DE69619843T2

DE69619843T2 - Atm-vermittlung mit hoher leistung

Info

Publication number: DE69619843T2
Application number: DE69619843T
Authority: DE
Inventors: E. Beshai; A. Munter
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-10-10
Also published as: US5745486A; WO1997016004A1; DE69619843D1; EP0857383B1; CA2233628C; CA2233628A1; EP0857383A1; JP3074353B2; JPH10512422A

Description

Technisches Gebiet und gewerbliche Anwendbarkeit

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ATM-Vermittlungen. Insbesondere ist sie auf ATM-Vermittlungen mit hoher Kapazität gerichtet, die Dreher oder Drehwähler und gemeinsame Speichermodule verwenden.

Stand der Technik

Traditionelle ATM-Vermittlungen sind primär zellensynchron. Die beiden populärsten Konfigurationen, die bei großen Vermittlungsknoten verwendet werden, sind die Puffer- Raumlagenvielfach-Puffer- und die Drei-Pufferstufen-Netze. Fig. 1 zeigt ein typisches Puffer-Raumlagenvielfach-Puffer-Netz. Ein NxN-Einstufen-Raumlagenvielfach verbindet N asynchrone Multiplexer mit N asynchronen Demultiplexern. Eine Prioritätswarteschlangenbildung kann an den Einlaßmodulen vorgesehen sein, um die Dienstequalität (QOS) von Verkehrsströmen zu steuern, die zu unterschiedlichen Klassen gehören. Die Einlaßmultiplexer und die Auslaßdemultiplexer können gepaart werden, um eine gefaltete Architektur mit einer Zwischenmodulvermittlung zu bilden. Bei einer asynchronen Multiplexierung an ihrem Einlaß erfordert diese Konfiguration einen schnellen Mechanismus zur Konkurrenzauflösung. In der klassischen Puffer-Raumlagenvielfach- Puffer-Architektur erfolgt eine Konkurrenzbereinigung zur Auflösung mehrfacher gleichzeitiger Anforderungen für einen vorgegebenen Auslaß auf einer Zellen- pro-Zellen- Basis, was einen schnellen Mechanismus erfordert.
Fig. 2 zeigt eine bekannte einfache Drei-Puffer-Stufen-Konfiguration. Diese Konfiguration hat dank der zusätzlichen Pufferstufe kein Konkurrenzauflösungsproblem, hat jedoch gewisse Kapazitätsbeschränkungen. Bei der Architektur nach Fig. 2 ist jede Komponente eine n · n Komponente mit einem gemeinsamen Speicher (CM) oder eine ausgangsgepufferte (OB) Vermittlung; n ist typischerweise 16 oder ähnlich und es gibt P in der Mitte angeordnete Moduleinheiten. Wenn P = n ist, so ist die Gesamtkapazität auf das n²-fache der Verbindungsstreckengeschwindigkeit r beschränkt. Bei der gefalteten Architektur, die nachfolgend beschrieben wird, ist die Kapazitätsgrenze gleich dem (¹/&sub2;)n²- fachen der Verbindungsstreckengeschwindigkeit r. Die Zellen einer vorgegebenen Verbindung zwischen unterschiedlichen äußeren Moduleinheiten müssen durch das gleiche Zwischenvermittlungsmodul geführt werden, um eine richtige Zellenreihenfolge zu garantieren. Ein Prioritätsdienst kann an einer oder mehreren Stufen gerätemäßig ausgebildet werden.
Wie dies weiter oben erwähnt wurde, haben die zellensynchronen Vermittlungen Kapazitätsbegrenzungen. Das US-Patent 5 475 679, das am 12. Dezember 1995 (Munter) erteilt wurde, beschreibt eine Vermittlungsarchitektur, die für Netze mit einer sehr hohen Geschwindigkeit geeignet ist. Die Konstruktion wurde durch zwei Hauptprinzipien geleitet. Das erste besteht in der Übertragung mehrfacher Zellen, aufgefüllt durch eine annehmbare Schutzzeit, um das Hochgeschwindigkeits-Zellensynchronisationsproblem zu umgehen. Das zweite Prinzip besteht im Sortieren ankommender Zellen am Einlaß zur Erleichterung der internen Leitweglenkung und der Überlastkontrolle innerhalb der Vermittlung. Die mehrfachen Zellen, die nachfolgend als Burst bezeichnet werden, müssen zu dem gleichen Austrittsport gehören, und die Burst-Länge könnte sich erheblich von einer Zelle zu hundert Zellen oder dergleichen ändern. Die Bursts werden direkt vom Einlaß zum Auslaß über ein optisches Raumlagenvielfach übertragen und ein zentrales Steuergerät wird dazu verwendet, eine kollisionsfreie Übertragung zu verwirklichen. Als solche ist die Vermittlungskapazität hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des Steuergeräts begrenzt.
Genauer gesagt weist die klassische Puffer-Raumlagenvielfach-Puffer-Architektur einen einzigen Eingangspuffer (vielleicht pro Klasse) auf, und die Zielinformation wird lediglich in den Zellen-Anfangsblöcken gespeichert. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, werden bei der Architektur des oben genannten US-Patents auf den Namen von Munter die Zellen entsprechend ihrem Ziel sortiert, wodurch die Konkurrenzauflösungsaufgabe erleichtert wird. In Fig. 3 ist der gemeinsame Puffer jeder Einlaßmoduleinheit (Einlaß an das Raumlagenvielfach) in eine Anzahl von eine veränderbare Länge aufweisenden Abschnitten unterteilt. Die Anzahl der Abschnitte ist N oder kleiner, in Abhängigkeit von der Anzahl der Einlaß-Moduleinheiten. Ein Prioritätsdienst kann gerätemäßig durch eine weitere Unterteilung jedes Abschnittes entsprechend der Anzahl von Klassen pro Ziel ausgebildet werden. Die Zwischenmodul-Nutzinformationsübertragung beruht auf Anforderungen und Zuteilungen. Eine Einlaß-Moduleinheit, die an eine Auslaß- Moduleinheit zu sendende Zellen hat, muß ihre Absicht hierfür signalisieren. Das Steuersystem entscheidet über die Zeit der Nutzinformationsübertragung und die Anzahl von Zellen in jeder Transaktion. Die Nutzinformation wird in Form von homogenen Bursts übertragen. Ein homogener Burst enthält Zellen des gleichen Ziels, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Leerlaufschlitze, die in Fig. 4 gezeigt sind, stellen die Schutzzeit zwischen Bursts dar. Dies führt zu zwei Möglichkeiten: ein Protokoll mit zentralisierter Steuerung, oder ein Protokoll, das auf einer verteilten Steuerung beruht. Die Architektur in der anhängigen Anmeldung beruht auf einer zentralen Steuerung. Eine Einlaßmoduleinheit macht eine Anforderung dadurch, daß einfach das erforderliche Ziel und die Anzahl der Zellen in der derzeitigen Nutzinformation angegeben wird. Diese Information wird über einen Steuerbus ausgesandt, auf den periodisch (oder durch irgendeine andere Disziplin) durch das zentrale Steuergerät zugegriffen wird. Die Zellenreihenfolge wird in natürlicher Weise beibehalten, weil Anforderungen jeweils einzeln zu einer Zeit verarbeitet werden. Die höchste individuelle Verbindungsrate ist gleich der Einlaß-Port-Rate, beispielsweise 600 Mb/s oder dergleichen. Die Kapazität der Vermittlung ist hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des Steuergeräts begrenzt. Sellbst bei einem speziell hierfür vorgesehenen Prozessor pro Einlaß, der den Verkehrsstrom steuert, würden übermäßige Verzögerungen auftreten, wenn die Anzahl der Ziele groß ist. Bei einer relativ kleinen Anzahl von Einlaß- (Auslaß-) Moduleinheiten, beispielsweise N = 16, ist das Zellenverzögerungsverhalten ausgezeichnet. Weiterhin ist der Einlaß-Puffer-Bedarf bei relativ hohen Verkehrslasten recht mäßig. Somit ist ein infinitesimaler Zellenverlust mit einer annehmbaren Puffergröße zu verwirklichen.
In dem US-Patent 5 168 492 (Beshai et al), vom 1. Dezember 1992 werden ATM//STM- Paketvermittlungen mit rotierendem Zugrriff beschrieben, die funktionell äquivalent zu der klassischen Puffer-Raumlagenvielfach-Puffer-Architektur sind. Bei der grundlegenden Ausführungsform werden hierbei in der Mitte liegende Paketpuffer mit einem Drehwähler (Umschalter) an ihren Eingängen und Ausgängen verwendet.
Die Verwendung einer Burst-Übertragung, von optischen Drehwählern und von einer verteilten Steuerung erleichtert die Konstruktion von eine hohe Kapazität aufweisenden Vermittlungen unter Verwendung von eine niedrigere Kapazität aufweisenden Moduleinheiten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine erhebliche Kapazitätsvergrößerung verwirklicht werden, wenn Drehwähler verwendet werden und mehrere Steuergeräte gleichzeitig an nicht-überlappenden Einlaß-Auslaß-Paaren arbeiten. Dies kann in einer einfachen Weise erreicht werden, wenn die Bedingung, daß ein Burst Zellen des gleichen Ziels enthalten muß, gelockert wird, und wenn die Bursts die gleiche Größe aufweisen. Bei der Architektur nach Fig. 3 sind die Bursts homogen (das heißt, alle die Burstzellen haben das gleiche Ziel) und sie weisen eine veränderbare Länge auf, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Steuerung kann verbessert werden, wenn die Bursts heterogen sind und die gleiche Größe aufweisen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Ein heterogener Burst kann Zellen von unterschiedlichen Zielen enthalten. Die Erfindung verwendet daher die in der oben genannten anhängigen Patentanmeldung beschriebenen Konzepte und die Idee eines rotierenden Zugriffs des US-Patents 5 168 492, um eine Vermittlung mit einer endgültigen Kapazität von mehreren Tera-Bits/s zu konstruieren. Die maximale Verbindungsrate, die die zulässige Rate für einen einzelnen Benutzer ist, ist die Einlaß-Port-Geschwindigkeit.

Ziele der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine eine hohe Kapazität aufweisende ATM-Vermittlung zu schaffen, die Drehwähler in einer dreistufigen Konfiguration verwendet und Daten in heterogenen Bursts mit einer vorgegebenen Länge überträgt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Vermittlung von Daten in heterogenen Bursts einer vorgegebenen Länge zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine eine hohe Kapazität aufweisende ATM- Vermittlung zu schaffen, die eine Anpassung von Zellen zwischen Eingangspuffern und in der Mitte liegenden Puffern verwendet.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Vermittlung von Daten in heterogenen Bursts mit einer vorgegebenen Länge zu schaffen, das den Schritt der Anpassung von Zellen zwischen den Einlaß-Stufen und den in der Mitte liegenden Stufen einschließt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine eine hohe Kapazität aufweisende ATM- Vermittlung zu schaffen, die intern nicht blockierend ist.

Offenbarung der Erfindung

Kurz gesagt bezieht sich die Erfindung gemäß einem Gesichtspunkt auf ein eine hohe Kapazität aufweisendes ATM-Vermittlungssystem zum Vermitteln von Daten in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen zwischen N Einlaßmodulen und M Auslaßmodulen in jeder aufeinanderfolgenden Zugriffszeit, wobei M und N positive ganze Zahlen sind. Das Vermittlungssystem umfaßt die N Einlaßmoduleinheiten, die Puffer aufweisen, wobei jeder Puffer speziell jedem der Auslaßmoduleinheiten zugeordnet ist, um Zellen entsprechend der Ziel-Auslaßmoduleinheiten der Zellen in jeweiligen Puffern und P gemeinsamen Speichern zu speichern, wobei P eine positive ganze Zahl ist, wobei jeder gemeinsame Speicher M Speicherabschnitte aufweist, von denen jeder in der Lage ist, zumindest die genannte vorgegebene Anzahl von Zellen aufzunehmen und die jeweils jeder Auslaßmoduleinheit ausschließlich zugeordnet sind. Das Vermittlungssystem schließt weiterhin einen Einlaß-Drehwähler oder -Dreher zur zyklischen Verbindung, in jeder Zugriffszeit, der N-Einlaßmoduleinheiten und der P gemeinsamen Speicher derart, daß jeweilige Zellen von den N-Einlaßmoduleinheiten übertragen und in jeweiligen Abschnitten entsprechend der Ziel-Auslaßmoduleinheit jeder Zelle gespeichert werden, und einen Auslaß-Drehwähler oder -Dreher zur zyklischen Verbindung, in jeder Zugriffszeit, der P gemeinsamen Speicher und der der N-Auslaßmoduleinheiten derart ein, daß die jeweiligen Auslaß-Moduleinheiten mit den jeweiligen Speicherabschnitten verbunden sind, um darin enthaltene Zellen auszulesen.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Vermitteln von Daten in einem Burst mit einer vorgegebenen Anzahl von Zellen zwischen N-Einlaß- Moduleinheiten und M-Auslaßmoduleinheiten in jeder aufeinanderfolgenden Zugriffszeit gerichtet, wobei M und N positive ganze Zahlen sind. Das Verfahren umfaßt Schritte, bei denen jede der N-Einlaßmoduleinheiten Zellen in getrennten Puffern entsprechend den Ziel-Auslaß-Moduleinheiten der Zellen speichert und zyklisch die N-Einlaß-Moduleinheiten und die P gemeinsamen Speicher verbindet, wobei P eine positive ganze Zahl ist. Das Verfahren schließt weiterhin die Schritte der Übertragung, in jeder Zugriffszeit, des Bursts mit der vorgegebenen Anzahl von Zellen von einer der N-Einlaß-Moduleinheiten zu jeweiligen Speicherabschnitten eines der gemeinsamen Speicher gemäß der Ziel-Auslaß- Moduleinheiten der Zellen und der zyklischen Verbindung der gemeinsamen Speicher und der M-Auslaß-Moduleinheiten ein, derart, daß jewelige Auslaß-Moduleinheiten mit dem jeweilligen Speicherabschnitt verbunden werden, um darin enthaltene Zellen auszulesen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine bekannte Puffer-Raumlagenvielfach-Puffer-Vermittlung.
Fig. 2 ist eine bekannte Dreistufen-Vermittlung.
Fig. 3 zeigt eine eine Puffer-Raumlagenvielfach-Vermittlung mit Einlaßsortierung und Burst-Übertragung.
Fig. 4 zeigt eine veränderliche Länge aufweisende homogene Bursts.
Fig. 5 zeigt eine eine konstante Länge aufweisende heterogene Bursts.
Fig. 6 ist eine dreistufige, über Drehwähler verbundene Vermittlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 ist eine dreistufige Vermittlung mit Einlaß-Sortierung, Burst-Übertragung und verteilter Steuerung, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 8 zeigt die Betriebsweise eines rotierenden Zugriffs auf in der Mitte angeordnete CM (gemeinsame Speicher) gemäß der Erfindung.
Fig. 9 zeigt den Anpaßprozess der Erfindung.
Fig. 10 zeigt den gleichzeitigen Anpaßprozeß.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine Ringkonfiguration verwendet.
Fig. 12 ist ein Vermittlungssystem in einer gefalteten Architektur.
Fig. 13 ist eine Multiplexer-/Demultiplexer-Vermittlung mit gemeinsamen Speicher.
Fig. 14 ist ein k²xk²-Drehwähler, der 2k Einheiten von kleineren kxk-Drehwählern erfordert.
Fig. 15 ist ein k³xk³-Drehwähler, der 3k² Einheiten von kleineren kxk-Drehwählern erfordert.
Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, die die Einlaßpuffer-Belegungsverteilung zeigt, und
Fig. 17, 18 und 19 sind graphische Darstellungen, die Zellenverzögerungs- Komplimentärfunktionen unter unterschiedlichen Bedingungen zeigen.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 6 zeigt schematisch eine Vermittlungsarchitektur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind N Einlaß-Moduleinheiten 30 und N Auslaß- Moduleinheiten 32 über zwei optische Drehwähler 34,36 und P in der Mitte angeordnete Moduleinheiten 38 miteinander verknüpft. Jede Einlaß-Moduleinheit empfängt Daten von n Eingängen 40 und sie sendet multiplexierte Daten an den Drehwähler 34 über eine serielle Verbindungsstrecke 42. Jede Auslaß-Moduleinheit nimmt multiplexierte Daten von dem Drehwähler 36 an und demultiplexiert sie auf n Ausgänge 44. N, P und n sind irgendwelche positiven ganze Zahlen. Es ist weiterhin möglich, eine unterschiedliche Zahl von Einlaß- und Auslaß-Moduleinheiten zu haben. Bei dieser Ausführungsform sind die Einlaß-, in der Mitte liegenden und Auslaß-Moduleinheiten durch mehrere gemeinsame Speicher-Moduleinheiten gebildet, die mit CM&sub0; - CMN-1, und CM&sub0; - CMP-1, bezeichnet sind. Jeder Drehwähler oder Dreher ist ein kxk-Drehwähler, worin k> 1 ist, der ein periodischer Wähler ist, der in gleichmäßiger Weise jeden seiner Eingänge mit jedem seiner Ausgänge verbindet. Dies heißt mit anderen Worten, daß er ein Zähler-gesteuerter kxk-Wähler ist. Er wirkt als k Parallelsätze von k seriellen Verbindungsstrecken (insgesamt k² Verbindungsstrecken). Mit identischen Einlässen mit einer Geschwindigkeit, beispielsweise χ b/s jeweils, ist die Geschwindigkeit jeder Verbindungsstrecke χ/k b/s. Diese Verbindungsstrecken werden nachfolgend als "virtuelle Verbindungsstrecken" bezeichnet. Sie werden virtuell genannt, weil sie rekonfigurierbar sind. Eine virtuelle Verbindungsstrecke verbindet einen äußeren CM (gemeinsamen Speicher) mit einem in der Mitte liegenden CM während eines festen Intervalls von mehreren Zeitschlitzen (ein Zeitschlitz ist die Zellendauer). Dieses Intervall wird die "Zugriffszeit" genannt, die mit Δ bezeichnet ist.
Ein Burst von Zellen mit möglicherweise unterschiedlichen Zielen wird von einem Einlaß- CM zu einem in der Mitte angeordneten CM pro Zugriffszeit übertragen. Die höchste Einzelverbindungsrate ist r(n/P), worin n die Anzahl von externen Ports oder Anschlüssen pro CM ist, P die Anzahl von in der Mitte angeordneten CM s ist und r die Geschwindigkeit eines externen Ports ist. Diese Konfiguration arbeitet nahezu exakt genauso wie die dreistufige Vermittlung, die in Fig. 2 gezeigt ist, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß die Verbindungsstrecken von einer vorgegebenen äußeren Moduleinheit zu dem Satz von in der Mitte angeordneten Moduleinheiten bei dieser Architektur schnell und intermittierend sind, verglichen mit der langsameren und kontinuierlichen Betriebsweise bei der Standardarchitektur nach Fig. 2, so daß die Notwendigkeit für eine Burst-Übertragung besteht.
Diese Architektur erfordert keine Steuerkommunikationen zwischen den Stufen. Die Kapazität ist praktisch unbegrenzt. Die Gesamtzellen-Verzögerungsänderung kann jedoch für CBR- (Konstant-Bitraten-) und anderen verzögerungsempfindlichen Verkehr unannehmbar sein. Dieses Problem kann durch eine geeignete Pfadselektion für die virtuellen Verbindungen an der Verbindungszugangsstufe und durch die Bereitstellung einer Prioritäts-Klassifizierung zumindest an den in der Mitte angeordneten CM's gelöst werden.
Grundsätzlich sollte der interne Leitweglenkungsmechanismus den verzögerungsempfindlichen Verkehr gerecht auf die in der Mitte angeordneten CM's verteilen, wobei ihnen eine hohe Übertragungspriorität zu den Ausgangs-Moduleinheiten gegeben wird. Es gibt unterschiedliche Verkehrsklassifizierungen, wie zum Beispiel die CBR, die VBR (veränderliche Bit-Rate) und die ABR (verfügbare Bit-Rate). Eine einzelne Verbindung muß unabhängig von der Klassifizierung den gleichen in der Mitte angeordneten CM verwenden, um eine richtige Zellenfolge aufrechtzuerhalten. Diese Forderung begrenzt die höchste Verbindungsrate pro Benutzer auf r·n/P. Wenn beispielsweise r = 620 Mb/s ist, n = 16 ist und P = 256 ist, so beträgt die Kapazität der Vermittlung angenähert 2,5 Tb/s, doch ist die höchste Verbindungsrate kleiner als 40 Mb/s (620 · 16/256). Somit ist der Preis einer höheren Kapazität eine verringerte obere Grenze der einzelnen Verbindungsraten.
Die gleiche hohe Kapazität, jedoch mit einer Einzelverbindungsrate, die so hoch ist, wie die externe Port-Geschwindigkeit, wird mit weiteren Steuerungen verwirklicht, wie dies weiter unten in Verbindung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird.
Fig. 7 zeigt eine derartige Ausführungsform, die einen Anpaßprozeß verwendet.
Während eines Zyklus des Drehwählers besucht jede Einlaß-Moduleinheit 50 jeden in der Mitte angeordneten CM 52. Die Zugriffszeit, die mit Δ (Schlitze) bezeichnet ist, während jedes Besuchs ist festgelegt. Bei einer Drehwähler-Port-Geschwindigkeit von 10 Gb/s entspricht beispielsweise ein Wert von Δ = 16 ungefähr 0,7 usec. Während jeder Zugriffszeit wird eine Anzahl von Zellen, die zu einem oder mehreren Auslaß- Moduleinheiten gehören, übertragen. Eine Schutzzeit von einer oder zwei Zellen kann innerhalb jeder Zugriffszeit erforderlich sein. Die produktive Zeit der Zugriffszeit wird nachfolgend als Arbeitszyklus bezeichnet, und die Anzahl von Zellen pro Arbeitszyklus wird mit Δ bezeichnet. Ein Steuerfeld in dem in der Mitte angeordneten CM speichert die Anzahl von Zellen, die für jede der N-Auslaß-Moduleinheiten bestimmt ist. Bei dieser Ausführungsform sind N Einlaß- und Auslaß-Moduleinheiten vorgesehen, jedoch sind ungleiche Zahlen möglich. Während jeder Zugriffszeit liest jede Auslaß-Moduleinheit die für sie bestimmten Zellen und setzt den entsprechenden Eintrag des Steuerfelds auf Null. Die maximale Anzahl von pro Zugriffszeit gelesenen Zellen ist D (beispielsweise 14, wenn Δ zu 16 Zellen gewählt ist und eine Schutzzeit von zwei Zellen verwendet wird). Der Zugang von Zellen zu den in der Mitte angeordneten CM's beruht auf einem Anpassungprozeß. Die Kapazität hängt von der Größe des Drehwählers ab und ist praktisch unbegrenzt. Es ergibt sich eine konstante Verzögerung von jedem Einlaß zu jedem Auslaß. Diese Verzögerung ändert sich von einer Zugriffszeit (in der Größenordnung von 1 us) auf N Zugriffszeiten, ist jedoch für das gleiche Einlaß-Auslaß- Paar konstant. Beispielsweise beträgt mit 16 OC12- (optischer Träger, ungefähr 620 Mb/s) Ports pro CM Einlaß-Moduleinheit, ein Zeitschlitz (ATM-Zellendauer) an dem optischen Drehwähler-Port ungefähr 40 nsec. Wenn eine Zugriffszeit von 16 Schlitzen (ungefähr 0,7 usec) ausgewählt wird, so ist die konstante Verzögerung im schlimmsten Fall bei einer großen Vermittlung mit 256 in der Mitte angeordneten CM-Moduleinheiten (2,5 Tb/s Kapazität) weniger als 200 usec.
Während jeder Zugriffszeit (beispielsweise mit einer Dauer von 16 Schlitzen) überträgt jede Einlaß-Moduleinheit einen Burst von Zellen an die in der Mitte angeordnete Moduleinheit. Die Anzahl von übertragenen Zellen ist durch den Arbeitszyklus begrenzt, der als die Verbindungsperiode (in Zellen-Zeiten), abzüglich der Schutzzeit (beispielsweise eine oder zwei Zellen) definiert ist. Bei einer 16-Schlitz-Zugriffszeit mit einer Schutzzeit von zwei Schlitzen ist der Arbeitszyklus 14. Die Zellen können zu vielen Auslaß-Moduleinheiten gehören.
Fig. 8 zeigt die Betriebsweise der in der Mitte angeordneten CM's 60 in einer 8 · 8- Vermittlung (N = 8), wobei jede Reihe einen in der Mitte angordneten CM darstellt, der logisch in acht Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder einer Auslaß-Moduleinheit entspricht. Ein Abschnitt is so breit (wiederum lediglich logisch) wie der Arbeitszyklus (beispielsweise 14 Zellen). Während einer Zugriffszeit speichert die Einlaß-Moduleinheit 6 in Fig. 8 Zellen, in den oberen CM, die für die Auslaß-Moduleinheiten 1, 2, 4 und 7 bestimmt sind. Jede Einlaß-Moduleinheit kann während der Zugriffszeit in unterschiedliche Abschnitte schreiben, worauf sich der Drehwähler auf die nächste Position bewegt. Die einen Zugriff ausführende Auslaß-Moduleinheit kann lediglich das lesen, was sich in ihren ausschließlich zugeordneten (logischen) Abschnitten befindet. Somit liest die Auslaß-Moduleinheit 6 lediglich Zellen, die im Abschnitt 6 jeder Reihe gespeichert sind, während sich der Drehwähler herum bewegt.
Die Zusammensetzung des Burst wird durch einen einfachen Anpaß- oder Übereinstimmungsprozeß bestimmt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Jede Einlaß- Moduleinheit hält eine Gruppe 70 der Anzahl der wartenden Zellen pro Ziel und jede in der Mitte angeordnete Moduleinheit hält eine Gruppe 72 der Anzahl von freien Schlitzen pro Ziel. Die zwei Gruppen werden in einer zyklischen Reihenfolge auf Übereinstimmung gebracht. Wie dies bei 74 gezeigt ist, ist die Anzahl der angenommenen Zellen kleiner als die Anzahl der wartenden Zellen und die Anzahl von freien Schlitzen für jedes überprüfte Ziel, wobei die Gesamtzahl durch den Arbeitszyklus begrenzt ist.
Fig. 10 zeigt die gleichzeitige Übertragung von Bursts von N-Einlaß-Moduleinheiten auf N in der Mitte angeordnete Moduleinheiten (P = N). In der Figur führen die Einlaß- Moduleinheiten 0, 1, ..., N-2, N-1 einen Zugriff auf die in der Mitte angeordneten Moduleinheiten 1, 2, ..., N-1, 0 aus. Die logische Reihenfolge der Drehung muß nicht der physikalischen Port-Reihenfolge folgen, das heißt die Reihenfolge kann in irgendeiner Weise an den Drehwählern voreingestellt werden. Die Zellenreihenfolge wird aufrechterhalten, weil die in der Mitte angeordneten Puffer aufeinanderfolgend sowohl durch die Einlaß-Multiplexer als auch die Auslaß-Demultiplexer aufgesucht werden. Die maximale Anzahl von in irgendeinem in der Mitte angeordneten CM zu speichernden Zellen ist D mal N, worin Δ die Anzahl der Zellen pro Arbeitszyklus ist. Die Anzahl von Zellen, die tatsächlich in dem in der Mitte angeordneten Speicher gespeichert sind, ändert sich entsprechend der Verkehrslast-Zusammensetzung und des Zellenankunftsmusters.
Ein direktes Verfahren zur Durchführung des Anpassungs- oder Übereinstimmungsprozesses nach den Fig. 9 und 10 besteht darin, daß man die Einlaß-Moduleinheit an die in der Mitte angeordnete Moduleinheit, auf die sie einen Zugriff während der nachfolgenden Zugriffszeit ausführt, eine Gruppe von N Worten von jeweils d-Bit senden läßt, beispielsweise eine Gruppe, die mit 80 bezeichnet ist, worin d = log2(D) ist, wobei D das Tastverhältnis und . die Aufrundung zur nächsten ganzen Zahl bezeichnet. Die maximale Anzahl von Zellen, die zu irgendeinem Ziel übertragen werden kann, ist gleich der Anzahl von Zellen in dem Arbeitszyklus. Somit ist mit N = 256 Ports und D = 14 (das heißt, d = 4,) die Anzahl der pro Zugriffszeit übertragenen Bits gleich 1024 (ungefähr 2,4 Zellen). Jede in der Mitte angeordnete Moduleinheit antwortet dann mit einer Zuteilungsnachricht 82, die die ausgewählten Ziele und die zulässige Anzahl von Zellen für jedes Ziel anzeigt. Die maximale Anzahl von Bits in der Zuteilungsnachricht ist D (ν+d), worin ν = log&sub2;(N) ist. (Es gibt höchstens D ausgewählte Auslaß-Moduleinheiten pro Zuteilung; ν Bits speichern die Auslaß-Moduleinheit-Nummer, und d Bits speichern die Anzahl von Zellen pro ausgewählter Auslaß-Moduleinheit.) In dem vorstehenden Beispiel (N = 256, D = 14) ist die maximale Nachrichtenlänge 168 Bits. Das Verhältnis θ des Zuteilungsnachrichten-Überhangs zur Vermittlungskapazität ist:
worin B die Anzahl von Bits pro ATM-Zelle (B = 424) ist. Mit N = 256 und D = 14 ist θ gleich 0,028.
Es sei bemerkt, daß die Steuerdaten-Übertragung in der Rückwärtsreihenfolge erfolgen kann; die in der Mitte angeordneten Moduleinheiten können ihre Statusinformation an die Einlaß-Moduleinheit senden, die den Übereinstimmungsprozeß ausführt.
Dieser Überhang (das Volumen an Steuerdaten) kann beträchtlich durch eine andere weiter unten beschriebene Ausführungsform verringert werden. Bei dieser Ausführungsform senden die Einlaß-Module ihre Einlaß-Pufferzustände nach jeweils mehreren Zugriffszeiten, und sie lassen jede in der Mitte angeordnete Moduleinheit die Einlaßdaten, modifiziert durch das Übereinstimmungsergebnis, an die folgende Einheit weiterleiten. Dies heißt mit anderen Worten, daß, wenn die in der Mitte angeordnete Moduleinheit Y die Zustandsgruppe von der Einlaß-Moduleinheit X empfängt, Y den Übereinstimmungsprozeß ausführt, die Einlaß-Zustands- Gruppe entsprechend dem Ergebnis des Übereinstimmungsprozesses reduziert und die reduzierte Gruppe an die nächste in der Mitte liegende Moduleinheit Y + 1 (Modulo N) weiterleitet, auf die ein Zugriff von der gleichen Einlaß-Moduleinheit X während der nachfolgenden Zugriffszeit ausgeführt wird. Der Übereinstimmungsprozeß muß innerhalb der Zugriffszeit Δ ausgeführt werden. Es sei weiterhin bemerkt, daß das Verhältnis {(Δ/D)-1} die Erweiterung ist, die benötigt wird, um eine intern nicht-blockierende Vermittlung zu verwirklichen (beispielsweise 16/14).
Fig. 11 zeigt einen derartigen Mechanismus unter Verwendung einer Ringkonfiguration. Eine Einlaß-Moduleinheit 90 sendet ihre Pufferzustands-Information an die in der Mitte angeordnete Moduleinheit 92, beispielsweise CM&sub0;, auf die sie für eine Datenübertragung bei der nächsten Zugriffszeit zugreift. Nachdem er einen Übereinstimmungsprozeß ausgeführt hat, aktualisiert CM&sub0; den Pufferzustand der Einlaß-Moduleinheit 90 und sendet die Information an die folgende Moduleinheit, beispielsweise CM&sub1;, die den Übereinstimmungsprozeß mit dem aktualisierten Pufferzustand der Einlaß-Moduleinheit 90 ausführt, wenn die Einlaß-Moduleinheit 90 einen Zugriff auf die in der Mitte angeordnete Moduleinheit CM, für eine Datenübertragung ausführt. Die weiter aktualisierte Pufferzustandsinformation wird an die nächste in der Mitte angeordnete Moduleinheit ausgesandt, usw., beispielsweise für vier Zugriffszeiten (wie dies in dem Beispiel nach Fig. 11 gezeigt ist), wobei zu diesem Zeitpunkt die Einlaß-Moduleinheit 94 ihre Pufferzustandsinformation an die in der Mitte angeordnete Moduleinheit sendet, beispielsweise CMx.
Dieser Mechanismus ist gegenüber langen Ausbreitungsverzögerungen von den Einlaß- Moduleinheiten zu den in der Mitte angeordneten Moduleinheiten tolerant, ansonsten können Ausbreitungsverzögerungen, die die Zugriffszeit übersteigen, die Steuerfunktion aufgrund der gegenseitigen Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Übereinstimmungsprozessen kompliziert machen.
Das Senden der Einlaßzustandsdaten zu allen L Zugriffszeiten, L > 1, würde das entsprechende Steuerdatenvolumen um einen Faktor η reduzieren:
η = log&sub2;(LD)1 / Lf log&sub2;(D)
Das Betriebsverhalten der Vermittlung ist ziemlich unempfindlich gegenüber dieser künstlichen Verzögerung, und man kann wählen, die Einlaß-Aktualisierung alle 16 oder 32 Zugriffszeiten zu senden. Mit L = 32 und D = 14 ist der Faktor η gleich 0,0703. Es sei darauf hingewiesen, daß η = 1 ist, wenn L = 1 ist. Das Verhältnis &epsi; des Steuerdaten- Überhangs von den Einlaß-Moduleinheiten zu den in der Mitte angeordneten Moduleinheiten zur Vermittlungskapazität ist:
&epsi; = log2(LD) /BLD
worin B die Anzahl von Bits pro ATM-Zelle ist (B = 424). Mit L = 32, D = 14 und N = 256 ist e lediglich 0,012.
Die beim Durchlaufen der Einlaß-CM's und der in der Mitte angeordneten CM's auftretende variable Verzögerung ist für alle Verkehrsströme vernachlässigbar. Entsprechend ist eine Prioritätsklassifizierung weder in der Einlaßstufe noch in der in der Mitte angeordneten Stufe erforderlich. Es sei jedoch bemerkt, daß ein Prioritätsdienst am Auslaß, das heißt in der Auslaßstufe erforderlich sein kann. Das Austrittsverhalten ist ähnlich dem einer einstufigen CM-Vermittlung und wird hier nicht erläutert.
Die hier vorliegenden wesentlichen Betriebsleistungs-Indizes sind die Dienstgüte (GOS), die hauptsächlich durch die Verbindungszugangsblockierung bestimmt ist, und die Dienstequalität (QOS), die durch den Zellenverlust und/oder die Zellenübertragungsverzögerung bestimmt ist. Die Zellenverzögerung und der Zellenverlust-Beitrag des Vermittlungsnetzes der vorliegenden Erfindung ist um zumindest eine Größenordnung kleiner als der Beitrag der Austrittstufe. Somit ist das Gesamt-Betriebsverhalten mit dem der (idealen) einstufigen Vermittlung unter ähnlichen Verkehrsbedingungen vergleichbar.
Die Betriebsleistungsfragen an den Verbindungs- und Zellenebenen werden weiter unten diskutiert. Die Blockierung auf der Verbindungsebene ist hauptsächlich auf CBR- und VBR-Verkehrsströme anwendbar, bei denen die Zulassung einer neuen Ankunft von deren deklarierten Verkehrsdescriptoren und damit einer berechneten "effektiven Bit-Rate (EBR)" abhängt. Der EBR-Wert wird durch das Betriebsverhalten auf der Zellenebene bestimmt (Zellenverlust und/oder Zellenverzögerungsänderung). Die Multiplexierung des Verkehrs mit niedrigerer Rate an den Einlaß-Moduleinheiten in einen Hochgeschwindigkeitsstrom und die nachfolgende Verteilung auf die in der Mitte angeordneten CM's hat nur geringe Auswirkungen auf die Gesamt-Zellenverzögerung, die hauptsächlich durch die Auslaß-Belegung bestimmt ist. Die interne variable Verzögerung ist vernächlässigbar, weil jede Einlaß-Moduleinheit frei ist, Zellen durch irgendeine in der Mitte angeordnete Moduleinheit für irgendeine virtuelle Verbindung zu übertragen. Zusätzlich beseitigt, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist, die weiter unten beschrieben wird, der mäßige Zellenspeicherbedarf an den Einlaß-Moduleinheiten Zellenverluste als wesentlichen Gesichtspunkt. Somit kann die EBR-Berechnung auf Standardverfahren beruhen, die auf Einzelstufen-Vermittlungen mit gepuffertem Ausgang oder mit gemeinsamen Speicher anwendbar sind. Ähnlich wie die ausgangsgepufferten oder gemeinsame Speicher verwendenden Vermittlungen können die Vermittlungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Schutzzeit von Null als nicht blockierend auf der Verbindungsebene behandelt werden. Mit anderen Worten heißt das, daß die Zulassung oder alles andere einer Ankunft lediglich durch den Zustand des angegebenen Auslasses bestimmt ist.
Bei einer von Null abweichenden Schutzzeit ist die Verbindungsstreckenkapazität etwas verringert. Es ist jedoch üblich, irgendeine gewisse interne Erweiterung zuzulassen, wenn die inneren Verbindungsstrecken eine geringfügig höhere Geschwindigkeit als die äußeren Verbindungsstrecken haben. Die Erweiterung ist vorgesehen, um die interne Strömungssteuerung zu erleichtern, und sie beeinflußt nicht das Verkehrsbetriebsverhalten von Einzelstufen-Vermittlungen. Die Erweiterung hat den zusätzlichen Nutzen eines Ausgleichs des Schutzzeit-Überhangs.
Per Definition wird eine Vermittlung als nicht blockierend betrachtet, wenn die Blockierung einer ankommenden Anforderung lediglich durch die angegebene abgehende Verbindungsstrecke bestimmt ist. Aufgrund der Verbindungsstreckenblockierung schwankt die Belegung auf der Verbindungsebene eines Auslaß-Ports, das heißt die Summe der EBR's der derzeit ablaufenden Verbindungen, dividiert durch die Port-Bit-Rate, um deren Mittelwert unterhalb von 1. Die äußeren Verbindungsstrecken werden gelegentlich in einem Zustand einer vollständigen Verbindungsebenen-Belegung sein. Um eine annehmbare Verbindungsblockierung (beispielsweise 0,01) zu verwirklichen, können die äußeren Verbindungsstrecken für eine mittlere Verbindungsebenen-Belegung von etwa 0,8 ausgelegt werden, in Abhängigkeit von der Verkehrszusammensetzung. Die mittlere Zellenebenen-Belegung ist niedriger als die mittlere Verbindungsebenen-Belegung, weil die EBR für eine VBR-Verbindung immer höher als die mittlere Bit-Rate der Verbindung ist. Die Simulationsergebnisse, die weiter unten erläutert werden, beruhen auf einer pessimistischen mittleren Zellenebenen-Belegung von 0,80, und es wird angenommen, daß die interne Erweiterung gleich Null ist. Bei einer typischen Erweiterung von etwa 0,1 würde die Verzögerungsvariation beträchtlich kleiner sein.
Die Zellenebenen-Betriebsleistung wird normalerweise in Ausdrücken der Zellenverlust- Wahrscheinlichkeit und der Zellenverzögerungs-Änderung ausgedrückt. Die Durchschalte- Umlaufverzögerung, die traditionell für Verbindungsvermittlungen so festgelegt wird, daß sie kleiner als eine Millisekunde oder dergleichen ist, ist auch auf ATM-Vermittlungen anwendbar.
Die Durchschalt-Umlaufverzögerung für die vorgeschlagene Vermittlung ist eine Konstante, die gleich der Dauer des Drehwähler-Zyklus ist. In einer Vermittlung mit 256 Ports mit einer Portgeschwindigkeit von 10 Gb/s beträgt der Drehwähler-Zyklus ungefähr 175 usec bei einer 16-Schlitz-Zugriffszeit, oder 88 usec mit einer Zugriffszeit von 8 Schlitzen. Die Umlaufverzögerung ist die Summe der Verzögerung von dem Einlaßport x zum Auslaßport y, plus der Verzögerung vom Einlaßport y zum Auslaßport x. Die zwei Komponenten sind nicht gleich, und jede ändert sich von einer Zugriffszeit Δ auf (N-1) Δ. Eine lange x-y Verzögerung entspricht einer kurzen y-x-Verzögerung, und die Summe ist konstant.
Die Zellenverzögerungs-Änderung ist der stärker kritische Betriebsleistungsindex, weil er die Größe der Glättungspuffer bestimmt, die für CBR-Verbindungen verwendet werden. Die Vermittlung der Erfindung (mit 5 bis 10 Gb/s Drehwähler-Verbindungsstrecken) ergibt eine Verzögerungsstreuung bei der 10ten Quantile weit unterhalb der allgemein akzeptierten Grenze von 250 usec bei der gewählten Bezugslast.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die in Fig. 12 gezeigte gefaltete Anordnung in den Konfigurationen der Fig. 2, 3, 6 und 7 verwendet werden. Jede CM- Moduleinheit dient als eine kombinierte Multiplexer-Demultiplexer-Vermittlung, wie in Fig. 13. Eine nxn-CM-Moduleinheit wird als ein n/2 : 1-Multiplexer, ein 1 : n/2 Demultiplexer und eine n/2 : n/2-Vermittlung (für eine geradzahlige Anzahl von externen Ports n) betrieben. Das effektive interne Erweiterungsverhältnis ist aufgrund der Intra-Vermittlungsmöglichkeit vergrößert.
Weil die Multiplexierungsfunktion nur wenig Speicherkapazität erfordert, wird die Kapazität des gemeinsamen Speichers jeder kombinierten Einlaß-Auslaß-Moduleinheit hauptsächlich für die Austritts-Warteschlangen-Bildung verwendet. Ein größerer Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, daß lediglich der Inter-Modul-Verkehr die in der Mitte angeordnete Stufe durchqueren muß. Dies führt zu einer Verringerung der Rate der Zellenübertragung über die in der Mitte angeordnete Stufe und damit zu einer Verringerung der Konkurrenzauflösungs-Verzögerung.
Der Satz von virtuellen Verbindungsstrecken, der die äußeren CM's und die in der Mitte angeordneten CM's verbindet, ist in Form eines einfachen Drehwählers verwirklicht. Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung können große Drehwähler unter Verwendung von eine kleinere Größe aufweisenden Drehwähler-Einheiten mit der Größe von jeweils kxk (k > 1) dadurch aufgebaut werden, daß Bänke von kleinen Einheiten kaskadiert werden, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten, das heißt ein khxkh-Drehwähler mit k = 1, 2, ... kann unter Verwendung von h Reihen von kh-1 kleineren Drehwählern der Größe von jeweils kxk aufgebaut werden. Die am weitesten innen liegenden Einheiten müssen die Ports alle Δ Schlitze umschalten, worin Δ die gewünschte Zugriffszeit ist. Die Einheiten der zweiten Bank müssen die Ports alle kΔ Schlitze umschalten. Fig. 14 zeigt eine zweistufige Konfiguration, die die Kapazität auf k²xk² erweitert.
Eine dritte Bank, deren Einheiten die Ports alle k²Δ schalten, erweitert die Kapazität auf k³xk³ wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Beispielsweise erfordert ein 256 · 256-Drehwähler 32 Drehwähler mit der Größe 16 · 16, die in zwei Reihen von jeweils 16 Einheiten angeordnet sind (hier ist k = 16 und h = 2). In der Konfiguration nach Fig. 15, mit k = 16, kann ein 4096 · 4096-Drehwähler mit 768 Einheiten (drei Reihen h = 3 von 256 Einheiten) von 16 · 16 Drehwählern aufgebaut werden. Es ist interessant zu bemerken, daß eine nicht- blockierende Raumlagenvielfach-Vermittlung der gleichen Größe 65536 Einheiten von 16 · 16 Raumlagen-Vermittlungen erfordern würde, die als Quadrat angeordnet sind. Im Gegensatz zu dem Raumlagenvielfach ist die Betriebsweise der Drehwähler zyklisch und verkehrsunabhängig.

Simulations-Ergebnisse

Ein Simulator für die vorgeschlagene Architektur wurde entwickelt und verwendet, um das Betriebsverhalten von Vermittlungen mit unterschiedlichen Größen zu studieren, die von N = 8 bis N = 256 reichen, und zwar sowohl mit der gefalteten Architektur (mit einer Intra- Vermittlung in den äußeren Moduleinheiten) und der ungefalteten Architektur (ohne Intra- Vermittlung). Die Anzahl der in jedem Fall verarbeiteten Zellen beträgt ungefähr 2,5 · 10&sup8;. Die Einlaß-Moduleinheit-Pufferbelegung und die variable Zellenverzögerung sind für eine mittlere Port-Zellenbelegung von 0,80 gezeigt.
Der an einem Einlaß-Moduleinheit-Port (beispielsweise mit der OC12-Rate) ankommende Verkehr ist ein Multiplex von Verkehrsströmen, die von mehreren Quellen erzeugt werden. Es wird angenommen, daß der von jeder Quelle erzeugte Verkehr sehr stoßweise ist, mit einem großen Verhältnis der Spitzenrate zur mittleren Rate. Unter Verwendung des EIN- AUS-Modells mit geometrisch verteilten "EIN"- und "AUS"-Perioden, wird angenommen, daß der multiplexierte Verkehr an dem Einlaß-Moduleinheit-Port eine mittlere Burst-Länge von 20 hat (implizit werden die einzelnen Quellen wesentlich größere Burst-Längen bei ihren eigenen Spitzen-Raten haben). Der zusammengesetzte Verkehr an der Drehwähler- Port-Rate von 10 Gb/s oder dergleichen, ist wesentlich weniger stoßweise. Wie dies in den nachfolgenden Simulationsergebnissen gezeigt ist, ist die Dispersion der Verzögerung der Zellenübertragung zur Ausgangsstufe ziemlich klein. Der Austrittsprozeß an der Ausgangsstufe (Demultiplexierung auf langsame Ports) trägt den größten Teil der Verzögerung bei und wird durch die stoßweise Beschaffenheit in der gleichen Weise beeinflußt, wie eine Einzelstufen-CM-Vermittlung.
Die Simulationsergebnisse wurden für räumlich ausgeglichenen Verkehr abgeleitet. Ergebnisse, die für mehrere Fälle mit starkem räumlichen Ungleichgewicht (große Änderung der Verkehrsintensität für unterschiedliche Einlaß-Auslaß-Paare) gewonnen wurden, zeigen eine vernachlässigbare Empfindlichkeit gegenüber der räumlichen Verkehrsverteilung, solange die Gesamtlast für jeden Auslaß-Port unverändert bleibt.
Fig. 16 zeigt die Einlaß-Puffer-Verteilung für den Fall einer Zugriffszeit Δ von 16 Zellenintervallen (Schlitzen), mit einer Schutzzeit γ von 2 Zellenintervallen. Für einen Zellenverlust in der Größenordnung von 10&supmin;&sup7; reicht eine Puffergröße von weniger als 35 Zellen aus.
Fig. 17 zeigt die Verteilung der variablen Zellenverzögerung (Zellenverzögerungs- Komplementärfunktion) bei der gefalteten Architektur. Die Zugriffszeit Δ wird konstant auf 16 Zellenintervallen für die unterschiedlichen Vermittlungsgrößen gehalten. Die Schutzzeit ist 2 und das Zellenintervall ist 0,08 usec. Die Verzögerung steigt mit der Zunahme der Anzahl von Ports aufgrund der Vergrößerung des Drehwähler-Zyklus an.
Fig. 18 zeigt das Verzögerungs-Betriebsverhalten (Zellenverzögerungs-Komplementärfunktion) bei der gefalteten Architektur, wenn die Zugriffszeit Δ auf 8 Schlitze verringert wird und die Schutzzeit auf einen Schlitz verringert wird. Das Zellenintervall ist 0,08 usec. Die Leerlauf- (Schutz-) Zeit bleibt proportional die gleiche wie im Fall der Fig. 17, doch verbessert sich das Verzögerungs-Betriebsverhalten aufgrund der verringerten Zugriffszeit.
Fig. 19 zeigt das Verzögerungs-Betriebsverhalten (Zellenverzögerungs-Komplementärfunktion) im Fall der ungefalteten Architektur (keine (ntra-Modul-Vermittlung). Die Zugriffszeit 4 beträgt 16 Zellen, die Schutzzeit ist 2 Zellen, und das Zellenintervall ist 0,04 usec.

Claims

1. Drehzugriff-Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem zum Vermitteln von Daten zwischen N Einlaßmodulen (30) und M Auslaßmodulen (32) in jeder sukzessiven Zugriffszeit in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die N Einlaßmodule Puffer (50) aufweisen, wobei jeder Puffer jedes Einlaßmoduls speziell für jedes der Auslaßmodule vorgesehen ist, zum Speichern von Zellen in Übereinstimmung mit Zielstellen-Auslaßmodulen der Zellen in jeweiligen Puffern;

P gemeinsame Speicher (38) vorgesehen sind, wobei P eine positive ganze Zahl ist, wobei jeder gemeinsame Speicher M Speicherabschnitte aufweist, wobei jeder davon wenigstens die vorgegebene Anzahl von Zellen halten kann und speziell für jedes Ausgangsmodul vorgesehen ist;

einen Einlaßdreher (34) zum zyklischen Verbinden der N Einlaßmodule und der P gemeinsamen Speicher in jeder Zugriffszeit so, daß jeweilige Zellen von den N Einlaßmodulen transferiert und in jeweiligen Abschnitten in Übereinstimmung mit dem Zielstellen-Auslaßmodul jeder Zelle gespeichert werden;

und einen Auslaßdreher (36) zum zyklischen Verbinden der P gemeinsamen Speicher und der M Auslaßmodule in jeder Zugriffszeit so, daß die jeweiligen Auslaßmodule mit jeweiligen Speicherabschnitten zum Auslesen von darin enthaltenen Zellen verbunden sind.

2. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Einlaßmodul einen Puffer umfaßt, der logisch in Pufferabschnitte entsprechend zu den M Auslaßmodulen aufgeteilt ist.

3. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Einlaß- und Auslaßdreher kxk Dreher sind, die k gleichzeitige Verbindungen bilden, wobei k eine ganze Zahl größer als 1 ist.

4. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen Anpassungsmechanismus zum Anpassen von Zellen, die in den Puffern der Einlaßmodule gespeichert sind, und freien Schlitzen in den Abschnitten der gemeinsamen Speicher in Übereinstimmung mit den Zielstellen der vorgegebenen Anzahl von Zellen in einem Burst.

5. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach Anspruch 4, wobei die Einlaßmodule dafür ausgelegt sind, um Einlaß-Steuerdaten an den Anpassungsmechanismus zu senden, betreffend der Anzahl von Zellen, die in den Puffern gespeichert sind, in Übereinstimmung mit den Zielstellen der vorgegebenen Anzahll von Zellen; wobei die gemeinsamen Speicher dafür ausgelegt sind, um Speicherzustandsdaten an den Anpassungsmechanismus zu senden, bezüglich der Anzahl von freien Schlitzen, die in den Abschnitten verfügbar sind, und wobei der Anpassungsmechanismus Freigabesignale an die Einlaßmodule sendet, damit die Anzahl von Zellen in Übereinstimmung mit den Zielstellen der vorgegebenen Anzahl von Zellen transferiert werden.

6. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei:

jedes Einlaßmodul dafür ausgelegt ist, um Einlaßsteuerdaten an einen der gemeinsamen Speicher in jeden mehreren Zugriffszeiten zu senden;

und eine Ring-Steuereinrichtung zum Verbinden der P gemeinsamen Speicher in eine Ringkonfiguration vorgesehen ist;

jeder gemeinsame Speicher einen Anpassungsmechanismus aufweist, um an jedes Einlaßmodul die Freigabesignale während jeder Zugriffszeit zu senden und die Einlaßsteuerdaten als Folge der Freigabesignale zu aktualisieren;

und jeder gemeinsame Speicher dafür ausgelegt ist, um die aktualisierten Einlaßsteuerdaten an den folgenden gemeinsamen Speicher in dem Ring zu senden.

7. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei M = N = P ist.

8. Hochkapazitäts-ATM-Vermittlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder der Eingangs- und Ausgangsdreher h in einer Tandemanordnung verschaltete Sätze von (kxk) Drehern umfaßt, wobei h eine positive ganze Zahl ist und k = M ist und daß die Anzahl der (kxk) Dreher in jedem Satz k ist und ein Satz dafür ausgelegt ist, um k mal so schnell wie der andere Satz zu arbeiten.

9. Verfahren zum Vermitteln von Daten in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen zwischen N Einlaßmodulen (30) und M Auslaßmodulen (32) in jeder sukzessiven Zugriffszeit in einem Drehzugriff-Hochkapazitäts-ATM-Vermittlunsgsystem, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

wobei jedes der N Einlaßmodule Zellen in getrennten Puffern in Übereinstimmung mit den Zielauslaßmodulen der Zellen speichert;

zyklisches Verbinden der N Einlaßmodule und der P gemeinsamen Speicher (38), wobei P eine positive ganze Zahl ist;

Transferieren des Bursts der vorgegebenen Anzahl von Zellen von einem der N Einlaßmodule an jeweilige Speicherabschnitte von einem der gemeinsamen Speicher in Übereinstimmung mit den Zielstellen-Auslaßmodulen der Zellen, in jeder Zugriffszeit; und

zyklisches Verbinden der gemeinsamen Speicher und der M Auslaßmodule, so daß die jeweiligen Auslaßmodule mit einem jeweiligen Speicherabschnitt zum Auslesen von darin enthaltenen Zellen verbunden sind.

10. Verfahren zum Vermitteln von Daten in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen nach Anspruch 9, wobei die Schritte zum zyklischen Verbinden die folgenden Schritte umfaßt:

zyklisches Bilden von k gleichzeitigen Verbindungen in jeder Zugriffszeit zwischen den Einlaßmodulen und den gemeinsamen Speichern, und zwischen den gemeinsamen Speichern und M Auslaßmodulen, wobei k eine ganze Zahl größer als 1 ist.

11. Verfahren zum Vermitteln von Daten in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, ferner umfassend die folgenden Schritte:

Anpassen von Zellen, die in den Puffern der Einlaßmodule gespeichert sind, und freien Schlitzen in den Abschnitten der gemeinsamen Speicher in Übereinstimmung mit der Zielstelle der vorgegebenen Anzahl von Zellen in einem Burst.

12. Verfahren zum Vermitteln von Daten in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen, nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend die folgenden Schritte:

Anpassen von Einlaß-Steuerdaten und Speicherzustandsdaten, wobei die ersteren die Anzahl von Zellen betreffen, die in ihren Puffern in Übereinstimmung mit den Zielstellen der vorgegebenen Anzahl von Zellen gespeichert sind, und wobei die letzteren die Anzahl von freien Schlitzen betreffen, die in den Abschnitten verfügbar sind;

und Senden von Freigabesignalen die die Einlaßmodule, damit eine Anzahl von Zellen in Übereinstimmung mit den Zielstellen der vorgegebenen Anzahl von Zellen transferiert werden.

13. Verfahren zum Vermitteln von Daten in einem Burst einer vorgegebenen Anzahl von Zellen nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die P gemeinsamen Speicher in einer Ringkonfiguration verbunden sind, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt:

wobei jedes Einlaßmodul Einlaß-Steuerdaten an einen der gemeinsamen Speicher in jeden mehreren Zugriffszeiten sendet;

wobei jeder gemeinsame Speicher die Einlaßsteuerdaten und die Speicherzustandsdaten anpaßt und an jedes Einlaßmodul die Freigabesignale während jeder Zugriffszeit sendet;

wobei jeder gemeinsame Speicher ferner die Einlaßsteuerdaten als Folge der Freigabesignale aktualisiert; und

wobei jeder gemeinsame Speicher die aktualisierten Einlaß-Steuerdaten an den folgenden Speicher in dem Ring sendet.