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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Steuern
des Flusses von Signalen umfassend eine Zahl von Informationspaketen
in einem Kommunikationsnetz.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Steuern des Flusses
von Signalen in der Form von Informationspaketen.
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Genauer
bezieht sich die Erfindung auf eine Steuerung des Flusses von Information,
die zu konzentrierenden Anordnungen eingeht, und noch genauer auf
Vermittlungsanordnungen (switching arrangements) in Kommunikationssystemen.
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STAND DER
TECHNIK
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In
heutigen digitalen Kommunikationssystemen ist die Information in
Pakete unterteilt. Jedes Paket umfasst einen Header (Kopf) und ein
Datenfeld. Der Header ist die Präambel
des Paketes und enthält Information über Zieladresse,
manchmal auch Herkunftsadresse und Steuerbits, wohingegen der Datenteil
die Information umfasst, die für
die gegebene Adresse gedacht ist. Eine Zelle ist ein kurzes Paket mit
einer vorbestimmten Zahl von Bits, d.h. ein Paket einer fixierten
Länge. Über Vermittlungsanordnungen in
dem Kommunikationsnetz werden Pakete oder Zellen von verschiedenen
Quellen zu Zielen, wie durch die Adressinformation der Pakete angegeben, über Vermittlungsanordnungen
weitergeleitet. Es sind Vermittlungsanordnungen, die im sogenannten synchronen
Transfermodus (STM, synchronous transfer mode) arbeiten, bekannt,
ebenso wie andere Vermittlungsanordnungen, die im asynchronen Transfermodus
(ATM, asynchronous transfer mode) arbeiten. Einige Vermittlungsanordnungen
können auch
in beiden Modi arbeiten.
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Die
ATM-Vermittlungstechnik ist eine sogenannte schnelle Paketvermittlungstechnik.
Diese Vermittlungstechnik ist besonders anwendbar, wenn unterschiedliche
Quellen unterschiedliche Anforderungen bezüglich Bandbreite haben. Über ATM
können
unterschiedliche oder gemischte Verkehrsströme, wie etwa z.B. Daten, Sprache,
Video oder Bilder, asynchron übertragen
werden, was in modernen Kommunikationssystemen ein klarer Vorteil
ist, worin eine oder mehr Arten von Information übertragen werden können müssen.
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In
ATM wird Information in der Form von Zellen, d.h. Paketen einer
fixierten Länge,
transportiert. Es ist für
das Netz von großer
Wichtigkeit, wie die Paket-Switches arbeiten. Es kann z.B. eine
Zahl von Zellen in einem Switch in einer Zahl von unterschiedlichen
Eingangsverknüpfungen
zur gleichen Zeit ankommen, und eine Zahl von ihnen kann das gleiche Ausgangsverknüpfungsziel
haben oder es kann eine Diskrepanz zwischen der Zahl von Eingangsverknüpfungen
und der Zahl von Ausgangsverknüpfungen geben,
wobei die Zahl von Ausgangsverknüpfungen beträchtlich
kleiner als die Zahl von Eingangsverknüpfungen ist. Dies bedeutet,
dass eine Zahl von eingehenden Zellen um eine Ausgangsverknüpfung konkurrieren
können
müssen.
Die Ausgangsverknüpfung
kann jedoch zu einem Zeitpunkt nicht mehr als eine Zelle behandeln,
was bedeutet, dass die anderen Zellen zeitweilig in einem Puffer
gespeichert werden müssen.
Dies stellt hohe Anforderungen an die Pufferungskapazität, und in
einigen Fällen
kann die Kapazität
nicht ausreichend sein, und die Zellen können sogar dem Risiko ausgesetzt
sein, vollständig
verloren zu gehen. Es kann auch schwierig sein, die Anforderungen
bezüglich
Wartezeit etc. zu erfüllen.
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Es
wurden verschiedene Pufferungsanordnungen oder Pufferungsverfahren
unter Verwendung von Eingangspuffern, Ausgangspuffern oder einer Kombination
von beiden vorgesehen. Ein Aspekt bezieht sich auf das Problem des
Kopfes der Leitung (HOL, head of line). Dies ist ein Problem, das
auftreten kann, wenn eine Zahl von Datenzellen in einem Eingangspuffer
gespeichert wird, was eine Warteposition ist, d.h. die erste Zelle
in dem Puffer wartet gerade darauf bedient zu werden. Dann müssen alle Datenzellen
warten, die in diesem Puffer enthalten sind, auch jene Zellen weiter
abwärts
in der Schlange, die für
andere Ausgangsverknüpfungen
gedacht sind, die z.B. in diesem Moment überhaupt nicht belastet sein
können.
Dies bedeutet, dass weder der Paket-Switch noch die Ausgangsverknüpfungen
zu ihrer vollen Kapazität,
sondern sogar sehr schlecht verwendet werden. Um diese Probleme
zu lösen, wurden
Ausgangspuffer ebenso wie Zwischenpuffer in einem Switch-Kern vorgesehen
etc. Dies kann jedoch den Ausgangspuffern hohe Anforderungen auferlegen,
und falls es eine Zahl von Puffern in unterschiedlichen Standorten
gibt, z.B. Eingangspuffer, Zwischenpuffer, Ausgangspuffer etc.,
wird der Switch sehr kompliziert. Die gemeinsam anhängige Patentanmeldung "Arrangement and method
relating to packet switching" durch
den gleichen Anmelder und eingereicht zum gleichen Datum wie die
vorliegende Anmeldung offenbart einen Weg, wie diese Probleme zu
lösen sind,
und wird hierin durch Verweis inkorporiert.
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Es
kann auch erforderlich sein, dass unterschiedliche Dienstgüten, unterschiedliche
QoS (quality of service), durch das Netz gehandhabt werden. Die
Vermittlungsanordnungen, wie in dem oben erwähnten Verweis beschrieben,
behandeln auch das.
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Es
gibt unterschiedliche Kategorien von Signalen, von denen eine CBR
(konstante Bitrate, constant bit rate) ist. Diese Kategorie stellt
in dem Netz hohe Anforderungen und erfordert Reservierung der benötigten Bandbreite.
Dies bedeutet, dass ein Netz für
derartige Signale eine hohe Kapazität haben muss, da beliebige
Variationen in Verzögerung
oder Verzögerungen
als solche überhaupt
nicht akzeptiert werden. CBR-Signale werden allgemein für Telefonie und
Videosignale verwendet. In US-A-5 150 358 wird ein System angegeben,
das CBR-Signale
von den anderen trennt und sie getrennt behandelt und ihnen eine
höhere
Priorität
gibt. Die CBR-Dienstklasse ist jedoch "homogen", darum werden nicht die gleichen Probleme
angetroffen als wenn eine Dienstklasse nicht homogen ist.
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Eine
andere Kategorie bezieht sich auf Signale variabler Bitrate, VBR,
die z.B. für
Video verwendet werden können.
Diese beziehen sich auf Verkehrsströme mit garantierter Bandbreite,
worin aber die Anforderungen bezüglich
Verzögerungsvariationen
weniger strikt sind.
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Eine
dritte Kategorie bezieht sich auf ABR-Signale, worin ABR verfügbare Bitrate
(available bit rate) bedeutet. Die Anforderungen bezüglich Variationen
in der Verzögerung
sind für
alle diese Signale gering oder es gibt keine. Was wichtig ist, ist dass
keine Zellen verloren gehen. Die Signale werden z.B. für Datenkommunikation
verwendet. Es gibt heute noch keine Standardisierung bezüglich ATM ABR,
aber es wird erwartet, dass eine solche bald erstellt wird. Es wurde
ein Steuerverfahren basierend auf Zellenratenmessungen vorgeschlagen.
Dies bedeutet, dass Vermittlungsanordnungen in einem Netz, das ATM-ABR-Signale
empfangen, einen Wert über
eine adäquate
Zellenrate kalkulieren können und
diese Information zurück
zu den Quellen der Signale koppeln. Eine Quelle bedeutet hier entweder eine
Netzterminierungsausrüstung
oder eine Ausrüstung
innerhalb des Netzes, die eine terminierende Ausrüstung bildet,
nur so weit wie die Flusssteuerung betroffen ist. Da dieses Verfahren
jedoch auf Messung und Rückkopplung
von Zellenratenparametern basiert, arbeitet es schlecht, wenn die Zellenrate nahe
zur Sättigung
ist. Dies bedeutet, dass Verknüpfungen,
z.B. aufwändige
Verknüpfungen,
z.B. nicht vollständig
oder zu einem akzeptablen Grad verwendet werden.
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In
WO 92/19060 wird eine ATM-Vermittlungsanordnung offenbart. Zellen
werden in Zellen geringen Verlustes bzw. geringer Verzögerung unterteilt
und die Vermittlungsanordnung umfasst einen Zellenpuffer, der in
einen Speicherbereich für
jeden der zwei Typen von Zellen unterteilt ist. Abhängig von welcher
Art einer Zelle sie ist und von der Pufferfülle werden den Zellen unterschiedliche
Prioritäten
zum Einlesen bzw. Auslesen gegeben. Eine derartige Anordnung könnte jedoch
nicht ABR-Signale auf eine befriedigende Weise behandeln.
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US-A-5
153 877 bezieht sich auf eine Zuordnung der Ressourcen in einem
Paketnetz. Die Ressourcen werden in Teilressourcen unterteilt, die
Kommunikationen zuzuordnen sind, die in unterschiedliche Klassen
unterteilt sind abhängig
von QoS, wie etwa Paketverlustrate und Übertragungsverzögerung.
Auch behandelt diese Literaturstelle nicht Ressourcenzuordnung für ABR-Signale.
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EP-A1-0
678 997 offenbart einen Switch in einem ATM-Netz, der den eingehenden
Verkehr in zwei unterschiedliche Typen von Verkehr trennt: ABR-Signale
und andere Signale. ABR-Verkehr wird unterbrochen, wann immer ein
anderer Typ von Verkehr übertragen
wird.
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EP-A2-0
596 624 offenbart ein Verfahren zum Reservieren von Bandbreite in
einem ATM-Netz, worin Signale basierend auf Bandbreiteanforderungen
getrennt werden. Das Netz handhabt Daten, die nur gesendet werden,
wenn Bandbreite verfügbar
ist.
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ABR-Signale
z.B. sind besonders schwierig zu behandeln, da ungeachtet dessen,
dass sie von ein und dergleichen QoS sind, sie von unterschiedlichen
Kategorien sein können,
wie etwa garantierte Ressourcen zu unterschiedlichen Graden. Es
kann somit eine Variation geben, zwischen überhaupt keinerlei garantierten
Ressourcen bis zu garantierten Ressourcen zu einem beträchtlichen
oder signifikanten Grad.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Was
benötigt
wird, ist deshalb eine Anordnung, durch die Verknüpfungen
in einem Kommunikationsnetz auf eine optimale Weise verwendet werden
können.
Es wird insbesondere eine Anordnung benötigt, durch die die Ausgangsverknüpfungen
einer konzentrierenden oder Vermittlungsanordnung zu einem gewünschten
Grad verwendet werden können,
z.B. maximal oder mindestens effizienter als in bisher existierenden
Systemen verwendet werden. Es wird auch eine Anordnung benötigt, durch
die die Flusssteuerung von ATM-Signalen auf eine einfache und zuverlässige Weise
geschehen kann, während unterschiedliche
Anforderungen von unterschiedlichen Signalen erfüllt werden.
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Genauer
noch wird eine Anordnung benötigt, durch
die eingehende Signale in einem schnellen Vermittlungsnetz, die,
selbst wenn sie innerhalb der gleichen Dienstklasse sind, von unterschiedlichen Kategorien
oder von unterschiedlichen Typen sind, auf eine befriedigende Weise
behandelt werden können,
sodass die Signale zu ihrem jeweiligen Ziel ohne Verursachung von
Verstopfung gesendet werden, und die dennoch befriedigend arbeitet,
wenn die Zellenrate nahe zur Sättigung
ist.
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Außerdem wird
ein Verfahren benötigt,
durch das der Fluss von Signalen in der Form von Informationspaketen
auf eine derartige Weise gesteuert werden kann, dass Verknüpfungen,
insbesondere Ausgangsverknüpfungen
von konzentrierenden, z.B. Ver mittlungsanordnungen oder aufwändigen Verknüpfungen,
optimal verwendet werden können.
Es wird auch ein Verfahren benötigt,
durch das ATM-Signale von unterschiedlicher QoS oder von unterschiedlichen
Typen mit ein und der gleichen QoS durch das Netz auf eine Weise
vermittelt werden können,
die für
die jeweiligen Signale adäquat
ist, während
dennoch ihre jeweiligen Anforderungen erfüllt werden. Es wird ferner
auch eine Flusssteuerungsanordnung benötigt, durch die die Flusssteuerung
auf eine einfache und nicht-aufwändige
Weise implementiert werden kann, ohne die konzentrierenden/Vermittlungsanordnungen
beträchtlich
zu beeinflussen, oder möglicherweise
ohne sie überhaupt
zu beeinflussen.
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Deshalb
wird eine Anordnung vorgesehen, die Mittel zum Trennen von Verkehrsignalen
mindestens in jene mit einem höheren
Anteil garantierter Ressourcen und jene mit einem geringeren Anteil
garantierter Ressourcen umfasst. Die Anordnung umfasst des weiteren
Mittel zum getrennten Behandeln von Signalen der ersten bzw. zweiten
Art. Insbesondere haben die Verkehrsignale der ersten erwähnten Art
einen höheren
Anteil garantierter Bandbreite als die Signale der zweiten Art.
Insbesondere wird den ersten erwähnten
Signalen eine geringere Priorität als
den Signalen mit einem geringeren Anteil garantierter Ressourcen
oder insbesondere Bandbreite gegeben. Die Verkehrsignale beziehen
sich besonders auf Signale mit einem geringeren Anteil von Zellen, die
garantierte Ressourcen sind, z.B. in der Form von Bandbreite, denen
dann eine höhere
Priorität
gegeben wird. Die Anordnung umfasst eine Pufferungseinheit, in der
Pakete in mindestens einer Schlange angeordnet werden können. Insbesondere
gibt es eine Zahl von unterschiedlichen Schlangen, jede für eine bestimmte
QoS für
Signale mit unterschiedlicher QoS. Die Pufferungseinheit umfasst
insbesondere einen ersten Pufferungsbereich, worin Pakete geringer Priorität in mindestens
einer Schlange gespeichert werden können. Insbesondere werden Zellen
oder Pakete der gleichen QoS, z.B. ABR-Zellen, die einen hohen
Anteil garantierter Bandbreite haben, in der Schlange in dem ersten
Pufferungsbereich gespeichert, wohingegen die ABR-Zellen mit einem
geringeren Anteil garantierter Bandbreite in dem zweiten Bereich
der Pufferungseinheit gespeichert werden.
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Vorteilhafter
Weise können
die Pakete oder Zellen in der Pufferungseinheit sowohl abhängig von QoS
als auch vom Anteil garantierter Bandbreite angeordnet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind Überwachungsmittel
vorgesehen zum Messen der Zellenrate von Signalen, denen nicht ein
signifikanter Anteil von Ressourcen oder Bandbreite garantiert ist, wohingegen
auch Überwachungsmittel
vorgesehen sind zum Überwachen
des Schlangenstatus in dem Pufferbereich von Signalen mit einer
geringen Priorität,
was somit erste und zweite Flusssteuerungssignale vorsieht, die
den Quellen für
Steuerungszwecke bereitgestellt werden.
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Falls
die Signale zu der realen Quelle zurückgekoppelt werden, einem Quellenendsystem (SES,
source end system), werden die Signale zu ABR-Explizitratenparametern
konvertiert und für
eine Modifikation von Ressourcenmanagementzellen (RM) verwendet,
die stets mit einer gegebenen Frequenz für jede Verbindung zurückgekoppelt
werden. ABR-Explizitratenparameter beziehen sich auf eine Schätzung durch
die konzentrierende Anordnung bezüglich dessen, welche sendende
Zellenrate akzeptiert werden kann, und sie werden den Quellen über die
Ressourcenmanagementzellen bereitgestellt. Falls die Rückkopplungssignale
zu einem virtuellen Quellenendsystem (VS-ES) innerhalb des Netzes selbst
gesendet werden, ist keine Konvertierung erforderlich, aber die
Signale können
Information basierend auf Guthabenflussergebnissen gemäß z.B. einem
Protokoll, wie durch das Netz definiert, enthalten.
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Vorteilhafter
Weise wird ein Ratenflusssteuerungsverfahren (das die verfügbare Bandbreite
berücksichtigt)
mit einem Zellenguthabenflusssteuerungsverfahren kombiniert, Zellenguthabensteuerung
bezieht sich hier auf Speicherung in der Pufferungseinheit ungeachtet
dessen, ob bestimmte Zellenguthabenparameter oder Zellenratenparameter des
anderen Verfahrens verwendet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Anordnung in der Eingangseinheit eines Switch-Kerns implementiert.
In einer Ausführungsform
größten Vorteils
hat die Vermittlungsanordnung die Merkmale der Anordnung, wie in
der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung durch den gleichen Anmelder
beschrieben, auf die oben verwiesen wurde.
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Die
Erfindung ist auf Anordnungen im allgemeinen anwendbar, worin eine
Konzentration auftritt, die z.B. eine beliebige Art von Pufferungsanordnung erfordert.
Die Anordnung kann ein virtuelles Flusssteuerungselement des Netzes
umfassen, in diesem Fall ein Element bezüglich eines Segmentes, wie
in Bezug auf ATM-ABR-Signale definiert. Die Anordnung in einer besonderen
Ausführungsform
bezieht sich auf Signale mit unterschiedlichen Anteilen garantierter
Ressourcen oder Bandbreite ungeachtet dessen, ob sie zu unterschiedlicher
QoS gehören oder
ob sie unterschiedliche Typen von Signalen der gleichen QoS sind,
wie z.B. ABR-Signale, die als solche von unterschiedlichen Typen
sein können.
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Abhängig von
dem Anteil garantierter Ressourcen können Signale außerdem auf
mehr als zwei unterschiedlichen Wegen behandelt werden, z.B. kann
es getrennte Puffer für
einen oder zwei oder sogar mehr der Typen von Signalen geben, d.h.
abhängig
von ihrem Anteil garantierter Ressourcen besonders der gleichen
QoS. In Zusammenfassung dessen bedeutet dies, dass die Signale,
die mehr oder weniger empfindlich sind, zeitwei lig gespeichert zu
werden, in einem Pufferbereich gespeichert werden, wohingegen jene
Signale, die zu einem gewissen Grad gut fähig sind gespeichert zu werden,
in einem anderen Bereich des Pufferungsmittels gespeichert werden,
wohingegen jene Signale, denen überhaupt
keinerlei Bandbreite garantiert ist, oder mindestens im wesentlichen
keine Bandbreite, über
ein gewöhnliches
Zellenratenflusssteuerungsverfahren gesteuert werden. An Stelle
einer Speicherung der Signale in unterschiedlichen Bereichen von
ein und dem gleichen Puffer der Pufferungseinheit können sie
in getrennten Puffern gespeichert werden.
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Deshalb
sieht die Erfindung auch eine Vermittlungsanordnung zum Vermitteln
von Informationspaketen vor, die zu mindestens einer Einlasseinheit
in einer Zahl von Eingangsverknüpfungen
eingehen, durch einen Switch-Kern weiter zu einer Zahl von Ausgangsverknüpfungen,
der ein Mittel für
eine Trennung von eingehenden Verkehrsignalen in mindestens erste
und zweite Verkehrsignale umfasst, worin die ersten Verkehrsignale
einen höheren
Anteil von Paketen garantierter Ressourcen als die zweite Verkehrsignale
umfassen. Flusssteuerung von mindestens einem der ersten oder zweiten
Verkehrsignale wird getrennt von den anderen Verkehrsignalen behandelt.
Vorteilhafter Weise werden die ersten und zweiten Verkehrsströme von Signalen
jeweils nicht nur getrennt, sondern auch unterschiedlich behandelt.
Vorteilhafter Weise werden die ersten Verkehrsignale unter Verwendung
eines Zellenguthabenflusssteuerungsverfahrens behandelt, d.h. die
Zellen werden in einer Pufferungseinheit getrennt von den zweiten
Signalen zeitweilig gespeichert, bis sie vermittelt werden können, wohingegen
der zweite Verkehrsstrom unter Verwendung eines Zellenratenflusssteuerungsverfahrens
behandelt wird.
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Die
Erfindung sieht deshalb auch ein Verfahren zum Steuern des Flusses
von Signalen in der Form von Zellen vor, die in einer Zahl von Eingangsverknüpfungen
zu einer konzentrierenden Anordnung eingehen, wie etwa z.B. einer
Vermittlungsanordnung oder einer Multiplexing-Anordnung etc., dem
gemäß diese
Signale mindestens in jene Signale mit einem Anteil garantierter
Bandbreite, der einen gegebenen Schwellwert überschreitet, von dem Rest der
Signale getrennt werden, und Handhaben des Flusses dieser Signale
getrennt von den anderen Signalen. Vorteilhafter Weise wird jenen
Signale mit einem Anteil garantierter Bandbreite oder Ressourcen, der
kleiner als der Schwellwert ist, eine höhere Priorität gegeben.
Es können
dann Zellratenmessungen bezüglich
dieser Signale unternommen werden, wohingegen Information im Pufferungsstatus
der nicht-priorisierten Zellen zurück zu den Quellen für Flusssteuerungszwecke
gekoppelt wird, d.h. um die Quellen zu instruieren, wie die Sendefrequenz
etc. abzustimmen ist. Quellen können
hier entweder ein reales Quellenendsystem oder ein virtuelles Quellenendsystem
bedeuten.
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Es
ist ein Vorteil der Erfindung, dass Verknüpfungen in einem Netz, insbesondere
Ausgangsverknüpfungen
von Vermittlungsanordnungen, die z.B. aufwändig sein können, vollständiger verwendet werden
können.
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Ein
anderer Vorteil ist der, dass dies erreicht werden kann, ohne hochentwickelte
und teure Modifikationen von konzentrierenden Anordnungen im allgemeinen
oder Vermittlungsanordnungen im besonderen erforderlich sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird im folgenden ferner auf eine nicht-begrenzende Weise
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Veranschaulichung von Flusssteuerung gemäß der Erfindung
ist,
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2 eine
schematische Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform ist, wie in einem Switch
implementiert,
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3 die Übertragung
von Signalen in der Anordnung von 2 detaillierter
veranschaulicht,
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4 ein
schematisches Flussdiagramm über
die Behandlung von eingehenden Signalen veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Falls
ein Teil von eingehenden Verkehrsignalen Signale umfasst, die garantierte
Ressourcen oder Bandbreite zu einem Anteil sind, die einen gegebenen
Schwellwert überschreiten,
werden diese von den anderen Signalen getrennt. Diesen Verkehrsignalen,
die im folgenden erste Verkehrsignale bezeichnet werden, werden
Ressourcen in der Form von getrennter Schlangenbehandlung gegeben. Rückkopplungssignale
betreffend Pufferungseinheitengrößen und
Steuerflussverzögerungen
etc. werden verwendet, um Sättigung
der Verknüpfungen
zu ermöglichen,
d.h. Füllen
der Verknüpfungen
ohne Verursachung von Verstopfung, da der Flussdurchsatz den ersten
Verkehrsignalen garantiert ist. Gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen
können Flusssteuerungsanordnungen
z.B. in Netzknoten implementiert werden, wie etwa Vermittlungsanordnungen,
Multiplexern etc., aber die Flusssteuerungsanordnungen können auch
irgendwo anders in dem Netz implementiert werden. Nachstehend wird
eine Ausführungsform
bezüglich
der Implementierung einer Flusssteuerungsanordnung in einer Vermittlungsanordnung
oder in Verbindung mit einer Vermittlungsanordnung mit Bezug auf 2 beschrieben.
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1 veranschaulicht
ein System, umfassend ein Netz 10, ein Quellenendsystem
SES 20 und ein Zielendsystem DES 30. Das Netz
umfasst eine Zahl von Knoten 40, 50, 60.
Zwei der Knoten 40, 50 umfassen jeder ein virtuelles
Zielendsystem VDES 40A; 50A und ein virtuelles
Quellenendsystem VSES 40B; 50B. Der dritte Knoten 60 ist
ein gewöhnlicher Knoten,
wie etwa ein Switch oder ein Multiplexer. Allgemein kann die Erfindung
in einer konzentrierenden Anordnung oder ähnlich (Vermittlungsanordnung, Multiplexer
etc.) implementiert werden, die einen Puffer oder Ähnliches
benötigt,
vgl. Knoten 60, was mit Bezug auf 2 und 3 gründlicher
erläutert wird,
oder sie kann als Steuerzweckelemente implementiert werden; vgl.
Knoten 40, 50 in 1.
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Von
dem VDES 40A von Knoten 40 werden Steuersignale über eine
ABR-Flusssteuerungsrückkopplungsschleife 70 zurückgekoppelt.
Wenn Signale bezüglich
Messergebnissen, Zellratenmessungen und/oder Rückkopplungsmessungen in den
ersten bzw. zweiten Signalen zu der realen Quelle, einem Quellenendsystem
SES 20, zurückgekoppelt
werden, müssen
sie in Form von Zellenrate oder ABR-Explizitzellenrate ausgedrückt werden,
wie ferner mit Bezug auf 3 veranschaulicht wird. Nur falls
Signale zu einem virtuellen Quellenendsystem (innerhalb des Netzes)
zurückgekoppelt
werden, können
sie guthaben-basierte Information gemäß einem Protokoll umfassen,
das durch das Netz definiert wird.
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Guthaben-basierte
Flusssteuerung (Zellenguthabenflusssteuerung) bedeutet hier, dass
die Kalkulation von Rückkopplungssignalen
unter Berücksichtigung
der Pufferungskapazität
geschieht, die erforderlich ist, um in der Lage zu sein, den Fluss
gemäß dem ABR-Steueralgorithmus
und Leitungsverzögerungen
zu behandeln, selbst wenn keine positiven Rückkopplung stattgefunden hat.
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Zellenratenflusssteuerung
umfasst hier eine Kalkulation des Rückkopplungssignals in Bezug
auf die verfügbare
Bandbreite. In beiden Fällen
wird ein Wert über
eine akzeptable Rate zurückgekoppelt (z.B.
in Übereinstimmung
mit den ATM-ABR-Spezifikationen).
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Die
internen Flusssteuerungsschleifen 80, 90 sind
jedoch für
das bestimmte Netz spezifiziert. Die Schleifenparameter können z.B.
direkt den verfügbaren
Pufferraum ergeben. Dies ist jedoch in der Netzschnittstelle nicht
transparent.
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Der
gewöhnliche
Knoten 60, auf den bereits oben verwiesen wird, kann z.B.
ein Switch oder Multiplexer sein, muss nicht die Steuerschleife
selbst schließen
oder abschließen.
Die Steuerparameter, die die Ergebnisse der Messungen beschreiben,
sind in Ressourcenmanagementzellen RM inkludiert. Derartige RM-Zellen
sind allgemein in jeder Verbindung auf eine reguläre Art und
Weise inkludiert. Derartige Ressourcenmanagementzellen RM werden
durch die Quelle, SES oder VS-ES, generiert. Die Zielsysteme, DES
oder VDES, geben stets die RM-Zellen über Rückkopplungsschleifen
zu der Quelle zurück (SES
oder VSES).
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Ein
gewöhnlicher
Knoten 60 kann alternativ die Schleife durch Inkludieren,
wie durch 100 angezeigt, von RM-Zellen in der Rückkopplungsschleife 90 schließen.
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Dies
ist z.B. ein Weg zum Beschleunigen der Rückkopplung von Signalen und
somit für
eine Beschleunigung der Prozedur.
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In 2 wird
eine Implementierung bezüglich
einer Vermittlungsanordnung veranschaulicht. Signale von einer Zahl
von Quellen, hier lediglich als S bezeichnet, was beabsichtigt,
eine Zahl von unterschiedlichen Quellen zu bedeuten, kommen hier
in einer Zahl von Eingangsverknüpfungen 1a, 2a, 3a (1A) zu
einer Multiplexing-Einrichtung 2A an, in der sie konzentriert
oder multiplext werden. In dem Demultiplexer 3A werden
die Verkehrsströme
oder die Verkehrsignale mindestens abhängig von QoS angeordnet. Es
sollte jedoch klar sein, dass es für das Funktionieren der vorliegenden
Erfindung nicht notwendig ist, dass eine Trennung abhängig von
QoS geschieht, sondern sich dies lediglich auf eine bestimmte Ausführungsform
bezieht. Was für
die vorliegende Erfindung wichtig ist, ist, dass eine Trennung für Signale
mit unterschiedlichen Anteilen garantierter Ressourcen geschieht,
entweder in zwei Gruppen oder in mehr Gruppen. Sie können zusätzlich abhängig von
einem adressierten Ausgangsport oder gemäß anderen Kriterien unterteilt
werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Verkehrsströme
mit einem signifikanten Betrag garantierter Bandbreite von den anderen
Verkehrsströmen
getrennt. Dies bedeutet, dass eine Schlangentrennung pro Verbindung/Kommunikation
nicht notwendig ist, was eine komplizierte Schlangenbehandlung ergeben
würde, die
auch aufwändig
zu implementieren ist. Die Verkehrsignale werden jedoch in Verkehrsignale,
die zu einem signifikanten Anteil, oder Grad, garantierte Bandbreite
sind, genannt erste Verkehrsignale, und zweite Verkehrsignale getrennt,
die nicht Verkehrsignale umfassen, die zu einem signifikanten Grad
garantierte Bandbreite sind. Es ist eine Pufferungseinheit 5A vorgesehen,
die zwei unterschiedliche Pufferungsbereiche umfasst, den ersten
Pufferungsbereich 5A1 , z.B. für ABR-Signale
mit einem signifikanten Anteil garantierter Bandbreite, die dann
z.B. in Schlangen 5a4 , 5a5 gespeichert werden, und den zweiten
Pufferungsbereich 5A2 für Signale,
die nicht einen hohen Anteil garantierter Bandbreite haben oder
allgemeiner zweite Signale, wie oben definiert.
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Die
höchste
Priorität
wird z.B. CBR-Signalen (falls solche vorhanden sind) gegeben, Signale
konstanter Bitrate, die für
eine Pufferung sehr empfindlich sind, die somit in Schlange 5a1 gespeichert werden können. Die
zweite Schlange 5a2 wird z.B. für VBR-Signale
verwendet, d.h. Signale variabler Bitrate, die gegenüber Pufferung
etwas weniger empfindlich sind. Natürlich ist dies nur ein Beispiel,
in vielen Fällen
kann es sogar keinerlei VBR-(oder CBR-)Signale geben, diese sind
lediglich aus beispielhaften Gründen
inkludiert. Die dritte Schlange 5a3 wird
für Signale
verwendet, die nicht zu irgendeinem signifikanten Anteil garantierte
Bandbreite sind, wie etwa ABR-Signale, oder allgemeiner zweite Signale,
wie oben definiert. 5a4 , 5a5 bezeichnen Schlangen des ersten Bereichs 5A1 , gedacht für ABR-Signale oder andere Signale,
die garantierte Bandbreite sind und die gespeichert werden können, für die aber
keine Zellen oder im wesentlichen keine Zellen verloren gehen sollten.
Es sind ferner Messungsmittel vorgesehen (in dieser Figur nicht
weiter veranschaulicht, da ihr Funktionieren per se bekannt sein
sollte) für
eine Messung der Zellenrate der zweiten Signale auf eine per se
bekannte Art und Weise und für
eine Messung des Schlangenstatus der zweiten Signale oder Signale
geringer Priorität,
was auch auf unterschiedlichen Wegen auf irgendeine bekannte Art
und Weise geschehen kann. Die Ergebnisse dieser Messungen werden
dann zu den Quellen zurückgekoppelt,
sodass sie ihr Senden von Zellen entsprechend steuern können. Es
sollte jedoch vermerkt werden, dass die Daten, die aus den Messungen
resultieren, d.h. die Ergebnisse, in ABR-Explizitratenparameter
konvertiert werden müssen,
bevor sie zurückgekoppelt
werden, falls sie zu einem realen Quellenendsystem SES zurückgekoppelt
werden, wie oben mit Bezug auf 1 erörtert wird.
Entsprechend den Prioritäten werden
die Signale dann durch den Switch-Kern 8 auf eine per se
bekannte Art und Weise vermittelt und zu den Zielausgangsverknüpfungen 11a1 –11a4 weiter ausgegeben, auch auf eine per
se bekannte beliebige Art und Weise.
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Die
oben beschriebenen Anordnungen sind gedacht, die verfügbare Bandbreite
zu dem größten möglichen
Ausmaß zu
verwenden und zur gleichen Zeit die Pufferbereiche zu einem gewissen
Ausmaß für diesen
Teil der Verkehrsströme
zu verwenden, die in eine Schlange gestellt werden können, um
der verbleibenden Bandbreite habhaft zu werden, die anderenfalls
nicht vollständig
ausgenutzt werden könnte. Dies
bedeutet, dass Ausgangsverknüpfungen
der Vermittlungsanordnung effizienter verwendet werden können, was
in der Praxis keine oder sehr wenig Kapazität ungenutzt lässt. Eine
Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird effizienter je höher
der Anteil von Verkehr mit einer garantierten Bandbreite ist.
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Allgemein
wird durch Trennen der Verkehrsströme in einen ersten und einen
zweiten Verkehrsstrom (oder erste und zweite Verkehrsignale) die
Zusammensetzung von Kommunikationen homogener, sodass der Grad von
Akzeptanz bezüglich
Speicherung in Schlangen innerhalb der jeweiligen Ströme ähnlicher
ist. Durch Trennen jener Verbindungen, die nicht oder nur zu einem
sehr geringen Ausmaß beeinflusst
werden, indem sie in eine Schlange gestellt werden, kann eine Schlange
einer adäquaten
Größe für eine Verwendung
der letzten verfügbaren
Bandbreite von z.B. einer aufwändigen
Ausgangsverknüpfung
gebildet werden.
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Die
Flusssteuerungsanordnung der Erfindung kombiniert Zellenratenflusssteuerung
mit Zellenguthabenflusssteuerung.
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3 veranschaulicht
auf eine detailliertere Art und Weise die Übertragung von Daten und die Rückkopplungsflusssteuersignale.
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3 entspricht
im Prinzip 2. Die detailliertere Erklärung von
Pufferungsalternativen, Multiplexing-/Demultiplexing-Anordnungen
wird deshalb weggelassen. Obwohl ein Switch-Kern 8' veranschaulicht wird (wie der
Switch-Kern 8 von 2), sollte
klar sein, dass es nicht ein Switch-Kern sein muss. Es kann eine
beliebige Art einer Signalkonzentrierungsanordnung sein, die die
Verwendung irgendeiner Pufferungsanordnung motiviert, umfassend
Trennung z.B. in unterschiedliche QoS.
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Wie
in 2 geschieht eine Konzentration von Signalen in
einer Zahl von Eingangsverknüpfungen 1A' in einer Multiplexing-Anordnung 2A'. Die Ströme von Signalen
werden in der Demultiplexing-Anordnung 3A' in unterschiedliche Gruppen abhängig von
QoS getrennt und in Schlangen in der Pufferungsanordnung 5A' gespeichert,
wie z.B. mit Bezug auf 2 beschrieben. Durch Überwachungsanordnung 12' werden Zellenratenmessungen
und Schlangenstatusmessungen vorgenommen. Da die Signalquelle in
diesem Fall ein Quellenendsystem SES 20' ist, werden die Schlangenstatusergebnisse
in Konvertierungsanordnung 13' in ABR-Explizitratenparameter
konvertiert und in der Modifikationsanordnung für eine Modifikation von Ressourcenmanagementzellen
RM verwendet. Diese werden durch das Zielendgerät (in der Figur nicht veranschaulicht) über eine
Rückkopplungsschleife zu
dem veranlassenden Endgerät
gesendet, d.h. SES 20'.
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In
einer besonderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Vermittlungsanordnung
die Form einer Vermittlungsanordnung annehmen, wie in der oben angeführten Patentanmeldung
beschrieben, die hierin durch Verweis inkorporiert ist. Der Switch-Kern 8; 8' umfasst dann
eine Zahl (zwei oder mehr) von Einlasseinheiten und eine Zahl von
Auslasseinheiten, wobei zu jeder Einlasseinheit eine Hauptpuffereinheit 5A, 5A' vorgesehen
ist, die in diesem Fall auch die Funktionalität wie oben beschrieben umfasst.
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4 ist
ein schematisches Flussdiagramm. Für ein eingehendes Signal wird
der Anteil garantierter Ressourcen untersucht 101. Falls
er einen gegebenen Schwellwert überschreitet,
wird die QoS festgestellt 102 und die Zelle wird in der
geeigneten Schlange in dem ersten Pufferbereich gespeichert 103.
Dann wird der Schlangenstatus der Schlange QoSi gemessen 104 und
das Ergebnis wird zu den sendenden Quellen zurückgekoppelt 107, in
denen das Senden von Zellen entsprechend gesteuert wird 108,
z.B. kann die Senderate erhöht,
verringert oder auf dem gleichen Pegel gehalten werden. Wie in dem vorangehenden
erörtert,
muss eine Konvertierung geschehen, falls das Ergebnis zu einer realen
Endquelle zurückgekoppelt
wird. Falls andererseits festgestellt wird, dass der Anteil garantierter
Ressourcen den Schwellwert nicht überschreitet, wird diesen Signalen
eine höhere
Priorität
gegeben und die Zellen werden in der geeigneten Schlange in dem
zweiten Pufferbereich gespeichert 105, oder überhaupt
nicht gespeichert. Die Zellenratenparameter der Zellenrate werden
gemessen 106 und die Ergebnisse werden auch zu den Quellen 107 über die
Rückkopplungsschleife
für Steuerungszwecke
in den Quellen gesendet 108.
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Natürlich wird
keine Speicherung ausgeführt, es
sei denn es ist notwendig, da die Absicht darin besteht, die Verknüpfungen
in dem Netz, z.B. besonders Ausgangsverknüpfungen von z.B. einem Switch-Kern,
der mit der Flusssteuerungsanordnung in Verbindung steht oder sich
nach der Anordnung befindet, so effektiv wie möglich zu verwenden.
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Innerhalb
des Bereichs der Erfindung sind viele Variationen möglich. Z.B.
die Anordnung oder Kombination von Flusssteuerungsanordnungen in
einem Netz, entweder als getrennte oder in dem Eingangsteil oder
der Einlasseinheit einer Vermittlungsanordnung implementiert. Die
Erfindung trifft auch gleichermaßen auf beliebige QoS oder
beliebige Dienstklassen wie ABR etc. zu, ungeachtet davon, ob die
Zellen innerhalb der gleichen Dienstklasse sind, wie etwa ABR, oder
in unterschiedlichen Klassen, so weit wie der Anteil garantierter Ressourcen
betroffen ist. Es ist auch möglich,
die Zellen in mehr als jene zwei Gruppen entsprechend jenen mit
einem signifikanten Anteil garantierter Bandbreite und jenen, die ihn
nicht haben, zu unterteilen, wie etwa z.B. in mehr Gruppen, für die unterschiedliche
Schwellwerte gegeben sind etc.