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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen Kommunikationsnetzwerke zum Datentransfer
zwischen einer Vielzahl von Positionen und insbesondere ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Betriebs einer virtuellen
Verbindung in einem Netzwerk durch Regelung der Dienstgüte in einem ATM-Netz
(ATM = Asynchronous Transfer Mode, asynchroner Übertragungsmodus).
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Netz, welches eine ATM-Systemarchitektur einschließt, ermöglicht es,
dass eine Vielzahl von Anwendungen, wie beispielsweise Sprache,
Daten und Video über
das Netzwerk gemischt werden, welches Vermittlungsknoten und Kommunikationsleitungen
aufweist. Netzwerke für
diese Anwendungen wurden im Allgemeinen für eine bestimmte Art von Anwendung
konstruiert, wie beispielsweise Telekonferenz-Anwendungen. Unterschiedliche
Arten von Anwendungen weisen jedoch unterschiedliche Anforderungen
auf.
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"Dienstgüte"-Parameter, auch
als "Quality of Service"- oder "QoS"-Parameter bezeichnet,
definieren diese Anforderungen teil weise und schließen Zellenfehlerraten-
oder ZFR-, Zellenverlustraten-, feste Verzögerungs- und Verzögerungsschwankungs-Parameter
ein. Anwendungen können
auch einen Satz von Parametern anzeigen, welcher als "Verkehrsvertrag" bezeichnet wird
und welcher die durch das Netzwerk benötigte Bandbreite betrifft.
Der Zellenfehlerraten- oder ZFR-wert ist das Verhältnis der
fehlerhaften ATM-Zellen zu allen ATM-Zellen, welche während eines
beliebigen Intervalls gesendet werden. Die verbleibenden Parameter
werden später
beschrieben. Jede Anwendung kann einen maximalen oder minimalen
annehmbaren Wert für
jeden Parameter sowie einen geforderten Wert für jeden Parameter aufweisen.
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Wie
vorstehend aufgezeigt, werden ATM-Netzwerke mit Vermittlungsknoten
und Kommunikationsleitungen realisiert. Die Kommunikationsleitungen
basieren bisher typischerweise auf herkömmlichen Telefon-Übertragungssystemen
und weisen fiberoptische, Mikrowellen- oder Drahtverbindungen auf.
Fiberoptische Leitungen übertragen
typischerweise eine Fehlerrate von 10–9;
Mikrowellen- und Drahtleitungen
10–7.
In letzter Zeit weisen Kommunikationsleitungen erstmals mobile drahtlose
terrestrische und Satelliten-Kommunikationsleitungen und Kabelfernsehsysteme
auf. Alle diese Kommunikationsleitungen sind anfällig dafür, Fehler in signifikant größerer Rate
einzuführen.
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Einige
gegenwärtige
ATM-Netzwerke versuchen, derartige Fehler durch Realisierung eines Transformationsprozesses
in Form einer Korrektur- oder Datenmanipulations-Technik an jedem
Vermittlungsknoten auf der Basis einer "Pro-Kommunikationsleitung" zu überwinden.
Dies bedeutet, dass das Netzwerk so konstruiert ist, dass bestimmte
Leitungen mit einem Transformationsprozess arbeiten, welcher nicht
auf einer dynamischen Basis veränderbar ist.
Beispielsweise ist es recht üblich,
dass Satellitensysteme einen einzelnen Fehlerkorrekturcode aufweisen,
welcher über
den gesamten Bitstrom, der die Leitung passiert, arbeiten, und zwar
unabhängig
von der spezifischen Anwendung. Die Verwendung von Fehlerkorrekturcodes,
wie beispielsweise Vorwärtsfehlerkorrekturcodes,
erfordert beträchtliche
Mengen an redundanter Informati on, welche mit jedem Block von Bits
gesendet werden muss, wobei ein "Block" eine Teil-ATM-Zelle,
eine einzelne ATM-Zelle oder eine Vielzahl von ATM-Zellen aufweisen
kann. Diese redundante Information fügt dem Transfer "Überhang" zu. Dies wiederum reduziert die Bandbreite, welche
für den
Transport einer ATM-Zelle zur Verfügung steht. Um effektiv zu
sein, muss ein Fehlerkorrekturcode auch mit den erwarteten Burst-Fehler-Merkmalen
des Übertragungssystems übereinstimmen;
Systeme, welche längeren
Bursts unterworfen sind, erfordern größere Codewörter oder eine Überlappung
oder beides. Eine Überlappung
fügt beträchtliche
Mengen fester Verzögerung
zu der bereits in dem Übertragungssystem
vorhandenen hinzu. Derartige feste Verzögerungen manifestieren sich beispielsweise
als schwerfällige
Konversation und Unbequemlichkeiten für den Anwender bei einer Telekonferenzanwendung
oder selbst als Bewegungsübelkeit
und Desorientierung in einer Anwendung mit virtueller Realität. Eine
Erhöhung
der Bandbreite zur Fehlerregelung zwischen Knoten ist auch teuer.
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Fehlererfassungscodes
werden gegenwärtig nicht
zwischen Knoten in ATM-Empfangsnetzwerken verwendet. Wenn jedoch
Fehlererfassungscodes in Endsystemen verwendet werden, verwirft
das Empfangssystem jede ATM-Nachricht oder Teilnachricht, welche
einen Fehler enthält,
und fordert das Übertragungssystem
zur erneuten Übertragung
dieser Nachricht auf. Dies ist als ARQ-Verfahren (Aurotmated Repeat
reQuest, Automatische Wiederholungsanforderung) bekannt. Wenn jedoch
ein Fehler in einem sequenzerhaltenden Netzwerk auftritt, muss der
Informationstransfer unterbrochen werden, bis die verlorene ATM-Nachricht
erneut übertragen
und korrekt empfangen werden kann. Dies führt zu einer Verzögerungsschwankung
bei der Ende-zu-Ende-Verbindung. Die Höhe der Verzögerungsschwankungen wird stark
durch die feste Verzögerung
zwischen den Punkten beeinflusst, welche das ARQ-Verfahren realisieren.
Beispielhaft können
Verzögerungsschwankungen
sich als regellose Bewegung eines Bildes in Echtzeit- oder Speicher-Video-Präsentationen
manifestieren.
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Es
versteht sich, dass unterschiedliche Anwendungen einmalige Anforderungs-
und Bedingungssätze
für eine
präzise
oder fehlerfreie Übertragung
durch das Netzwerk stellen können.
Beispielsweise kann eine Videokonferenzanwendung von niedriger Qualität zufälligen Fehlern
gegenüber
sehr viel toleranter sein als langen festen Verzögerungen oder Verzögerungsschwankungen.
Andererseits kann eine Unterhaltungs-Videoanwendung festen Verzögerungen
gegenüber
unempfindlich sein, durch zufällige
Fehler und Verzögerungsschwankungen aber
ernsthaft beeinträchtigt
werden und ohne Fehlerkorrektur laufen müssen. Anwender sind möglicherweise
ebenfalls aufmerksam, was die Kosten der Kommunikation angeht, welche
im Allgemeinen bei Verbindungen mit erhöhten Bandbreite-Fähigkeiten ebenfalls
steigen.
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Beim
genaueren Blick auf den Stand der Technik bezüglich ATM-Netzwerken initiiert ein anruftätigendes
Endsystem einen Transfer durch Ausgabe einer Rufaufbaunachricht
an das Netzwerk, welche einen Netzwerkpfad definiert, der eine virtuelle
Verbindung von einem anruftätigenden
Endsystem zu einem anrufempfangenden Endsystem definiert. Das anruftätigende
Endsystem spezifiziert die Adresse des anrufempfangenden Endsystems,
den Verkehrsvertrag und die Dienstgüteanforderungen sowie andere
Informationen für.
diese virtuelle Verbindung. Diese Rufaufbausnachricht wird an einen
Vermittlungsknoten gesendet, welcher dem anruftätigenden Endsystem dient, und
dann durch jeden Vermittlungsknoten in der virtuellen Verbindung
in Folge, bis die Rufaufbausnachricht das anrufempfangende Endsystem
erreicht. Diese Rufaufbaunachricht initiiert auch die Konfiguration
der Vermittlungsknoten in dem Netzwerkpfad für die virtuelle Verbindung
bei der Übertragung
der Nachricht an das anrufempfangende Endsystem.
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Jeder
Vermittlungsknoten aktualisiert tatsächliche Parameterwerte in der
Rufaufbaunachricht durch Hinzufügen
jeglicher Verschlechterungen, die durch diesen Knoten und die ausgehende
Kommunikationsleitung beigetragen werden. Erfüllt der angeforderte Pfad die
nötigen
Dienstgüte
Parameter in einem Vermittlungsknoten, so sendet der Vermittlungsknoten
die Rufaufbausnachricht an einen nachfolgenden Vermittlungsknoten
und richtet einen Satz von Bedingungen ein, welcher an diesem Vermittlungsknoten
verwendet werden muss. Erfüllt
der angeforderte Pfad die Dienstgüteanforderungen nicht, so sendet
der Vermittlungsknoten eine Ruffreigabenachricht durch den virtuellen
Regelpfad an das anruftätigende
Endsystem. Werden die Dienstgüteanforderungen
erfüllt
und die Setup-Nachricht erreicht das anrufempfangende Endsystem,
wodurch angezeigt wird, dass die gesamte virtuelle Verbindung akzeptabel
ist, so erzeugt das anrufempfangende Endsystem eine Rufannahmenachricht,
welche jeden Vermittlungsknoten in die Lage versetzt, die nötigen Betriebsbedingungen
einzurichten, unter welchen der Ruf übertragen wird.
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Herangehensweisen
zur Unterbringung unterschiedlicher Dienstgüteanforderungen an diverse Kommunikationsleitungen
sind in den folgenden US-Patenten beschrieben:
- 5,153,877
(1992) Esaki et al.
- 5,291,477 (1994) Liew
- 5,487,061 (1996) Bray
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Das
Patent von Esaki et al. offenbart ein Netzwerk, welches Kommunkationsressourcen
zuweist, um Dienstgüten
für verschiedene
Anforderungsklassen an die Dienstgüte beizubehalten. Das System
teilt die Kommunikationsressource in Sub-Ressourcen, welche basierend
auf der Dienstklasse zugewiesen werden. Das Patent von Liew offenbart
ein Verfahren und System zum Multicast Routing in einem ATM-Netzwerk,
welches Pfade basierend auf der Verkehrsdichte auswählt. Das
Patent von Bray offenbart ein System und Verfahren zur Bereitstellung
einer Vielzahl von Verlust- und Service-Prioritäten, in welchen die Dienstgüteparameter in
den Anfangsblock eines Pakets geladen werden, so dass eine Fehlercodeverarbeitung
an einem Vermittlungsstoff stattfinden kann und der nicht benötigte Fehlercode
verworfen wird. Dann werden zusätzliche Informationen
in das Fehlercodefeld des Pakets selbst erneut eingefügt.
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Das
US-Patent 5,408,465 offenbart ein Verfahren der Rufzulassung Ende-zu-Ende
bei Rufaufbau.
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Wenn
es in erster Linie auf die Verzögerungsschwankung
ankommt, wurde vorgeschlagen, eine elastische Pufferung in derartige
Netzwerke einzubauen. Eine elastische Pufferung erlaubt die Pufferung
eingehender Daten für
eine ausreichende Zeit, um eine Lösung der Datensynchronisation
vor der Verwendung der Nachricht zu erlauben. Jedoch hängt die
Größe der Puffer
von der Datenübertragungsrate
und dem Zeitintervall ab, über
welches eine Synchronisation sicherzustellen ist. Bei Videoanwendungen
werden derartige elastische Puffer sehr groß. Falls ein Puffer zu klein
ist, können
Daten verlorengehen. Eine elastische Pufferung kann auch hohe Kosten
und eine hohe feste Verzögerung
einführen.
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Ungeachtet
dieser Vorschläge
bleibt die Herangehensweise des allgemeinen Standes der Technik.
Dies bedeutet, dass ein anruftätigendes
Endsystem einen Korrekturprozess für die gesamte virtuelle Verbindung
basierend auf a-priori-Kenntnissen einrichtet, welche manchmal nicht
einmal zur Verfügung stehen,
wobei versucht wird, die Dienstgüteanforderungen
eines Anrufs an die Gesamtcharakteristika einer virtuellen Verbindung
zwischen dem anruftätigenden
und dem anrufempfangenden Endsystem zu erfüllen. Es wird nicht versucht,
die Verwendung dieses Codes, wenn er einmal gewählt ist, auf einer Leitung-für-Leitung-Basis
zu ändern,
und zwar ungeachtet der Tatsache, dass diese Herangehensweise oft
mehr Fehler einbringt als sie andernfalls korrigieren könnte.
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Es
wird beispielsweise angenommen, dass ein FEC-Verfahren gewählt wird.
Diese Wahl sei permanent und basierend auf den Charakteristika der Kommunikationsleitung
und der besten Schätzung eines
Konstrukteurs bezüglich
der Art der am wahrscheinlichsten über diese Leitung zu übertragenden Anwendungen.
Jede Nachricht von ATM-Zellen wird dann durch diesen Fehlerkorrekturcode
erhöht,
wodurch die Größe der Anwendung
erhöht
wird. Die erhöhte
Nachricht pflanzt sich durch den Pfad fort, selbst dann, wenn der
gesamte Pfad Leitungen, wie beispielsweise fiberoptische Leitungen,
aufweist, welche eine derartige Korrektur nicht erfordern. In diesem
Beispiel ist der eingeführte Überhang
unnötig.
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Falls
eine Verbindung in einem Pfad ein anderes Fehlermerkmal aufweist
als das, für
welches das Gesamt-Fehlerkorrekturschema definiert ist, wird das
Fehlerkorrekturschema entweder eine inakzeptable verbleibende Fehlerrate
erzeugen, einen Überhang
einführen
oder unterschiedliche Arten von Verschlechterung in das System.
einführen.
Weiterhin kann, wenn wie vorstehend angeführt das ARQ-Korrekturverfahren
verwendet wird und in einem Ende-zu-Ende-System aufgerufen wird,
die erforderliche Zeit für
die erneute Übertragung
einer Nachricht durch die gesamte virtuelle Verbindung inakzeptable Verzögerungen
oder Verzögerungsschwankungen einführen.
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Bei
der Annahme bestimmter Anforderungen an ATM-Netzwerke ist offensichtlich,
dass diese Herangehensweisen des Standes der Technik Übertragungen
sowohl künstlich
als auch unnötig
beschränken
können.
Es währe
daher vorteilhaft, eine andere Herangehensweise bereitzustellen,
welche die vorstehenden Probleme überwinden könnte. Insbesondere sind ein
Verfahren und ein Prozess erforderlich, welche die erforderlichen
Merkmale der ATM-Nachricht
sowie die Merkmale des angeforderten Datenpfades auf einer Leitung-für-Leitung-Basis
besser erfüllen.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Definition in Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsformen
werden in den Unteransprüchen
angeführt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches ein typisches ATM-Netzwerk darstellt,
das diese Erfindung beinhaltet und das repräsentative anruftätigende
und anrufempfangende End systeme sowie Vermittlungsknoten und Kommunikationsleitungen
aufweist;
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2 stellte
den Fluss bestimmter Nachrichten durch das ATM-Netzwerk aus 1 während der Einrichtung
einer Verbindung dar;
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3 ist
ein detailliertes Blockdiagramm von Abschnitten des in 1 gezeigten
Netzwerkes;
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4 ist
ein detaillierteres Diagramm von Abschnitten eines einzelnen Vermittlungsknotens, insbesondere
eines Eingangs-Prozessors und eines entsprechenden in 3 gezeigten
Ausgangs-Prozessors;
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5 stellt
die Organisation eines Vermittlungsknotenspeichers dar, welcher
beim Betrieb des Schaltkreises in 4 von Nutzen
ist;
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6-1, 6-2 und 6-3 stellen den Betrieb eines Ausgangs-Prozessors
in einem Vermittlungsknoten am anruftätigenden Ende des Netzwerkes
aus 1 dar;
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7 stellt
den Betrieb eines Ausgangs-Prozessors an anderen Vermittlungsknoten
und an dem anrufempfangenden Endsystem aus 1 dar;
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8 stellt
den Betrieb eines Eingangs-Prozessors aus 4 dar.
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Ausführliche
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
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Die
vorliegende Beschreibung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Realisierung eines Vermittlungsnetzwerks mit einer Vielzahl
miteinander verbundener Vermittlungsknoten und Kommunikationsleitungen.
Wenn eine Übertragung
zwischen einem anruftä tigenden
Ende und einem anrufempfangenden Ende vorgenommen werden soll, erzeugt
ein anruftätigendes
Endsystem eine Rufanforderung. Ein Vermittlungsknoten, welcher an
diesem anruftätigenden
Endsystem angeordnet ist, definiert einen Netzwerkpfad an das anruftätigende
Endsystem und überträgt eine
Rufaufbau-Nachricht
an aufeinanderfolgende Vermittlungsknoten über diesen Netzwerkpfad für die virtuelle
Verbindung. An jedem Vermittlungsknoten erfolgt eine Auswahl eines
an diesem Knoten verfügbaren
Rufumformungsverfahrens auf die Charakteristika einer abgehenden
Kommunikationsleitung zu einem anschließenden Vermittlungsknoten in
dem Netzwerkpfad, die Dienstgüteanforderungen
für die
virtuelle Verbindung und die erwarteten Auswirkungen jedes Umwandlungsprozesses
auf die ATM-Zellen hin. Der Vermittlungsknoten bestimmt auch die
erwartete Dienstgüte
von dem anruftätigenden
Endsystem zu dem anschließenden Vermittlungsknoten.
Ist der definierte Netzwerkpfad für die virtuelle Verbindung
in der Lage, die Dienstgüteanforderungen
zu erfüllen,
so aktualisiert der Vermittlungsknoten die erwartete Dienstgüte und leitet die
aktualisierte Rufaufbau-Nachricht an den anschließenden Vermittlungsknoten
weiter. Andernfalls bewirkt der Vermittlungsknoten eine Freigabe
des Anrufs über
diese virtuelle Verbindung.
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1 stellt
schematisch ein typisches ATM-Vermittlungsnetzwerk 10 zwischen
einem anruftätigenden
Ende 12 und einem anrufempfangenden Ende 14 dar,
welches diese Erfindung beinhalten kann, und welches als eine Basis
zur Einrichtung bestimmter Termini dient, die für das Verständnis dieser Erfindung hilfreich
sind. Dieses bestimmte Wählnetzwerk
weist eine Vielzahl von Vermittlungsknoten auf, wobei die Vermittlungsknoten 15, 16, 17 und 20 zum Zwecke
dieser Erläuterung
gezeigt sind, sowie eine Vielzahl untereinander verbundener Kommunikationsleitungen.
Ein anruftätigendes
Endsystem 21 ist mit dem Netzwerk durch eine Kommunikationsleitung 22 verbunden,
welche an dem Vermittlungsknoten 15 befestigt ist. Auf ähnliche
Weise ist ein anrufempfangendes Endsystem 23 mit dem Vermittlungsknoten 17 mit
Hilfe einer Kommunikationsleitung 24 verbunden.
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Innerhalb
des Netzwerkes verbindet die Kommunikationsleitung 25 die
Vermittlungsknoten 15 und 16 miteinander. Zusätzliche
Kommunikationsleitungen 26 und 27 stellen Verbindungen
zu anderen Vermittlungsknoten dar, wie sie in derartigen Netzwerken üblich sind.
Nur eine Kommunikationsleitung 30 ist als die Vermittlungsknoten 16 und 20 verbindend
dargestellt, und nur eine Kommunikationsleitung 31 ist
als die Vermittlungsknoten 20 und 17 verbindend
dargestellt. Wie bekannt ist, könnte
sich eine Vielzahl von Kommunikationsleitungen von jedem dieser
Vermittlungsknoten zu anderen erstrecken. Andere Netzwerkpfade könnten durch
andere Vermittlungsknoten eingerichtet werden, welche in 1 nicht
gezeigt sind. Zum Zwecke des Verständnisses dieser Erfindung wird
angenommen, dass das anruftätigende
Endsystem 21 eine Anrufanforderung ausstellt, welche an
das anrufempfangende Endsystem 23 gerichtet ist, und dass
der Vermittlungsknoten 15 einen Netzwerkpfad durch die
Vermittlungsknoten 16, 20 und 17 identifiziert.
Dieser Netzwerkpfad wird der bestimmten Anwendung zugewiesen, welche
die Anrufanforderung stellt, und definiert die virtuelle Verbindung
für diese
bestimmte Anwendung.
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Das
ATM-Netzwerk 10 kann eine virtuelle Verbindung definieren,
welche verschiedene Kommunikationsleitungen aufweist. Beispielsweise
könnte
die Kommunikationsleitung 22 eine mobile drahtlose Kommunikationsleitung
sein; die Kommunikationsleitung 25 ein verdrilltes Paar
fiberoptischer Übertragungsleitung.
Die Kommunikationsleitung 30 stellt andere Verbindungen
dar, welche auch Kabelfernsehsysteme und Übertragungsleitungen beinhalten könnten. Diese
Verbindungen könnten
direkte Verbindungen zum Vermittlungsknoten 20 oder indirekte Verbindungen
durch andere Zwischen-Vermittlungsknoten sein, wie sie in einem
bestimmten Netzwerkpfad enthalten sein könnten. Die Kommunikationsleitung 31 könnte eine
andere drahtlose Kommunikationsleitung sein, so beispielsweise eine
Satelliten-Kommunikationsleitung, während die Kommunikationsleitung 24 beispielsweise
ein verdrilltes Paar fiberoptischer Übertragungsleitungen sein könnte. Wie
bekannt ist, weist jede dieser Kommunikationsleitungen unterschiedliche Charakteristika
im Hinblick auf die Präzision
auf, mit welcher ATM-Zellen über
die Leitung übertragen
werden.
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Da
diese Erfindung in einer ATM-Basisumgebung arbeitet, wird es auch
hilfreich sein, nochmals die grundlegende Betriebsfolge zu betrachten,
in welcher ein anruftätigendes
Endsystem, beispielsweise das Endsystem 21, eine Nachricht
an das anrufempfangende Endsystem 23 überträgt (also "anruft" oder einen Anruf tätigt). Zunächst erzeugt das anruftätigende
Endsystem 21 eine Anforderung, welche die Adresse des anrufempfangenden
Endsystems 23 definiert, sowie verschiedene Netzwerkanforderungen,
welche für
einen erfolgreichen Abschluss des Anrufs erwünscht oder notwendig sind,
und andere Informationen gemäß dem Stand
der Technik. Mit Bezug auf 2 verwendet
das anruftätigende
Endsystem 21 diese Informationen, um eine Rufaufbau-Nachricht 32 (d.h.
eine SETUP- oder IAM-Nachricht) zu erzeugen, welche sie über die
Kommunikationsleitung 24 als Anfangsleitung in das Netzwerk 10 überträgt. Die
Rufaufbau-Nachricht 32 kann auch eine oder mehrere ATM-Zellen
enthalten, welche kollektiv, als einen Satz von Feldern, angeforderte
ZFR und maximal akzeptable ZFR-Werte oder aber Parameter für die bestimmte
zu verarbeitende Anwendung sowie ein kumulatives ZFR-Feld für die Akkumulation
erwarteter ZFR-Werte enthält.
Der kumulative ZFR-Wert stellt an jedem Vermittlungsknoten die Zellenfehlerrate
dar, welche erwartungsgemäß durch Übertragungen
durch vorangehende Leitungen und Vermittlungsknoten in diesen Vermittlungsknoten
eingebracht werden wird. Ähnliche
Felder werden im Allgemeinen für
entsprechende Verzögerungs-,
Verzögerungsschwankungs-
und Zellenverlustverhältnis-Parameter
bereitgestellt.
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Zusätzlich wird
das anruftätigende
Endsystem 21 ein Feld von Zellen-Transformationseinrichtungen
zur Realisierung unterschiedlicher FEC, ARQ oder anderer Fehlerkorrektur-
oder Datenmanipulations-Prozeduren oder noch anderer Ruftransformationsprozesse
aufweisen. Das anruftätigende
Endsystem 21 verwendet die durch die Dienstgüteparameter und
die Charakteristika der Kommunikationsleitung 22 definierten
Anwendungsanforderungen zur Auswahl eines Rufumformungsprozesses,
falls nötig, und
zur Aktualisierung der akkumulierten erwarteten ZFR-, Zeitverzögerungs-
und anderer Verzögerungsschwankungswerte,
welche sich ergeben, wenn ein ausgewählter Rufumformungsprozess
verwendet wird. Die aktualisierte Rufaufbau-Nachricht 32 identifiziert
auch den realisierten Rufumformungsprozess. Sind erwartete Werte
innerhalb der erwünschten
Bereiche, so überträgt das anruftätigende
Endsystem 21 die aktualisierte Rufaufbau-Nachricht 32 an
den Vermittlungsknoten 15.
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Die
Schaltkreisanordnung in jedem der Vermittlungsknoten 15, 16, 20 und 17 decodiert
aufeinanderfolgend, und auf einer Knoten-für-Knoten-Basis,
die eingehende Rufaufbau-Nachricht. Zum Zwecke dieses Beispiels
decodiert der Vermittlungsknoten 15 die eingehende Nachricht 32,
analysiert die Informationen in dieser Nachricht 32 und
bestimmt, ob der Anruf weiterhin verarbeitet werden soll, den Rufumformungsprozess,
welcher unter Berücksichtigung
der Dienstgüteanforderungen
und der Charakteristika der Kommunikationsleitung 25 realisiert
werden soll. Dann erzeugt der Vermittlungsknoten 15 eine
aktualisierte Rufaufbau-Nachricht 33 in Form einer SETUP-
oder IAM-Nachricht, welche über
die Kommunikationsleitung 25 an den Vermittlungsknoten 16 überträgen wird.
Auf ähnliche
Weise überträgt der Vermittlungsknoten 16 eine
aktualisierte Rufaufbau-Nachricht 34 auf der Kommunikationsleitung 30. Der
Vermittlungsknoten 20 führt ähnliche
Funktionen durch und erzeugt eine weitere aktualisierte Rufaufbau-Nachricht 35 zur Übertragung über die
Kommunikationsleitung 31. Der Vermittlungsknoten 17 antwortet
durch Erzeugung und Übertragung
einer endgültigen
Rufaufbau-Nachricht 36 an das anrufempfangende Endsystem 23 über die
Kommunikationsleitung 24. Bestimmt das anrufempfangende
Endsystem 23, dass es bereit ist, der virtuellen Verbindung mit
den Dienstgüteanforderungen
für den
Anruf zuzustimmen, so erzeugt das anrufempfangende Endsystem 23 eine
Rufannahme-Nachricht 37, wie beispielsweise eine CONNECT-Nachricht,
auf der Kommunikationsleitung 24 zum Vermittlungsknoten 17 als Antwort.
Jeder der verbleibenden Vermittlungsknoten in dem Netzwerkpfad für die virtuelle
Verbindung empfängt
eine CONNECT- oder Antwort-Nachricht von dem vorangehenden Vermittlungsknoten
und wiederholt die neue Rufannahme-Nachricht an einen anschließenden Vermittlungsknoten,
wobei diese als Rufannahme-Nachrichten 40 bis 43 in 2 dargestellt
sind. Der Empfang einer Rufannahme-Nachricht an jedem Vermittlungsknoten
ermöglicht
es diesem Vermittlungsknoten, sich an die Bedürfnisse des Anrufs anzupassen,
wenn der Vermittlungsknoten ein Teil der virtuellen Verbindung für diesen
Anruf ist. Nachdem das anruftätigende
Endsystem 21 eine Rufannahme-Nachricht 43 empfängt, kann
die verbleibende ATM-Nachrichtenübertragung
zwischen dem anruftätigenden
Endsystem 21 und dem anrufempfangenden Endsystem 23 beginnen.
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Falls
einer der Vermittlungsknoten bei Empfang einer Rufaufbau-Nachricht bestimmt,
dass die aufgebaute virtuelle Verbindung eine bestimmte Anwendung
nicht unterbringen kann, so beendet dieser Vermittlungsknoten jegliche
weitere Übertragung
der Rufaufbau-Nachricht an einen anschließenden Vermittlungsknoten.
Dann erzeugt der Vermittlungsknoten eine Ruffreigabe-Nachricht zur
unmittelbaren Rücksendung
durch die anschließenden
Vermittlungsknoten in dem Netzwerkpfad zum anruftätigenden
Endsystem 21 für
entsprechende Handlung, wie im Stand der Technik bekannt.
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3 stellt
unterschiedliche Strukturen an unterschiedlichen Stellen innerhalb
des ATM-Netzwerks dar, welches diese Erfindung beinhaltet, so dass
das Netzwerk wie vorstehend beschrieben arbeitet, wobei es zusätzlich in
der Lage ist, Fehlerkorrektur- oder
Erfassungs- oder Rufumformungs-Prozesse an an den erforderlichen
Dienstgüteparametern
und Charakteristika einer einzelnen Kommunikationsleitung auf Knoten-für-Knoten-
oder Leitung-für-Leitung-Basis durchzuführen. Insbesondere stellt 3 Details
des anruftätigenden
Endsystems 21, des Vermittlungsknotens 15, des
Vermittlungsknotens 17 und des anrufempfangenden Endsystems 23 zusammen
mit den Kommunikationsleitungen 22, 25, 31 und 24 dar.
Es sollte sich verstehen, dass jeder der weggelassenen Vermittlungsknoten 16 und 20 die
in den Vermittlungsknoten 15 und 17 gezeigte Struktur
dupliziert und auf dieselbe Weise arbeitet.
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Sowohl
das anruftätigende
Endsystem 21 als auch das anrufempfangende Endsystem 23 sind strukturell
identisch, daher werden die einzelnen Bauteile mit Anhängen A und
B beschrieben, welche den Systemen 21 bzw. 23 zugewiesen
sind. Sowohl das anruftätigende
als auch das anrufempfangende Endsystem 21 bzw. 23 weist
eine Informationsquelle 50A bzw. 50B auf. Ausgangs-Prozessoren 51A und 51B übertragen
die Information von den Quellen 50A und 50B auf
die Kommunikationsleitungen 22 bzw. 24. Eingangs-Prozessoren 52A und 52B empfangen Signale
von den Kommunikationsleitungen 22 und 24 zur Übertragung
an Informationsziele 53A bzw. 53B. Rufregeleinheiten 54A und 54B synchronisieren Operationen
innerhalb des anruftätigenden
Endsystems 21 bzw. des anrufempfangenden Endsystems 23,
während
Signaleinheiten 55A und 55B eine herkömmliche
Signalisierung im Hinblick auf die Informationsübertragung zu und von den Kommunikationsleitungen 22 bzw. 24 bereitstellen.
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In 3 beziehen
sich dieselben Bezugszeichen auf identische Bauteile jedes der Vermittlungsknoten 15 und 17.
Wie bekannt ist, ist das Herz eines jeden Vermittlungsknoten in
einem ATM-Netzwerk ein
Vermittlungsstoff, wie beispielsweise der Vermittlungsstoff 60.
Ein Eingangs-Prozessor 61 in jedem der Vermittlungsknoten
empfängt
ATM-Zellen, welche einen Teil der Kommunikation darstellen, von
einem vorangehenden System oder Vermittlungsknoten. Beispielsweise
empfangen die Eingangs-Prozessoren 61 in den Vermittlungsknoten 15 und 17 ATM-Zellen
von Kommunikationsleitungen 22 bzw. 31. Jeder
Eingangs-Prozessor 61 führt
eine Fehlerdiagnose durch. Werden Fehler detektiert, so kann der Eingangs-Prozessor 61 eine
erneute Übertragung anfordern,
falls ARQ aktiviert ist, oder kann eine Fehlerkorrektur durchführen, falls
dies aktiviert ist. Eine Signalisierungseinheit 62 und
eine Rufregeleinheit 63 richten einen Pfad von dem Eingangs-Prozessor 61 durch
den Vermittlungsstoff 60 zu einem Ausgangs-Prozessor 64 zur Übertragung
der ATM-Zelle auf einer verbundenen abgehenden Kommunikationsleitung
ein.
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Während der
Verarbeitung der Rufaufbau-Nachricht erzeugt eine Signalisierungseinheit 65 eine
aktualisierte Rufaufbau-Nachricht mit einem aktualisierten Status über die
Fähigkeit
des Pfades, die Dienstgüteanforderungen
zu erfüllen,
und überträgt diese
neue Nachricht durch den Ausgangs-Prozessor 64 auf einer
Kommunikationsleitung zur Übertragung
an einen anschließenden
Vermittlungsknoten. Beispielsweise würden die Ausgangs-Prozessoren 64 in
den Vermittlungsknoten 15 und 17 die ATM-Zellen,
welche die Rufaufbau-Nachricht bilden, auf die Kommunikationsleitungen 25 und 24 übertragen, während die
Ausgangsprozessoren 67 ATM-Zellen auf die Kommunikationsleitungen 22 und 24 von
den Vermittlungsknoten 15 bzw. 17 übertragen
würden.
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Jeder
Eingangs-Prozessor 66 und Ausgangs-Prozessor 67 sowie
der Ausgangs-Prozessor 51B und der Eingangs-Prozessor 52A sind
in die Übertragung
von ATM-Zellen zurück
in Richtung des anruftätigenden
Endsystems 21 involviert. Beispielsweise wandeln die Signalisierungseinheiten 65 und Rufregelungseinheiten 63 in
den Vermittlungsknoten 15 und 17 den Inhalt der
Rufannahme-Nachricht um, um einen Prozess zu beginnen, mit dessen
Hilfe die Signalisierungseinheit 62 eine weitere Rufannahme-Nachricht
erstellt. Wenn somit das anrufempfangende Endsystem 23 ein
Rufannahme-Signal erzeugt, übertragen
die Ausgangs-Prozessoren 51B und 61 und die Eingangs-Prozessoren 66 und 52A die
Rufannahme-Nachricht an das anruftätigende Endsystem 21 über den
Netzwerkpfad, welcher die virtuelle Verbindung aus 3 bildet.
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Wie
sich nun ebenfalls verstehen sollte, bilden der Ausgangs-Prozessor 51A und
der Eingangs-Prozessor 52A einen einzigen Satz in dem anruftätigenden
Endsystem 21. In einem Vermittlungsknoten stellen ein Eingangs-Prozessor 61 und
ein Ausgangs-Prozessor 67 einen Satz auf einer Seite des
Vermittlungsstoffes 60 dar; ein Ausgangs-Prozessor 64 und
ein Eingangs-Prozessor 66 einen Satz auf der anderen Seite
des Vermittlungsstoffes 60.
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4 ist
ein detaillierteres Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Ausgangs-Prozessors und
eines Eingangs-Prozessors in einem Satz, wie sie in dem Vermittlungsknoten 17 enthalten
sind und dem anruftätigenden
Endsystem 21 dienen. Jedoch weist jeder der Ausgangs- und
Eingangs-Prozessoren in dem anruftätigenden Endsystem 21,
dem anrufempfangenden Endsystem 23 und den Vermittlungknoten,
wie beispielsweise den Vermittlungsknoten 15 und 17 in 3,
einen identischen Aufbau auf. Die Verwendung eines Satzes, welcher
den Ausgangs-Prozessor 64 und den Eingangs-Prozessor 66 aufweist,
im Vermittlungsknoten 17 zu Zwecken der Erläuterung,
sowie des Verbindungsdiskriminators 70 in dem Ausgangs-Prozessor 64,
wie in 4 gezeigt, überwacht
eingehende ATM-Zellen von dem Vermittlungsstoff 60 und
ermöglicht
es, von Anfangsblockinformationen in jeder ATM-Zelle aus, der Rufregelungseinheit 63,
einen Pfad einzurichten, um entsprechende ATM-Zellen für eine Rufaufbau-Nachricht
in einen Pro-Verbindung-Informationsspeicherabschnitt
eines Vermittlungsknoten-Speichers 71, wie nachfolgend
noch beschrieben, zu leiten. Der Speicher 71 speichert
auch Informationen über
die Kommunikationsleitung 24, welche erzeugt werden, wenn
das Netzwerk initialisiert wird.
-
Ein
Selektor 72 verwendet Verbindungsidentifikations-Informationen
in dem Anfangsblock der ATM-Zelle einer Rufaufbau-Nachricht als
einen Index zur Extraktion eines Index aus dem Vermittlungsknoten-Speicher 71 für eine(n)
einer Vielzahl oder eines Satzes von Umwandlungsprozessen oder -prozeduren.
In dieser spezifischen Ausführungsform
sind diese Prozesse durch einen Typ-1-FEC-Codierpfad 73, einen
Typ-2-FEC-Codierpfad 74, einen ARQ-Übertragungs-Verarbeitungspfad 75 oder
einen Umleitungspfad 76 definiert. Der ARQ-Pfad weist einen ARQ-Übertragungsprozessor 80,
einen Neu-Übertragungs-Puffer 81 und
einen Anhangs-Fehlerdetektions-Codierer 82 auf. Wie im
Stand der Technik bekannt, wird die eingehende Nachricht in dem Neu-Übertragungs-Puffer 81 und
dem Prozessor 80 gespeichert, und der Codierer 82 überträgt die Nachricht
mit einem angehängten
Fehlerdetektionscode auf die Kommunikationsleitung 24.
Jeder der Codiererpfade 73 und 74 sowie der ARQ-Pfad 75 stellen Einrichtungen
zur Durchführung
eines Rufumformungsprozesses dar, welcher eine Nachricht modifiziert,
die die Kommunikationsleitung 24 passiert.
-
Von
dem ausgewählten
Pfad aus passiert jede ATM-Zelle einen konventionellen Anfangsblockfehler-Überprüfungsschaltkreis 83.
Ein physikalischer Schicht-Transmitter 84 überträgt die Nachricht auf
die Leitung 24. Aufbau und Betrieb dieser Elemente sind
im Stand der Technik bekannt.
-
Eingehende
Daten von der Kommunikationsleitung 24 passieren einen
herkömmlichen
physikalischen Schicht-Empfänger 85 in
dem Eingangs-Prozessor 66 und eine Zellendelineation sowie
einen Anfangsblockfehler-Überprüfungsschaltkreis 86,
um durch einen Verbindungsdiskriminator 87 untersucht zu
werden, um zu bestimmen, wie die von der Kommunikationsleitung 24 empfangenen
ATM-Zellen zu verarbeiten
sind, falls dies überhaupt
der Fall ist. Wenn ja, verwendet der Verbindungsdiskriminator 87 einen
virtuellen Kanal-Identifikator in dem Anfangsblock der ATM-Zelle
als Index in den Vermittlungsknoten-Speicher 71. In einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Index aus der geeigneten Speicherposition extrahiert, um
einem Selektor 91 die Einrichtung eines Pfades zu dem Vermittlungsstoff 60 zu
ermöglichen,
durch welchen eine ausgewählte
der Rufumwandlungsprozeduren, welche die in dem Ausgangs-Prozessor 64 vervollständigen,
an den ATM-Zellen arbeitet. In dieser Ausführungsform schließen diese
einen ARQ-Decodierpfad 92, einen Typ-1-FEC-Decodierpfad 93,
einen Typ-2-FEC-Decodierpfad 94 oder einen Umleitungspfad 95 ein.
Die ATM-Zellen fahren dann zum Vermittlungsstoff 60 fort.
-
Ähnliche
Operationen ereignen sich in jedem der Vermittlungsknoten in dem
Netzwerk. Jeder Ausgangs-Prozessor empfängt ATM-Zellen von einem Vermittlungsstoff
und überträgt ATM-Zellen
auf eine Kommunikationsleitung. Jeder Eingangs-Prozessor empfängt ATM-Zellen
von einer Kommunikationsleitung und überträgt ATM-Zellen zum Vermittlungsstoff. An dem
anrufempfangenden Endsystem 23 in 3 empfangen
der Ausgangs-Prozessor 51B und der Eingangs-Prozessor Signale
von der Informationsquelle 50B und der Kommunikationsleitung 24 und übertragen
Signale an die Kommunikationsleitung 24 bzw. das Informationsziel 53B.
-
5 stellt
in schematischer Form die Organisation des in 4 gezeigten
Vermittlungsknoten-Speichers 71 dar. Er weist einen Kommunikationsleitungs-Datenabschnitt 96 für die Kommunikationsleitung 24 auf;
andere Abschnitte existieren für jede
andere Kommunikationsleitung, welche mit diesem Vermittlungsknoten
verbunden ist. Eine Pro-Verbindung-Informationsspeichereinheit 97 enthält Informationen über jede
bestimmte virtuelle Verbindung, wobei die Daten in einem virtuellen
Verbindungs-"N"-Abschnitt detailliert
für die
in 3 gezeigte virtuelle Verbindung gezeigt sind.
Die Rufregelungseinheit 63 überträgt Informationen über eine verbundene
Kommunikationsleitung in einen entsprechenden Kommunikationsleitungs-Speicherabschnitt,
wie beispielsweise den Abschnitt 96 für die Kommunikationsleitung 24 während der
Netzwerkinitialisierung auf eine beliebige Netzwerk-Rekonfiguration
hin.
-
6-1 bis 6-3 stellen
die Operationen am Vermittlungsknoten 15 dar, welcher dem
anruftätigenden
Endsystem 21 während
des Verbindungsaufbaus dient. Schritt 100 in 6-1 stellt den Prozess dar, durch welchen die
Anrufregelungseinheit 63 in 4 den erwarteten
ZFR-Wert für
die Kommunkationsleitung 22 zum anruftätigenden Endsystem 21 in
einem Puffer 101 speichert. Schritt 102 stellt
die Bestimmung der erwarteten ZFR der Kommunikationsleitung 25 an
einen nächsten
Vermittlungsknoten und Speicherung dieses Wertes in einem Puffer 103 dar.
Diese Schritte werden, wie vorstehend angezeigt, bei der Initialisierung
oder Rekonfiguration durchgeführt.
-
Immer
noch mit Bezug auf 4 und 5 und auf
Schritt 106 in 6-1 kommt
eine ATM-Rufaufbau-Nachricht, welche in der Zeichnung als SETUP-Nachricht
benannt ist, von dem Ausgangs-Prozessor 51A über die
Kommunikationsleitung 22 an und wird durch den Eingangs-Prozessor 61 an
die Signalisierungseinheit 62 übertragen. In Schritt 107 extrahiert
die Rufregelungseinheit 63 die angeforderte ZFR, die maximal
akzeptable ZFR und andere Dienstgüteparameter zur Speicherung
in den Puffern 110, 111 und 112 eines
Abschnitts der Pro-Verbindungs-Informationsspeichereinheit 97 aus 5,
welche der virtuellen Verbindung zugeordnet ist. Andere Dienstgüteparameter
schließen
die maximale Verzögerung
und maximale Verzögerungsschwankungswerte
ein.
-
In
Schritt 113 beginnt die Rufregelungseinheit 63 eine
Prozedur zur Bestimmung, ob eine virtuelle Verbindung basierend
auf Charakteristika der Kommunikationsleitungen 22 und 25 eingerichtet werden
kann. Die Rufregelungseinheit 63 vergleicht den Wert der
angeforderten ZFR im Puffer 110 mit dem Wert der erwarteten
ZFR für
die Kommunikationsleitung 22, welcher im Puffer 101 gespeichert
ist. Liegt der Wert im Puffer 101 unter dem Wert im Puffer 110,
so wird die Leitung 22 keine unangemessenen Fehler einbringen.
Folglich biegt Schritt 113 zu Schritt 114 ab,
welcher in einem CORR-SEL-PUffer 115 aus 5 eine
Anzeige speichert, dass keine Fehlerregelung für die Leitung 22 zum
Vermittlungsknoten 15 benötigt wird. Dies versetzt den
Selektor 72 in 4 in die Lage, zum Umleitungspfad 76 zu
verbinden. Wenn jedoch der Wert im Puffer 101 nicht unter
dem angeforderten ZFR-Wert liegt, biegt Schritt 113 zu Schritt 116 ab,
um einen Rufumformungs-Prozess auszwählen, welcher am günstigsten,
oder am besten, alle Dienstgüteanforderungen
für die
virtuelle Verbindung erfüllt.
-
In
Schritt 116 prüft
die Rufregelungseinheit 63 die Auswirkung der unterschiedlichen
verfügbaren Korrekturen
oder Transformationsprozesse und verwendet die Informationen im
Puffer 112, welche die Verzögerungen und Verzögerungsinformationen
betreffen, zur Auswahl eines Prozesses, welcher am besten mit den
Dienstgüteanforderungen
für die
virtuelle Verbindung an die Fähigkeiten
der Kommunikationsleitung 22 übereinstimmt. Verfahren zur Durchführung derartiger
Bestimmungen sind durchschnittlichen Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Wenn
diese Bestimmung abgeschlossen ist, bestimmt Schritt 117 die
geschätzte
ZFR, welche sich ergibt, wenn der Ausgangs-Prozessor 51A den
gewählten
Rufumwandlungsprozess realisiert. Bestimmt Schritt 120,
dass diese geschätzte
ZFR mit der Fehlerregelung nicht unter der in dem Puffer 111 gespeicherten
maximal akzeptablen ZFR liegt, so biegt die Regelung zu Schritt 121 ab
und der Anruf wird freigegeben.
-
Liegt
die geschätzte
ZFR im Puffer 104 unterhalb einer maximal akzeptablen ZFR,
so biegt Schritt 120 zu Schritt 122 ab, wo die
Rufregelungseinheit 63 eine Prozedur zur Bestimmung beginnt,
ob der Netzwerkpfad zum anschließenden Knoten über die
Kommunikationsleitung 25 für die virtuelle Verbindung
die Dienstgüteanforderungen
erfüllt.
Insbesondere bestimmt die Rufregelungseinheit 63, ob der
geschätzte
ZFR-Wert aus Schritt 117 unter dem Wert der erwarteten
ZFR im Puffer 103 liegt. Ist dies so, ist keine Fehlerregelung
auf der Kommunikationsleitung 25 zum anschließenden Vermittlungsknoten
nötig. Schritt 123 speichert
eine entsprechende Anzeige im Puffer 115. Andernfalls biegt
Schritt 122 zu Schritt 125 in 6-2 ab, welcher wiederum versucht, eine Fehlerregelung
oder einen Rufumformungsprozess aufzubauen. Ebenso wie der in Schritt 117 verwendete
Prozess bestimmt Schritt 126 die geschätzte ZFR mit einem Rufumwandlungsprozess.
Schritt 127 biegt zu Schritt 128 ab, um den Anruf
freizugeben, falls die geschätzte
ZFR von Schritt 120, welche im Puffer 111 gespeichert
ist, nicht unter dem maximal akzeptablen ZFR-Wert liegt. Falls der
Wert für
die geschätzte
ZFR unter dem Wert der maximal akzeptablen ZFR liegt, biegt Schritt 127 zu
Schritt 130 ab, welcher kumulative ZFR-Werte aktualisiert,
die in dem in 5 gezeigten Puffer 131 gespeichert
sind.
-
Schritt 132 stellt
Prozeduren dar, mit deren Hilfe die Anrufregelungseinheit 63 in 4 die
Werte in einem CUM-DELAY-Puffer 133 und einem CUM-VAR-Puffer 134 in 5 aktualisiert
und prüft. 6-3 stellt die Prozedur zur Aktualisierung und Prüfung der
kumulativen festen Verzögerungswerte beispielhaft
dar. In Schritt 135 bestimmt die Anrufregelungseinheit 63 die
inkrementale feste Verzögerung,
welche während
der Übertragung über die
vorangehenden und nachfolgenden Kommunikationsleitungen 22 und 25 geschieht.
Im Allgemeinen weist diese inkrementale feste Verzögerung einen
Wert auf, welcher der Fortpflanzungs-Verzögerung durch diese Leitungen
wie in Netzwerken des Standes der Technik entspricht, oder aber
null ist, falls keine Korrektur zu verwenden ist. Andernfalls wird
es ein finiter Wert sein, welcher die Summe der Fortpflanzungsverzögerung und
Korrekturprozedur ist. Die Anrufregelungseinheit 63 ruft
dann die kumulative feste Verzögerung
ab (wie beispielsweise Verzögerungen
aufgrund Überlappung),
welche durch Verwendung des ausgewählten Wertes in Schritt 136 vorkommt,
und summiert diesen Wert und den inkrementalen festen Verzögerungswert
in Schritt 137 auf. Liegt der Gesamtwert über dem
Wert in dem maximal akzeptablen festen Verzögerungswert in dem Dienstgütepuffer 112,
so biegt Schritt 140 zu Schritt 141 ab, um den Ruf
freizugeben. Andernfalls biegt Schritt 140 zu Schritt 142 ab,
um den neuen Wert im Puffer 133 zur Übertragung an den nächsten Vermittlungsmodus
zu speichern.
-
Diese
Prozedur wird für
den Verzögerungsschwankungs-Parameter
wiederholt. Dies bedeutet, dass die Anrufregelungseinheit 63 die
inkrementale Verzögerungsschwankung
bestimmt, welche durch einen beliebigen ausgewählten Anrufumformungs-Prozess
hinzugefügt
werden soll, und diesen Wert zu dem Wert im Puffer 134 addiert
oder konvolviert. Liegt die sich ergebende Verzögerung über dem maximal akzeptablen
Verzögerungsschwankungswert
im Puffer 112, so gibt die Anrufregelungseinheit 63 den
Anruf frei. Andernfalls speichert die Anrufregelungseinheit 63 die
durch die Summe dargestellte aktualisierte Verzögerungsschwankung im Puffer 134.
-
Unter
erneuter Bezugnahme auf 6-2 verwendet,
wenn die Prozeduren aus Schritt 132 ohne Freigabe des Anrufs
abgeschlossen werden, die Anrufregelungseinheit 63 Schritt 143 zur
Konstruktion einer abgehenden oder aktualisierten Rufaufbau- oder
Setup-Nachricht
unter Verwendung der Informationen in der Pro-Verbindung-Informationsspeichereinheit 97.
Das Verfahren aus 6-1 bis 6-3 endet
bei Schritt 144 in 6-2 mit
der Übertragung
der aktualisierten Rufaufbau-Nachricht an einen anschließenden Vermittlungsknoten über die
Kommunikationsleitung 25.
-
7 stellt
den Betrieb dar, welcher sich an jedem der anderen Vermittlungsknoten
in der virtuellen Verbindung und in dem anrufempfangenden Endsystem 23 in 1 und 3 ereignet.
Mit Bezug auf 7 bezüglich des Betriebs des Ausgangs-Prozessors 64 des
Vermittlungsknotens 17 in 3 und des
Ausgangs-Prozessors 51A des anruftätigenden Endsystems 21 speichert
die Initialisierungsprozedur in Schritt 150 die Werte für die erwartete
ZFR für
die Verbindung in einem anschließenden Knoten oder dem anrufempfangenden
Endsystem 31, in einer Position, welche dem Puffer 101 in 5 entspricht. Nachdem
jeder Ausgangs-Prozessor 64 oder 51A eine Rufaufbau-Nachricht
empfängt,
welche als SETUP-Nachricht in Schritt 151 gezeigt ist,
verwendet eine Anrufregelungseinheit 63 oder 54A Schritt 152 in 7 zur
Erwiderung durch Extraktion der REQ-ZFR-, MAX-ZFR- und QoS-Parameter
und Speicherung der Werte in Puffern entsprechend den Puffern 110, 111 und 112 wie
in 5 gezeigt. Schritt 153 bestimmt, ob der
Wert für
die erwartete ZFR für die
Leitung zum anschließenden
Knoten oder anrufempfangenden Endsystem 22 wie in dem entsprechenden
Kommunikationsleitungs-Speicher 96 gespeichert unter dem
Wert für
die angeforderte ZFR im Puffer 110 liegt. Ist dies so,
ist keine Korrekturregelung nötig,
alsa verzweigt sich Schritt 154 zu Schritt 155,
welcher eine Nachricht. in einem Puffer entsprechend dem Puffer 115,
der der virtuellen Verbindung zugewiesen wurde, speichert. Andernfalls
wählt Schritt 156 eine
geeignete Fehlerregelung oder einen Rufumformungsprozess basierend
auf der Dienstgüteanforderung
aus, welche für
die virtuelle Verbindung angefordert wird, die Charakteristika der
Leitung, über
welche die ATM-Zellen übertragen
werden, und die erwarteten Auswirkungen, welche jeder Umwandlungsprozess
auf die virtuelle Verbindung bei den Charakteristika der Kommunikationsleitung haben
wird. Schritt 156 speichert ebenfalls die Identifikation
des ausgewählten
Fehlerregelungsverfahrens in dem in 5 gezeigten
Puffer 115. Falls die geschätzte ZFR mit der gewählten Fehlerregelung nicht
unter der im Puffer 111 gespeicherten maximal akzeptablen
ZFR liegt, wie durch Schritt 157 bestimmt, biegt Schritt 160 zu
Schritt 161 ab, um den Anruf freizugeben.
-
Ist
keine Korrektur nötig,
oder wird die Korrektur erfolgreich sein, so verschieben die Schritte 155 und 160 die
Regelung zu Schritt 162, woraufhin die Anrufregelungseinheit 63 die
kumulative ZFR in Schritt 162 aktualisiert. Schritt 163 ruft
eine Prozedur zur Aktualisierung und Prüfung auf CUM-DELAY- und CUM-VAR-Werte mit Hilfe derselben
Prozedur wie in 6-3 auf. Schritt 162 aktualisiert
den kumulativen Wert in einem Puffer entsprechend dem CUM-ZFR-Puffer 131.
Schritt 164 stellt die Konstruktion der aktualisierten
Rufaufbau-Nachricht dar, welche die aktualisierte kumulative ZFR,
Verzögerungs- und
Verzögerungsschwankungs-Informationen
sowie die ausgewählte
Korrekturprozess-Idenifikation enthält. Ist dies abgeschlossen,
so versetzt Schritt 166 die modifizierte Setup-Nachricht
in die Lage, durch den Anfangsblockfehler-Prüfungsschaltkreis 83 und
den in 4 gezeigten physikalischen Schicht-Transmitter 84 auf
die Kommunikationsleitung 27 für den Vermittlungsknoten 15 übertragen
zu werden.
-
Wenn
das anrufempfangende Endsystem 23 die Rufaufbau-Nachricht
empfängt,
bestimmt es, ob die gesamte virtuelle Verbindung durch den ausgewählten Pfad
unterstützt
wird. Ist dies der Fall, so sendet das anrufempfangende Endsystem
eine Rufannahme-Nachricht; andernfalls sendet es eine Ruffreigabe-Nachricht.
Allgemein gesagt überträgt, wenn
ein Vermittlungsknoten eine dieser Nachrichten empfängt, der
entsprechende Eingangs-Prozessor die Rufannahme- oder Ruffreigabe-Nachricht
an den Vermittlungsstoff, so dass der Ausgangs-Prozessor die Rufannahme-
oder Ruffreigabe-Nachricht
in Richtung des anruftätigenden
Endsystems übertragen kann.
Mit Bezug nunmehr auf 8 empfängt (170), wenn der
Eingangs-Prozesor am Vermittlungsknoten, welcher dem anruftätigenden
Endsystem dient, eine Rufannahme-Nachricht empfängt, seine Anrufregelungseinheit
die Nachricht und extrahiert (171) die Informationen aus
dem in 5 gezeigten CORR-SEL-Puffer 115. Die
Anrufregelungseinheit lädt
diese Informationen in eine Rufannahme-Nachricht, welche an den
Eingangs-Prozessor am anruftätigenden
Ende gesendet wird (172) um den entsprechenden Ausgangs-Prozessor
in die Lage zu versetzen, den geeigneten Transformationsprozess
während
der anschließenden Übertragungen über die
virtuelle Verbindung zu realisieren.
-
Wie
sich nunmehr verstehen wird, werden, anders als in Systemen des
Standes der Technik, welche eine Korrekturprozedur basierend auf
den Gesamtcharakteristika einer virtuellen Verbindung wählen, Entscheidungen
in einem ATM-Netzwerk, das diese Erfindung enthält, auf einer Knoten-für-Knoten-
oder Leitung-für-Leitungs-Basis getroffen.
Jeder Ausgangs-Prozessor kann die Übertragung an einen anschließenden Knoten
durch Vergleich der Charakteristika einer Leitung zu dem anschließenden Knoten
und die Dienstgüteanforderungen
optimieren, um zu bestimmen, welche Korrektur oder welcher Rufumformungsprozess,
falls überhaupt,
realisiert werden könnte.
Diese Prozeduren stellen eine Verhandlung dar, wobei zwei Einheiten (d.h.
ein erster Vermittlungsknoten und entweder ein weiterer Vermittlungsknoten
oder ein Endsystem) bestimmen, ob eine Korrekturregelung für eine bestimmte
virtuelle Verbindung über
eine einzige Leitung verwendet werden sollte. Wie vorstehend angezeigt,
erfolgt eine Ende-zu-Ende-Fehlerregelungs-Verhandlung des Standes
der Technik ungeachtet der Fehlercharakteristika einzelner Leitungen, welche
die Verbindung tragen. Diese Erfindung überwindet die Probleme im Zusammenhang
mit derartigen Herangehensweisen durch Eliminierung des unnötigen Einschlusses
von Korrekturprozeduren an Positionen, welche derartige Prozeduren
nicht erfordern, und optimiert jegliche Korrekturprozeduren, welche
nötig sein
könnten.
-
Weiterhin,
und unter erneuter Bezugnahme auf 4, erzeugt
bei Realisierung der ARQ-Prozedur an jedem Vermittlungsknoten die
Detektion eines an einem anschließenden Knoten auftretenden
Fehlers eine unverzügliche
Bitte um erneute Übertragung
durch erneute Übertragung
der entsprechenden ATM-Zellen von dem Neuübertragungspuffer 81. Dies
erlaubt eine Realisierung der ARQ-Übertragungsprozedur
zwischen aufeinanderfolgenden Vermittlungsknoten und eliminiert
die Verzögerung
des Standes der Technik, welche dem Intervall entspricht, das nötig ist,
um die Nachricht zurück
zum anruftätigenden
Ende zu übertragen,
ehe eine erneute Übertragung
stattfinden kann.
-
Zusammenfassend
kann gesagt werden, dass, wie im Stand der Technik, das ATM-Netzwerk, welches
diese Erfindung enthält,
auf eine Rufanforderung von einem anruftätigenden Endsystem durch Einrichtung
einer virtuellen Verbindung für
die Übertragung
der ATM-Zellen für
eine Anwendung in zwei Phasen reagiert. In einer ersten Phase, oder
Rufaufbauphase, initiiert das anruftätigende Endsystem einen Prozess,
durch welchen eine virtuelle Verbindung durch unterschiedliche Kommunikationsleitungen
und zwischenverbindende Vermittlungsknoten für eine bestimmte Anwendung
aufgebaut wird. Dann erzeugt das anruftätigende Endsystem eine Rufaufbau-Nachricht,
welche die Dienstgüteanforderungen einschließlich ZFR,
fester Zeitverzögerung,
Zeitverzögerungsschwankung
und anderen Anforderungen definiert, welche von der Anwendung abhängen. Die Rufaufbau-Nachricht
wird im Allgemeinen durch den Pfad zum anruftätigenden Endsystem übertragen.
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Anders
als im Stand der Technik weist ein Vermittlungsknoten, welcher diese
Erfindung enthält, die
Fähigkeit
auf, einen oder mehrere Anrufumwandlungsprozesse während der
zweiten Phase durchzuführen.
Während
der ersten Phase verwendet der Vermittlungsknoten gespeicherte Übertragungscharakteristika
der Kommunikationsleitung, welche die ATM-Zellen in der zweiten
Phase passieren werden, die aus der empfangenen Rufaufbau-Nachricht
extrahierten Dienstgüteanforderungen
und die Auswirkung, welche jeder Anrufumformungsprozess auf die ATM-Zellen
haben wird, zur Auswahl eines derartigen Prozesses. Die Auswahl
kann auch eine Entscheidung zur Umgehung jedes derartigen Prozesses
aufweisen. Der Vermittlungsknoten erzeugt auch eine aktualisierte
Rufaufbau-Nachricht zur Übertragung
an einen anschließenden
Knoten.
-
Jeder
Vermittlungsknoten extrahiert auch die Identifikation des Anrufumwandlungsprozesses,
welchen ein vorangehender Vermittlungsknoten verwendet hat. Die
aktualisierte Rufaufbau-Nachricht enthält eine kumulative erwartete
Auswirkung jedes beliebigen vorangehenden Vermittlungsknotens und
jeder beliebigen vorangehenden Kommunikationsleitung auf die Nachricht
und die Identifikation des Anruftransformationsprozesses, welchen
der Vermitt lungsknoten realisieren wird. Jeder Vermittlungsknoten
speichert zusätzlich
die Ergebnisse in einem Pro-Verbindungs-Speichersystem als einen
provisorischen Satz von Setup-Parametern für die virtuelle Verbindung.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wiederholt jeder Vermittlungsknoten diesen Prozess. Bestimmt irgendein
Vermittlungsknoten, dass eine kumulative Auswirkung die virtuelle
Verbindung daran hindert, die Anwendung zu tragen, so sendet dieser Vermittlungsknoten
eine Ruffreigabe-Nachricht zurück.
Kann die virtuelle Verbindung die Dienstgüteanforderungen an das anrufempfangende
Endsystem erfüllen,
so kehrt eine Rufannahme-Nachricht entlang des Pfades zurück. Jeder
Vermittlungsknoten verwendet diese Rufannahme-Nachricht, um die
provisorischen Einstellungen zu bestätigen und Bedingungen einzurichten,
unter welchen die Anwendungs-ATM-Zellen für diese virtuelle Verbindung
auf einer Leitung-für-Leitungs-Basis übertragen
werden.
-
Danach
beginnt die zweite oder aktive Phase, während welcher die ATM-Zellen
der tatsächlichen
Anwendung die virtuelle Verbindung passieren, wobei geeignete Rufumwandlungsprozesse
an jedem einzelnen Vermittlungsknoten zur Übertragung an einen anschließenden Knoten
verwendet werden. Die Auswirkungen und der Betrieb des Netzwerks kann
durch Bezug auf eine bestimmte Art von Kommunikationsleitung und
die Handhabung unterschiedlicher Anwendungen über diese Leitung gewürdigt werden.
Ist beispielsweise eine Kommunikationsleitung eine mobile drahtlose
Verbindung, so könnte
der Ausgangs-Prozessor einen ersten Vorwärtsfehler-Korrekturcode mit
einem minimalen Pegel an Überlappung
für Telekonferenzanwendungen wählen, um
die ZFR und feste Verzögerungen
zu minimieren. Für
eine virtuelle Verbindung zur Übertragung
gespeicherter Videos könnte
ein zweiter Vorwärtsfehler-Korrekturcode
mit signifikanter Überlappung
verwendet werden, um die ZFR und variable Verzögerungen auf Kosten des Auftretens
größerer fester
Zeitverzögerungen
zu minimieren. Falls jedoch eine Anwendung mit anfänglichen
Kommunikationen mit dem Internet zu tun hätte, könnte die Wahl einer ARQ-Rufumformung
angemessen sein.
-
Falls
die Kommunikationsverbindung einen geosynchronen Satelliten einschlösse, könnte die
Telekonferenzanwendung einen dritten Vorwärtsfehler-Korrekturcode mit
einem Zwischenpegel an Überlappung
verwenden, um die Anwendungs-ATM-Zellen an den anschließenden Vermittlungsknoten
zu übertragen.
Ein vierter Vorwärtsfehler-Korrekturcode mit
noch einem weiteren Pegel an Überlappung könnte dann
für gespeicherte
Videoanwendungen verwendet werden. Ein ARQ-Anruf-Umwandlungsprozess
könnte
noch für
die Internetandwendung verwendet werden.
-
In
der speziellen virtuellen Verbindung aus 1 würden lediglich
das anruftätigende
Endsystem 21 und der Vermittlungsknoten 20 irgendeinen Überhang
in die Nachricht einbringen, und das nur zwischen jedem dieser Systeme
und Knoten und ihren anschließenden
Knoten. Anders als im Stand der Technik, wo ein derartiger Überhang
den Betrieb sowohl des Vermittlungsknotens als auch der Kommunikationsleitung
beeinflussen würde,
eliminiert diese Erfindung den Überhang
in Kommunikationsleitungen, wie beispielsweise den Kommunikationsleitungen 25 und 24,
und ihren entsprechenden Vermittlungsknoten 15 und 17.
Da Vermittlungsknoten üblicherweise
mit einer Vielzahl von Kommunikationsleitungen verbunden sind, erhöht diese
Eliminierung unnötigen Überhangs
die Fähigkeit
des Vermittlungsknotens, andere virtuelle Verbindungen gleichzeitig unterzubringen.
-
Weiterhin
erfolgt an jedem Vermittlungsknoten die Auswahl eines speziellen
Anrufumwandlungsprozesses in voller Kenntnis der Anwendung und der
Charakteristika einer Kommunikationsleitung und eines Vermittlungsknotens.
Dies eliminiert Probleme, welche in Systemen des Standes der Technik auftreten
können,
wenn die Anforderungen an eine bestimmte Anwendung sich von der
vorbestimmten Dienstgüte
unterscheiden, welche durch den speziellen Fehlerkorrekturcode oder ähnliches
vorgebracht werden. wird ein ARQ-Anrufumwandlungsprozess gewählt, so überträgt das Netzwerk, welches
die vorliegende Erfindung enthält,
einfach eine Nachricht erneut zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Knoten, sobald ein Fehler detektiert wird, und muss nicht die ATM-Zellen
erneut von dem anruftätigenden
Endsystem zum anrufempfangenden Endsystem übertragen. Folglich führt die
Implementierung von ARQ in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung keine übermäßige Verzögerungsschwankung
ein, wie diejenigen, welche in Netzwerken des Standes der Technik auftreten.
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Es
sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung anhand einer
speziellen Ausführungsform
beschrieben wurde. Die Dienstgüteanforderungen
wurden beispielsweise so definiert, dass sie ZFR-, feste Verzögerungs-
und Verzögerungsschwankungs-
sowie Zellenverlustverhältnis-Parameter
aufweisen. Andere Parameter, wie beispielsweise Kosten, könnten ebenfalls
hinzugefügt
werden. Diese Parameter würden
auf dieselbe Weise verarbeitet wie feste Verzögerungs- und Verzögerungsschwankungs-Parameter.
Eine Reihe alternativer Implementierungen kann erfolgen. Beispielsweise
stellen die Schritte 114 und 123 in 6-1 einen Prozess dar, durch welchen die Auswahl
eines Anrufumwandlungsprozesses an einen anschließenden Vermittlungsmodus
weitergeleitet werden kann. Alternative Nachrichtenformen und -prozesse
könnten ersetzt
werden. Bestimmte Organisationen der Kommunikationsleitungs-Datenspeichereinheit 96 und der
Pro-Verbindungs-Informationsspeichereinheit 97 sind in 5 gezeigt.
Der Vermittlungsknotenspeicher 71 könnte durch Hinzufügen anderer
Speicherpositionen für
andere Informationen durch eine andere Organisation der Speicherpositionen
geändert werden.