DE69333898T2

DE69333898T2 - System zur Wiederherstellung der Reihenfolge

Info

Publication number: DE69333898T2
Application number: DE69333898T
Authority: DE
Inventors: Luc Frans Van Hauwermeiren
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1993-08-17
Filing date: 1993-08-17
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2013-08-18
Also published as: AU678580B2; AU6889394A; EP0639910A1; NZ264159A; EP0639910B1; CA2130237A1; ES2247581T3; DE69333898D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Wiederherstellung der Reihenfolge für ein Zellenvermittlungsnetz, das fähig ist, einen Eingabezellenstrom, der eine Eingabespitzenzellrate aufweist, von einem Netzeingang auf einen Netzausgang zu vermitteln, und beinhaltet:

– einen Zeitstempelgenerator, der aufeinanderfolgende Zeitstempelwerte mit einer Rate mindestens gleich der Eingabespitzenzellrate erzeugt;
– eine Eingangsschaltung, die zwischen einem Eingang, auf den der Eingabezellenstrom gegeben wird, und dem Netzeingang gekoppelt ist und durch den Zeitstempelgenerator gesteuert wird; und
– eine Reihenfolgewiederherstellungseinheit, die zwischen dem Netzausgang und einem Ausgang gekoppelt ist, und auf die Zellen des Eingabezellenstromes, der an dem Netzausgang empfangen wurde, die entsprechenden Verzögerungen anwendet, folglich am Ausgang einen Ausgabezellenstrom mit wiederhergestellter Reihenfolge bereitstellt.

Solch ein System zur Wiederherstellung der Reihenfolge ist bereits im Stand der Technik bekannt, z.B. aus der offengelegten Internationalen Patentanmeldung PCT/EP89/00941 mit der Patentanmeldungsnummer WO 91/02419 (Henrion 17). Darin weist die Eingangsschaltung jeder der Zellen des Eingabezellenstromes den Zeitstempelwert zu, der anschließend durch den Zeitstempelgenerator erzeugt wurde, während die Reihenfolgewiederherstellungseinheit die an dem Netzausgang empfangenen Zellen in die Warteschlange stellt und sie auf den Ausgang gibt, wenn ein zweiter Zeitstempelwert, der ebenfalls durch den Zeitstempelgenerator erzeugt wurde, gleich der Summe des ersten Zeitstempelwertes, der der Zelle zugewiesen wurde, und eines konstanten Wertes wird, auf diese Weise die Gesamtverzögerung, die auf jede Zelle zwischen dem Netzeingang und dem Ausgang angewendet wird, diesem konstanten Wert gleichsetzt, folglich die Reihenfolge dieser Zellen wiederherstellt.
In einer praktischen Ausführung sind die Eingangsschaltung und die Reihenfolgewiederherstellungseinheit ein Teil der sogenannten Abschlußleitungskarten (TLK-Karten) und insbesondere entsprechend einer TLK-Eingabekarte und einer TLK-Ausgabekarte, und jede solche TLK-Karte beinhaltet ihren eigenen Zeitstempelgenerator. Dies bedeutet, daß die Zeitstempelgeneratoren der TLK-Eingabekarte und der TLK-Ausgabekarte synchronisiert werden müssen. Die Synchronisierungsmechanismen dafür sind im Stand der Technik weithin bekannt und sind nicht Aufgabe der Erfindung.
Außerdem sollte erwähnt werden, daß diese TLK-Eingabekarten und TLK-Ausgabekarten entsprechend für die spezifische Spitzenzellrate des Eingabe- und des Ausgabezellenstromes ausgelegt sind. Auf Grund der technologischen Entwicklung, d.h. der Übertragungsstrecken für höhere Geschwindigkeit, die an die TLK-Karte angeschlossen sind, und der TLK-Karten und Koppelnetze für höhere Geschwindigkeit, entwickelt diese Spitzenzellrate höhere Werte. Folglich werden Koppelnetze notwendig, wo die Eingabe- und die Ausgabespitzenzellraten verschieden sind, und in solchen Fällen ist das obenerwähnte System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nicht anwendbar und entsteht ein Problem im Vergleichen der Zeitstempelwerte der Zeitstempelgeneratoren für die Eingabe- und die Ausgabekarte, das bislang noch nicht erkannt worden ist.
In Wirklichkeit, wie bereits erwähnt wurde, sind die TLK-Karten für eine spezifische Spitzenzellrate ausgelegt und bezüglich des Zeitstempelgenerators bedeutet dies, daß deren Rate und die Breite oder die Anzahl der Bits, die die Anzahl der unterschiedlichen Zeitstempelwerte definieren, beide eine Funktion dieser Spitzenzellrate sind. Insbesondere muß die Rate des Zeitstempelgenerators mindestens gleich der Spitzenzellrate sein, da mindestens ein Zeitstempelwert pro Zelle erzeugt werden muß, um in der Lage zu sein, verschiedene Zeitstempelwerte den verschiedenen Zellen zuzuweisen. Andererseits ist es offensichtlich, daß das Auswählen einer zu hohen Rate für den Zeitstempelgenerator nicht verwendet wird.
Die Breite der Zeitstempelwerte muß derart sein, daß der sogenannte Umlaufbereich des Zeitstempelgenerators, d.h. das Zeitintervall, während dessen er keine zwei gleichen Zeitstempelwerte erzeugt, mindestens gleich der maximalen Verzögerung durch das Koppelnetz ist, so daß eine Zelle, welcher ein spezifischer Zeitstempelwert zugewiesen wurde, bereits an dem Netzausgang angekommen ist, bevor eine folgende Zelle, welcher der gleiche Zeitstempelwert zugewiesen wurde, dort ankommen kann, und kein Reihenfolgefehler auftritt. Folglich muß die Breite der Zeitstempelwerte mindestens gleich dem log₂D sein, wo D gleich dem Produkt dieser maximalen Verzögerung und der entsprechenden Eingabe- oder Ausgabespitzenzellrate ist, d.h. D ist die maximale Verzögerung, ausgedrückt in der Anzahl von Zellen bei dieser Spitzenzellrate. In Wirklichkeit ist in diesem Fall der Umlaufbereich, der gleich 2^w ist, wo w die Breite des Zeitstempelwertes ist, dividiert durch die Rate des Zeitstempelgenerators, mindestens gleich der maximalen Verzögerung.
Diese maximale Verzögerung ist derart, daß die Wahrscheinlichkeit, daß eine Zelle eine größere Verzögerung als diese maximale Verzögerung erfährt, dadurch einen Reihenfolgefehler verursacht, kleiner als ein vorgegebener Wert, z. B. 10^–22, ist. Es ist zu erwähnen, daß ein Reihenfolgefehler ebenfalls auftreten kann, wenn die Verzögerung kleiner als eine minimale Verzögerung ist, für die die Reihenfolgewiederherstellungseinheit ausgelegt ist, wobei diese minimale Verzögerung derart ist, daß die Wahrscheinlichkeit, daß eine Zelle eine kleinere Verzögerung als diese minimale Verzögerung erfährt, folglich einen Reihenfolgefehler verursacht, kleiner als ein vorgegebener Wert, z.B. 10^–22, ist. In diesem Fall ist die minimale Breite des Zeitstempelwertes gleich log₂(Dmax – Dmin), wo Dmax die maximale Verzögerung und Dmin die minimale Verzögerung ist, beide ausgedrückt in der Anzahl von Zellen bei der entsprechenden Spitzenzellrate.
Wenn die Eingabespitzenzellrate von der Ausgabespitzenzellrate verschieden ist, arbeitet der Zeitstempelgenerator, der für die Eingangsschaltung verwendet wird, folglich mit einer verschiedenen Rate und erzeugt Zeitstempelwerte von verschiedener Breite als der Zeitstempelgenerator, der die Reihenfolgewiederherstellungseinheit steuert. Folglich können diese Zeitstempelwerte nicht miteinander problemlos verglichen werden. In Wirklichkeit, wenn z.B. der Zellenstrom auf den Eingang mit einer Eingabespitzenzellrate von 4 MZellen pro Sekunde gegeben wird, wohingegen die Ausgabespitzenzellrate 1 MZelle pro Sekunde beträgt, und die obenerwähnte maximale Verzögerung 200 μs beträgt, dann ist die Breite der in der Eingangsschaltung verwendeten Zeitstempelwerte z.B. gleich 10 Bits, wohingegen die Breite für die Reihenfolgewiederherstellungseinheit 8 Bits beträgt, und die Raten des Zeitstempelgenerators sind entsprechend z.B. gleich 4 MHz und 1 MHz. Die notwendige Anforderung zum Vermeiden von Reihenfolgefehlern besteht darin, daß innerhalb des Umlaufbereiches des ersten Zeitstempelgenerators nicht mehr als die maximale Anzahl von Zellen, die von dem Netzausgang ausgegeben werden können, auf den Netzeingang gegeben werden können. Jedoch bewirkt das Begrenzen des 10-Bit-Zeitstempelwertes auf seine 8 niedrigstwertigen Bits, daß dieser Umlaufbereich effektiv durch vier dividiert wird, wodurch Probleme der Reihenfolgefehler entstehen können. Mit anderen Worten können verschiedene Zellen mit 10-Bit-Zeitstempelwerten, die sich nur in ihren zwei höchstwertigen Bits unterscheiden, nicht gemäß der Reihenfolge an dem Ausgang ankommen, die Zeitstempelwerte noch nicht unterscheidbar sein oder ungünstigenfalls kann die Reihenfolge der Zeitstempelwerte umgekehrt sein (z.B. 1100000000 > 0011111111, sogar 00000000 < 11111111).
Um dieses Problem des Reihenfolgefehlers zu lösen, kann der 10-Bit-Zeitstempelwert auf seine 8 höchstwertigen Bits begrenzt werden, so daß der Umlaufbereich des Zeitstempelgenerators der gleiche bleibt. Jedoch in dem Fall, wenn aufeinanderfolgende 10-Bit-Zeitstempelwerte, die sich nur in ihren zwei niedrigstwertigen Bits unterscheiden, auf ihre 8 höchstwertigen Bits begrenzt sind, werden identische 8-Bit-Zeitstempelwerte erhalten, die folglich diese 10-Bit-Zeitstempelwerte nicht länger unterscheidbar machen.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Wiederherstellung der Reihenfolge des oben bekannten Typs bereitzustellen, das die Reihenfolge der an dem Netzausgang empfangenen Zellen wiederherstellt, aber in welchem die durch verschiedene Eingabe- und Ausgabespitzenzellraten verursachten Probleme gelöst sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe auf Grund der Tatsache erreicht, daß der Zellenstrom mit einer Ausgabespitzenzellrate ausgegeben wird, die von der Eingabespitzenzellrate verschieden ist, daß die Reihenfolgewiederherstellungseinheit an einen zweiten Zeitstempelgenerator angeschlossen ist, der aufeinanderfolgende zweite Zeitstempelwerte mit einer Rate mindestens gleich der Ausgabespitzenzellrate erzeugt, daß die Eingangsschaltung jeder der Zellen des Eingabezellenstromes einen angepaßten Zeitstempelwert zuweist, der gleich der Summe des Zeitstempelwertes, der anschließend durch den ersten Zeitstempelgenerator erzeugt wurde, und einer variablen virtuellen Verzögerung ist, und so daß sich aufeinanderfolgende Zeitstempelwerte, die direkt aufeinanderfolgenden Zellen zugewiesen wurden, durch eine Zeitverzögerung unterscheiden, die gleich mindestens dem Reziprokwert der Ausgabespitzenzellrate ist, und daß die Reihenfolgewiederherstellungseinheit die Reihenfolge der Zellen wiederherstellt, indem sie diese von einer zusätzlichen variablen Zeitverzögerung abhängig macht, welche derart ist, daß die Gesamtverzögerung der Zellen zwischen dem Eingang und dem Ausgang gleich der Summe der ihnen zugewiesenen virtuellen Verzögerung und eines vorgegebenen konstanten Wertes ist.
Auf diese Weise, da für aufeinanderfolgende Zellen 1 und 2: tout1,2 = tin1,2 + vd1,2 + A, und tin2 + vd2 – (tin1 + vd1) ⎕ 1/opcr, wo:tout_i der zweite Zeitstempelwert ist, der durch den zweiten Zeitstempelgenerator erzeugt wurde, wenn die Zelle i an den Ausgang weitergeleitet wurde; tin_i der erste Zeitstempelwert ist, der durch den ersten Zeitstempelgenerator erzeugt wurde, wenn die Zelle i auf den Eingang gegeben wurde; vd_i die virtuelle Verzögerung ist, die der Zelle i zugewiesen wurde;
tin_i + vd_i der angepaßte Zeitstempelwert ist, der der Zelle i zugewiesen wurde;
A der vorgegebene Gesamtwert ist; und
opcr die Ausgabespitzenzellrate ist,
ergibt sich, daß: tout2 – tout1 ⎕ 1/opcr.
Andererseits ist rtg2 ⎕ opcr, wo rtg2 die Rate ist, mit welcher die zweiten Zeitstempelwerte erzeugt werden. Daher ist tout₂ – tout₁ ⎕ 1/rtg2, was bedeutet, daß verschiedene Zellen mit verschiedenen zweiten Zeitstempelwerten ausgegeben werden und folglich unterschieden werden können.
Es ist zu erwähnen, daß in dem Fall, wenn keine virtuelle Verzögerung zu dem ersten Zeitstempelwert addiert worden wäre, um den angepaßten Zeitstempelwert zu erhalten, sich ergeben würde, daß: tout2 – tout1 ⎕ 1/ipcr,wo ipcr die Eingabespitzenzellrate ist.
In diesem Fall besteht keine Garantie, daß aufeinanderfolgende Zellen verschiedenen zweiten Zeitstempelwerten entsprechen, d.h. auf den Ausgang bei verschiedenen zweiten Zeitstempelwerten gegeben werden.
Es ist zu erwähnen, daß, weil der Umlaufbereich des ersten Zeitstempelgenerators nicht verändert wurde, keine Probleme des Reihenfolgefehlers erzeugt wurden.
Ein anderes charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der angepaßte Zeitstempelwert, der der Zelle zugewiesen wurde, die am Eingang ankommt, dem Maximalwert des Zeitstempelwertes, der anschließend durch den ersten Zeitstempelgenerator erzeugt wurde, und einer frühesten Zeit gleichgesetzt ist, welche daraufhin auf die Summe des angepaßten Zeitstempelwertes und eines Abstandswertes, der nicht kleiner als der Reziprokwert der Ausgabespitzenzellrate ist, eingestellt wird.
Folglich ist die virtuelle Verzögerung gleich der Differenz zwischen der frühesten Zeit und dem ersten Zeitstempelwert, der anschließend erzeugt wurde, wenn diese Differenz positiv ist, und ist außerdem gleich Null. Die früheste Zeit gibt die Zeit an, bis wann den Zellen, die auf den Eingang gegeben wurden, angepaßte Zeitstempelwerte, die von dem ersten Zeitstempelwert verschieden sind, der anschließend erzeugt wurde, d.h. erhöht mit einer virtuellen Verzögerung ungleich Null, zugewiesen werden. In Wirklichkeit, wenn der erste Zeitstempelwert, der beim Eintreffen der Zelle generiert wurde, größer als die früheste Zeit ist, wird der angepaßte Zeitstempelwert diesem ersten Zeitstempelwert gleichgesetzt. Außerdem, da sich aufeinanderfolgende früheste Zeitstempelwerte durch mindestens den Abstandswert unterscheiden, ist dieser Abstandswert ebenfalls die Mindestdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden angepaßten Zeitstempelwerten, und ist folglich die Mindestzeit zwischen aufeinanderfolgenden Zellen, die an den Ausgang weitergeleitet wurden. In Wirklichkeit ist diese Mindestzeit gleich: tout₂ – tout₁ = t₂ + vd₂ – (t₁ + vd₁), mit den oben verwendeten Symbolen, und wo die rechte Seite der Gleichung gleich der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden angepaßten Zeitstempelwerten ist.
Noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der erste erwähnte und der zweite Zeitstempelwert durch Binärzahlen mit einer vorgegebenen ersten und zweiten Bitanzahl entsprechend dargestellt sind, daß der Abstandswert durch eine Binärzahl mit einer vorgegebenen dritten Bitanzahl dargestellt ist und daß auf eine Zelle die zusätzliche variable Zeitverzögerung angewendet wird, indem sie auf eine Ausgangsklemme des Vermittlungssystems nur gegeben wird, wenn ein zweiter Zeitstempelwert gleich der Summe des vorgegebenen Gesamtwertes und eines Wertes der zweiten Bitanzahl ist, von der die n höchstwertigen Bits die n höchstwertigen Bits des angepaßten Zeitstempelwertes sind, die dafür zugewiesen wurden, und von denen die anderen Bits voreingestellt sind, wobei n eine ganze Zahl nicht größer als die zweite Anzahl und nicht kleiner als die Differenz zwischen der ersten Anzahl und der dritten Anzahl ist.
Wie bereits oben erwähnt wurde, stimmen die erste und die zweite Anzahl mit den Raten entsprechend des ersten und des zweiten Zeitstempelgenerators und mit dem Reihenfolgefehler überein. Die ganze Zahl n muß mindestens gleich der Differenz zwischen der ersten und der dritten Anzahl sein, da der minimale Abstandswert derart sein muß, daß aufeinanderfolgende angepaßte Zeitstempelwerte den verschiedenen zweiten Zeitstempelwerten entsprechen, d.h. daß die Summe des angepaßten Zeitstempelwertes, der auf seine n höchstwertigen Bits begrenzt ist, und des vorgegebenen Gesamtwertes für verschiedene angepaßte Zeitstempelwerte verschieden ist, auf diese Weise ermöglicht, daß verschiedene angepaßte Zeitstempelwerte durch den zweiten Zeitstempelgenerator unterschieden werden können. Folglich müssen sich aufeinanderfolgende angepaßte Zeitstempelwerte, die die erste Bitanzahl aufweisen und sich durch mindestens den Abstandswert unterscheiden, der durch die dritte Bitanzahl dargestellt ist, in ihren n höchstwertigen Bits unterscheiden, was sichergestellt ist, wenn die dritte Anzahl mindestens gleich der Differenz zwischen der ersten Anzahl und n ist.
Es ist zu erwähnen, daß n, welches höchstens gleich der zweiten Anzahl ist, wenn die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist, es ebenfalls kleiner als n sein kann, in welchem Fall die dritte Anzahl ebenfalls Null sein kann, so daß der Abstandswert gleich Null wird, was jedoch nicht bedeutet, daß aufeinanderfolgende angepaßte Zeitstempelwerte gleich sein können, weil sie dann als aufeinanderfolgende erste Zeitstempelwerte bereitgestellt werden, d.h. die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden angepaßten Zeitstempelwerten entspricht mindestens einer Zelle mit der Eingabespitzenzellrate.
Noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß n gleich der zweiten Anzahl ist.
Auf diese Weise wird n auf seinen Maximalwert eingestellt, so daß die dritte Anzahl und der Abstandswert auf ihren Mindestwert eingestellt werden können. Folglich empfangen aufeinanderfolgende Zellen, die an das Koppelnetz eingegeben wurden, aufeinanderfolgende angepaßte Zeitstempelwerte mit minimaler Differenz dazwischen. Da die Zellen an dem Ausgang zwischengespeichert werden müssen, bis der zweite Zeitstempelwert die Summe des vorgegebenen Gesamtwertes und des aus dem angepaßten Zeitstempelwert abgeleiteten Wertes erreicht, beinhaltet dies ebenfalls eine Mindestpufferzeit, eine Mindestpuffergröße und eine Mindestanzahl von Zellen, die zu verwerfen sind.
Die oben erwähnten und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden deutlicher und die Erfindung selbst wird besser verstanden durch Verweisen auf die folgende Beschreibung einer Ausführungsform, die zusammen mit der Einzelzeichnung aufgenommen wurde, welche ein System zur Wiederherstellung der Reihenfolge gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Koppelnetz SN zeigt.
Das Koppelnetz SN weist eine Mehrzahl von Netzeingängen und Netzausgängen auf, von denen ein Eingang IN1 und ein Ausgang OUT1 gezeigt werden. Das System zur Wiederherstellung der Reihenfolge beinhaltet einen ersten Zeitstempelgenerator TSG1 und eine Speicherschaltung STO, die beide an einen Prozessor PROC angeschlossen sind. An jedem der Eingänge des Koppelnetzes SN ist eine Eingangsschaltung angeschlossen, von denen eine, nämlich IM1, die am Eingang IN1 angeschlossen ist, dargestellt ist. IM1 weist außerdem eine Eingangsklemme oder Eingang IT1 auf, auf den die Zellen eines Zellenstromes mit einer Eingabespitzenzellrate gegeben werden. Ein Steuereingang jeder Eingangsschaltung ist an einen Ausgang des Prozessors PROC angeschlossen, welcher für IM1 dargestellt ist. Jeder Ausgang des Koppelnetzes SN ist an einen Eingang einer Reihenfolgewiederherstellungseinheit angeschlossen, wie für den Ausgang OUT1 dargestellt ist, der an der Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 angeschlossen ist. Jede Reihenfolgewiederherstellungseinheit weist außerdem auf: einen Ausgang, der an einer Ausgangsklemme oder Ausgang angeschlossen ist, nämlich OT1 für RSU1, und einen Takteingang, der an einen Ausgang eines zweiten Zeitstempelgenerators TSG2 angeschlossen ist, wie für RSU1 dargestellt ist.
Dieses System zur Wiederherstellung der Reihenfolge mit Bezug auf das Koppelnetz SN ist ganz wie das in der offengelegten Internationalen Patentanmeldung PCT/EP89/00941 (Henrion 17) beschriebene, in welchem jedoch ein einzelner Zeitstempelgenerator an Stelle von zwei verwendet wird. Das vorliegende System zur Wiederherstellung der Reihenfolge ist auf sogenannten Abschlußleitungskarten (TLK-Karten) implementiert, d.h. der erste Zeitstempelgenerator TSG1, die Speicherschaltung STO, der Prozessor PROC und die Eingangsschaltung IM1 und andere sind auf einer TLK-Eingabekarte implementiert, wohingegen der zweite Zeitstempelgenerator TSG2 und die Reihenfolgewiederherstellungseinheiten RSU1 und andere auf einer TLK-Ausgabekarte implementiert sind. Diese TLK-Karten sind für eine spezielle Spitzenzellrate, die TLK-Eingabekarte für eine spezielle Spitzenzellrate der Zellenstromeingabe zu ihr, die TLK-Ausgabekarte für eine spezielle Spitzenzellrate der Zellenstromausgabe von ihr, ausgelegt. Es ist zu erwähnen, daß diese Spitzenzellraten den Spitzenbitraten entsprechen, die auf den entsprechenden Strecken zulässig sind, die an den entsprechenden Eingangs- und Ausgangsklemmen angeschlossen sind. Da sich diese Spitzenzellraten auf Grund der technologischen Entwicklung erhöhen, werden Koppelnetze mit Eingabe- und Ausgabe-TLK-Karten notwendig, die mit verschiedenen entsprechenden Eingabe- und Ausgabespitzenzellraten arbeiten. Deshalb muß man beim Entwickeln einer TLK-Karte für eine erhöhte Spitzenzellrate ebenfalls deren Kompatibilität mit TLK-Karten berücksichtigen, die bei niedrigeren Spitzenzellraten arbeiten. Folglich beinhalten TLK-Karten, die für verschiedene Spitzenzellraten ausgelegt sind, Zeitstempelgeneratoren, die bei verschiedenen Raten arbeiten und Zeitstempelwerte von verschiedener Breite erzeugen, wie anschließend deutlich wird. Außerdem müssen diese Zeitstempelwerte in die Zeitstempelfelder der Zellen des Eingabezellenstromes eingefügt und daraus auf eine Weise gelesen werden, die mit der in den TLK-Karten verwendeten Weise kompatibel ist, die für niedrigere Spitzenzellraten ausgelegt sind, wie anschließend ebenfalls deutlich wird.
Die Zeitstempelgeneratoren TSG1 und TSG2 erzeugen entsprechende erste und zweite Zeitstempelwerte einer ersten und einer zweiten Breite und mit einer ersten und einer zweiten Zeitstempelrate entsprechend, was anschließend weiter erörtert wird. Die Eingangsschaltung IM1 ist von dem Typ, der ebenfalls in der oben erwähnten Patentanmeldung verwendet wird, und fügt angepaßte Zeitstempelwerte ein, die durch den Prozessor PROC in den Zeitstempelfeldern der Zellen des Zellenstromes bereitgestellt wurden, der auf die Eingangsklemme IT1 auf eine Weise gegeben wurde, die der in der PCT-Patentanmeldung, die unter Nr. WO84/00268 offengelegt ist, beschriebenen Weise ähnlich ist. Die Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 ist von dem Typ, der in der ersten erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist.
Der Zweck des Systems zur Wiederherstellung der Reihenfolge ist, die Reihenfolge der Zellen der Zellenströme wiederherzustellen, die von den Eingängen des Koppelnetzes SN an dessen Ausgänge vermittelt wurden. Verschiedene solche Zellenströme werden z.B. auf die Eingangsklemme IT1 gegeben, wobei jeder dieser Zellenströme durch eine Verbindungsreferenznummer CRN (connection reference number) gekennzeichnet ist. Diese Verbindungsreferenznummer CRN wird in ein Verbindungsreferenzfeld jeder Zelle des Zellenstromes geschrieben und identifiziert den Zellenstrom, zu dem die Zelle gehört, und folglich den Ausgang, an den die Zelle vermittelt werden muß. Wenn ein Zellenstrom z.B. von der Eingangsklemme IT1 an die Ausgangsklemme OT1 zu vermitteln ist, wird ein Zeitstempelwert durch die Eingangsschaltung IM1 in dem Zeitstempelfeld jeder Zelle dieses Zellenstromes eingefügt, wobei aufeinanderfolgende Zellen aufeinanderfolgende Zeitstempelwerte empfangen. Nach dem Vermitteln durch das SN können diese Zellen am Ausgang OUT1 nicht gemäß der Reihenfolge ankommen. Wenn z.B. die aufeinanderfolgenden Zellen A, B und C mit den entsprechenden Zeitstempelwerten a, b und c durch das SN vermittelt werden, können sie am OUT1 in der Reihenfolge B, A, C ankommen, weil auf sie verschiedene Verzögerungen in dem SN angewendet werden. Die Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 stellt anschließend die Reihenfolge der Zellen wieder her, so daß sie in der Reihenfolge (A, B, C) an die Ausgangsklemme OT1 abgegeben werden können.
Die Eingabeübertragungsstrecke, die an der Eingangsklemme IT1 angeschlossen ist, ist eine Übertragungsstrecke mit einer Spitzenbitrate von 2,4 GBit/s. Mit Zellen von 53 Byte, d.h. 424 Bit, entspricht dies einer Spitzenzellrate von ungefähr 5,7 MZellen/s, wobei 1 MZelle/s 10⁶ Zellen/s sind, d.h. 1 Zelle pro 0,17 μs. Folglich erzeugt der erste Zeitstempelgenerator TSG1 Zeitstempelwerte, die um Eins mit einer Rate von mindestens 5,7 MHz erhöht werden. In einer praktischen Ausführungsform werden die Zellen in sogenannte Mehrzeitlagenzellen (MSC) in der Eingangsschaltung IM1 umgewandelt, welche anschließend durch das Koppelnetz SN vermittelt und wieder in Zellen in der Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 zurück umgewandelt werden. Jede Zelle des Zellenstromes wird in solch eine MSC umgewandelt, die 8 Zeitschlitze zu jeweils 68 Bits beinhaltet, welche anschließend auf das SN mit einer Rate von 155,52 MBit/s gegeben werden. Folglich beträgt ein Zeitschlitz ungefähr 0,437 μs und eine MSC ungefähr 3,498 μs. Die für das Wiederherstellen der Reihenfolge erforderlichen Zeitstempelwerte werden in ein Zeitstempelfeld eines Zeitschlitzes der MSC geschrieben. Um verschiedene Zeitstempelwerte an verschiedene Zelleneingänge zu der Eingangsschaltung IM1 bereitstellen zu können und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die leichteste Implementierung des Zeitstempelgenerators TSG1 die Verwendung einer Zeitstempelgeneratorrate bedeutet, welche ein Vielfaches der Zeitlagenrate von 2,28 MSlot/s ist, die den obenerwähnten 155,52 MBit/s entspricht, wurde die letztere Generatorrate gleich einem Inkrement von 1 pro 1/4 Zeitlage ausgewählt, d.h. ein Inkrement von 1 alle 0,11 μs, welches in Wirklichkeit kleiner als die 0,17 μs ist, die eine Zelle dauert. Folglich beträgt diese Generatorrate 9,15 MHz. Die Breite der Zeitstempelwerte, d.h. ihre Bitanzahl, wird durch die maximale Verzögerung in dem Koppelnetz SN bestimmt, die in Anzahl der Zeitlagen bei der obenerwähnten Zeitlagenrate ausgedrückt ist. Wenn diese maximale Verzögerung z.B. gleich 150 Zeitlagen ist, d.h. 65,6 μs, muß die Breite der durch TSG1 erzeugten Zeitstempelwerte mindestens gleich 10 Bits sein. Auf diese Weise entspricht der Umlaufbereich von TSG1 256 (= 2¹⁰ Inkremente/4 Inkremente pro Zeitlage) Zeitlagen, d.h. 111,8 μs.
Desgleichen ist die Ausgangsübertragungsstrecke eine Strecke mit einer Spitzenbitrate von 622 MBit/s, die 1 Zelle pro 0,68 μs oder 1,47 MZellen/s entspricht. Folglich wird der zweite Zeitstempelgenerator TSG2 nur einmal pro Zeitlage erhöht und erzeugt Zeitstempelwerte mit einer Breite von 8 Bits.
Es ist zu erwähnen, daß die Synchronisierung der zwei Zeitstempelgeneratoren die Synchronisierung des Wertes, der durch die 8 höchstwertigen Bits des 10-Bit-Zeitstempelwertes dargestellt ist, auf den 8-Bit-Zeitstempelwert bedeutet. Jedoch ist diese Synchronisierung keine Aufgabe der Erfindung und ist daher nicht weiter beschrieben.
Wenn eine Zelle des Zellenstromes am IT1 ankommt, wird sie in eine MSC umgewandelt, d.h. in 8 Zeitlagen zu jeweils 68 Bits. In der Eingangsschaltung IM1 wird die Verbindungsreferenznummer CRN der Zelle gelesen und für den Prozessor PROC verwendet, welcher danach von der Speicherschaltung STO eine früheste Zeit WT für diesen Zellenstrom abruft und von dem TSG1 einen Zeitstempelwert, der anschließend durch ihn erzeugt wurde. Der Prozessor PROC vergleicht anschließend diese zwei Werte und wendet auf IM1 einen angepaßten Zeitstempelwert an, der gleich dem Maximalwert der WT und des letzteren Zeitstempelwertes ist. Außerdem berechnet PROC einen neuen Wert für WT als die Summe dieses Maximalwertes und eines Abstandswertes. Folglich ist der Abstandswert gleich der Mindestdifferenz zwischen den aufeinanderfolgenden angepaßten Zeitstempelwerten, die den aufeinanderfolgenden Zellen eines Zellenstromes zugewiesen wurden, und somit der minimalen Verzögerung zwischen den Anfängen von aufeinanderfolgenden Zellen an dem Ausgang. Dieser Mindestabstandswert ist gleich dem Reziprokwert der Ausgabespitzenzellrate. Der angepaßte Zeitstempelwert wird dann in der Eingangsschaltung IM1 der MSC zugewiesen, d.h. er wird in deren Zeitstempelfeld geschrieben. Die WT gibt die Zeit an, bis zu welcher den Zellen des entsprechenden Zellenstromes, der an einer der Eingangsklemmen ankommt, ein angepaßter Zeitstempelwert, der von dem verschieden ist, der anschließend durch den TSG1 erzeugt wurde, zugewiesen wird. Für jeden Zellenstrom, der auf die Eingangsklemmen gegeben wurde, wird ein verschiedener Wert der WT in der STO gespeichert. Die WT wird auf Null initialisiert, wenn das System zur Wiederherstellung der Reihenfolge eingeschaltet wird oder wenn die erste Zelle eines neuen Zellenstromes an einer Eingangsklemme davon empfangen wurde.
Wenn die MSC an dem Ausgang OUT1 von SN ankommt, wird ihr Zeitstempelfeld durch die Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 gelesen. Jedoch werden von dem 10-Bit-Zeitstempelwert, der in der MSC enthalten ist, nur die 8 höchstwertigen Bits berücksichtigt. Dann wird dieser modifizierte 8-Bit-Zeitstempelwert als ein Hinweis verwendet, um auf die MSC eine zusätzliche Verzögerung anzuwenden, so daß ihre Gesamtverzögerung zwischen der Eingangsklemme IT1 und der Ausgangsklemme OT1 gleich einem vorgegebenen Gesamtwert ist, durch welchen ein Ausgabezellenstrom mit wiederhergestellter Reihenfolge auf OT1 gegeben wird. Diese zusätzliche Verzögerung kann wie in der ersten oben erwähnten Patentanmeldung bereitgestellt sein, insbesondere wie in jeder der 2 bis 4 davon. Kurz gesagt, die MSC wird in einen Puffer geschrieben, der in der Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 enthalten ist, an einem Ort mit einer Adresse, die diesem modifizierten 8-Bit-Zeitstempelwert entspricht, und wird periodisch unter der Kontrolle der Zeitstempelwerte ausgelesen, die durch den zweiten Zeitstempelgenerator TSG2 bereitgestellt wurden, wobei der Puffer in steigender Reihenfolge seiner Adressen gelesen wird. Folglich ist die vorgegebene Gesamtverzögerung, die auf die MSC angewendet wird, gleich der Distanz zwischen der Leseadresse und der Schreibadresse für jeden Ort, d.h. ist die Differenz zwischen einem zweiten Zeitstempelwert, der durch den zweiten Zeitstempelgenerator TSG2 bereitgestellt wurde und einen Pufferort angibt, von dem eine MSC anschließend gelesen wird, und dem angepaßten Zeitstempelwert, der dieser MSC zugewiesen wurde und diesen Pufferort angibt. Wenn die MSC aus dem Puffer gelesen wurde, wird sie in eine Zelle umgewandelt und auf einen Ausgangspuffer gegeben, der ebenfalls in der Reihenfolgewiederherstellungseinheit RSU1 enthalten ist, von wo sie mit der Ausgabespitzenbitrate an eine Ausgangsübertragungsstrecke ausgegeben wird, die an der Ausgangsklemme OT1 angeschlossen ist.
Folglich ist, wenn ein nicht angepaßter Zeitstempelwert einer MSC zugewiesen worden ist, d.h. wenn der Zeitstempelwert, der durch den ersten Zeitstempelgenerator TSG1 beim Eintreffen der Zelle bereitgestellt wurde, die später in diese MSC umgewandelt wurde, größer als die entsprechende früheste Zeit WT war, dann die auf diese MSC angewendete Gesamtverzögerung gleich dem vorgegebenen Gesamtwert, wohingegen sie sonst gleich der Summe des vorgegebenen Gesamtwertes und einer virtuellen Verzögerung ist, die gleich der Differenz zwischen der WT und dem Zeitstempelwert ist, der durch TSG1 beim Eintreffen der Zelle erzeugt wurde.
Ein praktischer Algorithmus zum Berechnen des angepaßten Zeitstempelwertes, der einer ankommenden Zelle zuzuordnen ist, wird nun dargestellt und im folgenden beschrieben.
Hierin ist TSV der Zeitstempelwert, der durch ersten Zeitstempelgenerator TSG1 nach dem Eintreffen einer Zelle erzeugt wurde, die anschließend in die Mehrzeitlagenzelle MSC umgewandelt wurde, und CRN ist die Verbindungsreferenznummer, die der Zelle zugewiesen wurde. Der Abstand ist der obenerwähnte Abstandswert, ATSV gibt den angepaßten Zeitstempelwert an, der der MSC zuzuweisen ist, und Status ist ein Parameter, der angibt, ob der obenerwähnte Algorithmus aktiv (A) oder nicht aktiv (NA) ist. Hier bedeutet aktiv, daß der TSV kleiner als die früheste Zeit WT ist. Wenn TSV größer als WT wird, schaltet der Algorithmus in seinen nicht aktiven Zustand und bleibt dort, bis eine neue Zelle ankommt, in welchem Fall der Algorithmus zurück in seinen aktiven Zustand schaltet, wo er bleibt, bis TSV wieder größer als WT wird. Dieses Umschalten zwischen dem aktiven und dem nicht aktiven Zustand wird durch einen Rückstellmechanismus durchgeführt, der im Hintergrund läuft, der zyklisch alle Werte der CRN prüft und der nachher erörtert wird. N ist die maximale Anzahl der Zellen, die zur gleichen Zeit in dem oben erwähnten Puffer der Reihenfolgewiederherstellungseinheit verzögert wurden.
Wenn eine Zelle an der Eingangsklemme IT1 ankommt, wird ihre Verbindungsreferenznummer CRN gelesen, der Zeitstempelwert TSV, der anschließend durch TSG1 erzeugt wurde, wird von TSG1 abgefragt, und die Zelle wird in eine MSC umgewandelt. Anschließend wird von der Speicherschaltung STO eine Anzahl von Parametern gelesen, die die CRN betreffen, nämlich Status, Abstand, N und WT. Wenn der Abstand gleich 1 ist, beträgt die Mindestdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden angepaßten Zeitstempelwerten, die aufeinanderfolgenden Zellen eines Zellenstromes zugewiesen wurden, 1, so daß keine Abstandsbildung notwendig ist, und der angepaßte Zeitstempelwert ATSV wird auf TSV eingestellt und die MSC wird an das Koppelnetz SN gesendet. Wenn Abstand ungleich 1 ist, ist die Abstandsbildung notwendig. Wenn in diesem Fall Status NA (nicht aktiv) ist, wird er auf A (aktiv) eingestellt, da gerade eine Zelle ankam. Außerdem wird der angepaßte Zeitstempelwert ATSV auf TSV eingestellt, WT wird auf die Summe von TSV und Abstand eingestellt, die angibt, daß die angepaßten Zeitstempelwerte, die den Zellen zugewiesen wurden, die bis zu einem Zeit-Abstand später als TSV ankommen, verschieden von den durch TSG1 bereitgestellten Zeitstempelwerten sind. Wenn andererseits Status A (aktiv) ist, wird zuerst eine Prüfung durchgeführt, ob die Differenz zwischen der frühesten Zeit WT und TSV größer als N·Abstand ist. Wenn ja, dann sollte Status nicht aktiv sein, da diese Situation nur eintreten kann, wenn TSV größer als WT ist und der Algorithmus noch nicht auf seinen nicht aktiven Zustand durch den nachher beschriebenen Rückstellmechanismus zurückgesetzt worden ist. In diesem Fall setzt sich der Algorithmus wie oben erwähnt fort. Wenn die Differenz zwischen WT und TSV nicht größer als N·Abstand ist, dann wird eine Prüfung durchgeführt, ob diese Differenz gleich N·Abstand ist, in welchem Fall die maximal zulässige Anzahl von Zellen verzögert wird, wozu die vorhandene Zelle verworfen wird und ein Alarmsignal erzeugt wird. Wenn die Differenz ungleich N Abstand ist, dann wird der angepaßte Zeitstempelwert ATSV auf WT eingestellt, auf diese Weise die MSC virtuell bis WT vor dem Senden an das Koppelnetz SN verzögert, wobei sie immer noch an das SN ohne Verzögerung gesendet wird. WT wird dann um Abstand erhöht.
Der oben erwähnte Rückstellmechanismus wird nun dargestellt und erörtert.
Dieser Rückstellmechanismus führt zyklisch einen Test für alle möglichen Werte der Verbindungsreferenznummer CRN durch. Der Ausdruck "CRN := +1" gibt an, daß die CRN um Eins zu erhöhen ist und der Rückstellmechanismus für den neuen Wert von CRN neu zu starten ist. Status wird auf NA (nicht aktiv) nur eingestellt, wenn CRN eine aktive Verbindung anzeigt, deren Status aktiv (A) ist und für die entweder TSV nicht kleiner als WT ist oder WT größer als die Summe von TSV und N Abstand ist.
Obwohl die Prinzipien der Erfindung oben mit Bezug auf eine spezielle Vorrichtung beschrieben wurden, muß man deutlich verstehen, daß diese Beschreibung nur beispielhaft erfolgte und nicht als eine Einschränkung des Anwendungsbereiches der Erfindung.

Claims

System zur Wiederherstellung der Reihenfolge für ein Zellenvermittlungsnetz (SN), das fähig ist, einen Eingabezellenstrom, der eine Eingabespitzenzellrate aufweist, von einem Netzeingang (IN1) auf einen Netzausgang (OUT1) zu vermitteln, und umfaßt: – einen Zeitstempelgenerator (TSG1), der aufeinanderfolgende Zeitstempelwerte mit einer Rate mindestens gleich der Eingabespitzenzellrate erzeugt; – eine Eingangsschaltung (IM1), die zwischen einem Eingang (IT1), auf welchen der Eingabezellenstrom gegeben wird, und dem Netzeingang (IN1) gekoppelt ist und durch den Zeitstempelgenerator (TSG1) gesteuert wird; und – eine Reihenfolgewiederherstellungseinheit (RSU1), die zwischen dem Netzausgang (OUT1) und einem Ausgang (OT1) gekoppelt ist, und auf die Zellen des Eingabezellenstromes, der am Netzausgang (OUT1) empfangen wurde, die entsprechenden Verzögerungen anwendet, folglich am Ausgang (OT1) einen Ausgabezellenstrom mit wiederhergestellter Reihenfolge bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenstrom mit einer Ausgabespitzenzellrate ausgegeben wird, die von der Eingabespitzenzellrate verschieden ist, daß die Reihenfolgewiederherstellungseinheit (RSU1) einem zweiten Zeitstempelgenerator (TSG2) zugeordnet ist, der aufeinanderfolgende zweite Zeitstempelwerte mit einer Rate mindestens gleich der Ausgabespitzenzellrate erzeugt, daß die Eingangsschaltung (IM1) jeder der Zellen des Eingabezellenstromes einen angepaßten Zeitstempelwert zuweist, der gleich der Summe des Zeitstempelwertes, der anschließend durch den ersten Zeitstempelgenerator (TSG1) erzeugt wurde, und einer variablen virtuellen Verzögerung ist, und derart, daß sich aufeinanderfolgende angepaßte Zeitstempelwerte, die direkt aufeinanderfolgenden Zellen zugewiesen wurden, durch eine Zeitverzögerung unterscheiden, die gleich mindestens dem Reziprokwert der Ausgabespitzenzellrate ist, und daß die Reihenfolgewiederherstellungseinheit (RSU1) die Reihenfolge der Zellen wiederherstellt, indem sie auf sie eine zusätzliche variable Zeitverzögerung anwendet, welche derart ist, daß die Gesamtverzögerung der Zellen zwischen dem Eingang (IT1) und dem Ausgang (OT1) gleich der Summe der ihnen zugewiesenen virtuellen Verzögerung und eines vorgegebenen konstanten Wertes ist.
System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der angepaßte Zeitstempelwert, der der am Eingang ankommenden Zelle zugewiesen wurde, dem Maximalwert des Zeitstempelwertes, der anschließend durch den ersten Zeitstempelgenerator (TSG1) erzeugt wurde, und einer frühesten Zeit gleichgesetzt wird, welche daraufhin auf die Summe des angepaßten Zeitstempelwertes und eines Abstandswertes, der nicht kleiner als der Reziprokwert der Ausgabespitzenzellrate ist, eingestellt wird.
System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste erwähnte und der zweite Zeitstempelwert durch Binärzahlen mit einer vorgegebenen ersten und zweiten Bitanzahl entsprechend dargestellt sind, daß der Abstandswert durch eine Binärzahl mit einer vorgegebenen dritten Bitanzahl dargestellt ist, und daß auf eine Zelle die zusätzliche variable Zeitverzögerung angewendet wird, indem sie auf eine Ausgangsklemme des Vermittlungssystems nur geführt wird, wenn ein zweiter Zeitstempelwert gleich der Summe des vorgegebenen Gesamtwertes und eines Wertes der zweiten Bitanzahl ist, von der die n höchstwertigen Bits die n höchstwertigen Bits des angepaßten Zeitstempelwertes sind, der dazu zugewiesen wurde, und von der die anderen Bits voreingestellt sind, wobei n eine ganze Zahl nicht größer als die zweite Anzahl ist und nicht kleiner als die Differenz zwischen der ersten Anzahl und der dritten Anzahl ist.
System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß n gleich der zweiten Anzahl ist.
System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem beinhaltet: – eine Speicherschaltung (STO), die für jeden Zellenstrom, der an das Koppelnetz (SN) eingegeben wurde, eine aktuelle früheste Zeit speichert; – einen Prozessor (PROC), der den Zeitstempelwert, der anschließend erzeugt wurde, und die aktuelle früheste Zeit vergleicht, auf diese Weise den Maximalwert davon angibt und den angepaßten Zeitstempelwert an die Eingangsschaltung (IM1) bereitstellt.
System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabespitzenzellrate größer als die Ausgabespitzenzellrate ist.
System zur Wiederherstellung der Reihenfolge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandswert gleich dem Reziprokwert der Ausgabespitzenzellrate ist.