DE69513511T2

DE69513511T2 - Mehrzweck-synchronvermittlungsarchitektur

Info

Publication number: DE69513511T2
Application number: DE69513511T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Chopping
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2015-03-24
Also published as: WO1995026600A3; US6041055A; GB2287857A; ZA952434B; CN1106738C; EP0752179B1; ES2139196T3; CN1144586A; NO964005L; EP0752179A1; JP3605731B2; GB9405993D0; JPH09511108A; GB2287857B; GB9505926D0; AU695340B2; AU1956195A; RU2140717C1; WO1995026600A2; DE69513511D1

Description

Eine gute Fernsprechvermittlungseinrichtung erfordert mehr als nur die Theorie der Tonvermittlung, sie muß den funktionellen Anforderungen gerecht werden und muß ein tontechnisch entwickeltes Produkt sein.
Es gibt viele theoretische Vermittlungstechniken, einige Arten der Einteilung solcher Techniken gemäß der Funktion und noch mehr Realisierungsverfahren. EP-A 0 368 501 offenbart eine synchrone Durchschalteeinrichtung, die eine Anzahl von Vermittlungseinrichtungen mit unterschiedlicher Granularität aufweist, in welcher mehrere externe Verbindungen unterschiedlicher Granularität durchgeschaltet werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Telekommunikationsvermittlungsanordnung (switch fabric) zur Verfügung gestellt, die mindestens zwei Vermittlungseinrichtungen (Koppeleinrichtungen, switch) verschiedener Granularität aufweist, die mittels einer Abschlußeinrichtung miteinander verbunden sind, wobei zusätzlich dazu, daß die Verbindungen niedrigerer Granularität von der zweiten Vermittlungseinrichtung miteinander multiplexiert werden, um Verbindungen höherer Granularität für die erste Vermittlungseinrichtung zu bilden, die Verbindungen höherer Granularität von der ersten Vermittlungseinrichtung abgeschlossen werden und in die Verbindungen niedrigerer Granularität für die zweite Vermittlungseinrichtung demultiplexiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Vermittlungseinrichtung eine Verbindung hat, die nicht eine Verbindung zu einer anderen Vermittlungseinrichtung der Vermittlungsanordnung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die von der ersten Vermittlungseinrichtung bearbeiteten Verbindungen virtuelle Container (VCs) und die von der zweiten Vermittlungseinrichtung bearbeiteten Verbindungen sind 64-kbit/s-Verbindungen und die Abschlußeinrichtung ist eine Mehrfach- Primärraten-Abschlußeinrichtung, welche die von der VC- Vermittlungseinrichtung empfangenen VCs entpackt und daraus das Rahmenkennungssignal extrahiert und vor der Übertragung der Verbindungen an die 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung die in den VCs enthaltenen Verbindungen auf den Zeittakt der 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung synchronisiert, sowie die 64-kbit/s-Verbindungen von der 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung empfängt und vor Übertragung der VCs an die VC- Vermittlungseinrichtung die Primärratenrahmeninformamtion und den VC-Overhead und Stopfinformationen hinzufügt.
In einer alternativen Ausführungsform sind die von der ersten Vermittlungseinrichtung bearbeiteten Verbindungen virtuelle Container (VCs) und die von der zweiten Vermittlungseinrichtung bearbeiteten Verbindungen sind ATM-Zellen und die Abschlußeinrichtung ist eine Zellkopfübersetzungseinheit, welche die von der VC-Vermittlungseinrichtung empfangenen VCs entpackt und vor der Übermittlung der Zellen an die ATM- Vermittlungseinrichtung die ATM-Zellen extrahiert sowie die Zellen von der ATM-Vermittlungseinrichtung empfängt und vor der Übermittlung der VCs an die VC-Vermittlungseinrichtung den VC-Overhead und Stopfinformationen hinzufügt.
Die vorliegende Erfindung soll nun beispielshalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
Fig. 1 ein Beispiel einer einzelnen Anordnung mit 64kbit/s- und VC-Vermittlungseinrichtung zeigt; und
Fig. 2 ein Beispiel separater ATM-, 64-kbit/s- und VC-Vermittlungsanordnungen zeigt;
Fig. 3 separate ATM-, 64-kbit/s- und VC-Vermittlungsanordnungen mit einem Mehrfach-Mux/Demux für ATM und VC12 zeigt;
Fig. 4 separate ATM-, 64-kbit/s- und VC-Vermittlungsanordnungen mit einem Mehrfach-Mux/Demux für ATM und VC4 zeigt.
Ein rekonfigurierbarer Vermittlungsspeicher, der für Zeitvermittlungen und Raumvermittlungen anwendbar ist, gestattet, zwei sehr unterschiedliche Zeitvermittlungsfunktionen effizient mittels eines Typs einer Vermittlungseinheit zu realisieren.
Eine solche rekonfigurierbare Vermittlungseinrichtung kann beispielsweise entweder im ein-Bit- oder fünf-Bit-Modus arbeiten, wobei die Granularität der Vermittlungseinrichtung geändert wird.
Ein Beispiel stellt eine Vermittlungseinrichtung für den synchronen Transfermodus (STM) dar, die Vorrichtungen für mehrere STM-1-Schnittstellen aufweist und außerdem für die Vermittlung von 32 kbit/s, 64 kbit/s oder virtuellen Containern (VC) vorgesehen ist.
Solche rekonfigurierbaren Vermittlungseinrichtungen sind in Patent Nr. GB-A 2 264 612 beschrieben.
Zusätzlich ist in Patent Nr. GB-A 2 227 852 ein Multiplexer/Demultiplexer (Mux/Demux) beschrieben, der mit einem Multiplexerformat genutzt wird, das mehrere CBR-Zeitschlitze aufweist, wobei ein Zeitschlitz, der nicht für CBR-Verkehr genutzt wird, für nachrichtenbasierten Verkehr genutzt wird, um einen zusammengesetzten CBS/nachrichtenbasierten Datenstrom zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise könnte der Mux/Demux auf einer regulären 125 us-Zeitbasis basierende CBR- Dienste übertragen, als auch auf ATM-Zellen basierenden statistischen Verkehr.
Eine Vermittlungseinrichtung muß Eingangsverbindungen an Ausgangsverbindungen übermitteln können. Eine Mehrzweckvermittlungseinrichtung muß mehr als ein Typ von Verbindungen bearbeiten können.
Ein Weg dies zu erreichen besteht darin, parallele Vermittlungsanordnungen innerhalb der Vermittlungseinrichtung vorzusehen, welche die unterschiedlichen Verbindungstypen behandeln.
Ein anderes Verfahren besteht darin, eine Verbindung vom Typ B in eine oder mehrere Verbindungen vom Typ A umzuwandeln, in welchem Fall nur eine Vermittlungseinrichtung für Typ A benötigt wird. Eine andere Verbindung vom Typ C kann ebenfalls umgewandelt werden, so daß sie auch von der Vermittlungseinrichtung für Typ A vermittelt werden kann.
Das erste Verfahren ist deutlich ineffizient und verschwenderisch, während das zweite Verfahren nur effizient ist, wenn die Umwandlungen halbwegs problemlos erfolgen.
Wegen der großen Unterschiede von Verbindungen des asynchronen Transfermodus (ATM) mit unregelmäßigen Ankunftsraten von Zellen zu Verbindungen mit konstanter Bitrate (CBR) mit einem oder mehreren Bytes pro Rahmen ist die Idee, ATM- Verkehr auf einer synchronen Vermittlungsanordnung zu übermitteln, bisher abgelehnt worden. Da es kein befriedigendes Verfahren des Zusammenwirkens zwischen ATM- und CBR- Verbindungen gibt, besteht in jedem Fall selbst in dem Versuch, dieselbe Anordnung zu benutzen, ein sehr geringer Vorteil, insbesondere, da das Mischen von ATM- und CBS- Verbindungen an derselben STM-1-Schnittstelle nicht spezifiziert ist.
Es gibt zwei einfache Maße für die Vermittlungskapazität: die Kapazität der Schnittstellenbandbreite, welche die Summe der Bandbreiten aller Schnittstellen ist;
und die Verbindungskapazität, welche die Gesamtzahl der Verbindungen ist, die die Vermittlungsanordnung vermitteln kann.
Für eine bestimmte Kapazität der Schnittstellenbandbreite erhöht sich mit abnehmender Granularität der Vermittlungseinrichtung die Verbindungskapazität. Mit steigender Verbindungskapazität erhöhen sich die Speicheranforderungen der Vermittlungselemente als auch die Komplexität der Steuermechanismen.
In einem Bereich der Schnittstellenbandbreitekapazitäten und einem Bereich von Vermittlungsgranularitäten können sich die Anforderungen an den Vermittlungsspeicher und die Komplexität der Steuerung beträchtlich ändern.
Es ist offensichtlich, daß, wenn sich die Vermittlungsgranularität mit steigender Schnittstellenbandbreite erhöhen könnte, die Leitungskapazität dann konstant bleiben würde, und ebenso die Komplexität der Steuerung.
Beispiele üblicher Granularitäten sind 64 kbit/s und Spalten. Spalten sind 9 mal 64 kbit/s. SDH nutzt Mehrfach-Spalten, um virtuelle Container zu übertragen. Ein 2048 kbit/s-Strom wird in einem vierspaltigen virtuellen Container übertragen (VC12).
In GB 2264612A ist erklärt worden, wie eine Familie von Vermittlungseinrichtungen aufgebaut werden kann, aus einem kleinen Bereich von Vermittlungsfunktionen.
Es werden dreistufige und einstufige VC-Vermittlungseinrichtungen sowie dreistufige und einstufige 64-kbit/s- Vermittlungseinrichtungen zur Verfügung gestellt.
Obwohl die Vermittlungseinrichtungen feiner Granularität zur Übermittlung von VC-Verkehr genutzt werden können, und dies in bestimmten Fällen geeignet sein wird, ist die STM-1- Leitungsabschlußeinrichtung (SLT für STM-1 line termination) sehr viel komplexer, wenn nicht nur die VCs auf den Vermittlungstakt neugestopft werden müssen, sondern auch die 2048 kbit/s abgeschlossen werden müssen, die in den Nutzlasten enthalten sind und Synchronisationsfunktionen ausgeführt werden müssen.
Wenn die meisten der VCs als vollständige VCs vermittelt werden sollen und nicht in 64 kbit/s aufgeteilt werden sollen, ist es heikel, die STM-1 an Schnittstellenkarten abzuschließen, welche nicht die 2048-kbit/s-Abschlußfunktionen ausführen.
Vor Vermittlung mit 64 kbit/s muß ein VC1 zu einer Primärratenabschlußeinrichtung (PRT für Primary Rate Termination) übermittelt werden, welche die VC1 entpackt und das Rahmenkennungssignal findet, die Leitungszustände überwacht und die 64-kbit/s-Verbindungen auf den Vermittlungstakt synchronisiert. Es können mehrere Teile auf einer Mehrfach-PRT(MPRT)- Karte enthalten sein.
Fig. 1 zeigt eine einzelne Vermittlungsanordnung mit STM-1- leitungsabschlußeinrichtung (SLT) und Mehrfach-Primärratenabschlußeinrichtungen (MPRT). Diese führt teils die Durchschaltung von VC, teils die Vermittlung von 64 kbit/s aus.
Fig. 2 zeigt zwei Anordnungen, die dieselbe Gesamtfunktion aufführen.
Zur Vereinfachung zeigen die Figuren nicht die Bearbeitung der Einheiten, Teilnehmerverbindungen, Signalisierung, 2048- kbit/s-Verbindungen usw.
Das Konzept mit Mehrfach-Vermittlungseinrichtungen früherer Anwendungen, auf die zuvor Bezug genommen wurde, ist zu einer seriellen (anstatt parallelen) Form einer Hybridvermittlung entwickelt worden.
Es scheint, daß serielle Vermittlungsarchitekturen effizienter als parallele Vermittlungsarchitekturen sind.
Wiederum auf Fig. 1 bezugnehmend ist eine Vermittlungseinrichtung eine große SDH-Durchschalteeinrichtung und die andere eine kleine Dienstevermittlungseinrichtung mit 64- kbit/s-Granularität.
Durchgehender SDH-Verkehr wird nur durch die Vermittlungseinrichtung mit VC12-Granularität geleitet, muß also nur von der SLT bearbeitet werden.
64-kbit/s-Verkehr muß durch die SLT und die VC12- Vermittlungseinrichtung geführt werden, um die MRPT (Mehrfach-Primärrraten-Abschlußeinrichtung) zu erreichen, so daß die Multiplexierung vor Vermittlung durch die 64-kbit/s- Vermittlungseinrichtung synchronisiert werden kann.
In Fig. 2 ist zu der Vermittlungseinrichtung aus Fig. 1 eine ATM-Vermittlungseinrichtung hinzugefügt.
Ein Teil des ATM-VC4-Verkehrs wird als ein VC4 über die VC12-Vermittlungseinrichtung zu einer VC4-HTU übermittelt. Die andere HTU erwartet M (angenommen 63) · VC12 für ATM niedriger Rate.
Einige der an einer STM-1-Schnittstelle empfangenen VC12s sind nicht zum Durchschalten oder zur 64-kbit/s-Vermittlung vorgesehen, sondern haben ATM-Format für ATM-Vermittlung.
Folglich muß der ATM-Verkehr über die SLT und die VC12- Vermittlungseinrichtung geführt werden, um die HTU (Datenkopfübersetzungseinheit) und andere Abschlußfunktionen zu erreichen, die für die ATM-Vermittlung notwendig sind.
Fig. 3 zeigt nicht nur die ATM-Vermittlungseinrichtung sondern auch die Multiplexer/Demultiplexer, wie in Patent GB-A 2 227 852 beschrieben. Jede weitere Bezugnahme auf einen folgenden Multiplexer oder Demultiplexer betrifft solch eine Einrichtung.
In diesem Fall muß eine 2-Mbit/s-Verbindung, die als ein VC12 übertragen wird, welcher 64-kbit/s- und ATM-Verkehr beinhaltet und das Multiplexer-Format nutzt, folgendermaßen behandelt werden: Ankunft an STM-1
Fig. 4 zeigt nur VC4-HTUs. Der ATM-Strom von dem Multiplexer/Demultiplexer ist nicht N · VC12 sondern ein VC4, die anderen Schnittstellen zu dem Multiplexer sind dieselben.
In diesem Fall muß eine 2-Mbit/s-Verbindung, die als ein VC12 übertragen wird, welcher 64-kbit/s- und ATM-Verkehr beinhaltet und das Multiplexer-Format nutzt, folgendermaßen behandelt werden: Ankunft an STM-1
Wenn die ATM-Vermittlungseinrichtung keine Möglichkeit besitzt, ATM-Verbindungen niedriger Rate zu akzeptieren, dann wäre die Multiplexierung von N x der niedrigen Rate in eine hohe Rate notwendig.
Es mag scheinen, daß die beschriebenen Verfahren eine ziemlich große Zahl von Übermittlungen in den Vermittlungseinrichtungen beinhalten. Es mag viel leichter erscheinen, einen Kasten zu zeichnen und ihn eine Hybrid-Vermittlungseinrichtung zu nennen. Solange leider nicht der Inhalt einer solchen Vermittlungseinrichtung definiert ist, die Komplexität einer parallelen Vermittlungsfähigkeit und die Organisationsdaten (overhead) aller Vermittlungsschnittstellen, die in der Lage sind, alle Stufen des SDH-Stopfens, Entstopfens, 2048-kbit/s-Abschluß, ATM-Zellkopfübersetzung und Verkehrskontrolle zu behandeln, mag dann der einfache Kasten leichter erscheinen, aber dies könnte sich als sehr irreführende Annahme herausstellen.
Die serielle Architektur bedeutet, daß nur die SDH-Schnittstellen nicht gesichert sind und nicht durch einen Vermittlungsvorgang zu ersetzen sind. Die HTU-, Multiplexer- und MPRT-Einheiten können alle in einer eins-zu-N-Ersatz- Anordnung ersetzt werden. Dies sollte helfen, die Instandhaltung, Verkehrslenkung und Resourcen-Verwaltung zu vereinfachen.
Denkt man an den unbewiesenen Fall der universellen ATM- Netze, scheint die Verwendung von Vermittlungseinrichtungen mit einer kleinen ATM-(oder jeder anderen Datenvermittlungs-) einrichtung und die Multiplexierung eine weit praktischere Lösung zu bieten.
Es ist klar, daß, wenn nur eine Vermittlungsanordnung vorhanden ist, diese mit einer 64-kbit/s-Granularität arbeiten muß. Wenn zwei Vermittlungsanordnungen vorgesehen sind, kann eine Anordnung nur für VC sein, die auf eine wesentlich größere Größe als eine 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung erweitert werden kann.
Einige Beispiele sind nachfolgend angeführt:
- kombinierter SDH-Einfüge/Ausblend-Multiplexer und Konzentrator mit einstufiger VC-Vermittlungseinrichtung und einstufiger 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung;
- kleine Durchschalteeinrichtung und kleine PSTN-Hauptvermittlungsstelle mit einer dreistufigen 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung, die 64-kbit/s-Verbindungen und VCs bearbeitet;
- größere Durchschalteeinrichtung und größere PSTN-Hauptvermittlungsstelle;
- eine dreistufige VC-Vermittlungseinrichtung und eine dreistufige 64-kbit/s-Vermittlungseinrichtung.
Diese Beispiele geben einen Einblick in die Flexibilität, die durch diese Vermittlungsarchitektur und der Verwendung von Mehrfach-Primärraten-Abschlußeinrichtungen zur Verbindung zwischen Vermittlungseinrichtungen oder zur Schleifenrückführung auf dieselbe Vermittlungseinrichtung geboten wird.

Claims

1. Telekommunikationsvermittlungsnetz (fabric) enthaltend mindestens zwei Koppeleinrichtungen verschiedener Granularität, die miteinander mittels einer Abschlußeinrichtung verbunden sind, wobei zusätzlich dazu, daß die Verbindungen niedrigerer Granularität miteinander multiplexiert werden, um Verbindungen höherer Granularität für die erste Koppeleinrichtung zu bilden, die Verbindungen höherer Granularität von der ersten Koppeleinrichtung abgeschlossen und in Verbindungen geringerer Granularität für die zweite Koppeleinrichtung demultiplexiert werden,

dadurch gekennzeichnet,

daß nur eine Koppeleinrichtung eine Verbindung hat, die nicht eine Verbindung zu einer anderen Koppeleinrichtung des Vermittlungsnetzes ist.

2. Vermittlungsnetz (fabric) nach Anspruch 1, bei dem die von der ersten Koppeleinrichtung bearbeiteten Verbindungen virtuelle Container (VCs) und die von der zweiten Koppeleinrichtung bearbeiteten Verbindungen 64 kbit/s-Verbindungen sind, bei dem die Abschlußeinrichtung eine Mehrfach-Primärraten- Abschlußeinrichtung ist, die die von der VC-Koppeleinrichtung empfangenen VCs entpackt und davon das Rahmenkennungssignal extrahiert und vor der Übertragung der Verbindungen an die 64 kbit/s Koppeleinrichtung die in den VCs enthaltenen Verbindungen mit dem Zeittakt der 64 kbit/s-Verbindungen von der 64 kbit/s-Koppeleinrichtung synchronisiert sowie die 64 kbit/s- Verbindungen von der 64 kbit/s-Koppeleinrichtung empfängt und vor Übertragung der VCs an die VC-Koppeleinrichtung Primärratenrahmeninformation, den VC-Overhead (Kopfinformation) und die Stopfinformation hinzufügt.

3. Vermittlungsnetz (fabric) nach Anspruch 1, bei dem die von der ersten Koppeleinrichtung bearbeiteten Verbindungen virtuelle Container (VCs) und die von der zweiten Koppeleinrichtung bearbeiteten Verbindungen ATM-Zellen sind und bei dem die Ab schlußeinrichtung eine Kopfübersetzungseinheit ist, die die von der VC-Koppeleinrichtung empfangenen VCs entpackt und vor der Übermittlung der Zellen zu der ATM-Koppeleinrichtung die ATM-Zellen extrahiert sowie die Zellen von der ATM- Koppeleinrichtung empfängt und vor Übermittlung der VCs an die VC-Koppeleinrichtung den VC-Overhead (Kopfinformation) und die Stopfinformation hinzufügt.