbare Bandbreite in effizienter Weise.
  • In 3 ist ein Beispiel einer TU-Rahmenstruktur 61 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die TU-Rahmenstruktur 61 erfüllt die generische Rahmenbildungs-Prozedur (GFP), wie sie in der ITU-T G.7041/Y.1303 definiert ist, die 12/2001 ratifiziert wurde.
  • Das erste Feld in der TU-Rahmenstruktur 61 ist ein Nutzdaten-Längen-Anzeige-(PLI-)Feld 60. Gemäß der GFP ist das PLI-Feld 60 zwei Bytes lang und zeigt die Anzahl von Bytes in dem Nutzdaten-Bereich eines Rahmens an. Bei der vorliegenden Ausführungsform speichern die Nutzdaten (wie es weiter unten ausführlicher erläutert wird) ein Segment einer PDU.
  • Ein zweites Feld in der TU-Rahmenstruktur 61 ist ein 2-Byte-Kern-Kopffeld-Fehlerkontroll-(cHEC-)Feld 62. Wiederum gemäß der GFP enthält das cHEC einen CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code, der die Integrität der Inhalte des PL1-Feldes 60 in Kombination mit dem cHEC-Feld 62 dadurch schützt, dass sowohl eine Einzel-Bit-Fehlerkorrektur als auch eine Multi-Bit-Fehlerdetektion ermöglicht wird.
  • Ein drittes Feld, das für die vorliegende Ausführungsform der Erfindung spezifisch ist, ist ein Sequenznummern-Feld 64, das 4 Bytes aufweist. Das Sequenznummern-Feld 64 ist anstelle eines Nutzdaten-Informations-Feldes (PIF) vorgesehen, das ursprünglich in der GFP spezifiziert wurde, und zwar gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung. Dies beeinflusst nicht in nachteiliger Weise die TU-Rahmenstruktur 61, soweit sie sich auf die GFP-Spezifikation bezieht, doch ermöglicht sie die kundenspezifische Anpassung der TU-Rahmenstruktur 61, um die gewünschten Anforderungen der vorliegenden Erfindung zu erfüllen.
  • Bei manchen Ausführungsformen besteht das Sequenznummern-Feld 64 aus drei Teil-Feldern. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die maximale Nutzdaten-Größe für eine PDU gleich 2048 Bytes, und TU_min ist auf 64 Bytes eingestellt. Das erste der drei Teil-Felder ist ein 4-Bit-Paketnummern-Feld, das zur Unterscheidung von TUs verwendet wird, die zu den gleichen oder unterschiedlichen Paketen gehören. Das zweite Teil-Feld besteht aus zwei 5-Bit-Binärzahlen Nf und Mf, worin Nf die TU Nf von Mf Gesamt-TUs anzeigt, die zu einer PDU gehören. Das dritte Teil-Feld ist eine 4-Bit-Folge, die darstellt, auf welchem Pfad L1 bis LN eine TU übertragen wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen sind vier zusätzliche Teil-Felder vorgesehen, die aus einem Zeitstempel-Teilfeld, einem Typ-Teilfeld, einem tuCRC-Präsenz-Teilfeld und einem Kopffeld-Erweiterungs-Teilfeld bestehen, die jeweils nach Bedarf verwendet werden können.
  • Ähnlich zu dem zweiten Feld ist als ein viertes Feld in der TU-Rahmenstruktur 61 ein Sequenz-Kopffeld-Fehlerüberwachungs-(sHEC-)Feld 66 vorgesehen. Das sHEC-Feld 66 enthält außerdem (in zwei Bytes) einen CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code, der die Integrität der Inhalte der Sequenznummern-Feldes 64 in Kombination mit dem sHEC-Feld 66 dadurch schützt, dass sowohl eine Einzelbit-Fehlerkorrektur als auch eine Mehr-Bit-Fehlerdetektion über die zwei Felder hinweg (64 und 66) ermöglicht wird.
  • Ein fünftes Feld in der TU-Rahmenstruktur ist ein TU-Nutzdaten-(TUP-)Feld 68. In diesem TUP-Feld 68 befindet sich ein entsprechendes Segment einer PDU, das über einen Pfad übertragen wird. Die Größe des TUP-Feldes 68 ist zumindest gleich TU_min und höchstens TU_max. Das TUP-Feld 68 wird entsprechend (auf ein Maximum von TU_max) erweitert, um sicherzustellen, dass genügend Kapazität in allen den TUs entsprechend einer einzigen PDU zur Verfügung steht.
  • Das letzte Feld in der TU-Rahmenstruktur 61 ist ein 4-Byte-CRC-Feld, das als das tuCRC-Feld 70 bekannt ist. Das tuCRC-Feld 70 enthält einen CRC-32-Fehlerüberwachungs-Code, der die Integrität der Inhalte des TUP-Feldes 68 in Kombination mit dem des tuCRC-Feldes 70 schützt, indem sowohl eine Einzelbit-Fehlerkorrektur als auch eine Mehr-Bit-Fehlererkennung ermöglicht wird.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die CRC-16-Fehlerüberwachungs-Codes die in dem cHEC-Feld 62 verwendet werden, und das sHEC-Feld 66 der gleiche CRC-16-Fehlerüberwachungs-Code sein, wie sie unabhängig auf unterschiedliche Teile der TU-Rahmenstruktur 61 angewandt werden. Der tuCRC ist ein CRC-32-Fehlerüberwachungs-Code, weil ein CRC mit höherem Polynom aufgrund der großen Anzahl von Datenbits bevorzugt wird, das heißt der vorcodierten TUP-Bits. Dieses letztere Feld ist optional, weil die PDU möglicherweise durch eine Rahmen-Prüf-Folge abgedeckt sein kann, die von dem Empfangs-Klienten validiert werden kann, wodurch die tuCRC redundant werden würde. Weiterhin können die drei Codes in sich ändernder Weise angewandt werden. Sich ändernde Verfahren zur Anwendung der CRC-Fehlerüberwachungs-Codes sind in der Technik bekannt und es sollte für den Fachmann verständlich sein, dass ein bestimmtes Verfahren zur Erzielung eines bestimmten Ergebnisses verwendet werden kann.
  • 4 zeigt Rechenergebnisse, die die Effizienzen von Anpassungen der Erfindung mit bekannten Lösungen vergleichen, die eine feste Größe aufweisende Zellen verwenden. Im Einzelnen ist unter Bezugnahme auf die Kurve 73 die Effizienz-Kurve für eine übliche eine feste Größe aufweisende Zelle mit 64 Bytes gezeigt. Die Kurve 73 zeigt klar, dass die Effizienz für ein System unter Verwendung von Zellen mit einer festen Größe von 64 Bytes sich in weitem Umfang von gut unterhalb von 50% bis zu 90% im Bestfall ändert. In der Praxis ist es schwierig, sicherzustellen, dass jedes Paket (oder jede PDU) durch eine bestimmte Zellengröße teilbar ist. Somit kann nicht garantiert werden, dass die Effizienz der Verbindungsstrecke in der Praxis über die meiste Zeit hoch ist. Entsprechend wird die tatsächliche Rate des Datendurchsatzes beträchtlich verschlechtert. Alternativ ändert sich bezüglich der Kurven 77 bzw. 75, die simulierte Anpassungen der Erfindung zeigen, bei denen die Anzahl der TUs, die zur Übertragung einer beliebigen PDU verwendet werden, entweder zu einem Maximum (die kleinste TU- Größe wird verwendet) oder zu einem Minimum (die größeren TU-Werte werden verwendet) gemacht wird, die Effizienz nur sehr wenig. Im Mittelwert sind die Effizienzen typischerweise besser als 87% über die meiste Zeit für beide Anpassungen, und sie liegen gleichförmig gut über 90%, wenn TU_base_size zu einem Maximum gemacht ist. Die veränderliche TU-Größe (zwischen 64–128 Bytes) beseitigt die Ineffizienz. Es würde verständlich sein, dass die Effizienz nicht tatsächlich 100% sein kann, weil jede TU Kopffeld-Information enthalten muss, die als Zusatzdaten betrachtet wird, die die Effizienz des Systems beeinträchtigen. Tatsächlich würde, wenn TU_min zu klein ist, die Effizienz in schwer wiegender Weise beeinträchtigt, weil eine unproportionale Menge an Kopffeld-Information für die resultierende große Anzahl von TUs pro PDU erforderlich sein würde.
  • Beim Betrieb, der Wartung und Verwaltung (OA&M) eines optischen Kommunikationssystems, wie dem, das in 1 gezeigt ist, würde es wünschenswert sein, dass der Empfänger 9 ein Signal an den Sender 8 im Fall eines Pfad-Ausfalls sendet. In 5 ist ein Zustandsdiagramm 200 gezeigt, das den Synchronisationsprozess zwischen dem Sender 8 und dem Empfänger 9 zeigt, bei dem der Empfänger 9 die Detektion und Signalisierung eines Pfad-Ausfalls abwickelt. Ein Ausfall könnte eine Signalbeeinträchtigung (SD) sein, die übermäßige Bitfehler einführt, wie dies durch tuCRC festgestellt wird, oder ein Signal-Ausfall (SF), wie der Verlust eines optischen Signals.
  • Wenn ein Pfad-Ausfall auftritt und die einzelnen Pfad-Übertragungsraten der verbleibenden betriebsfähigen Pfade nicht eingestellt werden, so wird die kombinierte Rate um die Kapazität verringert, die durch den ausgefallenen Pfad verloren geht. Das heißt, dass die Summe der verbleibenden Raten um einen Betrag kleiner als die gewünschte kombinierte Rate (das heißt Kapazität) R ist, der gleich der Rate des ausgefallenen Pfades ist, bevor dieser ausfiel.
  • Der Sender 8 an dem nahen Ende sendet an den Empfänger 9 an dem fernen Ende. In ähnlicher Weise sendet der Sender an dem fernen Ende Daten an den Empfänger am nahen Ende. Wenn der Empfänger am fernen Ende einen Ausfall feststellt, wie z. B. einen SD oder SF, so sollte der Status an das nahe Ende weitervermittelt werden, so dass der fehlerhafte Pfad in dem zusammengesetzten Medium 60 nicht verwendet wird. Bei Empfang eines Signals von dem Empfänger 9, dass ein Pfad oder eine Gruppe von Pfaden für eine zuverlässige Übertragung nicht zur Verfügung steht, überspringt der Sender 8 ausgefallenen Pfad oder die ausgefallenen Pfade für die Datenübertragung bis zu der Zeit, zu der der Empfänger 9 signalisiert, dass der Pfad oder die Pfade wieder für die Übertragung zuverlässig sind. Der Sender 8 überträgt jedoch in manchen Ausführungsformen ein OA&M-Leerlaufsignal über den oder die Pfade, die als unzuverlässig bezeichnet wurden, um es dem Empfänger 9 zu ermöglichen, eine Fehlerbehebung festzustellen. Wenn der Fehler an einem oder mehreren Pfaden beseitigt wurde, so liefert der Empfänger 9 ein Signal an den Sender 8, und der Sender stellt die Datenübertragung über den oder die wiederhergestellten Pfade wieder her.
  • Der Empfänger 9 arbeitet dann zur Überwachung des oder der instandgesetzten Pfade auf gültige TUs und versucht automatisch, eine PDU auf der Grundlage von empfangenen TUs wieder neu zusammenzufügen. Alle die Pfade würden vorzugsweise bidirektional sein, so dass Fehlersignale von dem Empfänger 9 an den Sender 8 auf irgendeinem betriebsfähigen Pfad ausgesandt werden könnten. Anderenfalls müsste eine Fern-Fehlersignalisierung verwendet werden, um den Ausfall des vollständigen Kanals anstelle des Ausfalls eines einzigen Pfades anzuzeigen. Die zwei Optionen sind eine beeinträchtigte Betriebsleistung bei einem Ausfall eines Pfades oder ein vollständiger Ausfall des Kanals aufgrund des Ausfalls eines Pfades.
  • Unter Bezugnahme auf 5 und bei der Annahme eines willkürlichen Pfades kann zu Anfang angenommen werden, dass sich der Empfänger 9 in einem Anfangs-Suchzustand 80 befindet. Während er sich in dem Suchzustand 80 befindet, überwacht der Empfänger 9 den beliebigen Pfad entweder auf ein Leerlaufsignal oder eine gültige TU. Wenn eines von diesen beiden auf dem beliebigen Pfad festgestellt wird, so geht der Empfänger 9 auf einen zweiten Zustand über, der als der Instandsetzungs-Zustand 82 bekannt ist, bei dem der Empfänger speziell nach einer gültigen TU sucht. Eine gültige TU schließt ein Leerlaufsignal ein, das ohne Fehler empfangen wird. Eine für den vorhergehenden Zustands-Übergang 91 in dem Instandsetzungs-Zustand 82 festgestellte TU kann erneut für einen Zustands-Übergang 93 von dem Instandsetzungs-Zustand 82 in einen verriegelten Zustand 84 verwendet werden.
  • Der Empfänger 9 verbleibt in dem verriegelten Zustand 84 hinsichtlich des beliebigen Zustandes, solange wie der Empfänger TUs über den betrachteten beliebigen Pfad empfängt. Wenn der Empfänger 9 einen Signalfehler oder sogar einen Pfad-Ausfall aufgrund eines Fehlens eines Empfangs von irgendeiner Art von Signal auf dem beliebigen Pfad oder einer mit Fehlern empfangenen TU feststellt, so ändert der Empfänger 9 seinen Zustand über einen Zustands-Übergang 95 in den Suchzustand 86. Der Empfänger 9 würde weiterhin ein Signal an den Sender über einen Rückführungs-Pfad (im Fall einer bidirektionalen Konfiguration ist dies die entgegengesetzte Richtung) dafür senden, dass der überwachte Pfad für eine Datenübertragung nicht zuverlässig ist. Wenn jedoch der Empfänger 9 eine gültige TU empfängt, während er sich in dem Suchzustand 86 befindet, so ändert er seinen Zustand über den Zustands-Übergang 94 zurück in den verriegelten Zustand 84. Diese Art von Situation kann auftreten, wenn ein Bitfehler auf dem Medium bewirkt, dass das Fehlersteuermodul eine empfangene TU verwirft.
  • Alternativ kann sich der Empfänger von dem Suchzustand 86 aus entweder über einen Zustands-Übergang 92 zu dem Instandsetzungs-Zustand 82 bewegen, wenn er ein OA&M-Leerlaufsignal empfängt, oder er könnte sich über den Zustands-Übergang 96 zu dem Ausgangs-Suchzustand 80 bewegen, wenn kein Signal an dem betrachteten beliebigen Pfad vorhanden ist. Der Suchzustand 86 ergibt eine schnellere Wiederherstellung des Pfades im Fall eines Fehlerzustandes, der vorübergehend ist. Andauernde Fehlerbedingungen bewirken, dass die Zustandsmaschine zu dem Anfangs-Zustand 80 übergeht.
  • Was beschrieben wurde, ist lediglich erläuternd für die Anwendung der Prinzipien der Erfindung. Andere Anordnungen und Verfahren können für den Fachmann implementiert werden.

Claims (23)

  1. Verfahren zum parallelen Senden von Datensymbolen, die einem einzigen Paket gemeinsam sind, das eine Paketgröße aufweist, über ein zusammengesetztes Medium (60), wobei das zusammengesetzte Medium aus einer Anzahl von getrennten Pfaden besteht, die einen Sender (8) und einen Empfänger (9) verbinden, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Segmentieren des Paketes in eine Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten, die der Beschränkung unterworfen sind, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist, und die der Beschränkung unterworfen sind, das die geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird; und Senden der Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender (8) an den Empfänger (9) über die Anzahl von getrennten Pfaden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Segmentierung des Paketes Folgendes umfasst: Bestimmen einer nominellen Übertragungseinheit-Größe; Bestimmen einer nominellen Anzahl von Übertragungseinheiten gemäß Folgendem: die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten entspricht dem ganzzahligen Teil eines Wertes n, wobei n gleich der Paketgröße geteilt durch die nominelle Übertragungseinheit-Größe ist; wenn die Paketgröße durch die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten, jede mit einer jeweiligen Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe, aufgenommen werden kann, Segmentieren der Pakete in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten; andernfalls Segmentieren des Paketes in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten plus zumindest einer zusätzlichen Übertragungseinheit, wobei jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin die Bestimmung der nominellen Übertragungseinheit-Größe als eine Funktion der Verbindungsstrecken-Bedingungen des zusammengesetzten Mediums (60) umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die nominelle Übertragungseinheit-Größe so ausgewählt ist, dass sie entweder die minimale Übertragungseinheit-Größe oder die maximale Übertragungseinheit-Größe ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Empfangen einer Anzeige, dass zumindest einer der Anzahl von Pfaden ausgefallen ist oder einer Beeinträchtigung unterworfen ist; wobei das Senden der Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender (8) zu dem Empfänger (9) auf der Anzahl von getrennten Pfaden lediglich unter Verwendung von betriebsfähigen Pfaden der Anzahl von getrennten Pfaden ausgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin folgendes umfasst: Senden eines Leerlauf-Musters auf den zumindest einen der Anzahl von Pfaden, wobei dieser Pfad oder diese Pfade einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren haben, um eine Fehler-Erholungs-Detektion an einem Empfänger (9) zu ermöglichen.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Senden der Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender (8) zu dem Empfänger (9) über die Vielzahl von getrennten Pfaden derart erfolgt, dass jede der Anzahl von getrennten Pfaden jeweilige Signale überträgt, die veränderliche Raten relativ zueinander aufweisen, wobei das Verfahren weiterhin die Einstellung der jeweiligen sich ändernden Raten umfasst, die so eingestellt wurden, dass die durch die Größe des Paketes hervorgerufene Verzögerung kompensiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Definieren jeder Übertragungseinheit mit einer Rahmenstruktur (61), die Folgendes umfasst: i) ein Nutzdaten-Längenanzeige-Feld, PLI, (60); ii) ein Kern-Kopffeld-Fehlerüberwachungs-, cHEC-, Feld (62); iii) ein Sequenznummern-Feld (64); iv) ein Sequenznummer-Kopffeld-Fehlerüberwachungs-, sHEC-, Feld (66); v) ein Übertragungseinheit-Nutzdaten-, TUP-, Feld (68), in das ein Segment, das heißt eine Gruppierung von Datensymbolen, des einzelnen Paketes kopiert wird; und vi) ein Übertragungseinheit-Fehlerüberwachungs-, tuCRC-, Feld.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Segmentieren des Paketes in eine Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung der Beschränkung, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist und der Beschränkung, dass die geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird, Folgendes umfasst: i) Einstellen von Werten TU_min und TU_max, wobei der Wert TU_min die minimale Größe einer Übertragungseinheit und der Wert TU_max die maximale Größe einer Übertragungseinheit ist; ii) Einstellen der nominellen Übertragungseinheit-Größe TU_base_size in Abhängigkeit von dem Zustand des zusammengesetzten Mediums (60); iii) Berechnen einer minimalen Anzahl von Übertragungseinheiten; iv) Berechnen der verbleibenden Datensymbole für das Paket, die nicht in die maximale Anzahl von Übertragungseinheiten passen, die im Schritt iii) berechnet wurden; v) wenn die verbleibende Anzahl von Datensymbolen größer als Null ist, Verteilen der verbleibenden Datensymbole auf die maximale Anzahl von Übertragungseinheiten, wie sie im Schritt iii) berechnet wurde, wenn hierfür Raum ohne Vergrößerung irgendeiner Übertragungseinheit jenseits über TU_max hinaus ist; vi) wenn die verbleibende Anzahl von Datensymbolen größer als Null ist, und kein Raum zur Verteilung der verbleibenden Datensymbole auf die minimale Anzahl von Übertragungseinheiten vorhanden ist, die im Schritt iii) berechnet wurden, Definieren von zumindest einer zusätzlichen Übertragungseinheit über die minimale Anzahl von Übertragungseinheiten hinaus, die im Schritt iii) berechnet wurden, und Verteilen des gesamten Paketes über die minimale Anzahl von Übertragungseinheiten und die zusätzliche Übertragungseinheit derart, dass jede Übertragungseinheit zumindest so groß wie TU_min und nicht größer als TU_max ist; vii) Hinzufügen einer eindeutigen Sequenznummer zu jeder der Übertragungseinheiten in die das Paket segmentiert wurde.
  10. Verfahren zum Empfang eines Paketes, das in einer Anzahl von einer veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von einem zusammengesetzten Übertragungsmedium (60) übertragen wurde, wobei die Übertragungseinheiten gemäß Anspruch 1 segmentiert wurden, wobei das Medium eine Anzahl von getrennten Pfaden umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen der Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von der Anzahl von getrennten Pfaden; Durchführen einer Verzögerungs-Entzerrung über die Anzahl von getrennten Pfaden hinweg; gekennzeichnet durch: Rekombinieren der Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten, die gemäß Anspruch 1 segmentiert und über das zusammengesetzte Medium empfangen wurden, in das Paket.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin folgendes umfasst: Feststellen, dass einer oder mehrere der Anzahl von getrennten Pfaden ausgefallen ist, wobei ein Ausfall durch ein Fehlen des Empfangs irgendeiner Art von erkennbarer Folge von Datensymbolen oder durch einen fehlerhaften Empfang von derartigen Daten angezeigt ist, wie dies durch einen Fehlerüberwachungs-Code festgestellt wird; Signalisierung an einen Sender (8) an einem anderen Ende des zusammengesetzten Mediums (60) auf einem arbeitsfähigen Pfad, der einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren hat.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin folgendes umfasst: Überwachen ausgefallener Pfade auf den Empfang eines Leerlauf-Musters, und Signalisieren des Senders (8) auf einem arbeitsfähigen Pfad, dass ein ausgefallener Pfad oder Pfade wieder betriebsfähig wurde(n), nachdem das Leerlauf-Muster auf dem ausgefallenen Pfad oder den Pfaden festgestellt wurde.
  13. Sender (8) zum parallelen Senden von Datensymbolen, die einem einzelnen, eine Paketgröße aufweisenden Paket gemeinsam sind, auf ein zusammengesetztes Medium (60), wobei das zusammengesetzte Medium (60) aus einer Anzahl von getrennten Pfaden besteht, wobei der Sender gekennzeichnet ist, durch: eine Segmentierungs-Einrichtung (25), die zum Segmentieren des Paketes in eine Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten unter Berücksichtigung der Beschränkung, dass jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen einer minimalen Übertragungseinheit-Größe und einer maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist, und der Beschränkung ausgebildet ist, dass die geringstmögliche Anzahl von Übertragungseinheiten verwendet wird; und eine Schnittstelle (40) der physikalischen Schicht, die zum Senden der eine veränderbare Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von der Segmentierungs-Einrichtung (25) auf das zusammengesetzte Medium (60) ausgebildet ist.
  14. Sender (8) nach Anspruch 13, bei dem die Segmentierungs-Einrichtung (25) so ausgebildet ist, dass sie: eine minimale Übertragungseinheit-Größe bestimmt; eine nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten gemäß Folgendem bestimmt: die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten ist gleich dem ganzzahligen Teil eines Wertes von n, wobei n gleich der Paketgröße dividiert durch die nominelle Übertragungseinheit-Größe ist; wenn die Paketgröße durch die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten, jeweils mit einer jeweiligen Größe zwischen der nominellen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe ausgenommen werden kann, Segmentieren des Paketes in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten; anderenfalls Segmentieren des Paketes in die nominelle Anzahl von Übertragungseinheiten plus zumindest einer zusätzlichen Übertragungseinheit, wobei jede Übertragungseinheit eine jeweilige Größe zwischen der minimalen Übertragungseinheit-Größe und der maximalen Übertragungseinheit-Größe aufweist.
  15. Sender (8) nach Anspruch 14, bei dem die Segmentierungs-Einrichtung (25) weiterhin zur Feststellung der nominellen Übertragungseinheit-Größe als eine Funktion der Pfad-Bedingungen des zusammengesetzten Mediums (60) ausgebildet ist.
  16. Sender (8) nach Anspruch 15, bei dem die Segmentierungs-Einrichtung (25) weiterhin so ausgebildet ist, dass sie die nominelle Übertragungseinheit-Größe so auswählt, dass sie entweder die minimale Übertragungseinheit-Größe oder die maximale Übertragungseinheit-Größe ist.
  17. Sender (8) nach Anspruch 13, bei dem der Sender (8) weiterhin so ausgebildet ist, dass er: eine Anzeige empfängt, dass zumindest einer der Anzahl von Pfaden einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren hat; und wobei der Sender (8) weiterhin so ausgebildet ist, dass er die Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungeinheiten an den Empfänger lediglich auf arbeitsfähigen Pfaden der Anzahl von getrennten Pfaden sendet.
  18. Sender (8) nach Anspruch 17, bei der Sender (8) weiterhin so ausgebildet ist, dass er: ein Leerlauf-Muster auf dem zumindest einen der Anzahl von Pfaden sendet, der einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren hat, um eine Fehlererholungs-Detektion an einen Empfänger (9) zu ermöglichen.
  19. Sender (8) nach Anspruch 13, bei dem der Sender (8) weiterhin so ausgebildet ist, dass er die Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten von dem Sender (8) an einen Empfänger (9) auf der Anzahl von getrennten Pfaden sendet, derart, dass jeder der Anzahl von getrennten Pfaden jeweils jeweilige Signale überträgt, die sich ändernde Raten relativ zueinander aufweisen, und dass der Sender (8) weiterhin so ausgebildet ist, dass er die jeweiligen sich ändernden Raten so einstellt, das eine Verzögerung kompensiert wird, die durch die Größe des Paketes hervorgerufen wird.
  20. Empfänger (9) zum parallelen Empfang einer Anzahl von Signalen von einem zusammengesetzten Medium (60), das eine jeweilige Anzahl von getrennten Pfaden umfasst, wobei jeder Empfänger (9) folgendes umfasst: eine Schnittstelle (42) der physikalischen Schicht, die zum parallelen Empfang der Anzahl von Signalen ausgebildet ist; eine Verzögerungs-Entzerrungseinrichtung (32), die zur Durchführung einer Entzerrung über die jeweilige Anzahl von Pfaden hinweg an der Anzahl von empfangenen Signalen ausgebildet ist und gekennzeichnet durch: eine Rekombinations-Einrichtung (35), die zur Rekonstruktion eines Paketes aus einer Anzahl von eine veränderliche Größe aufweisenden Übertragungseinheiten ausgebildet ist, die auf den Signalen von der Anzahl von getrennten Pfaden übertragen wurden und die gemäß Anspruch 13 segmentiert wurden.
  21. Empfänger (9) nach Anspruch 20, der weiterhin zur Feststellung, dass ein oder mehrere von getrennten Pfaden ausgefallen sind, ausgebildet ist, wobei ein Ausfall durch das Fehlen des Empfanges irgendeiner Art einer erkennbaren Folge von Datensymbolen oder den fehlerhaften Empfang derartiger Daten angezeigt wird, wie dies durch die Verwendung eines Fehlerüberwachungs-Codes festgestellt wird.
  22. Empfänger (9) nach Anspruch 21, der weiterhin zur Signalisierung an einen Sender (8) ausgebildet ist, der sich an einem anderen Ende der Anzahl von getrennten Pfaden befindet, über einen arbeitsfähigen Pfad, der einen Ausfall oder eine Beeinträchtigung erfahren hat.
  23. Empfänger (9) nach Anspruch 22, der weiterhin zur Überwachung ausgefallener Pfade auf den Empfang eines Leerlauf-Musters und zur Signalisierung des Senders (8) über einen arbeitsfähigen Pfad ausgebildet ist, dass ein ausgefallener Pfad wiederhergestellt wurde, nach der Feststellung des Leerlauf-Musters auf dem ausgefallenen Pfad.
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