DE69826640T2

DE69826640T2 - Vermittlungsarchitektur mit zwei Koppelfelden

Info

Publication number: DE69826640T2
Application number: DE69826640T
Authority: DE
Inventors: Alain Blanc; Bernard Brezzo; Jean-Claude Robbe; Sylvie Gohl; Alain Saurel
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: US6597656B1; IL126034A; IL126034A0; EP0961442B1; JP2000013407A; DE69826640D1; JP3298626B2; EP0961442A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Telekommunikation und insbesondere eine Vermittlungsarchitektur, welche ein erstes und ein zweites Koppelfeld umfasst, die jeweils einen Vermittlungsspeicher und verteilte Zugriffselemente (Switch Core Access Layer, SCAL) enthalten.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Vermittlungstechnologie hat in großem Umfang von den herkömmlichen Kreuzschienenvermittlungen Gebrauch gemacht, welche hohe Datenraten zulassen (bis zu 100 Gbit/s und mehr). Kreuzschienenvermittlungen weisen jedoch den Nachteil der so genannten „Leitungsanfangsblockierung" auf, welcher die Leistungsfähigkeit des Vermittlungsprozesses stark einschränkt. Außerdem eignen sich Kreuzschienenvermittlungen nicht zur Vermittlung kleiner Datennachrichten, wie sie bei ATM-Verfahren (Asynchronous Transfer Mode, asynchroner Übertragungsmodus) üblich sind.
Aus diesem Grund sind neue Vermittlungstechniken zur Übertragung kleiner Datenpakete über Telekommunikationsnetze erforderlich, die zum Transportieren von Daten, Sprache und Videos verwendet werden. In dieser Hinsicht haben sich Vermittlungen mit gemeinsam genutztem Puffer als interessante Forschungsrichtung zur Entwicklung zukünftiger Vermittlungsarchitekturen erwiesen. Tatsächlich ermöglicht eine Vermittlungstechnik mit gemeinsam genutztem Puffer, eine hohe Vermittlungsrate mit der sicheren Übertragung kleiner Datenpakete zu verbinden. Bei diesem Vermittlungsverfahren mit gemeinsam genutztem Puffer wird im Grunde ein Zentralspeicher zum Speichern der an den Eingängen der Vermittlung empfangenen Nachrichten verwendet, bevor diese zu den entsprechenden Ausgängen weitergeleitet werden. Zu jedem Ausgang der Vermittlung gehört eine Ausgangswarteschlange, in welcher der Reihe nach die Adressen gespeichert sind, die dem Speicherplatz der verschiedenen in den Puffer geladenen Nachrichten entsprechen, bevor diese extrahiert und zum richtigen Ausgang geliefert werden. Der Warteschlangenprozess ist in der Ausgangsebene der Vermittlung angesiedelt, sodass der Nachteil der „Leitungsanfangsblockierung" entfällt und auch Möglichkeiten des Multicasting (Unterstützung für selektives Rundsenden) entstehen. Vermittlungen mit gemeinsam genutztem Puffer können durch Mechanismen zur Geschwindigkeitssteigerung und Anschlusserweiterung in ihrer Leistung noch verbessert werden. Beispiele für solche Verfahren mit gemeinsam genutztem Puffer sind zu finden in den unveröffentlichten europäischen Patentanmeldungen Nr. 97 480 057.5, 97 480 056.7, 97 480 065.8, 96 480 129.4, 96 480 120.3, welche IBM zugewiesen wurden und durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind. Weitere Dokumente zu Vermittlungsverfahren mit gemeinsam genutztem Puffer nach dem Stand der Technik sind zu finden in den unveröffentlichten europäischen Patentanmeldungen Nr. 97 480 100.3, 97 480 098.9, 97 480 101.1, 97 480 099.7, 98 480 007.8 und 98 480 006.0.
Trotz ihrer interessanten Möglichkeiten ist die Verwendung von Vermittlungen mit gemeinsam genutztem Puffer offensichtlich durch die physische Dimension des gemeinsam genutzten Puffers begrenzt, weil dadurch die Anzahl der Zellen begrenzt ist, die gleichzeitig verarbeitet werden können. Durch die Geschwindigkeitsforderungen und die Komplexität der Schaltung ist die Größe des gemeinsam genutzten Puffers in einem einzigen elektronischen Bauelement begrenzt.
Ein weiteres Problem besteht darin, die Verfügbarkeit der Vermittlung zu verbessern, insbesondere wenn Wartungsoperationen durchgeführt werden sollen. Hierbei ist es überaus wünschenswert, die Weiterleitung der Zelle trotz Durchführung einer Wartungsoperation an einem Teil der Vermittlungsarchitektur nicht zu unterbrechen, z.B. wenn eine Steckkarte ausgetauscht oder das System erweitert werden soll (Upgrade).
Und schließlich nimmt der Bedarf an der Einführung fehlertoleranter Mechanismen in ein Vermittlungssystem aufgrund der gewaltigen Entwicklung der Telekommunikation und der Telekommunikationsumsätze immer mehr zu. Insbesondere trifft dies auf Vermittlungen in Satelliten oder anderen kritischen Anwendungen zu. Bei diesen Anwendungen ist es wesentlich, dass der Routing-Prozess zumindest mit verringerter Leistung weitergeführt wird, wenn ein Teil des Vermittlungsmechanismus außer Betrieb gesetzt wird. Fehlertolerante Mechanismen können im Allgemeinen bezüglich der Anzahl der elektronischen Module erweitert werden, wobei diese Anzahl im Allgemeinen mit zwei multipliziert wird. Daher ist es äußerst wünschenswert, dass zusätzlich in die Architektur eingebrachte Bauelemente auch während der normalen Datenübertragung und nicht nur bei Betriebsunterbrechungen zur Gesamtleistung der Vermittlungsarchitektur beitragen.
Die Veröffentlichung unter dem Titel „The MainstreetXpress Core Services Node – A Versatile ATM Switch Architecture for the Full Service Network" (E.P. Rathgeb et al.), IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Bd. 15, Nr. 5, Juni 1997, S. 795 bis 806, beschreibt, wie die Architektur MainstreetXpress Core Services Node zur vollen Ausnutzung der Möglichkeiten der ATM-Architektur mit den Problemen der Anpassungsfähigkeit und Modularität bei der Unterstützung von Diensten und Protokollen umgeht und eine unabhängige Skalierbarkeit des Datendurchsatzes und der Steuerbarkeit über einen großen Bereich mit verlässlichen Merkmalen bereitstellt, die an das jeweilige Anwendungsszenarium angepasst werden können. MainstreetXpress Core Services Node hat sich zu einer ausgereiften ATM-Vermittlungsarchitektur entwickelt und bietet eine zukunftssichere Architektur, welche alle beim B-ISDN erforderlichen Merkmale beinhaltet.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Puffererweiterungsarchitektur bereitzustellen, mittels derer die Puffermöglichkeiten eines ersten und eines zweiten einzelnen Vermittlungsmoduls wirksam miteinander kombiniert werden können.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vermittlungsarchitektur auf der Grundlage von Einzelvermittlungen mit gemeinsam genutztem Puffer bereitzustellen, die bei Durchführung von Wartungsarbeiten, z.B. wenn eine Steckkarte ausgetauscht oder das System erweitert werden soll (Upgrade), an einem Teil der Vermittlungsarchitektur weiter betriebsbereit bleibt. Insbesondere sollen Zellenverluste, unbeabsichtigte Zellendoppelungen, Fehlordnung von Zellen und übermäßige Verzögerungsschwankungen verhindert werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine fehlertolerante Vermittlungsarchitektur auf der Grundlage einer ersten und einer zweiten Vermittlungsarchitektur bereitzustellen, welche die Ressourcen beider Strukturen beim Normalbetrieb in vorteilhafter Weise nutzt und auch bei Durchführung von Wartungsarbeiten an einer Struktur, mit möglicherweise verringerter Leistung, weiterhin genutzt werden kann.
Eine zukünftige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine ununterbrochen zur Verfügung stehende Vermittlungsarchitektur bereitzustellen, welche die ununterbrochene Prüfung jedes Koppelfeldes der beiden Seiten ermöglicht und sehr einfache Anschlussadapter verwendet, die für den Betrieb bei der normalen Übertragungsrate ausgelegt sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vermittlungsarchitektur bereitzustellen, in welcher zwei einzelne Koppelfelder einfach miteinander verbunden werden können, um eine ununterbrochene Verfügbarkeit der Gesamtarchitektur zu gewährleisten.
Diese sowie weitere Aufgaben werden durch die Vermittlungsarchitektur gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, welche in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Normalerweise umfasst eine Vermittlungsarchitektur gemäß der Erfindung ein erstes und ein zweites Koppelfeld mit einem ersten bzw. zweiten Vermittlungsspeicher, die jeweils in einem Zentralgebäude untergebracht sind, und eine Anzahl von Zugriffselementen (Switch Core Access Layer element, SCAL-Element), die in verschiedenen physischen Bereichen verteilt sind. Jedes SCAL-Element umfasst jeweils ein SCAL-Empfangselement (Rcv) und ein SCAL-Sendeelement (Xmit), um jeweils den Zugriff auf einen entsprechenden Eingang oder Ausgang des Vermittlungsspeichers zu ermöglichen. Die Anschlussadapter sind in verschiedenen physischen Bereichen verteilt und jeweils über ein bestimmtes SCAL-Element so mit dem ersten bzw. zweiten Koppelfeld verbunden, dass jeder Vermittlungsspeicher die Folge der von einem Anschlussadapter kommenden Zellen und umgekehrt jeder Anschlussadapter Daten vom ersten oder zweiten Vermittlungsspeicher empfangen kann. Die Erfindung ermöglicht, dass für jeden Anschlussadapter ein bestimmtes Koppelfeld für den normalen Datenverkehr vorgesehen und das andere für Sicherungs- und Wartungssituationen reserviert ist. Um dies zu erreichen, ist jeder Vermittlungsspeicher mit einem Maskierungsmechanismus ausgestattet, welcher den zur Änderung des Bitmapwertes in ein Maskierungsregister geladenen Wert verwendet, der normalerweise im Vermittlungsspeicher zur Steuerung des Routing-Prozesses verwendet wird. Da in die Maskierungsregister der beiden Vermittlungsspeicher komplementäre Werte geladen werden, ermöglicht dies eine ideale Verteilung der Zellen über ein einziges SCAL-Element auf einen Anschlussadapter. Vorzugsweise kann der Maskierungsmechanismus mittels eines in der Zelle enthaltenen speziellen Steuerfeldes gesteuert werden, sodass man zur Prüfung des Sicherungspfades Testzellen in die Architektur einführen kann.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 und 2 zeigen die Grundarchitektur der Erfindung, welche zwei Vermittlungsarchitekturen mit gemeinsam genutztem Puffer verwendet.
3A zeigt eine Übersichtsdarstellung einer Innenstruktur eines selbstvermittelnden Vermittlungsmoduls, welches bei der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung verwendet werden kann.
3B zeigt ein Blockschaltbild der Maskierungsschaltung, die zum Durchführen des Filterprozesses mit dem Steuerfeld gemäß der Erfindung verwendet wird.
4 ist ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung des Prozesses mit dem Filtersteuerfeld, der innerhalb jedes Vermittlungsspeichers durchgeführt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Koppelfeldstruktur, die ohne Unterbrechung betrieben werden kann. Das Vermittlungsteilsystem 1 besteht aus zwei einzelnen und identischen Koppelfeldern 10 und 20, die bei der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung den Lehren der oben erwähnten europäischen Patentanmeldungen folgt. Es muss jedoch angemerkt werden, dass das Konzept der Erfindung auch bei anderen Ausführungsarten von Vermittlungen mit gemeinsam genutztem Puffer eingesetzt werden kann, insbesondere bei Koppelfeldern mit Warteschlangenressourcen am Ausgang der Vermittlungskomponenten. Jedes Koppelfeld 10 (bzw. 20) enthält einen Vermittlungsspeicher 15 (bzw. 25), der sich im Allgemeinen in einem Zentralgebäude befindet, und eine Anzahl von SCAL-Elementen 11 und 12 (bzw. 21 und 22), die sich entsprechend der Topologie und der jeweiligen Lage der Telekommunikationsleitungen an verschiedenen Stellen befinden.
Man beachte, dass die in 1 gezeigte Architektur nur einem bestimmten Anschluss entspricht und bei der realen Struktur von einer Anzahl verschiedener Anschlüsse auszugehen ist. Bei diesem Beispiel erfolgt die Bezeichnung der Empfangsseite des Koppelfeldes in Bezug auf den Anschluss i, sodass das dem Eingang i entsprechende und am Anschlussadapter 30-i angeschlossene SCAL-Empfangselement mit 11-i (bzw. 21-i) bezeichnet wird. 1 zeigt die Architektur mit den Ausgängen am Anschlussadapter j, sodass das dem Ausgang j entsprechende und am Anschlussadapter 31-j angeschlossene SCAL-Sendeelement mit 12-j (bzw. 22-j) bezeichnet wird. In funktioneller Hinsicht erzeugt ein empfangsseitiger Anschlussadapter 30-i eine Folge von Zellen, die über die Leitung 32-i gleichzeitig zum entsprechenden SCAL-Empfangselement 11-i im Koppelfeld 10 bzw. über die Leitung 33-i zum SCAL-Empfangselement 21-i im Koppelfeld 20 übertragen werden. Allgemein ist jedes SCAL-Empfangselement 11-i und 21-i über eine Anzahl von n seriellen Leitungen 13-i und 23-i jeweils mit seinem entsprechenden Vermittlungsspeicher verbunden, wodurch die Kommunikation zwischen den verschiedenen Gebäuden ermöglicht wird, in denen sich die Vermittlungsstruktur befindet. Ebenso sind die beiden Vermittlungsspeicher 15 und 25 über eine Anzahl von n seriellen Leitungen 14-j und 24-j jeweils mit ihrem entsprechenden SCAL-Sendeelement 12-j und 22-j verbunden. Die durch die beiden SCAL-Sendeelemente 12-j und 22-j erzeugten Zellen werden über die Leitungen 34-j bzw. 35-j jeweils zum Anschlussadapter (Xmit, Sendeseite) 31-j übertragen.
Es zeigt sich, dass eine solche Architektur die Vermittlung der Zellen ermöglicht, wenn eines der beiden Koppelfelder 10 oder 20 ausgefallen ist, sodass die gesamte Vermittlungsarchitektur weiterhin funktionstüchtig bleibt. Allerdings zeigt sich auch, dass der Anschlussadapter (Xmit) in der Lage sein muss, doppelt so viele von einem Vermittlungsspeicher übertragene Zellen zu empfangen, wodurch die Komplexität des Adapters zunimmt. Eine andere Lösung könnte darin bestehen, einen Mechanismus in den Anschlussadapter (Xmit) einzubauen, der die von einer Seite empfangenen Zellen löscht und nur die von der anderen Seite kommenden Zellen verarbeitet. Diese Variante weist jedoch einen schwerwiegenden Nachteil auf, da sie zu einem komplexen Vermittlungssystem führt, das letztlich nur die Hälfte des zu vermittelnden Datenverkehrs bewältigt, und es außerdem dazu kommen kann, dass die normalerweise nicht verwendete Seite von einem – im Allgemeinen als verdeckter Fehler bezeichneten – Ausfall betroffen wird, was zu einem Gesamtausfall der Vermittlungsarchitektur führt, wenn die normalerweise benutzte Vermittlung ausfällt.
2 zeigt die Struktur der Vermittlungsarchitektur. Im Grunde bedient sich die Erfindung einer Aufteilung der Ausgänge des Vermittlungs-Subsystems 1, und zwar der Sendeadapterelemente Xmit, in zwei Gruppen: in eine dem Koppelfeld 10 (links) zugeordnete Gruppe LINKS, welche normalerweise die Zellen des Datenverkehrs von diesem empfängt; und eine dem Koppelfeld 20 (rechts) zugeordnete Gruppe RECHTS, welche normalerweise die Zellen des Datenverkehrs von diesem empfängt. Bei der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung wird die ununterbrochene Verfügbarkeit durch zwei voneinander getrennte Koppelfelder LINKS und RECHTS erreicht. Man beachte jedoch, dass man die Leistungsfähigkeit des Systems durch eine höhere Anzahl von Vermittlungspfaden noch weiter erhöhen kann.
In der Figur ist der Anschlussadapter Xmit 31(m) der Gruppe LINKs zugeordnet, während der Anschlussadapter Xmit 31(n) zur Gruppe RECHTS gehört.
Außerdem umfasst jeder Pfad eines Koppelfeldes, z.B. des Koppelfeldes 10, in zwei Gruppen aufgeteilte SCAL-Sendeelemente mit den Bezeichnungen AKTIV und SICHERUNG, was der obigen Aufteilung der Sendeelemente des Anschlussadapters entspricht.
Speziell ist ein zur Gruppe LINKS gehörender (dem linken Vermittlungspfad zugeordneter) Anschlussadapter Xmit 31(m) mit einem entsprechenden SCAL-Sendeelement Xmit 12(m), das zur Gruppe AKTIV des Koppelfeldes 10 gehört, und ferner mit einem entsprechenden SCAL-Sendeelement Xmit physisch verbunden, das zur Gruppe SICHERUNG des Koppelfeldes 20 gehört.
Desgleichen ist der Anschlussadapter Xmit 31(n), welcher zu der dem Vermittlungspfad RECHTS zugeordneten Gruppe RECHTS gehört, mit einem entsprechenden SCAL-Sendeelement 22(n), welches zur Gruppe AKTIV des Koppelfeldes 20 gehört, und ferner mit einem entsprechenden SCAL-Sendeelement 12(n) physisch verbunden, das zur Gruppe SICHERUNG des Koppelfeldes 10 gehört.
Die oben beschriebene Aufteilung der Sendeelemente des Anschlussadapters ermöglicht einen wirksamen und gleichzeitigen Betrieb der Vermittlungsspeicher 15 und 25. Während des normalen Datenverkehrs führt die durch den Knotenmanager bewirkte Aufteilung des Anschlussadapters Xmit dazu, dass die zum Anschlussadapter Xmit 31(m) (der zur Gruppe LINKS gehört) weiterzuleitenden Zellen durch den linken Vermittlungsspeicher 15 zum SCAL-Sendeelement 12(m) geleitet werden, während dieselbe Zelle durch den empfangsseitigen Anschlussadapter 30(i) dupliziert und im Vermittlungsspeicher 25 abgelegt wird. Umgekehrt werden die zum Anschlussadapter Xmit 31(n) (der zur Gruppe LINKS gehört) weiterzuleitenden Zellen durch den rechten Vermittlungsspeicher 25 zum SCAL-Sendeelement 22(n) geleitet, während dieselbe Zelle durch den empfangsseitigen Anschlussadapter 30(i) dupliziert und im Vermittlungsspeicher 15 abgelegt wird. Auf diese Weise werden die Zellen infolge der durch den Knotenmanager vorgenommenen Aufteilung sowohl durch das rechte als auch das linke Koppelfeld geleitet.
Das geschieht wird folgt:
Bei der besten Ausführungsform der Erfindung werden die durch den empfangsseitigen Anschlussadapter 30i erzeugten Zellen auf den beiden seriellen Leitungen 32(i) und 33(i) dupliziert. Man beachte, dass diese Duplizierung bis zum Eingang in die Vermittlungsspeicher 15 und 25 gilt. Das ist insofern sehr wichtig, als die beiden Vermittlungsspeicher dieselben Zellen empfangen müssen, damit auch die Steuerzellen unbedingt gleichzeitig empfangen werden. In den oben erwähnten europäischen Patentanmeldungen wird beschrieben, dass der Vermittlungsspeicher eine Routing-Tabelle mit Bitmapdaten verwendet, welche innerhalb des Vermittlungsspeichers zur Steuerung des Routing-Prozesses dienen. Diese Bitmapdaten werden im Allgemeinen aus dem Inhalt der Routing-Steuertabellen gelesen, die durch Steuerzellen aktualisiert werden können. Deshalb ist es bei der vorliegenden Erfindung so wichtig, dass dieselben Zellen am Eingang jedes Vermittlungsspeichers ankommen. Insbesondere beschreiben die oben erwähnten Patentanmeldungen, dass der empfangsseitige Anschlussadapter 30(i) eine Zelle erzeugt, welche einen Vermittlungs-Routing-Anfangsblock (Switch Routing Header, SRH) und Nutzdaten umfasst; wobei der SRH eine zwei Byte lange Leitwegmarkierung für das Ziel der Zelle, also bei einer unidirektionalen Verbindung den Anschlussadapter Xmit und bei einer Multicastverbindung die Anzahl der Anschlussadapter Xmit, sowie einen ein Byte langen Zellenbezeichner beinhaltet. Dann werden die Zellen durch das lokale SCAL-Empfangselement 11(i) und 21(i) empfangen, welches eine weitere Gruppe von zwei Bytes für den Platz in der Bitmap einfügt, der zur Steuerung des internen Routing-Prozesses innerhalb der Vermittlungsspeicher 15 und 25 zuständig ist. Dann werden die Zellen über Fernleitungen zu den zentral gelegenen Vermittlungsspeichern 15 und 25 befördert, die eine Leitwegsteuereinheit umfassen, welche die Leitwegmarkierung zum Adressieren einer Routing-Steuertabelle verwendet, die wiederum die entsprechenden zwei Byte langen Bitmapdaten liefert, die für den internen Routing-Prozess innerhalb der Vermittlungsspeicher verwendet werden können.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird innerhalb jedes Vermittlungsspeichers ein zusätzlicher Maskierungsmechanismus zur Verarbeitung der durch die Leitwegsteuereinheit bereitgestellten Bitmap verwendet, bevor diese Leitwegsteuereinheit zur Steuerung des Routing-Prozesses eingesetzt wird. 3A zeigt eine schematische Darstellung der Struktur eines Vermittlungsspeicherelements, das die Grundlage des Vermittlungsspeichers 15 oder 25 bildet. Eine Gruppe von 16 Eingängen kann die Zelle über 16 entsprechende Router 2-i in einen Zellenspeicher 1 leiten. Diese Zellen können aus dem Zellenspeicher extrahiert und über die Auswahleinheiten 3-i zu den Ausgängen geleitet werden. Wenn eine Zelle in das Vermittlungselement eingegeben wird, werden freie Pufferadressen aus einer Warteschlange 5 für freie Pufferadressen abgerufen und die ankommende Zelle zu demjenigen Speicherplatz im Zellenspeicher geleitet, der durch die extrahierte Adresse definiert ist. Gleichzeitig wird der Vermittlungs-Routing-Anfangsblock aus der ankommenden Zelle extrahiert und über einen Bus 6-i zur Maskierungsschaltung 100 übertragen. Diese Maskierungsschaltung 100 verwendet den bereitgestellten SRH-Wert zum Erzeugen eines entsprechenden Wertes der Länge 2 Byte, der zu einer Gruppe von 16 Gattersystemen (von denen nur die Gatter 7-1 und 7-16 dargestellt sind) geleitet wird. An den Eingang der Gattersysteme 7-i wird über den Bus 8-i die Adresse gesendet, unter der die Zelle in den Zellenspeicher 1 gespeichert wird. Diese Adresse wird in eine oder mehrere Ausgangswarteschlangen 9-1 bis 9-16 geladen, welche demjenigen Ausgang entsprechen, zu welchem die Zelle jeweils geleitet wird. Wenn es sich um eine Multicast-Zelle handelt, liefert die Maskierungsschaltung 100 über den Bus 10 die Anzahl der Duplizierungsschritte der Zelle zur Zählschaltung 110.
Am Ausgang beinhaltet der Prozess das Lesen einer Adresse in der Ausgangswarteschlange 9-i, welcher der Adresse des Speicherplatzes der Zelle im Zellenspeicher 1 entspricht. Diese Adresse wird dann zur Auswahleinheit 3-i geleitet, sodass die Zelle zum entsprechenden Ausgang i befördert werden kann.
Der Bus 13 ermöglicht die Übertragung dieser Adresse zur Zählschaltung 110, welche bei jeder Duplizierung der Zelle abwärts zählt. Wenn die Zelle zu jedem der Ausgänge geleitet wurde, lautet das Ergebnis der Verringerung null, woraufhin die Adresse freigegeben wird und zur Speicherung einer neuen Zelle zur Verfügung steht. In diesem Augenblick kann die freigegebene Adresse unter Steuerung durch die Schaltung 111 in die Warteschlange 5 der freien Adressen geladen werden.
3B zeigt die bevorzugte Ausführungsart der Maskierungsschaltung 100, die zur Ausführung der Schritte 403 bis 409 des Filterprozesses des Steuerfeldes von 4 dient. Dabei wird über einen Bus 6-i der SRH in das Register 101 geladen, nachdem während der Initialisierung der Schaltung durch den Steuerprozessor ein Filtermaskierungsregister 102 mit einer Maske der Länge zwei Byte geladen wurde, welche die Aufteilung der Ausgänge in die beiden Gruppen LINKS und RECHTS kennzeichnet. Die Erkennung der Steuerpakete (entsprechend Schritt 403 in 4) erfolgt durch die Schaltung 104, welche den Inhalt des Bitmapfeldes von Register 102 verarbeitet. Das Filtersteuerfeld im Zellenbezeichnerfeld wird mit dem Bitmapwert und dem Wert des Filtermaskierungsregisters 102 zur Filtereinheit 103 übertragen. Die Filtereinheit kann dann die restliche Bitmap zur Verwendung durch die Gatterschaltungen 7-1 bis 7-16 bereitstellen, sodass die im Zellenspeicher 1 gespeicherte Zellenadresse entsprechend der durch die Zelle transportierten Bitmap in die entsprechende Ausgangswarteschlange 9-i geladen und entsprechend dem Inhalt des Maskierungsregisters verarbeitet wird. Dadurch erreicht man die Weiterleitung der Zelle entsprechend der durch den Knotenmanager festgelegten Einteilung der Ausgangsgruppen in die Gruppen LINKS und RECHTS.
4 zeigt den Verteilungsprozess, welcher die Steuerung der beiden Vermittlungsspeicher LINKS und RECHTS ermöglicht. Dieser Prozess wird durch die in 3B gezeigte Maskierungsschaltung 100 in jedem Vermittlungsspeicher durchgeführt.
Der Prozess gemäß der vorliegenden Erfindung beginnt mit Schritt 401, in dem aus der ankommenden Zelle die im SRH enthaltene Leitwegmarkierung extrahiert wird. Dann wird in Schritt 402 mittels der Leitwegmarkierung die im Vermittlungsspeicher befindliche Routing-Tabelle adressiert, um den für die Verteilung der betreffenden Zelle auf die entsprechenden Ausgänge zutreffenden Bitmapwert zu extrahieren. Hierbei ist zu beachten, dass in Schritt 402 jeweils derselbe Bitmapwert extrahiert wird, weil dieselbe Zelle durch die beiden Vermittlungsspeicher 15 und 25 empfangen wird, und dass in Schritt 402 derselbe Bitmapwert extrahiert wird.
In Schritt 403 wird ein Test zur Ermittlung durchgeführt, ob der extrahierte Bitmapwert in seiner Gesamtheit gleich null ist, was vereinbarungsgemäß auf eine Steuerzelle hinweist, die für den lokalen internen Prozessor bestimmt ist und deshalb in Schritt 404 aus dem Datenstrom extrahiert werden muss. Wenn es sich bei der Zelle nicht um eine Steuerzelle handelt, geht der Prozess weiter zu Schritt 405, wo ein Prozess des Filtersteuerfeldes eingeleitet wird. Zu diesem Zweck umfasst der oben erwähnte Zellenbezeichner zwei einzelne ein Filtersteuerfeld bildende Bits, welche für die Art der für diese Zelle gewünschten Filteroperation kennzeichnend sind.
Wenn das Filtersteuerfeld gemäß Schritt 406 eine Direktfilteroperation anzeigt, geht der Prozess weiter zu Schritt 407, in welchem der zuvor extrahierte Bitmapwert einer logischen UND-Operation mit dem Inhalt des in 3 gezeigten Filtermaskierungsregisters unterzogen wird. Das Filtermaskierungsregister dient dazu, wie oben (unter Bezug auf 3) erwähnt, einen bei der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung aus sechzehn Bits bestehenden Maskenwert zu speichern, bei dem jedes Bit einem bestimmten Ausgang des betreffenden Vermittlungsspeichers entspricht. Während der Initialisierung der Vermittlungsarchitektur wurde gemäß dem oben Gesagten der Anschlussadapter Xmit in die beiden Gruppen RECHTS und LINKS aufgeteilt. Da der Knotenmanager die Topologie der Vermittlungsarchitektur und insbesondere die physischen Beziehungen zwischen jedem Anschlussadapter Xmit – LINKS oder RECHTS – und den Ausgängen jedes Vermittlungsspeichers kennt, kann der Maskenwert wie folgt ermittelt werden: für den Vermittlungsspeicher 15: für jeden Ausgang wird das entsprechende Maskenbit gleich eins gesetzt, wenn das SCAL-Sendeelement 12 als aktiv erkannt wurde, sodass er mithin in der Lage ist, den normalen Datenstrom zum betreffenden Anschlussadapter Xmit zu übertragen. Mit anderen Worten, das einem bestimmten Ausgang des Vermittlungsspeichers 15 zugehörige Bit der Maske wird gleich eins gesetzt, wenn der Anschlussadapter Xmit LINKS die Zelle von diesem speziellen Anschluss empfängt. Wenn hingegen bekannt ist, dass das SCAL-Sendeelement mit der SICHERUNG beschäftigt ist, wird das entsprechende Bit gleich null gesetzt. Beim Vermittlungsspeicher 25 dagegen wird das einem bestimmten Ausgang des Vermittlungsspeichers zugehörige Bit der Maske gleich eins gesetzt, wenn der Anschlussadapter Xmit RECHTS die Zelle von diesem Anschluss empfängt. Wenn der Ausgang jedoch mit einem mit der SICHERUNG beschäftigten SCAL-Sendeelement kommuniziert, wie das entsprechende Bit gleich null gesetzt.
Man beachte, dass das Filtermaskierungsregister der beiden Vermittlungsspeicher 15 und 25 immer komplementäre Maskenwerte enthält, um eine ideale Verteilung der Zellen auf die beiden Vermittlungsspeicher sicherzustellen.
Wenn der Test in Schritt 406 von 4 zeigt, dass der Zustand des Filtersteuerfeldes nicht für eine Direktfilteroperation spricht, geht der Prozess weiter zum Schritt 411. Wenn der Test von Schritt 411 ergibt, dass der Zustand des Filtersteuerfeldes für eine Umkehrfilteroperation spricht, wird der Prozess bei Schritt 408 fortgesetzt. In Schritt 408 wird der zuvor extrahierte Bitmapwert einer logischen UND-Operation mit dem inversen Wert des Filtermaskierungsregister unterzogen. Wenn die Prüfung in Schritt 411 ergibt, dass der Zustand des Filtersteuerfeldes nicht für eine Umkehrfilteroperation spricht, geht der Prozess über Schritt 410 (ohne Filterung) weiter zu Schritt 409.
Der Schritt 409 erfolgt nach Ausführung von Schritt 407, 408 bzw. 410. Die gemäß der obigen Beschreibung maskierte restliche Bitmap wird dann dazu verwendet, die interne Weiterleitung der Zelle innerhalb der beiden Vermittlungsspeicher zu steuern, und ermöglicht auch die entsprechende Duplizierung der Zellen, falls diese an mehrere ausgewählte Adressen gesendet werden sollen (Multicasting). Deshalb kommt es bei einer Zelle mit einem Direktfilterbefehl in ihrem Filtersteuerfeld dazu, dass diese duplizierte und auf beide Koppelfeldpfade gesendete Zelle nur zu demjenigen SCAL-Sendeelement gesendet wird (dank Schritt 407), der vom Knotenmanager als aktiv ermittelt wurde. Umgekehrt wird eine Zelle mit einem Umkehrfilterbefehl in ihrem Filtersteuerfeld, welche dupliziert und auf beide Koppelfeldpfade gesendet wird, nur zu demjenigen SCAL-Sendeelement gesendet, bei dem der Zustand SICHERUNG erkannt wurde.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Direktfilterbefehl für den normalen Datenverkehr verwendet, während der Umkehrfilterbefehl zur Prüfung des Sicherungspfades reserviert bleibt, um durch verdeckte Fehler ausgelöste schwerwiegende Störungen zu verhindern. Hierzu können bei der Vermittlungsstruktur der Erfindung in periodischen Abständen Testzellen in die Struktur eingeführt und durch den Sicherungspfad der Vermittlung geschickt werden, um deren ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen. Das bringt den wichtigen Vorteil mit sich, dass man sämtliche Sicherungskomponenten des Sicherungspfades einschließlich der SCAL-Sendeelemente SICHERUNG und aller Sicherungsleitungen überprüfen und so sicherstellen kann, dass beim Ausfall auf einer Seite der Vermittlungsarchitektur der einzige verbleibende Vermittlungsspeicher in der Lage ist, den gesamten Zellenverkehr zu vermitteln.
Da die beiden Vermittlungsspeicher gemäß 3 auf einer Ausgangsarchitektur mit gemeinsam genutztem Puffer beruhen, ermöglicht die Anordnung des aktiven und des Sicherungspfades gemäß der vorliegenden Erfindung die virtuelle Erweiterung des gemeinsam genutzten Zellenspeichers, wenn dieser für eine kleinere Anzahl von Ausgängen verwendet wird. Dadurch steigt die Gesamtleistungsfähigkeit der Vermittlung erheblich an.
Die Erfindung wird durch einen zusätzlichen Mechanismus verbessert, durch welchen verhindert werden kann, dass zwei Zellen, und zwar eine erste Zelle DIREKT mit normalen Daten und eine zweite Testzelle UMKEHR, gleichzeitig an demselben Anschlussadapter Xmit ankommen. Das wird durch einen Steuerbus 40-j in 1 erreicht, der das zum Koppelfeld 10 gehörende SCAL-Sendeelement 12-j mit dem zum Koppelfeld 20 gehörenden SCAL-Sendeelement 22-j verbindet. Deshalb können die beiden entsprechenden mit demselben Anschlussadapter Xmit verbundenen SCAL-Sendeelemente AKTIV und SICHERUNG über denselben Steuerbus 40-j kommunizieren.
Der Bus 40 hat zwei Hauptfunktionen: eine erste Funktion zur Synchronisierung des Zellentaktes des SCAL-Sendeelementes 22-m SICHERUNG beispielsweise mit dem Takt des SCAL-Sendeelementes 12-m AKTIV. Mit anderen Worten, die Zellentakte der beiden Leitungen 34-m und 35-m sind synchron. Durch die Übertragungscharakteristik der beiden Busse 34-m und 35-m wird sichergestellt, dass diese Synchronität bis zum Eingang des Anschlussadapters Xmit 31-m reicht, was im Allgemeinen auch der Fall ist, wenn die physische Länge der beiden Leitungen 34-m und 35-m gleich ist. Wenn das SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG eine Zelle auf dem Bus 35-m senden will, sendet dieser eine Anforderung auf dem Bus 40-m zum entsprechenden SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV. Das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV empfängt die Anforderung und sperrt die Übertragung der Zelle, die normalerweise beim nächsten Zellenzyklus gesendet würde. Gleichzeitig erzeugt das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV ein Bestätigungssignal auf dem Bus 40-m für das zugehörige SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG, um diesem mitzuteilen, dass es die Leitung 35-m zur Übertragung aller wartenden Zellen beim nächsten Zellenzyklus verwenden darf. Jeder der beiden Mechanismen AKTIV und SICHERUNG wird als Reaktion auf den Inhalt eines Registers freigegeben, welcher unter Steuerung durch den Knotenmanager den jeweiligen Status des SCAL-Sendeelements definiert. Der Mechanismus verhindert somit die gleichzeitige Ankunft von zwei Zellen an demselben Anschlussadapter Xmit und bringt einen wesentlichen Vorteil mit sich, da der Anschlussadapter Xmit so ausgelegt werden kann, dass er nur seine Nenndurchsatzrate unterstützt. Ohne diesen Mechanismus müsste man Adapter verwenden, die in der Lage sind, mindestens das Doppelte der Nenndurchsatzrate zu unterstützen, wodurch die Kosten und die Komplexität stark zunehmen würden.
Im Folgenden wird beschrieben, wie die Architektur die einfache Durchführung einer Wartungsoperation wie beispielsweise das Auswechseln einer Steckkarte oder eine Systemerweiterung auf der linken oder rechten Seite ohne Zellenverluste, unbeabsichtigte Zellendoppelungen, Fehlordnung von Zellen und übermäßige Verzögerungsschwankungen ermöglicht. Man beachte, dass diese Forderung bei einer sehr großen Architektur besonders schwer zu erfüllen ist, bei der sich verschiedene Bestandteile, die Vermittlungsspeicher und unterschiedliche SCAL-Elemente, in verschiedenen Gebäuden befinden.
Der empfangsseitige Anschlussadapter 30-i erzeugt gemäß 2 eine Folge von Zellen Zelle(1), Zelle(2)...Zelle(n) (wobei nur drei Zellen dargestellt sind), welche dupliziert und gleichzeitig zu den beiden SCAL-Empfangselementen 11-i und 21-i gesendet werden. Dabei ist zu beachten, dass diese Folge von Zellen genauso gut auch eine Teilfolge von geordneten Zellen beinhalten kann, die für eine bestimmte Datenquelle wie beispielsweise Sprach- oder Bildquellen kennzeichnend sind und für sich gesondert zu einem bestimmten Anschlussadapter Xmit wie beispielsweise dem Anschlussadapter 31-m transportiert und auch dann in der richtigen Reihenfolge und mit der richtigen Zellenverzögerungsschwankung dort abgeliefert werden müssen, wenn der normale Datenverkehr auf den Sicherungspfad umgeleitet wird. Dies wird durch den Prozess der Erfindung erreicht, der die folgenden Schritte umfasst:
Im Normalzustand gibt es in jeder Komponente der Vermittlungsarchitektur Datenzellen mit dem Filtersteuerfeld im Zustand Direktfilterung und Datenzellen mit dem Filtersteuerfeld im Zustand Umkehrfilterung sowie Auffüllzellen (leere Zellen), die in der Verbindungsleitung erzeugt werden, wenn keine Datenzellen zur Übertragung anstehen.
Es wird angenommen, dass für die Wartungsoperation das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV stillgelegt wird, welches sich im Koppelfeld 10 LINKS befindet.
Zur Vorbereitung sendet der Knotenmanager in einem ersten Schritt an alle im Koppelfeld RECHTS und im Koppelfeld LINKS befindlichen Komponenten die entsprechenden Parameter für die neue Konfiguration nach dem Pfadwechsel. Gleichzeitig sendet der Knotenmanager an alle empfangsseitigen Anschlussadapter einen bestimmten Befehl, die Übertragung der Testzellen mit dem Umkehrfilterungssteuerfeld einzustellen.
Nach einem vorgegebenen Zeitraum, während dessen alle restlichen Umkehrfilterungssteuerfelder zu ihrem angegebenen Ziel übertragen werden sollen, beginnt der Prozess einfach mit der Übertragung eines physischen Anforderungssignals „Linke Seite umschalten" (L_SOV_R) an alle in den beiden Koppelfeldern 10 und 20 befindlichen Komponenten.
Je nach den physischen Übertragungseigenschaften empfangen die verschiedenen SCAL-Elemente – einschließlich der Empfangs- und Sendeelemente – dieses Signal zu deutlich unterschiedlichen Zeitpunkten, da auf den verschiedenen Leitungen unterschiedene Laufzeitverzögerungen auftreten. Man beachte, dass sich die SCAL-Elemente im Allgemeinen in einem anderen physischen Bereich befinden als die zentralen Vermittlungsspeicher und die Entfernung einige Hundert Meter leicht überschreiten kann. Trotzdem empfangen die SCAL-Empfangselemente 11-i und 21-i und die SCAL-Sendeelemente 12-i und 22-i das Signal L_SOV_R zum gleichen Zeitpunkt, da sie sich in derselben Geräteebene oder derselben physischen Einheit befinden. Nach dem Empfang des Signals L_SOV_R startet jede Komponente der Koppelfelder 10 und 20, außer dem SCAL-Sendeelement 12-n SICHERUNG und dem SCAL-Sendeelement 22-n AKTIV, einen bestimmten Prozess. Die Funktionen dieser beiden Komponenten SCAL-Sendeelement 12-n SICHERUNG und SCAL-Sendeelement 22-n AKTIV durchlaufen nicht den im Folgenden beschriebenen Prozess.
Die folgenden Komponenten der Vermittlungsarchitektur durchlaufen gemäß dem oben Gesagten einen geeigneten Prozess, um das Vermittlungsteilsystem neu zu konfigurieren: die SCAL-Empfangselemente 11-i und 21-i, die SCAL-Sendeelemente 12-i und 22-i, die Vermittlungsspeicher 15 und 25 und die verschiedenen in der Architektur verwendeten Steuerprozessoren.
Die verschiedenen Prozesse lassen sich jedoch in drei nacheinander durchgeführte Hauptphasen einteilen.
Eine erste Phase umfasst die Einzelprozesse zum Zusammenführen des gesamten Zellenverkehrs, der vorher zwischen den beiden Koppelfeldern 10 und 20 aufgeteilt war, sodass dieser nur noch durch das zweite Koppelfeld 20 fließt. An dieser ersten Phase sind im Wesentlichen die Hardwarekomponenten der Vermittlungsarchitektur beteiligt.
Nach der ersten Phase fasst eine zweite Phase die Einzelprozesse zur Installation der neuen Konfiguration mit den während der oben erwähnten Vorbereitungsphase durch den Knotenmanager bereitgestellten Parametern zusammen.
Eine dritte Phase schließt die Neukonfigurierung des gesamten Vermittlungssubsystems ab und bewirkt eine Lastausgleichung zwischen den beiden Koppelfeldern 10 und 20 durch die neue Konfiguration, durch welche die entsprechende Wartungsoperation an der Systemarchitektur ermöglicht wird.
I. Erste Phase zum Zusammenführen des Zellenverkehrs
Jedes an der ersten Phase beteiligte Element startet gemäß der folgenden Beschreibung seinen eigenen Prozess aus der Überwachungssituation des Signals L_SOV_R, da das linke Koppelfeld 10 von der Wartungsoperation betroffen ist. Wenn jedoch das rechte Koppelfeld 20 von der Wartungsoperation betroffen sein sollte, träfe dies auf das Signal R_SOV_R (Anforderung „rechte Seite umschalten") zu. Die folgende Beschreibung erfolgt unter der Annahme, dass die Wartungsoperation am linken Koppelfeld erfolgt und deshalb alle Elemente während der ersten Phase die ansteigende Flanke des Signals L_SOV_R erkennen.
Der durch das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV durchgeführte Einzelprozess beginnt mit der Erkennung der ansteigenden Flanke des Signals L_SOV_R, welches in einen Zustand umschaltet, in welche keine Anforderung des entsprechenden SCAL-Sendeelements 22-m SICHERUNG bestätigt wird. Das führt natürlich zur Sperrung des Ausgangs des SCAL-Sendeelements 22-m SICHERUNG. Diese Sperrung des SCAL-Sendeelements 22-m SICHERUNG ist während der nächsten Verarbeitungsschritte von Nutzen, da hierdurch verhindert wird, dass die Zellen durcheinander kommen.
Der durch das SCAL-Empfangselement 11-i durchgeführte Einzelprozess beginnt ebenfalls mit der ansteigenden Flanke des Signals L_SOV_R. Nach Erkennung dieser Flanke wird ein Signal „Eingabe deaktivieren" erzeugt, welches die Eingabe der vom empfangsseitigen Anschlussadapter 30-i kommenden Zellen verhindert. Gleichzeitig stellt dieser Anschlussadapter die Erzeugung der Auffüllzellen auf die Erzeugung so genannter Pseudozellen um, die ein bestimmtes Verhalten zeigen. Bei der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung weisen die Pseudozellen einen bestimmten diese Zelle kennzeichnenden SRH-Wert auf, der sich vom SRH-Wert der Auffüllzellen unterscheidet, da diese beiden Zellenarten unbedingt voneinander unterschieden werden müssen. Das SCAL-Empfangselement 11-i erzeugt die Pseudozellen natürlich nur dann, wenn keine normalen Zellen transportiert werden sollen, während es normalerweise Auffüllzellen erzeugen würde. Nach einer bestimmten Zeitspanne überträgt die Leitung 13-i nur noch Pseudozellen zum Vermittlungsspeicher 15.
Nach dem Erscheinen der ansteigenden Flanke des Signals L_SOV_R startet das SCAL-Empfangselement 21-i seinen eigenen Prozess, welcher den SRH jeder ankommenden Zelle ändert, indem es die beiden Bits des Filtersteuerfeldes vom Wert für den Direktfilterbefehl zum Wert des Nichtfilterbefehls ändert. Gleichzeitig stellt es die Erzeugung der Auffüllzellen wie oben auf die Erzeugung so genannter Pseudozellen um. Dabei ist zu beachten, dass die erste erscheinende Zelle mit einem Nichtfilterbefehl in ihrem Filtersteuerfeld oder Pseudozelle nur dann auf dem Bus 23-i übertragen wird, wenn alle zwischenzeitlich in den SCAL-Warteschlangen befindlichen Zellen übertragen worden sind. Durch diesen Mechanismus wird verhindert, dass sich die Zellen mit einem Nichtfilterbefehl mit den Zellen mit einem Direktfilterbefehl vermischen.
Die Vermittlungsspeicher 15 und 25 erkennen die ansteigende Flanke des Signals L_SOV_R und durchlaufen einen ähnlichen Prozess. Beim Vermittlungsspeicher 15 beispielsweise gehört zu jedem Eingang i ein Detektor zum Erkennen ankommender Pseudozellen oder einer durch einen Nichtfilterbefehl im Filtersteuerfeld gekennzeichneten Zelle. Wenn der letzte der sechzehn zu ihrem jeweiligen Eingang des Vermittlungsspeichers 15 gehörenden Detektoren mit der Detektion fertig ist, stellt der Vermittlungsspeicher 15 bei Bedarf die Erzeugung von Auffüllzellen auf die Erzeugung von Pseudozellen um, und zwar nachdem die Ausgangswarteschlangen des Vermittlungsspeichers 15 die Nutzdatenzellen ausgeliefert haben. Man beachte, dass der Prozess unabhängig von den Ausgängen durchgeführt wird.
Deshalb erzeugt der Vermittlungsspeicher 15 nach einer gewissen Zeitspanne an jedem Ausgang nur noch Pseudozellen her, während andererseits der Vermittlungsspeicher 25 an den Ausgängen ununterbrochen Pseudozellen und Zellen mit dem Nichtfilterbefehl erzeugt.
Sobald der letzte der sechzehn Detektoren eines Vermittlungsspeichers seine Detektion beendet hat, wird an den im Vermittlungsspeicher befindlichen Steuerprozessor ein internes Steuersignal gesendet. Dieses Signal teilt dem Steuerprozessor mit, dass der Datenverkehr in diesem Vermittlungsspeicher nun so abläuft, dass die Konfigurationsparameter geändert werden können, ohne mit Verlusten im Datenverkehr rechnen zu müssen. Ab diesem Zeitpunkt kann der Steuerprozessor die zweite Prozessphase starten, also die Installation der neuen Konfiguration.
Man beachte, dass dieser Mechanismus in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann, wenn die Vermittlungsarchitektur auf einer Anschlusserweiterungsstruktur beruht, wie sie in der gleichzeitig anhängigen und an den Anmelder der vorliegenden Anmeldung abgetretenen europäischen Patentanmeldung Nr. 97 480 100.3 (IBM-Aktennummer FR997047) unter dem Titel „Method and apparatus for managing contention in a self routing switching architecture in a port expansion mode" beschrieben wird, die durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. Bei der Anschlusserweiterungsarchitektur wird die erfolgte Detektion durch den letzten der sechzehn Detektoren im selben Vermittlungsspeicher dem Prioritätsmechanismus durch das Signal ALL_Detect mitgeteilt, der die Eingangslast-Schaltung steuert, indem er die Zellen von zwei entsprechenden Vermittlungsspeichern verknüpft. Ab diesem Zeitpunkt ändert der Prioritätsmechanismus seinen Prioritätsalgorithmus in der Weise, dass diese Schaltung die vom anderen Vermittlungsspeicher kommenden Zellen empfängt. Sobald der Prioritätsmechanismus von diesem anderen Vermittlungsspeicher das zweite Signal ALL_Detect empfängt, schaltet er wieder auf den normalen Prioritätsalgorithmus zurück. Dadurch wird verhindert, dass irrtümlich Pseudozellen auftreten.
Wenn das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV die erste ankommende Pseudozelle erkennt, nach der normalerweise eine ganze Reihe weiterer Pseudozellen kommt, und wenn sich außerdem in seinem Warteschlangenpuffer keine zu übertragenden Zellen mehr befinden, wechselt er wieder in einen Zustand zurück, in welchem er die Anforderungen des zugehörigen SCAL-Sendeelements 22-m SICHERUNG akzeptiert. Das führt natürlich zu einer Freigabe des Ausgangs des SCAL-Sendeelements 22-m SICHERUNG, weist jedoch den entschiedenen Vorteil auf, dass die Reihenfolge der Zellen nicht durcheinander kommt. Das wird auch dem internen Steuerprozessor des SCAL-Sendeelements AKTIV mitgeteilt. Dieser Prozessor wird dann darüber in Kenntnis gesetzt, dass die zweite Prozessphase ohne Datenverluste gestartet werden kann.
Die letzte an der ersten Phase beteiligte Komponente ist das SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG, welches nach Erkennung des Signals L_SOV_R in einem speziellen Schritt prüft, ob es durch das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV freigegeben worden ist. Das Ergebnis dieser Prüfung wird dem internen Prozessor des SCAL- Sendeelements 22-m mitgeteilt und dieses somit in Kenntnis gesetzt, dass die zweite Phase ohne Datenverluste gestartet werden kann.
II. Zweite Phase der Installation der neuen Konfiguration
Die zweite Phase wird nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach Erkennung der ansteigenden Flanke des Signals L_SOV_R gestartet, wobei, wie oben bereits erwähnt, alle Komponenten innerhalb der Vermittlungsarchitektur nach diesem Signal suchen.
Alle in einem der beiden Vermittlungsspeicher 15 oder 25 befindlichen Steuerprozessoren prüft den Empfang des oben erwähnten internen Steuersignals, das als Reaktion auf die Detektion der Pseudozellen und/oder Nichtfilterzellen durch den letzten der sechzehn Detektoren erzeugt wurde. Fällt diese Prüfung negativ aus, wird eine Fehlerbedingung zum Knotenmanager gesendet.
In jedem Vermittlungsspeicher 15 oder 25 ändert der interne Prozessor den Wert des Filtermaskierungsregisters entsprechend den neuen Konfigurationsparametern, welche der Knotenmanager während der Vorbereitungsphase liefert. Dadurch kann die Änderung der Aufteilung der Anschlussadapter in die Gruppen LINKS und RECHTS erfolgen. Da angenommen wird, dass die Wartungsoperation am SCAL-Sendeelement 12-m vorgenommen wird, muss der entsprechende Anschlussadapter Xmit 31-m wieder der Gruppe RECHTS zugeordnet werden, damit er seine Daten vom Koppelfeld 20 empfängt. Man beachte, dass im Ergebnis der vorangegangenen Phasen der Inhalt der Maskierungsregister problemlos geändert werden kann, da im linken Vermittlungsspeicher 15 nur Pseudozellen verarbeitet und im rechten Vermittlungsspeicher 25 nur Zellen mit einem Nichtfilterbefehl weitergeleitet werden, ohne den Filtersteuerprozess zu durchlaufen.
Desgleichen prüft jeder Steuerprozessor im SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV, ob er das interne Steuersignal empfangen hat, das nach der Erkennung der ersten Pseudozelle erzeugt wurde. Wenn das Ergebnis dieser Prüfung negativ ist, wird eine Fehlerbedingung zum Knotenmanager gesendet. Dann ändert jeder interne Prozessor den internen Parameter, welcher den Status AKTIV/SICHERUNG des entsprechenden SCAL-Sendeelements gemäß den obigen Ausführungen definiert. Ab diesem Zeitpunkt hat dieses Sendeelement die neue Konfiguration und wendet sie an, und die Richtung des Steuersignals auf dem Bus 40m wird entsprechend dieser neuen Konfiguration festgelegt. Beispielsweise wird das SCAL-Sendeelement 12-m in den Zustand SICHERUNG versetzt, da an diesem die Wartungsoperation durchgeführt werden soll.
Desgleichen prüft jeder Steuerprozessor im SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG, ob er das interne Steuersignal empfangen hat, das nach seiner Freigabe durch das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV erzeugt wurde. Wenn das Ergebnis dieser Prüfung negativ ist, wird eine Fehlerbedingung zum Knotenmanager gesendet. Dann ändert jeder interne Prozessor den internen Parameter, welcher den Status AKTIV/SICHERUNG des betreffenden SCAL-Sendeelements gemäß den obigen Ausführungen definiert. Ab diesem Zeitpunkt hat dieses Sendeelement die neue Konfiguration und wendet sie an, und die Richtung des Steuersignals auf dem Bus 40-m wird entsprechend dieser neuen Konfiguration festgelegt. Beispielsweise wird das SCAL- Sendeelement 22-m in einen komplementären Zustand AKTIV versetzt, da am SCAL-Sendeelement 12-m die Wartungsoperation durchgeführt werden soll.
Wenn die erste Phase abgelaufen ist, aktualisieren das SCAL-Sendeelement 12-n SICHERUNG und das SCAL-Sendeelement 22-n SICHERUNG, die an der ersten Phase nicht beteiligt waren, ihren Status AKTIV/SICHERUNG entsprechend dem während der Vorbereitungsphase durch den Knotenmanager bereitgestellten Parameter.
Dann wird die zweite Phase abgeschlossen, und nun kann man am linken Koppelfeld alle Wartungsoperationen ausführen, da sämtlicher Datenverkehr durch die rechte Seite geleitet wird. Insbesondere kann das SCAL-Sendeelement 12-m vom System getrennt und durch ein anderes ersetzt werden.
Man muss jedoch darauf hinweisen, dass während dieser Wartungsoperation der rechte Vermittlungspfad völlig ungeschützt ist, da an einer seiner Komponenten ein Fehler auftreten könnte. Da die Wartungsoperation längere Zeit andauern könnte, stellt dies einen schwerwiegenden Nachteil dar.
Die Erfindung mildert diese Situation, indem sie optional eine dritte Phase bereitstellt, welche die Wirksamkeit der Neukonfiguration dieses Teilsystems stark verbessert. Diese dritte Phase ermöglicht die Neukonfiguration des Teilsystems in einem Zustand, in welchem die Wartungsoperation an einem bestimmten Element ermöglicht wird, während die übrigen Komponenten des Teilsystems weiterhin in einem geschützten Lastausgleichungsmodus genutzt werden können.
III. Dritte Phase der Verkehrsaufteilung
Die zweite Phase bewirkt eine Neuzuordnung der Elemente zu den Gruppen RECHTS und LINKS. Deshalb können sich die Listen mit den zur Gruppe RECHTS gehörenden Komponenten (durch den Index m gekennzeichnet) und den zur Gruppe LINKS gehörenden Komponenten (Index n) zumindest für eine Einheit geändert haben. Die dritte Phase ist dann erforderlich, um den geschützten Lastausgleichungsmodus abzuschließen.
Die dritte Phase wird durch die abfallende Flanke des Signals L_SOV_R gestartet.
Nach dem Empfang der fallenden Flanke des Signals L_SOV_R startet jede Komponente der Koppelfelder 10 und 20, außer dem SCAL-Sendeelement 12-n SICHERUNG und dem SCAL-Sendeelement 22-n AKTIV, einen bestimmten Prozess. Aufgrund des funktionellen Zustands durchlaufen das SCAL-Sendeelement 12-n SICHERUNG und das SCAL-Sendeelement 22-n AKTIV nicht den im Folgenden beschriebenen Prozess.
Der speziell durch das SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG durchgeführte Prozess beginnt mit der Erkennung der abfallenden Flanke des Signals L_SOV_R, welches über den Bus 40-m die Sperrung des SCAL-Sendeelements 12-m AKTIV bewirkt.
Der speziell durch die SCAL-Empfangselemente 11-i und 21-i durchgeführte Prozess beginnt ebenfalls mit der Erkennung der fallenden Flanke des Signals L_SOV_R. Nach Erkennung dieses Signals wird ein Eingabesignal „Freigabe" erzeugt, welches den Empfang der Zelle am Anschlussadapter 30-i ermöglicht. Ab diesem Zeitpunkt werden die vom Anschlussadapter 30-i empfangenen Zellen nicht mehr geändert. Die Erzeugung der Pseudozellen wird nun auf die Erzeugung normaler Leerlaufzellen (Auffüllzellen) umgestellt.
Die Vermittlungsspeicher 15 und 25 erfassen die fallende Flanke des Signals L_SOV_R. Beim Vermittlungsspeicher 15 beispielsweise ist jedem Eingang ein Detektor zum Erkennen von ankommenden Leerlaufzellen oder von Zellen, die durch den Direktfilterbefehl im Filtersteuerfeld gekennzeichnet sind, zugeordnet. Wenn der letzte der sechzehn ihrem jeweiligen Eingang des Vermittlungsspeichers 15 zugeordneten Detektoren die Erkennung abgeschlossen hat, geht der Vermittlungsspeicher 15 von der Erzeugung von Pseudozellen zur Erzeugung von Leerlaufzellen über.
Zeitgleich mit der Detektion durch den letzten der sechzehn Detektoren des Vermittlungsspeichers wird an dessen Steuerprozessor ein internes Steuersignal gesendet, um ihn darüber zu informieren, dass nunmehr die dritte Phase abgeschlossen ist.
Wenn das SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG die Ankunft der ersten Leerlaufzelle oder der ersten Zelle mit dem Direktfilterbefehl im Filtersteuerfeld erkennt und außerdem in seinem Warteschlangenpuffer keine Zelle mehr auf die Übertragung wartet, hebt dieser den Sperrbefehl an das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV auf dem Bus 40-m auf. Diese Erkennung wird dem internen Steuerprozessor im SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG mitgeteilt, um ihn darüber in Kenntnis zu setzen, dass die dritte Phase nunmehr abgeschlossen wird.
Die letzte an der dritten Phase beteiligte Komponente ist das SCAL-Sendeelement 12-m AKTIV, welches nach Erkennung der abfallenden Flanke des Signals L_SOV_R in einem speziellen Schritt prüft, ob es durch das SCAL-Sendeelement 22-m SICHERUNG freigegeben wurde. Das Ergebnis dieser Prüfung wird dem lokalen Steuerprozessor im SCAL-Sendeelement 12-m mitgeteilt, um dieses darüber in Kenntnis zu setzen, dass die dritte Phase nunmehr abgeschlossen wird.
Deshalb wird das Teilsystem dann in den Zustand versetzt, in welchem der Anschlussadapter der Gruppe RECHTS die Daten vom rechten Koppelfeld 20 empfängt und die Anschlussadapter der Gruppe LINKS ihre Daten vom linken Koppelfeld 10 empfangen.
Anhand vieler Details wurden die verschiedenen Schritte der Prozedur zur Ermöglichung eines Wartungseingriffs am SCAL-Sendeelement 12-m erläutert. Gemäß der obigen Beschreibung gehört zu dieser Prozedur die Vorbereitungsphase, während der der Knotenmanager die neue Konfiguration zu allen beteiligten Komponenten sendet, an welche sich drei aufeinanderfolgende Phasen anschließen, welche die Mischung des Datenverkehrs, die Installation der neuen Konfiguration und dann wieder die Trennung des Datenverkehrs ermöglichen.
Im Folgenden wird kurz der Fall beschrieben, bei welchem der Wartungseingriff am Vermittlungsspeicher 15 oder am SCAL-Empfangselement 11-i erfolgt.
Beim Vermittlungsspeicher 15 bleiben die Vorbereitungsphase und die erste Phase der Mischung des Datenverkehrs unverändert. Die zweite Phase hingegen ist etwas abgeändert, damit der gesamte Datenverkehr auf den Vermittlungsspeicher 25 vereint werden kann. Um dies zu erreichen, wird während der Ermittlung der Aufteilung der Anschlussadapter LINKS und RECHTS durch die internen Prozessoren in den Vermittlungsspeichern 15 und 25 festgelegt, dass die Gruppe LINKS leer ist und somit keine Zellen durch den Vermittlungsspeicher 15 befördert werden. Das Filtermaskierungsregister wird im Vermittlungsspeicher 15 daraufhin auf den Wert All_zero und im Vermittlungsspeicher 25 auf den Wert All_one gesetzt. Nach Beendigung der dritten Phase werden die Zellen mit einem Direktfilterbefehl im Filtersteuerfeld durch den Vermittlungsspeicher 25 geleitet. Dann kann man am Vermittlungsspeicher 15 Wartungsarbeiten vornehmen, ohne den Datenverkehr der normalen Datenzellen zu beeinflussen.
Beim manuellen Eingriff am SCAL-Empfangselement 11-i bleibt die Vorbereitungsphase gegenüber der bei der Wartung des SCAL-Sendeelements 12-m beschriebenen Prozedur unverändert. Die erste Phase der Mischung des Datenverkehrs wird gemäß der obigen Beschreibung gestartet. Dann wird mit folgender Änderung die zweite Phase der Installation der Neukonfiguration durchgeführt: das SCAL-Empfangselement 11-i wird in einen Sperrmodus versetzt, der in der anschließenden dritten Phase verwendet wird, und das SCAL-Empfangselement 21-i wird in einen SIMPLEX-Modus versetzt. Deshalb sperrt das zuvor in einen SPERR-Modus versetzte SCAL-Empfangselement 11-i während der dritten Phase der Trennung des Datenverkehrs nach dem Erkennen der abfallenden Flanke des Signals L_SOV_R auch weiterhin den Empfang von Zellen vom Anschlussadapter 30-i, stellt jedoch die Erzeugung von Pseudozellen auf die Erzeugung eines ununterbrochenen Strom von Leerlaufzellen (Auffüllzellen) um. Desgleichen ändert das zuvor in den SIMPLEX-Modus versetzte SCAL-Empfangselement 21-i weiterhin die beiden Bits des Filtersteuerfeldes der ankommenden Zellen vom Wert des Direktfilterbefehls in den Wert des Nichtfilterbefehls. Gleichzeitig stellt es die Erzeugung von Pseudozellen als Auffüllzellen auf die Erzeugung von Leerlaufzellen um.

Claims

Vermittlungsarchitektur, welche Folgendes umfasst: • ein erstes und ein zweites Koppelfeld (10, 20) mit einem ersten und einem zweiten jeweils in einem Zentralgebäude befindlichen Vermittlungsspeicher (15, 25) und einer Menge in verschiedenen physischen Bereichen verteilter Zugriffselemente (Switch Core Access Layer, Vermittlungsspeicherzugriffsschicht) mit der Bezeichnung SCAL-Elemente; wobei jedes SCAL-Element je ein SCAL-Empfangselement (11-i) und ein SCAL-Sendeelement Xmit (12-i) umfasst, um den Zugriff jeweils auf einen Eingabe- bzw. Ausgabeanschluss eines der Vermittlungsspeicher zu ermöglichen; • eine Menge in verschiedenen physischen Bereichen verteilter Anschlussadapter (30; 31), welche jeweils so über ein bestimmtes SCAL-Element mit dem ersten und dem zweiten Koppelfeld verbunden sind, dass jeder Vermittlungsspeicher (15, 25) die Folge von Zellen von einem der Anschlussadapter empfangen und umgekehrt jeder Anschlussadapter Daten von jedem ersten oder zweiten Vermittlungsspeicher empfangen kann; • ein Mittel (100), um einem Anschlussadapter einen bestimmten Vermittlungsspeicher für den normalen Zellenverkehr und den anderen Vermittlungsspeicher für die Sicherung (Backup) oder den Wartungsverkehr zuzuordnen, wobei jeder erste und zweite Vermittlungsspeicher (15, 25) ferner Folgendes umfasst: • ein Mittel zum Extrahieren eines im Folgenden als SRH bezeichneten Vermittlungs-Routing-Headers (Switch Routing Header) aus einer im Vermittlungsspeicher ankommenden Zelle; • ein Mittel zum Adressieren einer Routing-Tabelle (Leitwegtabelle) mit den Inhalten des SRH, um einen Bitmap-Wert zu erhalten, welcher die Ausgabeanschlüsse kennzeichnet, zu denen die Zelle weitergeleitet werden soll; • einen Maskierungsmechanismus (100) zum Ändern des Bitmap-Wertes entsprechend den Inhalten eines Maskierungsregisters, welches die normale Aufteilung des Zellenverkehrs auf die verschiedenen Anschlussadapter kennzeichnet; • ein Mittel zum Steuern des Routing-Prozesses durch den geänderten Bitmap-Wert; wobei der normale Datenverkehr nur zu den als AKTIV (AKTIVE) eingestuften SCAL-Xmit-Elementen geleitet wird, während die anderen SCAL-Xmit-Elemente zur SICHERUNG (BACKUP) oder zur Wartung des Datenverkehrs reserviert bleiben.
Vermittlungsarchitektur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsprozess so gesteuert wird, dass der normale Datenverkehr unter Wartungs- oder Sicherungsbedingungen geändert wird.
Vermittlungsarchitektur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsmechanismus durch den Wert eines Filter-Steuerfeldes gesteuert wird, welches aus dem in jeder ankommenden Zelle enthaltenen SRH extrahiert wird, wobei das Filter-Steuerfeld einen Direktfilterbefehl zur Steuerung des Maskierungsmechanismus unter Normalbedingungen sowie ein Rückmeldesteuerfeld zur Steuerung des Leitweges der Zelle einschließlich dieses Befehls über das am Anschlussadapter angeschlossene SCAL-Sendeelement mit dem Status SICHERUNG zu diesem Anschlussadapter umfasst.
Vermittlungsarchitektur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Mittel zum periodischen Einsteuern von Prüfzellen mit einem Rückmeldesteuerfeld umfasst, um die ordnungsgemäße Funktion des SCAL-Sendeelements mit dem Status SICHERUNG zu überprüfen.
Vermittlungsarchitektur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes SCAL-Sendeelement mit dem Status AKTIV bzw. SICHERUNG über einen Steuerbus (40-j) angeschlossen ist, um zu verhindern, dass die Zellen gleichzeitig durch zwei entsprechende SCAL-Sendeelemente mit dem Status AKTIV bzw. SICHERUNG übertragen werden, die ein und denselben Anschlussadapter angeschlossen sind.
Vermittlungsarchitektur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner Folgendes umfasst: • ein Mittel, welches während einer Vorlaufphase vor dem Beginn einer geplanten Wartungsoperation an einem bestimmten aktiven SCAL-Sendeelement aktiv ist, um die Übertragung von Prüfzellen zu unterbrechen und eine Konfiguration für den Datenverkehr durch die Architektur zu laden, welche den Einfluss dieses Elements auf den Routing-Prozess ausschließt; • ein Mittel zum Durchführen einer ersten Phase zum Zusammenführen des gesamten zuvor auf die beiden Koppelfelder (10, 20) aufgeteilten Zellenverkehrs, sodass dieser ausschließlich über das zweite Koppelfeld verläuft; • ein Mittel zum Durchführen einer zweiten Phase zum Installieren der neuen Konfiguration mit den neuen Parametern; • ein Mittel zum Durchführen einer dritten Phase zum Herstellen der Vermittlungsgesamtkonfiguration zur Lastausgleichung zwischen den beiden Koppelfeldern unter Ausschluss des von der Wartungsoperation betroffenen Elements, wodurch der Verlust von Zellen vermieden wird.
Vermittlungsarchitektur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsregister der beiden Vermittlungsspeicher Komplementärwerte enthalten, um unter Normalbedingungen eine bestmögliche Verteilung der Zellen sicherzustellen.