DE69433982T2

DE69433982T2 - Kommunikationssystem mit ATM-Netz und -Demultiplexer

Info

Publication number: DE69433982T2
Application number: DE69433982T
Authority: DE
Inventors: Georges Tibi
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2014-06-24
Also published as: EP0632669A1; DE69433982D1; EP0632669B1; JPH0758756A; US5633864A; JP3493221B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit einem Netz und einer Informations-Demultiplexer-Vorrichtung, die Informationszellen von einem seiner Zugriffspunkte zu anderen überträgt, wobei die Informationszellen aus einem Kopfteil gebildet werden, der eine Angabe über den Bestimmungsort enthält, und aus einem Datenteil, welcher aus der zu übertragenden Nutztinformation gebildet wird, und die Vorrichtung enthält:

– Mindestens einen Eingangszugriff für den Erhalt der besagten Zellen,
– eine Vielzahl von Ausgangszugriffen für Anwender,
– mindestens eine Netzschaltung, an die ein Eingangszugriff angeschlossen ist und die ein Organ zur Kopfteilanalyse enthält,
– eine Vielzahl von Dienstschaltungen, denen jeder mindestens ein Ausgangszugriff zugeteilt ist,
– eine gemeinsame Leitung.

ATM-Netze verbreiten sich mehr und mehr und ermöglichen die Übertragung von großen Informationsflüssen mit verschiedenen Datenraten für die Befriedigung diverser Bedürfnisse wie Telefonverbindungen und Videoverbindungen. Die Informationen werden in der Form von Zellen übertragen, und die Demultiplexer-Vorrichtungen müssen jede Zelle, die sie an ihrem Eingangszugriff erhalten, an ihren richtigen Ausgangszugriff leiten. Diese Aufgabe wird immer schwieriger, wenn die Anzahl erhaltener Zellen mehr und mehr ansteigt.
Ein Kommunikationssystem dieser Art mit einer Vorrichtung, die Demultiplexer-Operationen ausführen kann, ist aus der französischen Patentanmeldungen Nr. 2 670 972 bekannt.
Diese bekannte Vorrichtung wird aus zwei Eingangs-Anpassungsschaltungen gebildet, deren Funktionen den vorgenannten Netzschaltungen und die Ausgangs-Anpassungsschaltungen den Dienstschaltungen assimiliert werden können.
Alle Anpassungsschaltungen, sowohl die des Ausgangs als auch die des Eingangs, müssen identische Charakteristiken aufweisen, da Mischoperationen ausgeführt werden müssen, womit jede Zelle am Eingang jeder beliebigen Eingangs-Anpassungsschaltung an den Ausgang jeder beliebigen Ausgangs-Anpassungsschaltungen kommen kann.
Es kommt vor, dass Anwender, welche die Dienste von ATM-Netzen nutzen wollen, keine einem Mischer ähnliche Vorrichtung benötigen, denn oft haben sie wenige Zugriffspunkte zum Netz in Bezug auf die Ausgangszugriffe.
Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt der Tatsache zu Grunde, dass es eine doppelte Speicherung der zu übertragenden Zellen gibt, wobei eine erste Speicherung in der Eingangs-Anpassungsschaltung in Erwartung dessen ausgeführt wird, dass die Ausgangs-Anpassungsschaltung dazu in der Lage ist, die für sie bestimmte Zelle zu erhalten, und eine zweite Speicherung in der Ausgangs-Anpassungsschaltung in Erwartung dessen ausgeführt wird, dass das Anwenderorgan sie entnimmt. Diese doppelte Speicherung verursacht neben der Tatsache, zusätzliches Material einzubeziehen, Verzögerungen, die bestimmten Anwendungen abträglich sein können wie z. B. der Übertragung von mobilen Bildern, die bei ihrem Wiederaufbau nicht zu sehr zerstückelt sein dürfen.
Dieser Erfindung schlägt ein Kommunikationssystem mit einer Vorrichtung der in der Einleitung beschriebenen Art vor, die keine doppelte Speicherung von Zellen erfordert. Ein solches System ist deshalb bemerkenswert, da jede Netzschaltung eine Leittabelle enthält, um in die gemeinsame Datenleitung eine Leitinformation einzugeben, die zumindest die Dienstschaltung definiert, und ein Kombinationsorgan, um über die Datenleitung zugleich die Leitinformationen und die besagten Zellen zu übertragen.
Die Folgende von den beigefügten Zeichnungen begleitete Beschreibung, insgesamt als nicht erschöpfendes Beispiel gegeben, wird gut verständlich machen, wie die Erfindung verwirklicht werden kann.
1 zeigt ein Netz, an das Demultiplexer-Vorrichtungen entsprechend der Erfindung angeschlossen werden können.
2 zeigt die Bildung einer Informationszelle.
3 zeigt eine erste Vorrichtung entsprechend der Erfindung.
4 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Kombinationsorgans, welches sich für die Vorrichtung der 3 eignen kann.
5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines Kombinationsorgans, welches sich für die Vorrichtung der 3 eignen kann 3.
6 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Dekodierungsorgans, welches mit dem Organ der 4 kooperieren kann.
7 zeigt eine zweite Variante eines Dekodierungsorgans, welches mit dem Organ der 5 kooperieren kann.
8 zeigt eine zweite Vorrichtung entsprechend der Erfindung.
9 zeigt die Ausführung der Kombinationsorgane als Teil der Vorrichtung der 8.
10 zeigt den Verlauf der Uhrsignale, die in der Vorrichtung der 8 vorhanden sind.
11 zeigt ein Zeitdiagramm für die vereinfachte Erklärung der zweiten Vorrichtung nach der Erfindung.
12 zeigt die Ausführung der Dekodierungsorgane als Teil der Vorrichtung der 8.
1 zeigt auf schematische Art ein ATM-Netz mit der Referenz 100 auf der Figur. Man findet eine Beschreibung dieses Netzes in der Veröffentlichung „ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE" von MARTIN de PRYCKER, herausgegebenen von ELLIS HORWOOD LIMITED, England. Diese Art Netz ist besonders für die Übertragung von Diensten wie Videokonferenzen, Telefonverbindungen, Erweiterungen von lokalen Netzen usw. geeignet.
Dieses Netz wird aus den verschiedenen Knoten 102, 103, 104, 105 und 106 gebildet, die miteinander über die Verbindungen 110 bis 118 verbunden sind, um respektive an die Knoten 102–105, 102–103, 103–104, 104–106, 105–106, 104–105, 104–107, 106–107, 103–106 anzubinden. Auf der Ebene der Knoten 102, 103, 104, 105, 106 und 107 wurden bei 150, 151, 152, 153, 154 und 155 Zugriffspunkte auf dieses Netz lokalisiert, die sich an geographisch unterschiedlichen Stellen befinden können. An diese Punkte sind verschiedene Ausrüstungen angebunden, die an einer selben Stelle Multiplex-Operationen und Demultiplex-Operationen Ausführen. Um die Erklärungen zu vereinfachen werden in der Folge nur Multiplex-Vorrichtungen und Demultiplex-Vorrichtungen angeführt, ohne die Ausrüstungen zu erwähnen, welche diese beiden Vorrichtungen tatsächlich enthalten. An den Punkten 150, 154 und 155 werden respektive verschiedene Multiplex-Vorrichtungen und Demultiplex-Vorrichtungen 160, 162 und 164 angeschlossen. Unter diesen Vorrichtung muss unterschieden werden: Eine Demultiplex-Vorrichtung 160, Gegenstand dieser Erfindung, und 2 Multiplex-Vorrichtungen 162 und 164, welche zu denen der Vorrichtung 160 die umgekehrten Operationen ausführen. Somit können die Informationen im Rahmen des hier beschriebenen Beispiels durch das Netz 100 verlaufend von den Vorrichtungen 162 und 164 zur Vorrichtung 160 übertragen werden. Diese zu übertragenden Informationen werden einer Vielzahl von Zugriffsklemmen zugeführt, einerseits 170₁ bis 170_N und andererseits 180₁ bis 180_N , mit denen respektive die Multiplex-Vorrichtungen 162 und 164 ausgestaltet sind, und sie können unter anderem auch den Ausgangsklemmen 190₁ bis 190_N'' der Vorrichtung 160 zugeführt werden.
Die in dem Netz übertragenen Informationen haben die Form von Zellen, deren Organisation auf 2 dargestellt ist. Diese Zellen werden aus 53 Bytes gebildet: 5 bilden den Kopfteil HD und die 48 anderen PL enthalten die Daten für den zu übertragenden Dienst, eventuell begleitet von zusätzlichen Informationen für den Wiederaufbau der Daten dieses Dienstes beim Empfang. Im Kopfteil unterscheidet man zwei Felder VPI und VCI, die Respektive aus 8 und 16 binären Elementen gebildet werden und die die Bestimmungsadresse der Zelle ausgeben. Man kann das Feld VPI als Adresse der das Bestimmungs-Demultiplex-Organ enthaltenden Ausrüstung betrachten, ein VP, ein virtueller Pfad, der die beiden Sende- und Bestimmungsausrüstungen, zwischen denen die Zellen übertragen werden, miteinander verbindet. Das Feld VCI dagegen kann als Adresse des von der Bestimmungsausrüstung angesteuerten Dienstes betrachtet werden, ein VC, ein virtueller Kanal, der die beiden Ausrüstungen miteinander verbindet.
Die auf 3 gezeigte Vorrichtung 160 enthält einen mit Punkt 150 des ATM-Netzes 100 verbundenen Zugriff 200. An diesem Zugriff kommt eine Flut von Informationszellen in Richtung der Zugriffe 190₁ bis 190_N'' an, die im Prinzip Diensten zugeteilt sind, die unterschiedlich sein können; tatsächlich sind auf der Figur nur 6 Zugriffe 190₁ bis 190₆ dargestellt. Die Vorrichtung der 3 wird aus einer Netzschaltung 205 gebildet, an die ein Zugriff 200 angeschlossen ist. Diese Netzschaltung ist mit einem Ausgang 210 versehen, der an eine gemeinsame Datenleitung 220 angeschlossen ist. An diese Leitung 220 hängen sich viele Eingänge 222 und 224 der Dienstschaltungen 230 und 240 an. Der Ausgangszugriff 190₁ bis 190₃ gehört zur Schaltung 230 und die Zugriffe 190₄ bis 190₆ zur Schaltung 240.
Entsprechend der Erfindung enthält die Netzschaltung 205 ein Kopfteil-Analyse-Organ 310, welches mit einer Leittabelle 320 zusammenarbeitet, um in die gemeinsame Datenleitung 220 eine Leitinformation einzugeben, die u. a. die Dienstschaltung (230 oder 240 im Falle des Beispiels der 3) definiert, und ein Kombinationsorgan 325, um zugleich die Leitinformationen und die besagten Zellen über die gemeinsame Leitung zu übertragen.
Es ist angebracht, die Felder VPI und VCI des Kopfteils jeder Zelle zu analysieren. Da diese Felder aus 24 binären Elementen gebildet werden, vermeidet man die Verwendung einer Dekodierungstabelle, die 2²⁴ (16777216) Eingänge hätte. Die Leittabelle 320 wird vorzugsweise nach der von folgendem Artikel gelehrten Methoden verwirklicht: „Putting Routing Tables in Silicon" von Tong-Bi Pei und Charles Zukowski, veröffentlicht in der Zeitschrift IEEE Network Magazine vom Januar 1992 auf den Seiten 42 bis 50. Diese Tabelle bestimmt demnach unter Berücksichtigung des VPI und des VCI die betreffende Dienstschaltung und überträgt über die Leitung 220 einen Identifizierungskode der Dienstkarte sowie einen mit dieser Dienstkarte verbundenen Dienstkode. Diese Identifizierungs- und Dienstkodes bilden die Leitinformation.
Die Leitinformationen und die Zellen können über die gemeinsame Leitung 220 nach mindestens zwei Methoden übertragen werden.

– Eine erste Methode besteht in der Übertragung dieser Informationen und parallel dazu der Zellen über die zwei verschiedenen respektiven Kabellitzen 220A und 220D. Dafür verwendet man ein Kombinationsorgan 325' wie auf 4 dargestellt, die diese nebeneinander verlaufenden Kabel zeigt.
– Eine andere Methode besteht in der aufeinanderfolgenden Übertragung über dieselben Kabel dieser Leitung im Takt der Signale H einer Uhr 328. Dafür verwendet man ein Kombinationsorgan 325'' wie auf 5 dargestellt, welches der Reihe nach die Leitung 220 mit dem Ausgang der Leittabelle 320 und dann mit dem Ausgang des Kopfteil-Analyse-Organs 310 verbindet.

In Bezug auf die Dienstschaltungen enthalten diese ein Dekodierungsorgan 330 zum Dekodieren der Leitinformationen und zum Leiten der Zellen an die Dienstorgane 350, 351 und 352 als Teil der Dienstschaltung 230 und jeweils mit einem Zugriffsausgang 190₁ bis 190₃ verbunden. Diese Dekodierungsorgane sind mit einem Eingang ausgestattet, der mit dem Eingang 222 übereinstimmt, wenn man das Organ 330 betrachtet, welches an die gemeinsame Datenleitung 220 angeschlossen ist, und mit Ausgängen für die Kabel F1, F2 und F3 für die Aktivierung eines der Dienstorgane 350, 351 und 352, welches von dem in der Leitung 220 vorhandenen Kode betroffen ist. Diese Dienstorgane speichern die am Ausgang „Cel" des Dekodierungsorgans 330 zur Verfügung gestellte Zelle ab. Die Dienstorgane werden aus passiven Speichern gebildet, die in Warteschleifen-Speichern der Art erster eingegebener Datensatz gleich erster ausgegebene Datensatz (FIFO-Speicher) organisiert sind. Somit werden die Zellen im Takt ihrer Ankunft auf der Ebene des Dienstorganes eingeschriebenen und in dem vom Anwender vorgegebenen Takt entnommen.
6 zeigt ein Dekodierungsorgan 330', das mit dem Kombinationsorgan der 4 zusammenarbeitet. Es wird aus einer Dekodierungsschaltung 360 gebildet und gibt ein aktives Signal über eines der Kabel F1, F2 oder F3 aus, sobald ein diese Dienstorgane betreffender Code betroffen ist. Dieses aktive Signal ermöglicht es dem betroffenen Dienstorgan, die am Ausgang „Cel" vorhandene Zelle abzuspeichern, die direkt an die Leitung 220D angeschlossen ist.
Das Dekodierungsorgan 330'', welches mit den Organen der 5 zusammenarbeitet, wird auf 7 gezeigt. Es wird aus einer Dekodierungsschaltung 360'' gebildet, die sich von der Schaltung 360' nur durch die Tatsache unterscheidet, dass sie mit einer Funktion zur Speicherauffrischung im Takte der Signale H ausgestaltet ist. Diese Schaltung 360'' wird mit den Kode der Leitung 220 über einen Umschalter 365 mit zwei Positionen versorgt, wenn dieser in seiner ersten Position ist. Die Änderungen der Position wird im Takt der Signale H gesteuert. Dieser Umschalter ermöglicht, wenn er in seiner zweiten Position ist, auch die Zuführung der Kodes der Leitung 220 an die Eingänge eines Registers 370. Ein ODER-Gate 372, dessen Eingänge mit den Kabeln F1, F2 und F3 der Dekodierungsschaltung 360'' verbunden sind, genehmigt das Laden dieses Registers, wenn eines der auf einem der Kabel F1, F2 oder F3 übertragenen Signale aktiv ist.
8 zeigt eine vorgezogene Ausführungsform der Erfindung. Nach dieser Ausführung hat die Vorrichtung 160' die Form einer Vielzahl von Netzschaltungen. An diesem auf dieser Figur gezeigten Beispiel wurden vier davon dargestellt: Die Schaltungen 405, 406, 407 und 408, deren Eingänge respektive an die Zugriffspunkte des Netzes 151, 150, 152 und 153 angeschlossen sind und deren Ausgänge über Kombinationsorgane 409, 410, 411 et 412 an die gemeinsame Leitung 220 angeschlossen sind. Diese Leitung 220 wird auf bereits besagte Weise aus zwei Kabellitzen 220A und 220D gebildet, welche respektive die Leitinformationen und die Zellen übertragen. Diese Vorrichtung 160' enthält auch eine Vielzahl von Dienstschaltungen 415, 416, 417 und 418. Die Eingänge der Dekodierungsorgane 420, 421, 422 und 423 der respektiven Dienstschaltungen 415, 416, 417 und 418 sind an diese beiden Litzen 220A und 220D dieser Leitung 220 angeschlossen. Die Struktur der Netzschaltungen 405 bis 408 und die der Dienstschaltungen 415 bis 418 unterscheiden sich von denen der bereits beschriebenen Dienstschaltungen 230 und der Netzschaltungen 205 nur durch ihre Kombinationsorgane und ihre Dekodierungsorgane.
9 zeigt das Detail der Kombinationsorgane der Netzschaltungen 405 bis 408. Diese Organe sind identisch, nur die Takt-Steuersignale H0, H1, H2 und H3, die von einer Umschaltung 328' erzeugt werden, unterscheiden sich. Der Verlauf dieser Signale wird auf 10 gezeigt. Diese Signale werden mit einer Teilung durch 4 von einem Uhrsignal HF, das ebenfalls von der Uhr 328' ausgegeben wird, abgeleitet und in einer Periode des Signals HF gegenseitig in der Phase verschoben. Sie ermöglichen die Zuteilung von Leitungszugriffszeiten für die Netzschaltungen. Die Periode dieser Signale H0 bis H3 ist gleich der kürzesten Zeit, die zwei aus dem Netz 100 kommende Zellen voneinander trennt. Somit versichert man, dass die Übertragung über die Netzkarten abläuft. Das Kombinationsorgan 409 gibt in dem Zeitpunkt, in dem H0 aktiv ist, die Leitinformationen über die Leitung 220A und die Zellen über die Leitung 220D nach einer Zeit aus, die gleich zwei Perioden des HF-Signals entspricht.
Zu diesem Zweck wird das Organ 409 (siehe 9) aus einem ersten Register 505 gebildet, welches mit dem Ausgang der Tabelle 320 verbunden ist und dessen Inhalt über die Leitung 220A jedes Mal dann entladen wird, wenn das Signal H0 aktiv ist. Ein von den Signalen HF gesteuertes doppeltes Register 506 versetzt die Zelle am Ausgang des Kopfteil-Analyse-Organs um zwei Perioden dieses Signals. Das Signal H3 ist es, welches der Zelle der Netzschaltung 405 die Leitung 220D übergibt, indem sie auf eine Ausgangschaltung 507 einwirkt. 11 zeigt die Pipeline-Funktionsweise der Leitungen 220A und 220D, wobei die Referenzen in den Feldern auf die Referenzen der Netze verweisen, welche diese Leitungen verwenden.
12 zeigt das Detail des Dekodierungsorgans 420. Die Struktur der anderen Dekodierungsorgane, welche in direkter Ableitung den Dienstschaltungen 506 bis 508 zugehören, können nur über die Anzahl Aktivierungskabel F1, F2, .... unterschieden werden.
Die Schaltung 420 wird aus einer Dekodierungsschaltung 600 gebildet, welche das aktive Signal liefert, sobald ein Kode in Bezug auf die Dienstschaltung, welche es enthält, in der Leitung 220A anwesend ist. Dieses aktive Signal ermöglicht einerseits das Laden des in der Leitung 220A vorhandenen Kodes in ein Register 610, und es wird andererseits in einer Verzögerungsschaltung 615 abgespeichert, welche von den Signalen HF der Uhr 328' gesteuert wird, um eine Verzögerung gleich zwei Perioden des Signals HF zu bewirken. Das so verzögerte aktive Signal ermöglicht die Abspeicherung der von der Leitung 220D übertragenen Zelle. Die so abgespeicherte Zelle wird an das Dienstorgan geleitet, das von einem der Kabel F1, F2 oder F3 für gültig erklärt wurde, das am Ausgang einer Dekodierungsschaltung 620 liegt und an die Ausgänge des Registers 610 angeschlossen ist.

Claims

Kommunikationssystem mit einem Netz (100) und einer Informations-Demultiplexer-Vorrichtung (160), die Informationszellen von einem seiner Zugriffspunkte (150–155) zu anderen überträgt, wobei die Informationszellen aus einem Kopfteil (HD) gebildet werden, der eine Angabe über den Bestimmungsort enthält, und aus einem Datenteil (PL), welcher aus der zu übertragenden Nutztinformation gebildet wird, und die Vorrichtung enthält: – Mindestens einen Eingangszugriff (200) für den Erhalt der besagten Zellen, – eine Vielzahl von Ausgangszugriffen (190_1–6 ) für Anwender, – mindestens eine Netzschaltung (205), an die ein Eingangszugriff angeschlossen ist und die ein Organ zur Kopfteilanalyse (310) enthält, – eine Vielzahl von Dienstschaltungen (230, 340), denen jeder mindestens ein Ausgangszugriff zugeteilt ist, – eine gemeinsame Leitung (220), dadurch gekennzeichnet, dass jede Netzschaltung (205) eine Leittabelle (320) enthält, um in die gemeinsame Datenleitung (220) eine Leitinformation einzugeben, die zumindest die Dienstschaltung (230, 240) definiert, und ein Kombinationsorgan (325), um über die Datenleitung (220) zugleich die Leitinformationen und die besagten Zellen zu übertragen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dienstschaltungen (230, 240) ein Dekodierungsorgan (330) zum Dekodieren der Leitinformationen und zum Leiten der Zellen an die Dienstorgane (350–352) als Teil der Dienstschaltung enthalten und jeweils mit einem Zugriffsausgang (190_1–6 ) verbunden sind.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Leitung aus einer Litze für die Übertragung der Leitinformationen und aus einer anderen für die Übertragung der Zellen gebildet wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Netzschaltungen vorgesehen sind und dadurch, dass für die Ausgabe der Netzschaltungen über die gemeinsame Datenleitung und deren Zugriff darauf Zeitintervalle vorgesehen sind.
Informations-Demultiplexer-Vorrichtung (160) für ein Netz (100) insbesondere der Art ATM, welches Informationszellen von einem seiner Zugriffspunkte (150–155) zu anderen überträgt, wobei die Informationszellen aus einem Kopfteil (HD) gebildet werden, der eine Angabe über den Bestimmungsort enthält, und aus einem Datenteil (PL), welches aus der zu übertragenden Nutztinformation gebildet wird, und die Vorrichtung enthält: – Mindestens einen Eingangszugriff (200) für den Erhalt der besagten Zellen, – eine Vielzahl von Ausgangszugriffen (190_1–6 ) für Anwender, – mindestens eine Netzschaltung (205), an die ein Eingangszugriff angeschlossen ist und die ein Organ zur Kopfteilanalyse (310) enthält, – eine Vielzahl von Dienstschaltungen (230, 340), denen jeder mindestens ein Ausgangszugriff zugeteilt ist, – eine gemeinsame Leitung (220), dadurch gekennzeichnet, dass jede Netzschaltung (205) eine Leittabelle (320) enthält, um in die gemeinsame Datenleitung (220) eine Leitinformation einzugeben, die zumindest die Dienstschaltung (230, 240) definiert, und ein Kombinationsorgan (325), um über die Datenleitung (220) zugleich die Leitinformationen und die besagten Zellen zu übertragen.