DE69635470T2

DE69635470T2 - System zum Steuern der Dienstqualität einer Kommunikation

Info

Publication number: DE69635470T2
Application number: DE1996635470
Authority: DE
Inventors: Toshio Kawasaki-shi Kanagawa Soumiya; Takeshi Kawasaki-shi Kanagawa Kawasaki; Masafumi Kawasaki-shi Kanagawa Katoh
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2016-07-18
Also published as: JPH0993256A; DE69635470D1; EP0766425A2; US5818818A; JP3545110B2; EP0766425B1; EP0766425A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationsdienst-Qualitätssteuerungssystem und Verfahren. Speziell bezieht sie sich auf Qualitätssteuerung für jeden Dienst in einem ATM-Netz.
Es wird auf US-Patent US-5297139 verwiesen, das ein Datenkommunikationssystem offenbart, in dem eine Vielzahl von Knoten auf eine Multiplex-Übertragungsleitung von Kommunikationsdaten mit einer Rahmenstruktur, gebildet durch eine Vielzahl von Zeitschlitzen und eine Vielzahl von Paketen, verbunden sind.
Bis jetzt wurde, wenn Kommunikationsdienste, wie etwa Sprachkommunikation, Datenkommunikation und Videokommunikation vorgesehen wurden, ein unabhängiges Netz (z.B. Telefonnetz, Paketkommunikationsnetz, CATV-Netz etc.) für jeden einen eingerichtet. In einem System, in dem ein getrenntes Netz für jeden Dienst eingerichtet ist, ist es jedoch schwierig, die Netzressourcen effektiv zu verwenden, was aus der Sicht von Kosten unerwünscht ist. Aus diesem Grund wurde beträchtliche Forschungs- und Entwicklungsarbeit in Breitband-ISDN als ein Kommunikationsnetz der nächsten Generation durchgeführt, das diese verschiedenen Dienste vereinheitlicht. ATM, das die Kerntechnologie von Breitband-ISDN ist, tritt nun in die Stufe praktischer Verwendung ein.
ATM ist ein Kommunikationssystem, das Pakete einer fixierten Länge von 53 Byte, die Zellen genannt werden, verwendet, um Information zu transferieren. Eine ATM-Zelle besteht aus ei nem 5-Byte-Header (Kopf), einschließlich VPI/VCI, was den Kommunikationspfad spezifiziert, und einem 48-Byte-Informationsfeld, in dem die Information gespeichert wird, die zu transferieren ist. In ATM wird Hochgeschwindigkeitskommunikation durch Beseitigen von Funktionen, wie etwa erneuter Sendung einer Zelle aus der Vermittlungsausrüstung erreicht. ATM führt Kommunikation variabler Rate durch Steuern der Zahl von Zellen durch, die transferiert werden.
Die verschiedenen Dienste, wie etwa jene, die oben aufgeführt sind, haben unterschiedliche Qualitätsanforderungen mit Bezug auf das Netz. Falls z.B. in Sprachkommunikation einige der Zellen verloren gehen, ist der Abfall in Klangqualität nur gering, falls aber Zellentransfer verzögert wird, wird es irritierend sein, dem Klang zuzuhören. So ist die Qualitätsanforderung mit Bezug auf Zellenverlust nicht sehr strikt, aber die Qualitätsanforderung mit Bezug auf Transferverzögerung ist ziemlich strikt. In einer Datenkommunikation stellt andererseits Zellentransferverzögerung praktisch kein Problem dar, falls aber Zellenverlust auftritt, wird es unmöglich sein, richtige Daten zu erhalten, sodass die Qualitätsanforderung mit Bezug auf Transferverzögerung nicht sehr strikt ist, wohingegen die Qualitätsanforderung mit Bezug auf Zellenverlust ziemlich strikt ist. Somit enthält ein ATM-Netz Dienste mit einer Vielfalt von Qualitätsanforderungen.
1 ist ein Diagramm, das das Qualitätssteuerungssystem in einem existierenden ATM-Netz erläutert. Dieses System wird ein Zellenverwerfungssteuersystem (cell-discarding control system) genannt. Das heißt es wird ein Zellenpuffer innerhalb der ATM-Vermittlungsausrüstung eingerichtet; und es wird ein Schwellwert, der eine Schlangenlänge (Zellenakkumulationsbetrag) mit Bezug auf diesen Zellenpuffer spezifiziert, gesetzt. Zellen, die in die ATM-Vermittlungsausrüstung eingegeben werden, werden zeitweilig in diesen Puffer geschrieben und dann mit spezifizierter Zeitsteuerung ausgelesen. Während sich die Zahl von Zellen, die zu der ATM-Vermittlungsausrüstung durch viele Benutzer eingegeben werden, erhöht, erhöht sich der Betrag von Zellenakkumulation innerhalb des Zellenpuffers, und die Schlange wird länger. Falls diese Schlangenlänge den Schwellwert Tx überschreitet, werden Zellen, denen geringe Priorität zugewiesen ist, verworfen, ohne länger in dem Zellenpuffer gespeichert zu werden, während Zellen mit hoher Priorität fortsetzen, in dem Zellenpuffer gespeichert zu werden. Die Zellenpriorität wird aus einem CLP- (Zellenverlustpriorität, Cell Loss Priority) Bit in dem Header oder Taginformation (Kennzeicheninformation), die innerhalb der Vermittlungsausrüstung verwendet wird, beurteilt.
Da jedoch in diesem System die vorgesehenen Dienste vielfältiger werden, wird es schwierig, die Qualität zu garantieren, die für jeden Dienst erforderlich ist. Das heißt falls der Schwellwert zu groß gesetzt ist, wird es einfach, Garantien mit Bezug auf die Zellenverlustrate (Verwerfen von Zellen) vorzusehen, aber die Verzögerung wird lang. Falls umgekehrt der Schwellwert gesetzt ist klein zu sein, um die Verzögerung zu verkürzen, wird es unmöglich, Garantien mit Bezug auf die Zellenverlustrate vorzusehen.
Es wurde eine Einrichtung eines unterschiedlichen Zellenpuffers für jeden Dienst als ein Weg vorgeschlagen, um dieses Problem zu lösen. Falls in diesem System der Umfang von Verkehr in einem Dienst ansteigt und es notwendig wird, Zellen mit Bezug auf den Zellenpuffer für diesen Dienst zu verwerfen, gibt es keine Auswirkung auf die Qualität anderer Dienste. Das Problem der Reihenfolge, in der Zellen, die in den unterschiedlichen Zellenpuffern gespeichert sind, ausgelesen werden sollten, ist jedoch dennoch ungelöst.
Ein vorgeschlagenes Auslesesteuersystem besteht darin, ein Ausleseband für jeden Zellenpuffer im voraus einzurichten, und die Zellen aus diesem Band in Übereinstimmung mit Zeitmultiplex auszulesen. Falls dieses Band jedoch auf eine fixierte Art und Weise eingerichtet ist, werden auch Auslesezeitschlitze für Puffer zugewiesen, in denen keine Zellen, die zu transferieren sind, gespeichert sind, und während dieser Zeit werden, selbst wenn es Zellen gibt, die in anderen Zellenpuffern gespeichert sind, jene Zellen nicht ausgelesen, was die Zellentransfereffizienz absenkt. Da ATM eine Zahl von Diensten mit unterschiedlichen Qualitätsanforderungen vereinheitlicht, ist somit Qualitätssteuerung schwierig.
Diese Erfindung hat das Ziel einer Bereitstellung einer Steuerung, die die Effizienz einer Verwendung von Vermittlungsausrüstung und Übertragungspfaden erhöhen wird, während Dienstqualitätsanforderungen eines Benutzers erfüllt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Qualitätssteuerungssystem vorgesehen, welches in einem Netz, das Pakete fixierter Länge autonom austauscht, jedes bestehend aus einem Headerfeld, das Weiterleitungsinformation enthält, und einem Informationsfeld, die Qualität einer Vielzahl von Qualitätsklassen steuert, in die die Kommunikationsdienste klassifiziert sind, die das Netz bereitstellt, umfassend:
eine Vielzahl von Puffern, die für jede Qualitätsklasse vorgesehen sind, zum Speichern von Paketen fixierter Länge;
eine Vielzahl von Zählern, die für jeden aus der Vielzahl von Puffern vorgesehen sind, mit einem spezifizierten Schwellwert, der für jeden eingestellt ist; und
Steuermittel zum Inkrementieren der Zählwerte der Vielzahl von Zählern jedes Mal, wenn die Zeiteinheit abläuft, die er forderlich ist, um ein Paket fixierter Länge zu verarbeiten, wobei ein Paket fixierter Länge aus einem Puffer unter der Vielzahl von Puffern ausgelesen wird, wenn ein Zählwert eines Zählers, der entsprechend für den Puffer vorgesehen ist, gleich oder größer dem Schwellwert des Zählers wird, und der Zählwert des Zählers um den Schwellwert verringert wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Qualitätssteuerungssystem vorgesehen, das in einem Netz, das Pakete fixierter Länge autonom austauscht, jedes bestehend aus einem Headerfeld, das Weiterleitungsinformation enthält, und einem Informationsfeld, die Qualität einer Vielzahl von Qualitätsklassen steuert, in die die Kommunikationsdienste klassifiziert sind, die das Netz bereitstellt, umfassend:
einen gemeinsamen Puffer zum Speichern von Paketen fixierter Länge;
eine Vielzahl von Adresspuffern, vorgesehen für jede Qualitätsklasse, zum Speichern einer Speicheradresse des gemeinsamen Puffers, in den ein Paket fixierter Länge gemäß einer Qualitätsklasse geschrieben wird;
eine Vielzahl von Zählern, vorgesehen für jeden aus der Vielzahl von Adresspuffern, wobei für jeden aus der Vielzahl von Zählern ein Schwellwert spezifiziert ist; und
Steuermittel zum Inkrementieren der Zählwerte der Vielzahl von Zählern jedes Mal, wenn die Zeiteinheit abläuft, die erforderlich ist, um ein Paket fixierter Länge zu verarbeiten, Abrufen einer Speicheradresse aus einem Adresspuffer unter der Vielzahl von Adresspuffern, wenn ein Zählwert eines Zählers, der entsprechend dem Adresspuffer vorgesehen ist, gleich oder größer dem Schwellwert ist, Abrufen eines Paketes fixierter Länge aus dem gemeinsamen Puffer unter Verwendung der abgerufenen Speicheradresse und Verringern des Zählwertes des Zählers um den Schwellwert.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Qualitätssteuerungsverfahren vorgesehen, das in einem Netz durchgeführt wird, das Pakete fixierter Länge austauscht, wobei die Qualität einer Vielzahl von Qualitätsklassen gesteuert wird, in die die Kommunikationsdienste klassifiziert sind, die das Netz bereitstellt, die Schritte umfassend:
Bereitstellen einer Vielzahl von Puffern für jede Qualitätsklasse;
Speichern eines Paketes fixierter Länge in einem Puffer unter der Vielzahl von Puffern gemäß der Qualitätsklasse des Paketes fixierter Länge;
Bereitstellen einer Vielzahl von Zählern für jeden aus der Vielzahl von Puffern;
Einstellen von Schwellwerten für jeden aus der Vielzahl von Zählern;
Inkrementieren der Zählwerte der Vielzahl von Zählern jedes Mal, wenn die Zeiteinheit abläuft, die erforderlich ist, um ein Paket fixierter Länge zu verarbeiten;
Auslesen eines Paketes fixierter Länge aus einem Puffer unter der Vielzahl von Puffern, wenn ein Zählwert eines Zählers, der entsprechend für den Puffer vorgesehen ist, gleich oder größer dem Schwellwert des Zählers wird; und
Verringern des Zählwertes des Zählers um den Schwellwert.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie selbige zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun auf dem Weg eines Beispiels auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen:
1 ist ein Diagramm, das das Qualitätssteuerungssystem in einem existierenden ATM-Netz erläutert;
2 ist ein Blockdiagramm, das das Prinzip dieser Erfindung erläutert;
3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines ATM-Netzes zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das das Konzept eines Qualitätssteuerungspuffers erläutert;
5A ist ein Diagramm, das das Format einer Zelle auf der Leitung zeigt;
5B ist ein Diagramm, das das Format einer Zelle in der Vermittlungsausrüstung zeigt;
6 ist ein Diagramm, das die VCI-Austauschtabelle zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm eines Qualitätssteuerungspuffers;
8 ist ein Beispiel der Einstellungen in der Außerkraftsetzungsspezifikationssektion;
9 ist ein Diagramm, das die Basisaktion des Qualitätssteuerungspuffers erläutert;
10 ist ein Diagramm, das Steuerung von Konkurrenz erläutert;
11 ist ein Diagramm, das Außerkraftsetzungssteuerung erläutert;
12 ist das Ergebnis einer Simulation einer Verzögerung in einem Qualitätssteuerungspuffer;
13 ist ein Flussdiagramm einer Zellenausleseverarbeitung;
14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration zeigt, wenn der Qualitätssteuerungspuffer auf der Eingangsseite (der Multiplexkonzentrationssektion) des ATM-Switches platziert ist;
15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer ATM-Switch-Konfiguration zeigt, die einen Qualitätssteuerungspuffer verwendet;
16 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration zeigt, wenn der Qualitätssteuerungspuffer auf der Ausgangsseite (der Multiplexverteilungssektion) des ATM-Switches platziert ist;
17 ist ein Diagramm, das die Aktion eines Qualitätssteuerungspuffers zeigt, der Schwankungen in den Intervallen zwischen eingegebenen Zellen absorbiert; und
18 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration zeigt, wenn ein gewöhnlicher Puffer als der Qualitätssteuerungspuffer verwendet wird.
Das die hierin nachstehend beschriebene Qualitätssteuerungssystem wird auf ein Netz angewendet, das autonom Pakete fi xierter Länge austauscht, jedes bestehend aus einem Headerfeld, das Weiterleitungsinformation enthält, und einem Informationsfeld, in Übereinstimmung mit dieser Weiterleitungsinformation, und die Qualität für unterschiedliche Qualitätsklassen steuert, jede entsprechend einem der Kommunikationsdienste, die durch dieses Netz bereitgestellt werden.
Puffer zum Speichern von Paketen fixierter Länge sind für jede Qualitätsklasse eingerichtet. Es ist ein Zähler, in dem ein Schwellwert gesetzt ist, für jeden Puffer vorgesehen. Die Steuereinheit für jeden aus der Vielzahl von Zählern inkrementiert diesen Zählerwert nach der Einheitszeit, die erforderlich ist, um ein Paket fixierter Länge zu verarbeiten; in der gleichen Zeit werden Pakete fixierter Länge aus Puffern entsprechend Zählern ausgelesen, für die der Zählerwert gleich oder größer dem Schwellwert ist und die Zählerwerte für jene Zähler werden um die Schwellwerte verringert.
Es sind Prioritäten jeder aus der Vielzahl von Qualitätsklassen zugewiesen. Falls eine Bedingung existiert, in der Pakete fixierter Länge aus der Vielzahl von Puffern auszulesen sind, liest die Steuereinheit Pakete fixierter Länge aus der Vielzahl von Puffern beginnend von dem Puffer für die Qualitätsklasse aus, wofür die höchste Priorität gesetzt ist.
Das Prinzip dieser Erfindung wird mit Verweis auf 2 erläutert.
Diese Erfindung dient zur Verwendung in einem Netz (wie etwa einem ATM-Netz), in dem Pakete fixierter Länge, jedes bestehend aus einem Headerfeld, das Weiterleitungsinformation enthält, und einem Informationsfeld, in dem Information gespeichert ist, die zu transferieren ist, autonom in Übereinstimmung mit dieser Weiterleitungsinformation ausgetauscht werden. Es ist erforderlich, dass das System die Qualitäten ei ner Vielzahl von Qualitätsklassen steuert, in die die Kommunikationsdienste klassifiziert sind, die durch dieses Netz vorgesehen werden.
Es ist eine Vielzahl von Puffern 1-1 bis 1-n für die Qualitätsklassen vorgesehen; Pakete fixierter Länge der entsprechenden Qualitätsklassen sind in ihnen gespeichert. Falls eine gemeinsame Pufferkonfiguration verwendet wird, werden Pakete fixierter Länge in dem gemeinsamen Puffer (in der Figur nicht gezeigt) gespeichert, und die Adresse, in die jedes Paket fixierter Länge geschrieben wird in dem gemeinsamen Puffer wird in der Vielzahl von Puffern 1-1 bis 1-n gespeichert, die für jede Qualitätsklasse vorgesehen sind.
Es ist eine Vielzahl von Zählern 2-1 bis 2-n für die Vielzahl von Puffern 1-1 bis 1-n vorgesehen, und es ist ein Schwellwert für jeden spezifiziert.
Die Steuereinheit 3 inkrementiert die Zählwerte der Zähler 2 2-1 bis 2-n jeden Zeitschlitz (Einheitszeit, die es braucht, um ein Paket fixierter Länge zu verarbeiten), und liest zur gleichen Zeit Pakete fixierter Länge aus jedem Puffer aus, für den der Zählwert gleich oder größer dem Schwellwert ist, und verringert jene Zählwerte um die Schwellwerte. Falls ein Paket fixierter Länge nicht in einem Puffer gespeichert ist, für den der Zählwert gleich oder größer dem Schwellwert ist, steuert die Steuereinheit 3 außerdem diesen Zähler so, dass sein Zählwert nicht inkrementiert wird.
In der oben beschriebenen Steuerung regeln die Schwellwerte die Intervalle, in denen Pakete fixierter Länge aus den Puffern entsprechend jeder Qualitätsklasse ausgelesen werden. Wenn wir außerdem Ti (i = 1, 2, 3, ...) den Schwellwert, der für jeden Zähler gesetzt ist, RBi das Band, innerhalb dessen die Qualität, die für jede Qualitätsklasse erforderlich ist, garantiert werden kann, und PB das physische Band der Ausgangsleitung sein lassen, dann wird, falls die Schwellwerte so gesetzt sind, dass Ti = PB/RBi ist, in jeder Qualitätsklasse die Qualität durch die Ausleseintervalle (Zellenausleseraten) garantiert, die durch die entsprechenden Schwellwerte geregelt werden.
Prioritätsinformation wird für jede Qualitätsklasse gesetzt. Falls sich eine Situation entwickelt, in der Zellen für eine Vielzahl von Qualitätsklassen auszulesen sind (Pakete fixierter Länge sind in einer Vielzahl von Puffern gespeichert, und außerdem sind die Zählwerte der Zähler entsprechend der Vielzahl von Puffern gleich oder größer den jeweiligen Schwellwerten), dann liest die Steuereinheit 3 ein Paket fixierter Länge aus dem Puffer unter der Vielzahl von Puffern aus, für den die höchste Priorität gesetzt wurde. Auf diese Weise kann Prioritätssteuerung unter den Qualitätsklassen angewendet werden.
Einer gewissen Qualitätsklasse wird das Recht gegeben, offene Zeitschlitze (leerer Zeitschlitz) mit Priorität zu verwenden. Falls es eine Situation gibt, in der es keinen Puffer gibt, aus dem ein Paket fixierter Länge zu lesen ist (keine Qualitätsklasse, für die der Zählwert gleich oder größer dem Schwellwert ist, oder es ist kein Paket fixierter Länge in einem beliebigen Puffer gespeichert, für den der Zählwert gleich oder größer dem Schwellwert ist), dann liest die Steuereinheit 3 ein Paket fixierter Länge aus dem Puffer für die Qualitätsklasse aus, der das oben erwähnte Recht gegeben wurde. Auf diese Weise werden die Bänder effizient verwendet.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird nun eine Ausführungsform dieser Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Diese Erfindung dient der Ver wendung in einem Netz, in dem Pakete fixierter Länge in Übereinstimmung mit Weiterleitungsinformation autonom weitergeleitet werden, die in jenen Paketen fixierter Länge eingestellt ist. Die folgende Erläuterung dient dem Fall einer Verwendung in einem ATM-Netz, es sind aber auch andere Anwendungen möglich, z.B. in SMDS-Kommunikation.
3 zeigt die Konfiguration eines ATM-Netzes. Zellen, die von einer großen Zahl von Benutzerleitungen eingegeben werden, oder Zellen, die von anderer Vermittlungsausrüstung transferiert werden, werden durch die Multiplexeinheit 11 multiplext und zu dem ATM-Switch 12 eingegeben. In dem in 3 gezeigten Beispiel gibt es 16 Benutzerleitungen mit 150Mbps-Bändern, und die Zellen werden in den ATM-Switch 12 in der Rate von 2,4Gbps eingegeben. Der ATM-Switch 12 gibt jene Zellen zu spezifizierten Ausgangsleitungen in Übereinstimmung mit der Weiterleitungsinformation aus, die in jeder Zelle eingestellt ist.
Wenn eine Zelle von Benutzer A zu Benutzer B transferiert wird, setzt Benutzer A einen VPI/VCI, der die Route zu Benutzer B spezifiziert, in dem Header dieser Zelle und transferiert die Zelle zu dem ATM-Switch 12. Zu dieser Zeit wird auf die VCI-Konvertierungstabelle 13 verwiesen, und die Taginformation und Ausgangs-VPI/VCI werden in Übereinstimmung mit dem VPI/VCI abgerufen, der in der eingegebenen Zelle gesetzt ist. Dann wird die Taginformation an der eingegebenen Zelle angebracht, und zur gleichen Zeit wird der VPI/VCI, der in der eingegebenen Zelle gesetzt ist, zu dem Ausgangs-VPI/VCI umgeschrieben, und die Zelle wird zu dem ATM-Switch 12 eingegeben. Der ATM-Switch 12 vermittelt diese Zelle in Übereinstimmung mit der Taginformation, und gibt diese Zelle zu der Ausgangsleitung aus, die mit Benutzer B verbindet.
Der Qualitätssteuerungspuffer dieser Erfindung ist entweder auf der Eingangsseite des ATM-Switches 12 (Multiplexkonzentrationssektion: Qualitätssteuerungspuffer 60) oder auf der Ausgangsseite des ATM-Switches 12 (Multiplexverteilungssektion: Qualitätssteuerungspuffer 70) installiert. Auch kann der ATM-Switch 12 selbst mit dem Qualitätssteuerungspuffer dieser Erfindung konfiguriert sein.
Das ATM-Netz stellt verschiedene Arten von Diensten bereit, wie etwa Sprachkommunikation, Videokommunikation und Datenkommunikation. Jeder Dienst erfordert eine Dienstqualität, die sich auf Zellenverlustrate (Zellenverwerfungsrate), Transferverzögerung usw. bezieht. Die Qualitätssteuerung dieser Erfindung managt, die Qualität der Dienste zu garantieren.
4 ist ein Blockdiagramm, das das Konzept des Qualitätssteuerungspuffers erläutert. Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n sind für jede Qualitätsklasse vorgesehen. Die Qualitätsklassen sind gemäß der Qualität klassifiziert, die jeder Dienst von der Vermittlungsausrüstung erfordert (QOS: Qualität eines Dienstes (Dienstgüte)). In dem ATM-Forum sind z.B. die jeweiligen Dienste in 5 Kategorien in Übereinstimmung mit der Transferrate klassifiziert, die durch jeden Dienst deklariert ist, dem Parameter, der sich auf die Transferverzögerung bezieht usw. D.h. sie sind in CBR (kontinuierliche Bitrate, Continuous Bit Rate), rt-VBR (variable Bitrate in Echtzeit, real time Variable Bit Rate), nrt-VBR (nicht-variable Bitrate in Echtzeit, non-real time Variable Bit Rate), ABR (verfügbare Bitrate, Available Bit Rate) und UBR (unspezifizierte Bitrate, Unspecified Bit Rate) klassifiziert. Die Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n sind eingerichtet, z.B. diesen 5 Kategorien zu entsprechen.
Die Qualitätsklassen sind nicht auf die oben erwähnten Kategorien begrenzt, sondern können beliebig gesetzt werden, um der Anwendung zu entsprechen. Z.B. können die Qualitätsklassen auch in Übereinstimmung mit der Zellenverlustrate (Zellenverwerfungsrate) gesetzt sein.
Qualitätsklassenfilter 22-1, 22-2, ..., 22-n sind für die jeweiligen Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n eingerichtet. Jedes Qualitätsklassenfilter 22-1, 22-2, ..., 22-n lässt nur Zellen der spezifizierten Qualitätsklasse durch. Z.B. lässt das Qualitätsklassenfilter 22-1 nur die Zellen durch, in denen Qualitätsklasse 1 gesetzt ist; jene Zellen werden in den Zellenpuffer 21-1 geschrieben.
Der Ausleseplaner 23 liest Zellen aus, die in den Zellenpuffern 21-1, 21-2, ...,^` 21-n gespeichert sind, in Übereinstimmung mit der nachstehend zu beschreibenden Prozedur, und gibt sie zu der Ausgangsleitung aus. Der Ausleseplaner 23 liest eine Zelle von einem der Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n aus und gibt sie zu der Ausgangsleitung während jedes Zeitschlitzes aus. Falls es keine Zelle gibt, die auszulesen ist, die in beliebigen der Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n gespeichert ist, dann wird dieser Zeitschlitz eine leere Zelle.
Als Nächstes wird das Verfahren zum Einstellen der Qualitätsklassen für jede Zelle erläutert. In dem ATM werden, wenn eine Zelle aufgebaut ist, der Typ des Dienstes, die Zellentransferrate, Transferzielinformation etc. durch Signalisieren deklariert. Die Vermittlungsausrüstung beurteilt, ob diese deklarierten Werte durch CAC (Rufzulassungssteuerung, Call Admission Control) akzeptiert werden können oder nicht. Falls sie akzeptiert werden können, dann wird ein nicht verwendeter VPI/VCI gesichert, und dieser gesicherte VPI/VCI wird zu dem Benutzer versendet, der gerade versucht, den Ruf herzustellen. Zu dieser Zeit werden in der VCI-Konvertie rungstabelle 13 Ausgangs-VPI/VCI und Taginformation entsprechend dem gesicherten VPI/VCI gesetzt. Der Benutzer, der den gesicherten VPI/VCI empfängt, stellt den empfangenen VPI/VCI in jeder Zelle ein und transferiert jene Zellen zu der Vermittlungsausrüstung.
5A zeigt das Format einer Zelle auf der Leitung. Eine Zelle auf der Leitung besteht aus einem 5-Byte-Header und einem 48-Byte-Informationsfeld (Nutzlast). Der Header besteht aus dem VPI/VCI, einem PTI, der den Typ der Nutzlast identifiziert, einer CLP, die die Zellenverlustpriorität angibt, und einen HEC, der für Header-Fehlererfassung und Zellensynchronisation verwendet wird.
6 ist ein Diagramm, das die VCI-Konvertierungstabelle 13 schematisch zeigt. In der VCI-Konvertierungstabelle 13 werden der Ausgangs-VPI/VCI und die Taginformation entsprechend dem Eingangszellen-VPI/VCI gesetzt.
Wenn die Zelle, die in 5A gezeigt wird, zu der Vermittlungsausrüstung eingegeben wird, wird auf die VCI-Konvertierungstabelle 13 zugegriffen. Das heißt die VCI-Konvertierungstabelle 13 wird unter Verwendung des VPI/VCI durchsucht, der in der Eingangszelle eingestellt ist, und der Ausgangs-VPI/VCI und die Taginformation entsprechend diesem VPI/VCI werden abgerufen. Dann wird der VPI/VCI, der in der Eingangszelle eingestellt ist, zu dem Ausgangs-VPI/VCI umgeschrieben, und zur gleichen Zeit wird die Taginformation angefügt. Die Zelle, für die der VPI/VCI umgeschrieben wurde und die Taginformation angefügt wurde, wird zu der Vermittlungsausrüstung (ATM-Switch 12) eingegeben.
5B zeigt eine Form, die das Format einer Zelle in der Vermittlungsausrüstung haben kann. Das in 5B gezeigte Format ist das Format einer Zelle, in der der Header in der Eingangssektion der Vermittlungsausrüstung konvertiert wurde. Taginformation, die aus 2 Bytes besteht, wurde zu dem Beginn der Zelle in der Vermittlungsausrüstung hinzugefügt; folgend dieser Taginformation sind das Headerfeld und das Informationsfeld (Nutzlast) gespeichert. Die Taginformation wird manchmal als Teil des Headers betrachtet, zusammen mit den 4 Bytes von Information, die der Taginformation folgt.
Das Attributindikatortag ist (z.B.) ein Bit, das anzeigt, ob diese Zelle in einer Kommunikation von Punkt zu Punkt oder in einer Kommunikation von Punkt zu vielen Punkten (multipoint) zu senden ist. Das Switchtag spezifiziert die Route (den Pfad), durch die/den die Zelle innerhalb des ATM-Switches 12 läuft. Das Qualitätssteuerungstag spezifiziert die Qualitätsklasse. Falls z.B. die 5 Kategorien, die in dem ATM-Forum vorgeschlagen werden, als die Qualitätsklassenkategorien verwendet werden, dann ist es für das Qualitätssteuerungstag ausreichend, aus 3 Bits an Information zu bestehen. Das Leitungstag spezifiziert die Ausgangsleitung.
Somit wird ein Qualitätssteuerungstag (Qualitätsklassenzahl), das die Qualitätsklasse spezifiziert, als die Taginformation angefügt, wenn eine Zelle zu der Vermittlungsausrüstung eingegeben wird. Falls die Taginformation der eingegebenen Zelle erfasst ist, kann folglich die Qualitätsklasse dieser Zelle identifiziert werden. In 4 erfassen die Qualitätsklassenfilter 22-1, 22-2, ..., 22-n die Taginformation der Zellen, die eingegeben sind, und bestimmen, ob jenen Zellen erlaubt wird zu passieren. Die Zellen, die durchgelassen werden, werden dann in die Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n entsprechend den Qualitätsklassen jener Zellen geschrieben.
7 ist ein Blockdiagramm des Qualitätssteuerungspuffers. In 7 werden die Konfigurationen der letzteren Stufen der Qualitätsklassenfilter 22-1, 22-2, ..., 22-n gezeigt, die in 4 gezeigt werden.
Ein Qualitätssteuerungspuffer besteht aus getrennten Sektionen, die für jede Qualitätsklasse vorgesehen sind, und einer gemeinsamen Sektion, die für gemeinsame Verwendung durch alle Qualitätsklassen vorgesehen ist. Die Konfigurationen der getrennten Sektionen für jede Qualitätsklasse sind alle die gleichen, sodass die Erläuterung hier auf die Sektion für Qualitätsklasse 1 beschränkt wird.
Eine Zelle, die das Qualitätsklassenfilter 22-1 durchläuft, wird in den Zellenpuffer 21-1 geschrieben. Der Pufferlängenmessungszähler 31-1 misst die Pufferlänge des Zellenpuffers 21-1 (die Zahl von Zellen, die in dem Zellenpuffer 21-1 gespeichert sind). Der Pufferlängenmessungszähler 31-1 inkrementiert den Zählwert, wenn eine Zelle in den Zellenpuffer 21-1 geschrieben wird, und dekrementiert den Zählwert, wenn die Auslesesektion 35-1 eine Zelle aus dem Puffer 21-1 ausliest.
Die Schwellwerteinstellungssektion 32-1 stellt einen Schwellwert der Qualitätsklasse 1 gemäß Software ein. Das Verfahren zum Einstellen der Schwellwerte wird nachstehend beschrieben. Der Zellenzähler 33-1 führt Zählen mit dem Verlauf der Zeit und wie Zellen von Qualitätsklasse 1 eingegeben und ausgegeben werden durch. Die Aktion des Zellenzählers 33-1 wird nachstehend detailliert beschrieben. Der Komparator 34-1 vergleicht den Zählwert des Zellenzählers 31-1 mit dem Schwellwert, der in der Schwellwerteinstellungssektion 32-1 eingestellt wird, und versendet das Ergebnis dieses Vergleichs zu der Auslesesektion 35-1. Die Auslesesektion 35-1 liest Zellen aus dem Zellenpuffer 21-1 mit dem Verlauf der Zeit und in Übereinstimmung mit verschiedenen Typen von Steuersignalen aus.
Die gemeinsame Sektion enthält die Außerkraftsetzungsspezifikationssektion 41, die Außerkraftsetzungssteuerungssektion 42 und die Konkurrenzsteuerungssektion 43. Die Außerkraftsetzungsspezifikationssektion 41 ist eingestellt, eine Außerkraftsetzung für jede Qualitätsklasse zu spezifizieren oder nicht. Falls Außerkraftsetzungen für eine Vielzahl von Qualitätsklassen spezifiziert werden, wird auch die Reihenfolge von Priorität spezifiziert.
8 zeigt ein Beispiel von Einstellungen der Außerkraftsetzungsspezifikationssektion 41. In dem in 8 gezeigten Beispiel gibt es 5 Qualitätsklassen, und Außerkraftsetzungen sind für Qualitätsklassen 3 bis 5 spezifiziert. Die höchste Außerkraftsetzungspriorität ist Qualitätsklasse 5 zugewiesen.
Die Außerkraftsetzungssteuerungssektion 42 transferiert Auslesesteuersignale für die Auslesesektionen der spezifizierten Qualitätsklassen in Übereinstimmung mit den Pufferlängen der Zellenpuffer 21-1, 21-2, ..., 21-n und der Information, die in der Außerkraftsetzungsspezifikationssektion 41 eingestellt ist.
Konkurrenzprioritätsinformation ist in der Konkurrenzsteuerungssektion 43 gespeichert. Konkurrenzprioritätsinformation ist Information, die spezifiziert, von welchem Zellenpuffer eine Zelle auszulesen ist, wenn eine Situation existiert, in der es Zellen gibt, für die eine Vielzahl von Qualitätssteuerungsklassen auszulesen sind. Diese Information ist durch Software voreingestellt. Die Konkurrenzsteuerungssektion 43 empfängt die Zählwerte der Pufferlängenzähler 31-1, 31-2, ..., 31-n für jede Qualitätsklasse und die Ergebnisse des Vergleichs durch die Komparatoren 34-1, 34-2, ..., 34-n; wenn erkannt wird, dass es eine Situation gibt, in der Zellen für eine Vielzahl von Qualitätsklassen ausgelesen werden können, werden Auslesesteuersignale zu den Auslesesektionen für die spezifizierten Qualitätsklassen in Übereinstimmung mit der Konkurrenzprioritätsinformation transferiert. Das heißt die Auslesesteuersektion spezifiziert Auslesen für die Qualitätsklasse, der die höchste Priorität zugewiesen wurde.
In 7 werden die Auslesesektionen 35-1, 35-2, ..., 35-n als unabhängig für jede Qualitätsklasse gezeigt, es kann aber auch eine gemeinsame Auslesesektion für alle Qualitätsklassen geben.
9 ist ein Diagramm, das die Basisaktion des Qualitätssteuerungspuffers zeigt. Die Aktion für eine Qualitätssteuerungsklasse (die genommen wird, die Qualitätsklasse 1 zu sein) wird nun erläutert.
Der Schwellwert T1 für Qualitätsklasse 1 ist auf 3,25 gesetzt. Der Schwellwert T1 wird durch die nachstehende Gleichung (1) bestimmt. Schwellwert T1 = Band PB/Band RB1 (1)
Das Band PB ist das physische Band der Ausgangsleitung. Falls der Qualitätssteuerungspuffer, der hier beschrieben wird, genommen wird, der Qualitätssteuerungspuffer 60 zu sein, der auf der Eingangsseite (der Multiplexkonzentrationssektion) des in 3 gezeigten ATM-Switches 12 installiert ist, dann ist das physische Band der Ausgangsleitung 2,4Gbps. Das Band RB1 ist ein Band, das notwendig ist, um die Qualität zu garantieren, die für Qualitätsklasse 1 erforderlich ist. Die Qualität (wie etwa Zellenverwerfungsrate), die für jede Qualitätsklasse erforderlich ist, ist voreingestellt. Die CAC managt die Transferraten, die deklariert werden, wenn jede Zelle aufgebaut wird. Folglich ist es durch Verweis auf diese Information möglich, die Bänder zu suchen, die notwendig sind, um die Qualität zu garantieren, die für jede Qualitätsklasse erforderlich ist. In diesem Beispiel ist das Band RB1 = 0,7385Gbps. Entsprechend wird der Schwellwert als T1 = 2,4/0,7385 = 3,25 erhalten.
Der Zählwert C1 des Zellenzählers 33-1 wird im wesentlichen in Übereinstimmung mit den Regeln (a) bis (c) variiert, die nachstehend angegeben sind. Die folgenden Regeln werden nicht immer in der Konkurrenzsteuerung und Außerkraftsetzungssteuerung angewendet, die nachstehend zu beschreiben sind.

Regel (a): Inkrementiere 1 Zählwert jeden Zeitschlitz.
Regel (b): Wenn eine Zelle von Zellenpuffer 22-1 in einem gegebenen Zeitschlitz ausgelesen wird, wird der Zählwert nicht inkrementiert, sondern wird um den Schwellwert T1 (3,25) verringert.
Regel (c): Falls der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 ist, wird das Inkrementieren von Regel (a) oben nicht durchgeführt.

Als Nächstes wird eine spezifische Erläuterung über den Zellenauslesealgorithmus gegeben. In 9 werden der Zählwert C1 und die Ausleseaktion gezeigt, wenn Zellen 51 bis 56 in den Zellenpuffer 22-1 geschrieben werden. Hier wird angenommen, dass in Zeitschlitz 0 der Zählwert C1 0 ist. Falls das physische Band der Ausgangsleitung 2,4Gbps ist, dann ist der 1 Zeitschlitzzeit ungefähr 180nsek.
Die folgenden 2 Bedingungen sind zum Lesen von Zellen aus dem Zellenpuffer 22-1 gesetzt. Bedingung (a) wird manchmal in Übereinstimmung mit der Außerkraftsetzungssteuerung ignoriert, die nachstehend zu beschreiben ist.

Bedingung (a): Der Zählwert C1 ist gleich oder größer dem Schwellwert T1.
Bedingung (b): Es sind eine oder mehr Zellen in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert.

Wenn Bedingung (a) oben erfüllt ist, wird das Zellenausleserecht Qualitätsklasse 1 gegeben. Wenn Bedingungen (a) und (b) oben erfüllt sind, ist Qualitätsklasse 1 in "einer Bedingung, in der eine Zelle ausgelesen werden kann". Falls mit anderen Worten weder Bedingung (a) noch Bedingung (b) oben erfüllt ist, ist Qualitätsklasse 1 in einer "Bedingung, in der eine Zelle nicht ausgelesen werden kann". Falls eine Vielzahl von Klassen gleichzeitig in "einer Bedingung sind, in der eine Zelle ausgelesen werden kann", dann wird die nachstehend zu beschreibende Konkurrenzsteuerung angewendet.
Der Zählwert C1 wird um 1 jedes Mal erhöht, wenn ein Zeitschlitz abläuft; in Zeitschlitz 4 wird er größer als der Schwellwert T1. Deshalb wird in Zeitschlitz 4 der Auslesesektion 35-1 "das Recht gegeben, eine Zelle aus dem Zellenpuffer 22-1 auszulesen". Zu dieser Zeit ist die Zelle 51 in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert, sodass die Auslesesektion 35-1 Zelle 51 ausliest und sie zu der Ausgangsleitung ausgibt. Zur gleichen Zeit wird der Zählwert C1 um den Schwellwert T1 verringert. Das heißt in Zeitschlitz 4 wird der Zählwert C1 4 – 3,25 = 0,75.
Die gleiche Aktion wird dann wiederholt. Das heißt in jedem Zeitschlitz wird der Zählwert C1 um 1 erhöht; wenn der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 wird, wird, falls es eine Zelle gibt, die in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, diese Zelle ausgelesen und zu der Ausgangsleitung ausgegeben, und zur gleichen Zeit wird der Zählwert C1 um den Schwellwert T1 verringert.
Wenn der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 in Zeitschlitzen 4, 7, 10 und 13 wird, dann werden, falls wir annehmen, dass es immer eine Zelle gibt, die in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, die Intervalle, in denen Zellen ausgelesen werden, mit dem Schwellwert T1 übereinstimmen. In dem in 9 gezeigten Beispiel werden 4 Zellen von Zeitschlitz 0 bis zu Zeitschlitz 13 ausgelesen. Folglich wird das mittlere Intervall, in dem Zellen ausgelesen werden, 13/4 = 3,25 in Übereinstimmung mit dem Schwellwert T1.
Nachdem Zelle 55 in Zeitschlitz 17 ausgelesen wurde, wird der Zählwert C1 erhöht. Dann wird in Zeitschlitz 20 der Zählwert C1 größer als der Schwellwert T1, und der Auslesesektion 35-1 wird "das Recht gegeben, aus Zellenpuffer 22-1 auszulesen". Zu dieser Zeit gibt es jedoch keine Zellen, die in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert sind, sodass es nicht möglich ist, dass eine Zelle ausgelesen wird. Wenn der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 ist, wird somit, falls keine Zellen in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert sind, der Zählwert C1 nicht erhöht, sondern bleibt auf dem gleichen Wert (dies gilt unter der oben erwähnten Regel (c)).
Anschließend bleibt der Zählwert C1 auf diesem gleichen Wert, bis eine Zelle in diesen Zellenpuffer 22-1 geschrieben wird; da aber der Wert, auf dem der Zählwert gehalten wird, gleich oder größer dem Schwellwert T1 ist, bleibt die Auslesesektion 35-1 in Besitz des "Rechtes, eine Zelle aus dem Zellenpuffer 22-1 auszulesen". Wenn die Zelle 56 in den Zellenpuffer 22-1 geschrieben wird, wird folglich die Zelle 56 unverzüglich ausgelesen.
Der Grund, warum der Zählwert C1 nicht inkrementiert wird, falls der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 ist, und es außerdem keine Zelle gibt, die in dem Zellenpuf fer 22-1 gespeichert ist, ist wie folgt. Falls der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 ist, und außerdem eine Zelle in dem Zellenpuffer 22-1 nicht gespeichert ist, und falls der Zählwert C1 fortsetzt, jeden Zeitschlitz inkrementiert zu werden, dann wird, falls keine Zelle eingegeben wird, der Zählwert C1 einen großen Wert erzielen. Als ein Beispiel wird angenommen, dass sich der Zählwert C1 auf 40 erhöht.
Falls unter dieser Bedingung eine große Zahl von Zellen in den Zellenpuffer 22-1 in einer Häufung geschrieben wird, wird, da der Zählwert C1 größer als der Schwellwert T1 ist, jedes Mal, wenn eine Zelle aus dem Zellenpuffer 22-1 ausgelesen wird, der Zählwert C1 um den Schwellwert T1 verringert. Die erste derartige Verringerung wird auf 40 – 3,25 = 36,75 sein. In dem nächsten Zeitschlitz wird, da der Zählwert C1 noch größer als der Schwellwert T1 ist, eine Zelle aus dem Zellenpuffer 22-1 ausgelesen, und der Zählwert C1 wird erneut um den Schwellwert T1 auf 36,75 – 3,25 = 33,50 verringert. Anschließend werden Zellen fortsetzen, aus dem Zellenpuffer 22-1 ausgelesen zu werden, bis der Zählwert C1 kleiner als der Schwellwert T1 wird. Das heißt in diesem Beispiel werden unter der Annahme, dass sich der Zählwert C1 auf 40 erhöht hat, Zellen aus dem Zellenpuffer 22-1 in 12 fortlaufenden Zeitschlitzen ausgelesen.
Wenn Zellen in einer einzelnen Qualitätsklasse in fortlaufenden Zeitschlitzen auf diese Art und Weise ausgelesen werden, überschreitet das Band, das für Zellentransfer in dieser Qualitätsklasse verwendet wird, das Band, das benötigt wird, um die Qualität zu garantieren, die für diese Qualitätsklasse erforderlich ist. In diesem Fall wird es wahrscheinlicher, dass Zellen in der Einrichtung (wie etwa einem ATM-Switch) verworfen werden, die die Zellen empfängt, die von diesem Qualitätssteuerungspuffer ausgegeben werden. Der Grund, den Zählwert C1 nicht zu inkrementieren, falls der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 ist, und außerdem eine Zelle nicht in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, ist, derartiges Verwerfen von Zellen zu vermeiden.
Die Zellentransferraten für jede Qualitätsklasse werden durch die Schwellwerte geregelt, durch Steuern des Zählwertes für die Qualitätssteuerungspuffer dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben wird. Dies macht es möglich, das oben beschriebene Verwerfen von Zellen zu verhindern. Falls jedoch Konkurrenz wie nachstehend beschrieben auftritt, wird das Verfahren zum Steuern des Zählwertes anders.
Als Nächstes wird Konkurrenzsteuerung erklärt. In dieser Ausführungsform hat der Qualitätssteuerungspuffer einen Zellenpuffer für jede aus der Vielzahl von Qualitätssteuerungsklassen, und Zellen werden aus jenen Zellenpuffern unter spezifizierten Bedingungen ausgelesen. Auslesen kann jedoch nur von 1 Zelle in 1 Zeitschlitz geschehen, sodass falls eine "Bedingung, in der eine Zelle aus einem Zellenpuffer ausgelesen werden kann" für eine Vielzahl von Qualitätsklassen existiert, es Konkurrenz zwischen Qualitätsklassen geben wird.
10 ist ein Diagramm, das Konkurrenzsteuerung erklärt. In 10 wird Konkurrenz zwischen 2 Qualitätsklassen erläutert. Schwellwerte T1 = 3,25 und T2 = 3,00 sind für Qualitätsklasse 1 bzw. Qualitätsklasse 2 gesetzt. Außerdem ist Prioritätsinformation für jede Qualitätsklasse voreingestellt. Hier ist Qualitätsklasse 1 eine höhere Priorität zugewiesen; falls Konkurrenz zwischen Qualitätsklasse 1 und Qualitätsklasse 2 auftritt, wird die Zelle von Qualitätsklasse 1 ausgelesen. Die Zellenzähler-Zählwerte für Qualitätsklasse 1 und Qualitätsklasse 2 sind C1 bzw. C2.
Wenn Konkurrenz nicht auftritt, werden Zellen ausgelesen und zu der Ausgangsleitung für Qualitätsklasse 1 und Qualitätsklasse 2 ausgegeben durch die Aktion, die mit Bezug auf 9 beschrieben wurde. Speziell werden jeden Zeitschlitz die Zählwerte C1 und C2 um 1 inkrementiert; wenn der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 wird, wird dann, falls eine Zelle in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, diese Zelle ausgelesen, während wenn der Zählwert C2 gleich oder größer dem Schwellwert T2 wird, falls eine Zelle in dem Zellenpuffer 22-2 gespeichert ist, dann diese Zelle ausgelesen wird.
Falls Konkurrenz zwischen Qualitätsklasse 1 und Qualitätsklasse 2 auftritt, wird eine Zelle für Qualitätsklasse 1 ausgelesen, der die höhere Priorität zugewiesen wurde. Angenommen z.B., dass in Zeitschlitz 17 Zählwerte C1 und C2 beide gleich oder größer den jeweiligen Schwellwerten T1 und T2 werden, und außerdem Zellen in den entsprechenden Zellenpuffern 22-1 und 22-2 gespeichert sind. Das heißt Qualitätsklasse 1 und Qualitätsklasse 2 sind beide in "einer Bedingung, in der eine Zelle ausgelesen werden kann", sodass Konkurrenz auftritt. In diesem Fall wird nur die Zelle, die in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, ausgelesen.
In Zeitschlitz 17 wird, wenn die Zelle, die in dem Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, ausgelesen wird, der Zählwert C1 um den Schwellwert T1 verringert. Unterdessen wird in Qualitätsklasse 2 eine Zelle nicht ausgelesen; und der Zählwert C2 wird um 1 erhöht.
Wenn Konkurrenz nicht auftritt, wie mit Bezug auf 8 erläutert wurde, wird, falls der Zählwert für eine gewisse Qualitätsklasse gleich oder größer dem entsprechenden Schwellwert ist, dieser Zählwert im Lauf der Zeit nicht erhöht. Falls jedoch Konkurrenz auftritt, dann wird für eine Quali tätsklasse, für die eine Zelle nicht ausgelesen werden kann, in dem Zeitschlitz, in dem diese Zelle nicht ausgelesen werden konnte, der Zählwert um 1 erhöht.
Somit kann in einer Qualitätsklasse, in der eine Zelle wegen Konkurrenz nicht ausgelesen werden kann, falls der Zählwert in diesem Zeitschlitz erhöht wird, das mittlere Intervall, in dem Zellen ausgelesen werden, in Übereinstimmung mit dem Schwellwert gesteuert werden. Z.B. wird in Qualitätsklasse 2 der Zählwert C2 von 3 auf 4 in Zeitschlitz 17 erhöht. In Zeitschlitz 18 wird eine Zelle des Zellenpuffers 22-2 ausgelesen, und der Zählwert C2 wird um den Schwellwert T2 verringert, sodass er 1 wird. Danach wird der Zählwert C2 in jedem Zeitschlitz um 1 erhöht, wobei er in Zeitschlitz 20 3 wird. Da der Schwellwert T2 3 ist, ist der Zählwert C2 gleich oder größer dem Schwellwert T2, sodass die Zelle, die in dem Zellenpuffer 22-2 gespeichert ist, ausgelesen wird. Als ein Ergebnis werden für Qualitätsklasse 2 2 Zellen in Zeitschlitzen 14 bis 20 ausgelesen. Falls das Ausleseintervall von Zellen während dieser Zeit gemittelt wird, kommt heraus, dass 1 Zelle alle 3 Zeitschlitze ausgelesen wurde, in Übereinstimmung mit dem Schwellwert T2.
Es werden nun die Ausleseaktion, wenn es Konkurrenz gibt, und die Ausleseaktion, wenn es keine Konkurrenz gibt, verglichen. Wenn es keine Konkurrenz gibt, wird in Qualitätsklasse 2 in Zeitschlitz 17 eine Zelle aus dem Zellenpuffer 22-2 ausgelesen, und der Zählwert C2 wird auf 0 verringert (gezeigt durch die punktierte Linie). Danach wird der Zählwert C2 um 1 jeden Zeitschlitz erhöht, bis er 3 in Zeitschlitz 20 wird. In Zeitschlitz 20 wird die nächste Zelle aus dem Zellenpuffer 22-2 ausgelesen. Selbst wenn es keine Konkurrenz gibt, werden somit 2 Zellen in Zeitschlitzen 14 bis 20 ausgelesen, das gleiche, als wenn es Konkurrenz gibt.
In dem Fall, in dem eine Zelle aus Zellenpuffer 22-2 wegen Konkurrenz nicht ausgelesen werden konnte, wird somit Ausleseverarbeitung für Qualitätsklasse 2 bis zu einem Zeitschlitz verzögert, in dem eine Zelle von Qualitätsklasse 1 nicht ausgelesen wird, aber im Durchschnitt wird die obere Grenze der Ausleserate der Qualitätsklasse 2 durch den Schwellwert T2 bestimmt.
Als Nächstes wird Außerkraftsetzungssteuerung erläutert. In der obigen Erläuterung wird, wenn der Zählwert des Zellenzählers für eine gewisse Qualitätsklasse gleich oder größer dem Schwellwert für diese Qualitätsklasse wird, das "Recht, eine Zelle auszulesen" dieser Qualitätsklasse gegeben. In dem oben erläuterten Verfahren werden jedoch, selbst wenn Zellen in Zellenpuffern für eine Vielzahl von Qualitätsklassen gespeichert sind, falls die Zählwerte für jene Qualitätsklassen kleiner als die entsprechenden Schwellwerte sind, jene Zellen nicht ausgelesen.
Außerkraftsetzungssteuerung ist eine Technik, die Zellen in einer spezifizierten Qualitätsklasse gestattet ausgelesen zu werden, ungeachtet des Zellenzähler-Zählwertes, wenn es keine Qualitätsklasse in "der Bedingung gibt, in der eine Zelle ausgelesen werden kann". In einer gewissen spezifizierten Qualitätsklasse wird das Verfahren, durch das eine Zelle aus dem Zellenpuffer ausgelesen werden kann, obwohl der Zellenzähler-Zählwert kleiner als der Schwellwert ist, "Außerkraftsetzungsauslesung" genannt.
11 ist ein Diagramm, das Außerkraftsetzungssteuerung erläutert. In 11 ist die Aktion die gleiche wie in 10 für Qualitätsklassen 1 und 2; hier wird nur die Zellenauslesung gezeigt. Der Schwellwert für Qualitätsklasse 3 ist auf T3 = 5,0 gesetzt. C3 ist der Zählwert des Zellenzählers, der für Qualitätsklasse 3 vorgesehen ist. Außerdem ist die höchs te Priorität, die sich auf die Konkurrenzsteuerung bezieht, Qualitätsklasse 1 zugewiesen, und die geringste Priorität ist Qualitätsklasse 3 zugewiesen.
Qualitätsklasse 3 ist für "Außerkraftsetzungsauslesung" eingestellt. Diese Einstellung ist in der Außerkraftsetzungsspezifikationssektion 41 gespeichert, die in 7 gezeigt wird. Wenn "Außerkraftsetzungsauslesung" für Qualitätsklasse 3 eingestellt ist, dann kann in einem Zeitschlitz, für den Zellenauslesung für Qualitätsklassen 1 und 2 nicht durchgeführt wird (ein offener Zeitschlitz), eine Zelle von Qualitätsklasse 3 ausgelesen werden, selbst wenn der Zählwert C3 kleiner als der Schwellwert T3 ist.
Es wird nun eine spezifische Erläuterung von Außerkraftsetzungssteuerung mit Verweis auf 11 gegeben. In Zeitschlitzen 1 und 6 wird der Zählwert C3 gleich oder größer dem Schwellwert T3, sodass, wie in dem Verfahren, das mit Bezug auf 9 erläutert wurde, Zellen von Qualitätsklasse 3 ausgelesen werden. Außerdem wird in Zeitschlitzen 4 und 7 eine Zelle von Qualitätsklasse 1 ausgelesen; während in Zeitschlitzen 2, 5 und 8 Zellen von Qualitätsklasse 2 ausgelesen werden.
In z.B. Zeitschlitzen 3 und 9 sind jedoch die obigen Bedingungen (a) und (b) für Qualitätsklasse 1 oder 2 nicht erfüllt. Z.B. ist in Zeitschlitz 3 für Qualitätsklasse 1 der Zählwert C1 kleiner als der Schwellwert T1, während für Qualitätsklasse 2 es keine Zelle gibt, die in dem Zellenpuffer 22-2 gespeichert ist. Aus diesem Grund werden keine Zellen von Qualitätsklassen 1 oder 2 in Zeitschlitzen 3 und 9 ausgelesen. Zu dieser Zeit ist der Zählwert C3 für Qualitätsklasse 3 kleiner als T3. D.h. in Zeitschlitzen 3 und 9 ist der Zählwert C3 2 bzw. 3; beide sind kleiner als der Schwellwert T3 (= 5). Aus diesem Grund nehmen wir an, dass keine Zelle von Qualitätsklasse 3 in Zeitschlitz 3 oder 9 ausgelesen wird, jene Zeitschlitze werden offene Zeitschlitze.
Außerkraftsetzungsauslesung verwendet derartige offene Zeitschlitze. Das heißt in Zeitschlitzen 3 und 9 wird, falls eine Zelle von Qualitätsklasse 3 in dem Zellenpuffer gespeichert ist, diese Zelle ausgelesen und zu der Ausgangsleitung mit der Zeitsteuerung des offenen Zeitschlitzes ausgegeben.
In Zeitschlitz 3 kann Außerkraftsetzungsauslesung für Qualitätsklasse 3 geschehen, aber da es keine Zellen gibt, die in dem Zellenpuffer für Qualitätsklasse 3 gespeichert sind (Zellenpuffer 22-3), werden keine Zellen ausgegeben. In Zeitschlitz 9 ist eine Zelle in Zellenpuffer 22-3 gespeichert, sodass diese Zelle ausgelesen und ausgegeben wird.
Wenn die gewöhnliche Zellenausleseverarbeitung (Zellenauslesung außer Außerkraftsetzungsauslesung), die mit Bezug auf 9 und 10 erläutert wurde, durchgeführt wird, wie oben erläutert, wird der Zellenzähler-Zählwert um den Schwellwert reduziert. Wenn jedoch Außerkraftsetzungsauslesung durchgeführt wird, wird der Zählwert nicht um den Schwellwert verringert; stattdessen geschieht eines der folgenden:

(1) Der Zählwert wird um 1 erhöht.
(2) Der Zählwert wird unverändert gelassen.
(3) Der Zählwert wird auf 0 gesetzt.

11 zeigt ein System, in dem der Zählwert um 1 erhöht wird.
Ein Typ eines Dienstes, in dem Außerkraftsetzungsauslesung effektiv sein kann, ist Datenkommunikation zwischen Computern. In dieser Art von Datenkommunikation ist die Qualitäts anforderung mit Bezug auf Transferverzögerung nicht sehr strikt, sodass die Priorität, die sich auf die Konkurrenzsteuerung bezieht, niedrig eingestellt ist und Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert ist. Mit diesen Einstellungen können Zellen, die in der Datenkommunikation transferiert werden, ausgelesen werden, wenn es keine Auslesung für Dienste höherer Priorität gibt (wie etwa Sprachkommunikationen oder Bewegungsbildkommunikation), sogar in kürzeren Intervallen als dem Intervall, das durch den Schwellwert bestimmt wird. Dies gestattet, dass offene Bänder (nicht verwendete Bänder) verwendet werden, um Daten effizient zu senden.
In dem in 11 gezeigten Beispiel ist Außerkraftsetzungsauslesung für eine Qualitätsklasse spezifiziert, sie kann aber auch für eine Vielzahl von Qualitätsklassen spezifiziert sein. In diesem Fall sind Außerkraftsetzungsprioritäten der Vielzahl von Qualitätsklassen zugewiesen, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert ist. In dem in 8 gezeigten Beispiel ist Außerkraftsetzung für Qualitätsklassen 3 bis 5 in einem Qualitätsklassensteuerungspuffer spezifiziert, der 5 Qualitätsklassen hat, wobei Außerkraftsetzungsprioritäten in der Reihenfolge von Klassen 5, 4, 3 (wobei 5 die höchste ist) zugewiesen sind.
Mit diesen Einstellungen wird, wenn Außerkraftsetzungsauslesung durchgeführt wird, eine Zelle von Qualitätsklasse 5 ausgelesen. Falls keine Zelle von Qualitätsklasse 5 gespeichert ist, dann wird eine Zelle von Qualitätsklasse 4 ausgelesen. Falls keine Zelle von Qualitätsklasse 5 oder Qualitätsklasse 4 gespeichert ist, dann wird eine Zelle von Qualitätsklasse 3 ausgelesen.
12 zeigt die Ergebnisse einer Simulation mit Bezug auf Verzögerung in einem Qualitätssteuerungspuffer. In dieser Si mulation wird die Qualitätsklasse genommen, 2 zu sein, und das physische Band der Ausgangsleitung wird genommen, 149,76Mbps (353207 Zellen/Sekunde) zu sein. Ferner wird angenommen, dass in dem Zellenpuffer kein Überlauf für eine beliebige Qualitätsklasse auftritt. Die Übertragungspfad-Verwendungsraten für beide Qualitätsklassen 1 und 2 sind 90%. Die Ausleseraten für Qualitätsklassen 1 und 2 sind 10Mbps bzw. 139,76Mbps. Diese Ausleseraten entsprechen Band RB in der obigen Gleichung (1).
In Verfahren 1 sind Zellen von Qualitätsklassen 1 und 2 in einem einzelnen Zellenpuffer gespeichert. In Verfahren 2 sind fixierte Auslesebänder einem Zellenpuffer für Qualitätsklasse 1 und einem Zellenpuffer für Qualitätsklasse 2 zugewiesen. In Verfahren 3-1 ist eine hohe Priorität Prioritätsklasse 1 zugewiesen, und zur gleichen Zeit ist Außerkraftsetzung für Qualitätsklasse 1 spezifiziert. In Verfahren 3-2 ist hohe Priorität Qualitätsklasse 1 zugewiesen, und zur gleichen Zeit ist Außerkraftsetzung für Qualitätsklasse 2 spezifiziert.
Wie in 12 gezeigt, sind eine mittlere Verzögerung und 99%-Verzögerung in Verfahren 3-1 oder 3-2 kleiner als jene in Verfahren 1 oder 2. Das heißt durch Einführen von Außerkraftsetzungssteuerung kann die Gesamtverzögerung reduziert und effiziente Qualitätssteuerung durchgeführt werden.
13 ist ein Flussdiagramm der Zellenausleseverarbeitung. Dieses Flussdiagramm zeigt die Verarbeitung in 1 Zeitschlitz. Hier ist die höchste Priorität Qualitätsklasse 1 zugewiesen, gefolgt in der Reihenfolge durch Qualitätsklassen 2, 3, ...
In Schritt S1 wird "i = 1" als die Qualitätsklasse spezifiziert. In Schritt S2 untersucht das System, ob der Zählwert Ci für Qualitätsklasse i gleich oder größer dem Schwellwert Ti ist oder nicht. Falls der Zählwert Ci kleiner als der Schwellwert Ti ist, dann wird in Schritt S3 der Zählwert Ci inkrementiert, und der Fluss fährt so Schritt 5 fort. Falls der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert Ti ist, dann fährt, falls in Schritt 4 bestimmt wird, dass eine Zelle für Qualitätsklasse i nicht gespeichert ist, der Fluss zu Schritt S5 fort. In Schritt S5 wird i zu i + 1 für eine Verarbeitung der nächsten Qualitätsklasse erhöht.
In Schritt S6 untersucht das System, ob die Verarbeitung der Schritte S2 bis S4 für alle Qualitätsklassen durchgeführt wurde oder nicht. Falls es eine Qualitätsklasse gibt, für die die Verarbeitung nicht ausgeführt wurde, kehrt der Fluss zu Schritt S2 zurück; falls andererseits die Verarbeitung für alle Qualitätsklassen abgeschlossen wurde, fährt der Fluss zu Schritt S21 fort.
Falls in Schritt S4 bestimmt wird, dass eine Zelle von Qualitätsklasse i gespeichert ist, wird dann in Schritt S11 diese Zelle ausgelesen, und zur gleichen Zeit wird der Zählwert Ci um den Schwellwert Ti verringert und um 1 in Schritt S12 addiert.
In Schritt S13 wird i zu i + 1 für eine Verarbeitung der nächsten Qualitätsklasse erhöht. In Schritt S14 untersucht das System, ob die Verarbeitung der Schritte S15 bis S17 für alle Qualitätsklassen mit geringerer Priorität als Qualitätsklasse i ausgeführt wurde oder nicht. Falls es eine Qualitätsklasse gibt, für die die Verarbeitung nicht ausgeführt wurde, fährt der Fluss zu Schritt S15 fort; falls andererseits die Verarbeitung für alle Klassen ausgeführt wurde, ist die Verarbeitung in diesem Zeitschlitz beendet.
In Schritt S15 untersucht das System, ob der Zählwert Ci für Qualitätsklasse i kleiner als der Schwellwert Ti ist oder nicht. Falls der Zählwert Ci kleiner als der Schwellwert Ti ist, dann wird in Schritt S16 der Zählwert Ci inkrementiert, und der Fluss kehrt zu Schritt S13 zurück. Falls der Zählwert Ci gleich oder größer dem Schwellwert Ti ist, dann untersucht das System in Schritt 517, ob eine Zelle in einem Zellenpuffer von Qualitätsklasse i gespeichert ist oder nicht. Falls eine Zelle gespeichert ist, fährt der Fluss zu Schritt S16 fort; falls andererseits eine Zelle nicht gespeichert ist, kehrt der Fluss zu Schritt S13 zurück.
Das heißt Schritte S15 bis S17, für die Qualitätsklassen, die geringere Priorität als Qualitätsklasse i haben, falls der Zählwert C kleiner als der Schwellwert T ist, wird der Zählwert C inkrementiert; in einem Fall unterdessen, dass der Zählwert C gleich oder größer dem Schwellwert T ist, wird, falls eine Zelle für diese Klasse gespeichert ist, der Zählwert C inkrementiert, falls eine Zelle für die Klasse nicht gespeichert ist, bleibt der Zählwert C unverändert.
In Schritt S21 untersucht das System, ob es eine Qualitätsklasse gibt oder nicht, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert ist. Falls es keinerlei Qualitätsklasse gibt, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert ist, dann ist die Verarbeitung für diesen Zeitschlitz beendet. In diesem Fall wird eine Zelle in diesem Zeitschlitz nicht ausgelesen. Falls es eine Qualitätsklasse gibt, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert ist, dann geht das System in den Außerkraftsetzungsmodus, und in Schritt S22 bestimmt das System, welche Qualitätsklasse n die höchste Außerkraftsetzungspriorität hat.
In Schritt S23 bestimmt das System, ob eine Zelle von Qualitätsklasse n gespeichert ist oder nicht; falls eine gespeichert ist, dann wird in Schritt S24 diese Zelle ausgelesen und die Verarbeitung in diesem Zeitschlitz ist beendet.
Falls keine Zelle von Qualitätsklasse n gespeichert ist, dann untersucht das System in Schritt 525, ob die Verarbeitung, die mit Schritt S23 beginnt, für alle Qualitätsklassen ausgeführt wurde oder nicht, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert wurde. Falls die Verarbeitung für alle derartigen Qualitätsklassen ausgeführt wurde, dann ist die Verarbeitung in diesem Zeitschlitz beendet. Falls es andererseits eine Qualitätsklasse gibt, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert wurde und die Verarbeitung noch nicht ausgeführt wurde, dann werden in Schritt S26 die anderen Qualitätsklassen, für die Außerkraftsetzungsauslesung spezifiziert wurde, bestimmt und der Fluss der zu Schritt S23 zurück.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration zeigt, in der der Qualitätssteuerungspuffer auf der Eingangsseite (der Multiplexkonzentrationssektion) des ATM-Switches installiert ist. Dieser Qualitätssteuerungspuffer entspricht dem in 3 gezeigten Qualitätssteuerungspuffer 60.
Die Multiplexsektion 61 multiplext die Zellen, die von n Eingangsleitungen eingegeben werden, und transferiert sie zu Filtern 62-1 bis 62-n. Filter 62-1 bis 62-n verweisen auf die Taginformation jeder Zelle, die eingegeben ist, und geben jeweils Zellen von Qualitätsklassen 1 bis n weiter. Zellenpuffer 63-1 bis 63-n speichern die Zellen, die durch die jeweiligen Filter 62-1 bis 62-n weitergegeben werden. Die Auslesesektion 64 liest Zellen aus Zellenpuffern 63-1 bis 63-n aus, gemäß dem Verfahren, das mit Verweis auf 13 beschrieben wird, und gibt sie zu der Ausgangsleitung aus. Die Auslesesektion 64 enthält den Pufferlängenzähler 31, der in 7 gezeigt wird, die Schwellwerteinstellsektion 32, den Zellenzähler 33, den Komparator 34, die Auslesesektion 35, die Außerkraftsetzungsspezifikationssektion 41, die Außerkraftsetzungssteuerungssektion 42 und die Konkurrenzsteuerungssektion 43.
Die Auslesesektion 64 weist Auslesebänder für jede Qualitätsklasse dem physischen Band der Ausgangsleitung zu (in 14 wird dies als V gezeigt; es kann z.B. 2,4Gbps sein). Die Auslesebänder für jede Qualitätsklasse werden genommen, die Bänder zu sein, die die Qualität garantieren, wie etwa Verzögerung und Zellenverlustrate, die für jede Qualitätsklasse erforderlich ist.
Wenn ein Ruf hergestellt ist, werden das verwendete Band und der Typ eines Dienstes deklariert. Da die Qualitätsklasse durch diesen Typ von Dienst bestimmt ist, wird die Qualität, die für diesen Ruf erforderlich ist, wie etwa die Verzögerung und die Zellenverlustrate, erkannt. Dann wird das deklarierte Band verwendet, um das Band zu kalkulieren, das die Dienstqualität garantieren kann, die für diesen Ruf erforderlich ist. Da Information in Bezug auf alle Rufe durch die CAC gemanagt wird, kann das Band, das die Qualität garantieren wird, die durch jede Qualitätsklasse gefordert wird ist, kalkuliert werden.
Angenommen z.B., dass das physische Band der Qualitätssteuerungspuffer-Ausgangsleitung 2,4Gbps ist und dass die Zahl von Qualitätsklassen 3 ist. Wenn wir hier annehmen, dass die Auslesebänder von Qualitätsklassen 1 bis 3 0,9Gbps, 0,3Gbps bzw. 0,9Gbps sind, dann sind die Schwellwerte T1 bis T3 für Qualitätsklassen 1 bis 3 2,67, 8,0 bzw. 2,67. Wenn diese Schwellwerte eingestellt sind, sind die mittleren Ausleseintervalle für Qualitätsklassen 1 bis 3 2,67 Zeitschlitze, 8,0 Zeitschlitze bzw. 2,67 Zeitschlitze.
15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem der ATM-Switch unter Verwendung des Qualitätssteuerungspuffers konfiguriert ist. Der in 15 gezeigte ATM-Switch besteht aus n x n Switches; entsprechend verwendet die Konfigu ration n der Qualitätssteuerungspuffer 60, die in 14 gezeigt werden.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration zeigt, in der der Qualitätssteuerungspuffer auf der Ausgangsseite (Multiplexverteilungssektion) des ATM-Switches installiert ist. Dieser Qualitätssteuerungspuffer entspricht dem in 3 gezeigten Qualitätssteuerungspuffer 70. 16 zeigt eine Konfiguration, in der die Ausgangsbusleitung des ATM-Switches 12 in m Ausgangsleitungen unterteilt ist. Die Qualitätssteuerungspuffer 70-1 bis 70-m sind im wesentlichen die gleichen wie der Qualitätssteuerungspuffer 60 in der in 14 gezeigten Multiplexkonzentrationssektion.
Das Filter 71, das für Ausgangsleitung 1 verwendet wird, lässt nur jene Zellen unter Zellen durch, die von dem ATM-Switch 12 ausgegeben werden, für die die Taginformation Ausgangsleitung 1 spezifiziert. Die Zellenpuffer 72-1 bis 72-n speichern jeweils Zellen von Qualitätsklassen 1 bis n. Die Filter 62-1 bis 62-n, die in 14 gezeigt werden, sind aus 16 weggelassen. Die Auslesesektion 73 liest Zellen aus den Zellenpuffern 72-1 bis 72-n gemäß dem mit Bezug auf 13 erläuterten Verfahren aus, und gibt sie zu der Ausgangsleitung aus.
17 ist ein Diagramm, das die Aktion des Qualitätssteuerungspuffers erläutert, der Schwankungen in Zellenintervallen absorbiert. Die Zelleneingabezeitsteuerung ist die gleiche wie in dem in 9 gezeigten Beispiel.
In diesem Verfahren sind 2 Schwellwerte für jede der Qualitätsklassen eingestellt. In dem in 17 gezeigten Beispiel ist der Schwellwert T11 auf 3,25 eingestellt, und der Schwellwert T12 ist auf 4,25 eingestellt.
Der Zählwert C1 wird für jeden Zeitschlitz um 1 erhöht. Falls eine Zelle in Zellenpuffer 22-1 gespeichert ist, wenn der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T11 wird, wird diese Zelle ausgelesen, und zur gleichen Zeit wird der Zählwert C1 um den Schwellwert T11 verringert. Diese Aktion ist die gleiche wie die, die in 9 gezeigt wird.
In dem Zeitschlitz, in dem der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T11 wird, wird dann, falls eine Zelle in dem Zellenpuffer 22-1 nicht gespeichert ist, der Zählwert C1 mit dem Schwellwert T12 verglichen. Falls z.B., wie für Zeitschlitz 20 gezeigt, der Zählwert C1 kleiner als der Schwellwert T12 ist, wird der Zählwert C1 um 1 erhöht. Falls andererseits, wie für Zeitschlitz 21 gezeigt, der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T12 ist, bleibt der Zählwert C1 unverändert. Danach wird, falls eine Zelle 56 in Zellenpuffer 22-1 in Zeitschlitz 22 gespeichert ist, diese Zelle 56 ausgelesen, und zur gleichen Zeit wird der Zählwert C1 um den Schwellwert T11 verringert.
Es werden nun 9 und 17 verglichen. In 9 wird, nachdem Zelle 56 ausgelesen ist, der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T1 3 Zeitschlitze später. Im Gegensatz dazu wird in 17 der Zählwert C1 gleich oder größer dem Schwellwert T11 2 Zeitschlitze, nachdem Zelle 56 ausgelesen ist. Das heißt in dem in 17 gezeigten Verfahren tritt im Vergleich zu dem in 9 gezeigten Verfahren die "Bedingung, in der eine Zelle ausgelesen werden kann" 1 Zeitschlitz früher auf. Folglich kann in dem in 17 gezeigten Verfahren, falls eine Schwankung in dem Intervall zwischen Zellen auftritt, die in den Qualitätssteuerungspuffer eingegeben werden, eine Schwankung von mehr Zeitschlitzen als in dem in 9 gezeigten Verfahren absorbiert werden.
18 ist ein Blockdiagramm des Falls, in dem ein gemeinsamer Puffer als der Qualitätssteuerungspuffer verwendet wird. In der oben beschriebenen Konfiguration ist ein Zellenpuffer für jede Qualitätsklasse vorgesehen, und eingegebene Zellen werden in dem Zellenpuffer gespeichert, der für diese Qualitätsklasse spezifiziert ist. Im Gegensatz dazu werden in der Konfiguration mit einem gemeinsamen Puffer, die in 18 gezeigt wird, Zellen, die eingegeben werden, alle in dem gemeinsamen Puffer gespeichert, und die Adressen, in die Zellen in diesen gemeinsamen Puffer geschrieben werden, werden für jede Qualitätsklasse gemanagt.
Zellen, die von der Eingangsleitung eingegeben werden, werden in dem gemeinsamen Puffer 81 gespeichert, und die Speicheradressen werden zu der Adresspuffersektion 83 versendet. Die Qualitätsklassenerfassungssektion 82 erfasst die Qualitätsklassen der Zellen, die eingegeben werden, und versendet die Ergebnisse zu der Adresspuffersektion 83.
Die Adresspuffersektion 83 hat Adresspuffer 84-1 bis 84-n, die für jede Qualitätsklasse vorgesehen sind. Die Adressen, in denen Zellen in dem gemeinsamen Puffer 81 geschrieben sind, werden in den Adresspuffern 84-1 bis 84-n gemäß der Qualitätsklasse jeder Zelle gespeichert. Wenn z.B. eine Zelle von Qualitätsklasse 1 eingegeben wird, wird die Adresse in dem gemeinsamen Puffer 81, in die diese Zelle geschrieben wird, in dem Adresspuffer 84-1 gespeichert.
Die Auslesesteuerungssektion 85 ruft die Adressen, in denen Zellen geschrieben sind, aus den Adresspuffern 84-1 bis 84-n ab, verwendet dann jene Adressen, um die Zellen aus dem gemeinsamen Puffer 81 abzurufen.
Falls eine Konfiguration mit einem gemeinsamen Puffer verwendet wird, wie etwa die oben beschrieben, kann der Umfang von Speicherkapazität reduziert werden, die benötigt wird, um Zellen zu speichern.
Wie oben erläutert, wird gemäß dieser Erfindung in einem Netz, in dem eine Vielfalt von Kommunikationsdiensten gemeinsam behandelt werden, ein zweckdienlicher Kommunikationsdienst dem Benutzer durch Vorsehen eines Steuersystems bereitgestellt, um die Qualität zu garantieren, die durch jeden der Kommunikationsdienste gefordert wird. Während die Qualität von jeder Qualitätsklasse garantiert wird, wurde es außerdem möglich gemacht, Zellen spezifizierter Qualitätsklassen unter Verwendung offener Zeitschlitze zu transferieren, wobei es möglich gemacht wird, die Effizienz der Verwendung von Vermittlungsausrüstung und Übertragungspfaden zu erhöhen.

Claims

Qualitätssteuerungssystem, welches in einem Netzwerk, welches selbstständig Pakete fester Länge austauscht, von denen jedes aus einem Anfangsfeld, das Leitdaten enthält, und einem Datenfeld besteht, die Qualität mehrerer Qualitätsklassen steuert, in welche die Kommunikationsdienste eingestuft sind, die das Netzwerk bereitstellt, umfassend: mehrere Puffer (1-1, 1-2, ..., 1-n), bereitgestellt für jede Qualitätsklasse, zum Speichern von Paketen fester Länge; mehrere Zähler (2-1, 2-2, ..., 2-n), bereitgestellt für jeden der mehreren Puffer, mit einem für jeden eingestellten spezifizierten Schwellenwert; und Steuerungsmittel (3) zum Hochzählen der Zählwerte der mehreren Zähler jedes Mal, wenn die Zeiteinheit abläuft, welche benötigt wird, um ein Paket fester Länge zu verarbeiten, wobei ein Paket fester Länge aus einem Puffer unter den mehreren Puffern ausgelesen wird, wenn ein Zählwert eines Zählers, welcher entsprechend für den Puffer bereitgestellt ist, gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert des Zählers wird, und der Zählwert des Zählers um den Schwellenwert verringert wird.
Qualitätssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel den Zählwert des Zählers nicht hochzählt, wenn kein Paket fester Länge in einem Puffer gespeichert ist, für den der entsprechende Zählwert gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert Ti (i = 1, 2, 3, ....) ist.
Qualitätssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei jeder Schwellenwert gemäß Ti = PB/RBi eingestellt ist, wobei Ti (i = 1, 2, 3, ....) der Schwellenwert ist, der für die mehreren Zähler eingestellt ist, RBi das Band ist, in welchem die erforderliche Qualität für jede Qualitätsklasse garantiert werden kann, und PB das physische Band der Ausgabeleitung ist.
Qualitätssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei jeder der mehreren Qualitätsklassen Prioritäten zugeordnet sind; wenn Pakete fester Länge in einem ersten und zweiten Puffer gespeichert sind und die Zählwerte des ersten und zweiten Zählers, welche entsprechend für den ersten und zweiten Puffer bereitgestellt sind, gleich groß wie oder größer als die entsprechenden Schwellenwerte sind, liest das Steuerungsmittel ein Paket fester Länge aus dem ersten Puffer aus, wenn eine Priorität, welche einer Qualitätsklasse zugeordnet ist, die dem ersten Puffer entspricht, höher ist als eine Priorität, welche einer Qualitätsklasse zugeordnet ist, die dem zweiten Puffer entspricht.
Qualitätssteuerungssystem nach Anspruch 1, welches so gestaltet ist, dass mindestens einer der Qualitätsklassen ein Recht erteilt wird, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen; und welches so gestaltet ist, dass dann, wenn keine Qualitätsklasse sich in dem Zustand befindet, dass ein Zählwert eines Zählers, welcher entsprechend für den Puffer bereitgestellt ist, gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert des Zählers wird, das Steuerungsmittel ein Paket fester Länge aus dem Puffer für die Qualitätsklasse ausliest, welcher das Recht erteilt worden ist.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 1 beschrieben, welches so gestaltet ist, dass mehreren Qualitätsklassen die Rechte erteilt werden, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen, und dass den Rechten eine Prioritätsreihenfolge zugeordnet wird; und welches so gestaltet ist, dass dann, wenn keine Qualitätsklasse sich in dem Zustand befindet, dass ein Zählwert eines Zählers, welcher entsprechend für den Puffer bereitgestellt ist, gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert des Zählers wird, das Steuerungsmittel ein Paket fester Länge aus einem Puffer ausliest, welcher einer der mehreren Qualitätsklassen entspricht, denen das Recht erteilt worden ist, und welcher die höchste Priorität unter den Puffern aufweist, in denen Pakete fester Länge gespeichert sind.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei ein Recht, bevorrechtigt einen offenen Zeitschlitz zu benutzen, mindestens einer Qualitätsklasse erteilt wird, und dann, wenn keine Pakete fester Länge in einem Puffer gespeichert sind, welcher einem Zähler entspricht, für den der Zählwert gleich groß wie oder größer als der entsprechende Schwellenwert ist, das Steuerungsmittel ein Paket fester Länge aus dem Puffer einer Qualitätsklasse ausliest, welcher das Recht erteilt worden ist.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 5 beschrieben, wobei das Steuerungsmittel, wenn es das Auslesen eines Paketes fester Länge von einem Puffer für eine Qualitätsklasse durchführt, welcher das Recht erteilt worden ist, nicht den Zählwert des entsprechenden Zählers verringert, wenn der Zählwert für die Qualitätsklasse geringer als der Schwellenwert ist.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 5 beschrieben, wobei das Steuerungsmittel, wenn es das Auslesen eines Paketes fester Länge von einem Puffer für die Qualitätsklasse durchführt, welcher das Recht erteilt worden ist, den Zählwert auf 0 setzt, wenn der Zählwert für diese Qualitätsklasse geringer als der Schwellenwert ist.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 5 beschrieben, welches so gestaltet ist, dass die Wahlmöglichkeit besteht, jeder Qualitätsklasse das Recht zu erteilen.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 5 beschrieben, wobei für jede Qualitätsklasse Konkurrenzprioritäten und das Recht, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen, unabhängig voneinander eingestellt sein können.
Qualitätssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren Puffer einen spezifizierten zweiten Schwellenwert aufweisen, der größer ist als der erste Schwellenwert, welcher für jeden eingestellt ist; und wobei das Steuerungsmittel (3) auch dazu dient, ein Paket fester Länge auszulesen, wenn ein Paket fester Länge in dem Puffer gespeichert ist und ein Zählwert eines Zählers, welcher dem Puffer entspricht, gleich groß wie oder größer als der erste Schwellenwert ist, und dazu, den Zählwert um den, ersten Schwellenwert zu verringern, und dazu, den Zählwert unverändert zu lassen, wenn kein Paket fester Länge in irgendeinem Puffer gespeichert ist, der einem Zähler entspricht, für welchen der Zählwert gleich groß wie oder größer als der zweite Schwellenwert ist.
Qualitätssteuerungssystem, welches in einem Netzwerk, welches selbstständig Pakete fester Länge austauscht, von denen jedes aus einem Anfangsfeld, das Leitdaten enthält, und einem Datenfeld besteht, die Qualität mehrerer Qualitätsklassen steuert, in welche die Kommunikationsdienste eingestuft sind, die das Netzwerk bereitstellt, umfassend: einen gemeinsamen Puffer zum Speichern von Paketen fester Länge; mehrere Adresspuffer, bereitgestellt für jede Qualitätsklasse, zum Speichern einer Speicheradresse des gemeinsamen Puffers, in welchen ein Paket fester Länge gemäß einer Qualitätsklasse hineingeschrieben wird; mehrere Zähler, bereitgestellt für jeden der mehreren Adresspuffer, wobei für jeden der mehreren Zähler ein Schwellenwert spezifiziert ist; und Steuerungsmittel zum Hochzählen der Zählwerte der mehreren Zähler jedes Mal, wenn die Zeiteinheit abläuft, welche benötigt wird, um ein Paket fester Länge zu verarbeiten, wobei eine Speicheradresse aus einem Adresspuffer unter den mehreren Adresspuffern entnommen wird, wenn ein Zählwert eines Zählers, welcher entsprechend für den Adresspuffer bereitgestellt ist, gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert des Zählers ist, unter Verwendung der entnommenen Speicheradresse ein Paket fester Länge aus dem gemeinsamen Puffer entnommen wird, und der Zählwert des Zählers um den Schwellenwert verringert wird.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 13 beschrieben, wobei dann, wenn keine Speicheradresse in einem Adresspuffer gespeichert ist, für welchen der entsprechende Zählwert gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert ist, das Steuerungsmittel den Zählwert nicht hochzählt.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 13 beschrieben, wobei die Schwellenwerte gemäß Ti = PB/RBi eingestellt sind, wobei Ti (i = 1, 2, 3, ....) der Schwellenwert ist, der für jeden der Zähler eingestellt ist, RBi das Band ist, für welches die Qualität, die für jede Qualitätsklasse erforderlich ist, garantiert ist, und PB das physische Band der Ausgabeleitung ist.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 13 beschrieben, wobei für jede der mehreren Qualitätsklassen Prioritäten eingestellt sind; wenn in dem ersten und zweiten Adresspuffer Speicheradressen gespeichert sind und die Zählwerte des ersten und zweiten Zählers, welche entsprechend für die Adresspuffer bereitgestellt sind, gleich groß wie oder größer als die entsprechenden Schwellenwerte sind, dann entnimmt das Steuerungsmittel dem ersten Adresspuffer eine Speicheradresse, wenn eine Priorität, welche einer Qualitätsklasse zugeordnet ist, die dem ersten Adresspuffer entspricht, höher ist als eine Priorität, welche einer Qualitätsklasse zugeordnet ist, die dem zweiten Adresspuffer entspricht.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 13 beschrieben, welches so gestaltet ist, dass einer spezifizierten Qualitätsklasse ein Recht erteilt wird, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen; und welches so gestaltet ist, dass dann, wenn keine Qualitätsklasse sich in dem Zustand befindet, dass ein Zählwert eines Zählers, welcher entsprechend für den Puffer bereitgestellt ist, gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert des Zählers wird, das Steuerungsmittel dem Adresspuffer für die Qualitätsklasse, welcher das Recht erteilt worden ist, eine Speicheradresse entnimmt.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 13 beschrieben, welches so gestaltet ist, dass mehreren Qualitätsklassen ein Recht erteilt wird, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen, und dass den Rechten eine Prioritätsreihenfolge zugeordnet wird; und welches so gestaltet ist, dass dann, wenn keine Qualitätsklasse sich in dem Zustand befindet, dass ein Zählwert eines Zählers, welcher entsprechend für den Puffer bereitgestellt ist, gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert des Zählers wird, das Steuerungsmittel einem Adresspuffer, welcher einer der mehreren Qualitätsklassen entspricht, denen das Recht erteilt worden ist, und welche außerdem die Qualitätsklasse ist, für welche der Adresspuffer die höchste der Prioritäten aufweist, eine Speicheradresse entnimmt .
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 13 beschrieben, wobei einer spezifizierten Qualitätsklasse ein Recht erteilt wird, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen; und dann, wenn keine Speicheradresse in einem Adresspuffer gespeichert ist, der einem Zähler entspricht, für welchen der Zählwert gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert ist, das Steuerungsmittel dem Adresspuffer für die Qualitätsklasse, welcher das Recht erteilt worden ist, eine Speicheradresse entnimmt.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 17 beschrieben, wobei dann, wenn das Steuerungsmittel die Entnahme einer Speicheradresse aus dem Adresspuffer der Qualitätsklasse durchführt, welcher das Recht erteilt worden ist, dann, wenn der Zählwert für diese Qualitätsklasse niedriger als der Schwellenwert ist, dieser Zählwert nicht verringert wird.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 17 beschrieben, wobei dann, wenn das Steuerungsmittel die Entnahme einer Speicheradresse aus dem Adresspuffer der Qualitätsklasse durchführt, welcher das Recht erteilt worden ist, dann, wenn der Zählwert für diese Qualitätsklasse niedriger als der Schwellenwert ist, dieser Zählwert auf Null gestellt wird.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 17 beschrieben, welches so gestaltet ist, dass die Wahlmöglichkeit besteht, jeder Qualitätsklasse das Recht zu erteilen.
Qualitätssteuerungssystem wie in Anspruch 17 beschrieben, wobei für jede Qualitätsklasse Konkurrenzprioritäten und das Recht, bevorrechtigt offene Zeitschlitze zu benutzen, unabhängig voneinander eingestellt sein können.
Qualitätssteuerungsverfahren, das in einem Netzwerk durchgeführt wird, welches Pakete fester Länge austauscht, wobei die Qualität mehrerer Qualitätsklassen gesteuert wird, in welche die Kommunikationsdienste eingestuft sind, die das Netzwerk bereitstellt, umfassend die Schritte: Bereitstellen mehrerer Puffer für jede Qualitätsklasse; Speichern eines Paketes fester Länge in einem Puffer unter den mehreren Puffern gemäß der Qualitätsklasse des Paketes fester Länge; Bereitstellen mehrerer Zähler für jeden der mehreren Puffer; Einstellen von Schwellenwerten für jeden der mehreren Zähler; Hochzählen der Zählwerte der mehreren Zähler jedes Mal, wenn die Zeiteinheit abläuft, die benötigt wird, um ein Paket fester Länge zu bearbeiten; Auslesen eines Paketes fester Länge aus einem Puffer unter den mehreren Puffern, wenn ein Zählwert eines Zählers, der entsprechend für den Puffer bereitgestellt ist, gleich groß oder größer als der Schwellenwert des Zählers wird; und Verringern des Zählwertes des Zählers um den Schwellenwert.
Qualitätssteuerungsverfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend die Schritte: Zuordnen von Prioritäten zu jeder der mehreren Qualitätsklassen; und Auslesen, wenn Pakete fester Länge in einem ersten und zweiten Puffer gespeichert sind und die Zählwerte des ersten und zweiten Zählers, welche entsprechend für den ersten und zweiten Puffer bereitgestellt sind, gleich groß wie oder größer als die entsprechenden Schwellenwerte sind, eines Paketes fester Länge aus dem ersten Puffer, wenn eine Priorität, welche einer Qualitätsklasse zugeordnet ist, die dem ersten Puffer entspricht, höher ist als eine Priorität, welche einer Qualitätsklasse zugeordnet ist, die dem zweiten Puffer entspricht.
Qualitätssteuerungsverfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend die Schritte: Zuordnen eines Rechtes, bevorrechtigt einen offenen Zeitschlitz zu benutzen, zu mindestens einer Qualitätsklasse; und Auslesen eines Paketes fester Länge aus dem Puffer einer Qualitätsklasse, welcher das Recht erteilt worden ist, wenn keine Pakete fester Länge in einem Puffer gespeichert sind, der einem Zähler entspricht, für welchen der Zählwert gleich groß wie oder größer als der entsprechende Schwellenwert ist.