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Diese
Erfindung bezieht sich auf verteilte Datenverarbeitungssysteme,
bei denen eine Anzahl von Datenverarbeitungselementen über ein
Netzwerk verbunden ist, und insbesondere auf eine Anordnung und
ein Verfahren zur Bereitstellung eines Zuganges an das Netzwerk.
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Hintergrund
der Erfindung
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Verteilte
Datenverarbeitungssysteme werden in weitem Umfang verwendet, beispielsweise
in vernetzten Computer-Anwendungen. Bei derartigen Systemen kann
eine Vielzahl von Arbeitsstationen auf einen oder mehrere Server
zugreifen, um Daten und/oder Anwendungen zu nutzen, die auf diesen
gespeichert sind. Das die verschiedenen Systemelemente miteinander
verbindende Netzwerk kann ein dediziertes Netzwerk oder, in besonders
vorteilhafter Weise, ein nicht-dediziertes Telekommunikations-Netzwerk
umfassen, das eine geeignete Bandbreite zur Übertragung von Datenverkehr
hat. Eine neuere Entwicklung in der Telekommunikationstechnologie
war die Einführung
des asynchronen Übertragungsbetriebsart-
(ATM-) Übertragungsprotokolls. In
einem ATM-System wird digitalisierter Verkehr in Zellen gepackt,
die jeweils einen Kopfteil enthalten, der eine virtuelle ATM-Kanal-Information
enthält,
die das gewünschte
Paket-Ziel anzeigt. Diese virtuelle Kanal-Information wird durch
das ATM-Vermittlungs-Netzwerk
in eine ATM-Adresse umgesetzt. Die Zellen werden über das
ATM-Netzwerk gelenkt
und nachfolgend entpackt, um die Daten zurückzugewinnen. Weil die Zellen
in einer im wesentlichen asynchronen Weise zusammengefügt sind,
ist der Prozess besonders vorteilhaft für den Transport von Daten oder
anderen Informationen, die eine ungleichförmige oder „burstartige" Eigenart haben.
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Ein
Paket-Video-/Audio-System wurde von Chao et al. in IEEE Transactions
on Consumer Electronics, Band 35, Nr. 2, Mai 1989, Seiten 97 bis
105 beschrieben. Eine Beschreibung der funktionellen Referenz- und
Signalisierungs- Protokollarchitekturen wurde von Johnston et al.
in der Veröffentlichung Telecommunication
Access Networks: Technology and Service Trends, Proceedings of the IX
International Symposium on Subscriber Loops and Services, Amsterdam,
22.–26.
April 1991, Nr. 9, Seiten 364 bis 370, angegeben. Eine Beschreibung
der Signalisierung auf dem Breitband-Teilnehmerzugang wurde von
Pauwels in „Communications
Technology for the 1990's
and beyond", Dallas,
27.–30.
November 1989, Band 3, Seiten 1815 bis 1819, angegeben.
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Bestrebungen,
die ATM-Technologie in verteilte Datenverarbeitungssysteme einzuführen, waren
aus einer Anzahl von Gründen
nicht vollständig erfolgreich.
Zunächst
gibt es das Problem einer anfänglichen
Anbindung eines Endsystems an dem Netzwerk. In einem konventionellen
ATM-Netzwerk erfordert jedes Endsystem eine eindeutige Adresse zum
Empfang von Zellen, und es muss weiterhin einen Zugriff auf das
Netzwerk-Verwaltungssystem ausführen,
so dass die Absendung von fertiggestellten Zellen in das Netzwerk
von diesem Endsystem gesteuert werden kann. Die Ermittlung und das Hochfahren
eines Endsystems erfordert derzeit einen manuellen Eingriff, der
für einen
Netzwerk-Betreiber langsam und kostspielig und für den Kunden unbequem ist.
Zweitens besteht ein Bedarf an einer Schnittstelle zwischen dem
Endsystem und dem ATM-Netzwerk. In derzeitigen Systemen erfordert dies
die Bereitstellung einer Netzwerk-Schnittstelle für jedes
Endsystem, das einen Zugang an das Netzwerk erfordert. Der Aufbau
einer vollständigen ATM-Schnittstelle
an jedem Endsystem ist aufwändig,
weil ein großes
Volumen an Software auf dem Endsystem erforderlich ist.
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Um
diese Probleme zu lösen,
wurde vorgeschlagen, dass es eine Proxy-Signalisierungs-Bereitstellung in der
ATM UNI-Version 4.0-Standard es einem dritten Teilnehmer ermöglichen
würde,
eine Q.2931-Signalisierung für
ein Endsystem auszuführen.
Dieser Vorschlag erfordert immer noch einen manuellen Eingriff,
um dieses Merkmal als einen speziellen Dienst aufzubauen, und dies
erfordert die manuelle Bereitstellung eines virtuellen Kanals (VC)
von dem Proxy zu dem Endsystem, um das Endsystem anzuweisen, auf
welche virtuelle Kanalanzeige (VCI) es antworten sollte. Ein weiterer
Vorschlag erfordert die Verwendung von festgelegten Adressen und
ILMI-Protokollen zur Ermittlung eines neu angeschlossenen Endsystems.
Dies erfordert jedoch, dass das Endsystem selbsthochlaufend ist
und einen Q.2391-Protokollstapel hat, was zu einer relativ komplizierten
und kostspieligen Anordnung führt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der Erfindung besteht in der weitgehenden Verringerung oder Überwindung
dieser Nachteile.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein verteiltes Datenverarbeitungssystem
zu schaffen, bei dem eine Vielzahl von Endsystemen gemeinsam einen
gemeinsamen Netzwerk-Port nutzen kann.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Anordnung zum Koppeln
einer Vielzahl von Endgeräten über einen
gemeinsam genutzten Port mit einem asynchronen Netzwerk geschaffen,
in dem der Kommunikationsverkehr in Zellen übertragen wird, wobei die Anordnung
einen Zellenmultiplexer, der zwischen der Vielzahl von Geräten und
dem Port angeordnet ist und zum Multiplexieren von Zellen von den
Geräten
zu dem Port in der Reihenfolge ausgebildet ist, in der sie von den
Geräten empfangen
werden, und eine entfernt angeordnete Gerätesteuerung umfasst, die mit
dem Netzwerk gekoppelt ist und erste und zweite virtuelle Kanalverbindungen
aufweist, die mit jedem der Endgeräte ausgebildet sind, wobei
jeder der ersten virtuellen Kanäle einen
Proxy-Signalisierungskanal für
das jeweilige Endgerät
bereitstellt und jeder zweite virtuelle Kanal einen Steuerkanal
für das
jeweilige Endgerät
bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexer so angeordnet
ist, dass er im Rundsendeverfahren an die damit verbundenen Endgeräte Zellen
sendet, die von dem Netzwerk empfangen wurden, dass jedes Endgerät eine Zellenerkennungseinrichtung
zur Identifikation derjenigen Zellen in der Zellen-Rundsendung aufweist,
die für
dieses Gerät
bestimmt sind, und dass die entfernt angeordnete Gerätesteuerung
so ausgebildet ist, dass sie gegenüber jedem der Endgeräte die virtuelle
Kanalanzeige identifiziert, die für dieses Gerät für Trägerverkehr
erfasst wurde, und eine Proxy-Signalisierung für dieses Endgerät bereitstellt,
so dass es diesem Gerät
ermöglicht
wird, dem Netzwerk als ein unabhängiges
Endsystem zu erscheinen.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Koppeln
einer Vielzahl von Geräten über einen
gemeinsam genutzten Port mit einem asynchronen Netzwerk geschaffen,
in dem Verkehr in Zellen übertragen
wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen
einer Geräte-Protokolladressen-Registrierung
für jedes
Gerät;
Beschaffen
einer ATM-Adresse für
jedes der Geräte über dessen
jeweilige Geräte-Protokolladresse;
Beschaffen
einer jeweiligen virtuellen ATM-Signalisierungs-Kanalanzeige für jedes
der Geräte;
Bereitstellen
einer Triggerung und eines Verbindungsaufbaus zum Verbinden des
Gerätes
mit einer entfernt angeordneten Gerätesteuerung;
Bereitstellen
einer Proxy-Signalisierung über
die entfernt angeordnete Gerätesteuerung,
um es dem Gerät
zu ermöglichen,
dem Netzwerk als intelligent zu erscheinen;
Identifizieren
der virtuellen Kanalanzeige für
das Gerät,
die für
dieses Gerät
für Trägerverkehr
beschafft wurde;
Multiplexieren von Zellen von den Geräten auf
den gemeinsam genutzten Port in der Reihenfolge, in der sie von
den Geräten
empfangen werden; und
Rundsenden von von dem Netzwerk empfangenen Zellen
an alle die Geräte,
und Bestimmen, an jedem der Geräte,
aus der identifizierten virtuellen Kanalanzeige, welche der Rundsende-Zellen
für den
Empfang durch dieses Gerät
bestimmt sind.
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Die
Anordnung vermeidet die Notwendigkeit einer komplizierten Verwaltungssoftware,
wie z. B. Q.2931, auf dem Gerät.
Die Gerätesteuerungen
stellen eine Proxy-Signalisierungsfunktion bereit, die fehlertolerant
ist, weil sowohl Master- als auch Reserve-Gerätesteuerungen mit dem Gerät verbunden sind
und die Steuerung und die Proxy-Signalisierungs-VC's dynamisch zugeteilt
werden.
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Bei
unserer Anordnung wird ein einfaches Geräteprotokoll zur Hinzufügung dedizierter
Ressourcen-Geräte
in das Netzwerk und zu deren Steuerung verwendet. Dieses Protokoll
ist so ausgelegt, dass es:
eine einfache Mitteilungs-Semantik
ergibt, die es nicht erfordert, dass ein Gerät eine Zustandsinformation
führt;
eine
einfache Zellen-Mitteilungsübermittlung
ermöglicht;
und
eine Verallgemeinerung ergibt, bei der Mitteilungen für irgendein
Ressourcen-Gerät
generisch sind.
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Das
einfache Geräteprotokoll
ermöglicht
es den Geräten
dadurch als autonome ATM-Endsysteme zu wirken, dass:
- a) eine SDP-Adressenregistierung zur Beschaffung einer ATM-Adresse
verwendet wird,
- b) eine SDP-Metasignalisierung verwendet wird, um eine ATM-Norm-Signalisierungs-VCI
zu beschaffen. Die Standard-VCI kann nicht verwendet werden, weil
die VCI gemeinsam von den Geräten verwendet
wird, und die ATM-Norm-Signalisierungsmitteilungen
Multi-Zellen-Mitteilungen sind, die hoffnungslos durch den Zellen-Multiplexer
verschachtelt würden.
Jedes Gerät
benötigt
daher eine getrennte VCI für
die Signalisierung.
- c) eine SDP-Triggerung und Verbindungsaufbau zum Verbinden mit
einer entfernt angeordneten Gerätesteuerung
verwendet wird, die bewirken kann, dass das Gerät gegenüber dem Netzwerk dadurch intelligent
erscheint, dass ein Proxy-Signalisierungsmechanismus verwendet wird.
- d) ein virtueller SDP-Registerzugang verwendet wird, um einem
Gerät mitzuteilen,
auf welche VCI es für
Trägerverkehr
lauschen soll. Diese VCI würde
nicht gemeinsam mit anderen Geräten
benutzt. Der Zellenmultiplexer führt
eine Rundsendung der Zellen an andere Geräte aus, doch akzeptieren sie
lediglich Zellen von VCI's,
für deren Annahme
sie angewiesen wurden.
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Der
Signalisierungs-Proxy, das heißt
die Gerätesteuerung,
sendet Signalisierungsmitteilungen an Geräte über die Proxy-Signalisierungs-VCI
(PSVCI). Aufgrund von vorhergehenden Schritten in dem Prozess wurde
das Gerät,
das die Proxy-Signalisierungsmitteilung
empfängt,
bereits angewiesen, welches die PSVCI ist, und dass es eine Metasignalisierung
verwendet, um die korrekte Standard-Signalisierungs-VCI zu bestimmen, die
zu verwenden ist. Das Gerät
weiß,
dass es Zellen von der PSVCI nehmen muss, die VCI in dem Kopffeld
auf die Standard-Signalisierungs-
(Q.2931-) VCI umsetzen muss und diese Zellen an das ATM-Netzwerk senden muss.
Soweit es das ATM-Netzwerk erkennt, erscheinen diese Zellen von
dem entsprechenden Gerät
zu kommen, weil sie über
die Standard-Signalisierungs-VCI
empfangen wurden.
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Die
Anordnung ermöglicht
es einer Vielzahl von Endsystemen, einen ATM VPI/VCI-Nummern-Raum und
eine ATM-Netzwerk-Verbindungsstrecke gemeinsam zu nutzen und sich
dennoch als autonome Endsysteme zu verhalten. Dies ermöglicht es,
dass die Anzahl von Endsystemen, die auf einem Netzwerk vorgesehen
sind, vergrößert wird,
ohne dass die Notwendigkeit besteht, die Anzahl von Netzwerk-Ports zu vergrößern. Die
Anordnung vermeidet weiterhin die Notwendigkeit, das Endsystem mit
Protokollstapeln und mit einer wesentlichen Intelligenz auszustatten.
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Es
wird auf unsere anhängige
Anmeldung PCT/CA98/00038 (Godse et al. 2–1) verwiesen, die sich auf
eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Ermittlung und
zum Hochfahren eines mit einem ATM-Netzwerk gekoppelten Endsystems
bezieht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht einer ATM-Netzwerk-Struktur ist, die eine Endbenutzer-Verbindungsanordnung
gemäß der Erfindung
beinhaltet;
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2 die
Verwendung des Netzwerkes nach 1 zur Bereitstellung
einer Zwischenverbindung zwischen Daten-Endgeräten erläutert, um ein verteiltes Datenverarbeitungs-Netzwerk
zu schaffen;
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3 die
physikalische Architektur der Anordnung nach 2 erläutert;
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4 die
logische Architektur der Anordnung nach 2 erläutert;
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5 die
Software-Architektur der verschiedenen Arten von Endsystem-Einheiten erläutert, die in
der Netzwerk-Anordnung nach 2 verwendet werden;
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6 die
Betriebsweise eines Rundsende-Wurzelmoduls in der Anordnung nach 2 zeigt;
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7 die
generelle Konstruktion eines Rundsende-Knotens zur Verwendung in
dem Wurzelmodul nach 6 zeigt;
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8a und 8b die
Netzabwärts-
bzw. Netzaufwärts-Funktionalität des Rundsende-Knotens
nach 7 zeigen;
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9 eine
typische Konfiguration von Rundsende-Knoten in dem Wurzelmodul nach 6 zeigt;
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10–14 eine
Mitteilungsfolge zeigen, die beim Anschließen eines Moduls an die Netzwerk-Anordnung
nach 2 verwendet wird;
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15 in
schematischer Form eine Prozedur für eine Endsystem-Registrierung bei
der Netzwerk-Anordnung nach 2 zeigt;
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16 ein
ATM-Registrierungsprotokoll zeigt, das bei dem Anschluss eines Endsystems
an die Netzwerk-Anordnung nach 2 verwendet wird;
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17 ein
Mitteilungsfolgen-Diagramm zeigt, das dem Protokoll nach 16 entspricht;
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18 ein
Einzelzellen-Verbindungsprotokoll zeigt, das bei der Verbindung
eines Endsystems verwendet wird; und
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19 und 20 Mitteilungsfolgen-Diagramme
zeigen, die ein Aufbau-Protokoll
bzw. das Trennungs-Protokoll zeigen, das dem Einzelzellen-Verbindungsprotokoll
nach 18 zugeordnet ist.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Es
wird zunächst
auf 1 Bezug genommen, in der in äußerst schematischer Weise eine Kommunikationsnetzwerk-Anordnung
gezeigt ist, in der ein ATM-Netzwerk
oder Cluster 11 Kommunikationspfade zwischen einer Vielzahl
von Einheiten bereitstellt, die mit dem Cluster verbunden sind.
Somit kann eine Netzwerk-Kommunikation zwischen Sprach-Endgeräten 12 über Sprach-Schnittstellen 13,
zwischen Video-Endgeräten 14 über Video-Schnittstellen 15 und
zwischen Daten-Endgeräten 16 und
Datenressourcen-Geräten 17,
die gemeinsam als Endsysteme bezeichnet werden, über Datenschnittstellen oder
Wurzelmodule 18 hergestellt werden. Die Schnittstellen 13, 15 und 18 fügen Verkehr
in Zellen zur Absendung in den Cluster 11 zusammen und
entpacken von dem Cluster empfangene Zellen zur Lieferung an ein
passendes Ziel. Der ATM-Cluster 11 erfordert nur wenig
Intelligenz und arbeitet hauptsächlich
als eine Übertragungs-Pipeline, die Kommunikationspfade
mit passender Kapazität
auf Anforderung liefert. Der Cluster 11 hat keine Kenntnis über die
Art des Verkehrs, der in den transportierten Zellen enthalten ist,
sondern liefert einfach diese Zellen an die jeweilige Schnittstelle,
die durch die Zellen-Adressenkopffelder bestimmt ist. In der folgenden
Beschreibung wird auf die Bereitstellung der Datenkommunikation über den
Cluster Bezug genommen, doch ist es verständlich, dass der Cluster im
Allgemeinen diese Art von Verkehr nicht unter vollständigem Ausschluss
anderer Arten von Verkehr überträgt.
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Gemäß 2 weist
der ATM-Cluster 11 eine Anzahl von Zugangsports 21 auf,
von denen zumindest einige mit einer jeweiligen Datenzugangs-Schnittstelle
oder einem Wurzelmodul 18 versehen sind. Jedes Wurzelmodul
ergibt eine Schnittstelle zwischen dem ATM-Cluster und einem oder mehreren
Ressourcen-Geräten
oder Endsystemen 17, um einen Zugang an diese Geräte von Kunden-Endgeräten aus
zu schaffen. Typischerweise führt
jedes Ressourcen-Gerät
eine einzige Funktion aus und erfordert keine komplizierte Software.
Geräte,
die einen Port gemeinsam nutzen, nutzen gemeinsam einen VPI/VCI-Kanal-Raum.
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Die
Netzwerk-Anordnung beinhaltet weiterhin einen intelligenten Knoten 22,
der Speichereinrichtungen 221 und komplexe Software-Einrichtungen 222 hat,
und mit dem eine Gerätesteuerung 23 gekoppelt
ist. Diese Gerätesteuerung
wirkt für
die Ressourcen-Geräte 17,
wenn sie mit anderen Systemeinheiten zusammenwirken, und sie wirkt
als eine virtuelle Einheit, die mit der Systemverwaltung 24 zusammenwirkt.
Ein Paar von virtuellen Kanälen
(VC's) ist zwischen
der Gerätesteuerung 21 und
jedem Ressourcen-Gerät 16 vorgesehen.
Einer dieser virtuellen Kanäle,
VCa, wird zu Steuerzwecken verwendet, während der andere, VCb, für die Proxy-Signalisierung
zur Verfügung
steht. Eine schematische Beschreibung der Proxy-Signalisierungs-Prozedur
ist in 3 gezeigt. Die Gerätesteuerung führt eine
Signalisierung für
das Ressourcen-Gerät
aus, derart, dass das Netzwerk denkt, dass das Ressourcen-Gerät selbst
die Signalisierung ausführt.
Bei einer bevorzugten Anordnung kann eine (nicht gezeigte) Reserve-Gerätesteuerung
vorgesehen sein, um den Dienst für
Kunden im Fall eines Ausfalls der Haupt-Gerätesteuerung aufrechtzuerhalten.
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Die
physikalische und logische Struktur der ATM-Netzwerk-Anordnung nach 2 ist
in 4 bzw. 5 gezeigt. Wie dies in 4 gezeigt
ist, ergibt jedes Wurzelmodul 13 eine Kopplung zwischen dem
ATM-Cluster 11 und einer Anzahl von Endsystemen 17,
die jeweils beispielsweise ein dediziertes Dienstemodul 171 oder
ein Zugangsmodul 172 umfassen. Jedes Wurzelmodul 13 wirkt
im Wesentlichen als ein ATM-Vermittlungsknoten, um ATM-UNI-Dienste
an die Module oder Endsysteme zu liefern, mit denen es verbunden
ist, und es ist mit einem oder mehreren ATM-Vermittlungen 31 gekoppelt,
die einen Teil des ATM-Clusters 11 bilden.
Weiterhin kann jedes Wurzelmodul 13 entweder ein Vermittlungs-Wurzelmodul
oder ein Rundsende-Wurzelmodul umfassen. Ein Vermittlungs-Wurzelmodul
ist im Wesentlichen eine ATM-Vermittlung. Die Funktionalität eines
Rundsende-Wurzelmoduls wird nachfolgend beschrieben.
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In
der physikalischen Architektur nach 3 führen die
dedizierten Dienstemodule 171 jeweils eine bestimmte dedizierte
Funktion aus, beispielsweise eine digitale Signalverarbeitung. Die
Zugangsmodule 172 ergeben einen externen Zugang an das Netzwerk
und wandeln externe Formate auf das ATM-Format um.
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Das
Netzwerk kann weiterhin einen Zugang an eine Anzahl von Universal-Computereinheiten oder
Server 32 bereitstellen, von denen einer oder mehrere ausschließlich für die Bereitstellung
eines einzelnen Dienstes bestimmt sind. Diese Universal-Computereinheiten
können
direkt mit dem ATM-Cluster 11 über jeweilige ATM-Vermittlungen 31 gekoppelt
sein.
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Das
System wird durch eine Systemverwaltung (SM) verwaltet, die sich
auf einer der Computereinheiten oder Server 32 befindet
und die folgenden Funktionen ausführt:
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Ermittlungs-Verwaltung
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Die
Ermittlungsverwaltung akzeptiert Identifikationen in Form von IAm-Mitteilungen
und aktiviert die passende virtuelle Einheit.
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Herunterladen
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Die
Herunterlade-Einrichtung beinhaltet Software oder Daten-Ladeeinrichtungen.
Sie lädt verschiedene
Endsysteme herunter. Eine Herunterlade-Einrichtung ist auf der Haupt-Systemverwaltung erforderlich,
doch können
weitere an irgendeiner Stelle in dem Netzwerk existieren.
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Verwaltungseinheit
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Dies
ist durch ein verwaltetes residentes Systemverwaltungs-Proxy-Objekt
(PMO), eine Gerätesteuerung
oder ein in Echtzeit verwaltetes Objekt (RMO) und ein Hardware-Gerät gebildet.
Das PMO ist für
das Herunterladen des Gerätes,
die Aktivierung einer Gerätesteuerung
und die Verbindung der Gerätesteuerung
mit dem Gerät
verantwortlich.
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Die
entsprechende logische Architektur ist in 4 gezeigt
und umfasst vier Haupt-Dienste:
- 1. Ein ATM-Dienst,
der den ATM-Transport und die ATM-Verbindungsverwaltung umfasst,
wird durch die Wurzelmodule 18 bereitgestellt.
- 2. Zugangsdienste für
den ATM-Cluster werden von den Zugangsmodulen 172 bereitgestellt.
- 3. Dedizierte Ressourcen, die spezialisierte Dienste für das Netzwerk
umfassen, werden durch die dedizierten Dienstemodule 171 bereitgestellt.
Die Verbindung mit diesen Diensten wird lediglich über das
ATM-Netzwerk bewirkt.
- 4. Universal-Computerdienste werden auf Anforderung über die
Server 32 bereitgestellt.
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Eine
Software-Architektur für
die verschiedenen Typen von Endsystemen oder Modulen, die in der
Netzwerk-Anordnung verwendet wird, ist schematisch in 5 gezeigt.
Jedes Endsystem beinhaltet einen Satz von Softwaremodulen, die zusammen mit
den Hardware-Komponenten des Systems ein ATM-basiertes dynamisch
umkonfigurierbares verteiltes Rechensystem bilden. Diese Softwaremodule werden
im Folgenden näher
erläutert:
ATM-Netzwerkdienste
schließen
die Endsystem-Registrierung, den Verbindungsaufbau und den ATM-Zellentransport
ein.
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Das
Betriebssystem (OS) stellt die Betriebssystem-Funktionalität bereit.
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Der
ATM-Treiber stellt eine Schnittstellenverbindung mit dem ATM-Netzwerk
her und ordnet Verbindungen höheren
Schichten zu.
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Die
System-Kommunikation (SC) ergibt Transport- und Lokalisierungssysteme über ATM,
unter Einschluss der Fähigkeit,
Software-Einheiten in eindeutiger Weise über ein Multi-Knoten-Netzwerk
zu adressieren. Dieses Kommunikationsmodul ist lediglich in den
Computereinheiten des Systems vorgesehen.
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Das
einfache Geräteprotokoll
(SDP) ist ein Einzelzellen-Protokoll, das für die Steuerung von Zugangs-
und Ressourcen-Geräten
verwendet wird. Anwendungen, die versuchen, mit diesen Geräten zu kommunizieren,
verwenden das SDP, um die System-Kommunikationen zu umgehen.
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Anwendungen
umfassen eine Mehrwert-Software des Netzwerkes und verwenden die System-Kommunikation
für die
meisten Zwecke, wobei Anwendungen, die direkt mit Zugangs- oder
Ressourcenmodulen kommunizieren, das einfache Geräteprotokoll
verwenden.
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Die
Funktionalität
eines Rundsende-Wurzelmoduls, das vorstehend genannt wurde, ist
in 6 gezeigt. Gemäß dieser
Figur stellt ein Rundsende-Wurzelmodul 13b eine
Schnittstelle zu einer Anzahl von Endsystemen 17 bereit,
um ATM-Zellen von jedem Endsystem zu einem jeweiligen Port 21 auf dem
ATM-Cluster zu lenken
und um Zellen von diesem Port zu dem angeschlossenen Endsystem im Rundsendebetrieb
zu übertragen.
Jedes Endsystem sieht sowohl seine eigenen ankommenden Zellen als auch
diejenigen, die für
andere Endsysteme bestimmt sind, die mit dem Rundsende-Wurzelmodul verbunden
sind.
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SDP-Zellen,
die von dem Rundsende-Wurzelmodul auf den Metasignalisierungs- und Ermittlungs-VCI's im Rundsendeverfahren
ausgesandt werden, werden an alle Geräte an dem Rundsende-Wurzelmodul
gesandt. Alle die Geräte
empfangen die SDP-Zellen, filtern sie jedoch nur dann ein, wenn das
MAC-Feld in der SDP-Mitteilung
entweder mit der des Gerätes
oder der einer gut bekannten System-MAC übereinstimmt.
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Das
Rundsende-Wurzelmodul kann als ein Vermittlungselement (SE) des
ATM-Clusters 11 betrachtet
werden. Vom Standpunkt des Wurzelmoduls ist das Modul effektiv ein
Port an dem Cluster. Von dem Gesichtspunkt des ATM-Clusters aus
weist das Wurzelmodul die folgenden Attribute auf und tritt mit dem
Cluster in der folgenden Weise in Wechselwirkung:
- 1.
Das Modul ist effektiv ein Vermittlungselement, das einen VPI/VCI-Adressenraum unter
seinen Ports gemeinsam nutzt. Dies heißt, dass das Rundsendemodul
als ein Endsystem-Multiplexer wirkt.
- 2. Aufgrund des gemeinsam genutzten Adressenraums stellt das
Netzwerk ein Metasignalisierungs-Protokoll bereit, das Einzelzellen-Anforderungen
für einen
Signalisierungs-VC annimmt und die für die Signalisierung zu verwendende
virtuelle Kanalanzeige (VCI) zurückliefert.
- 3. Das Netzwerk verwaltet die alternative Routenführung von
VC's zu den redundanten
Netzwerk-Verbindungsstrecken des Wurzelmoduls.
- 4. Die Bereitstellung und Konfiguration des Wurzelmoduls wird
als Teil des ATM-Cluster-Netzwerkelementen-Bereitstellungsprotokolls
bewirkt.
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Das
vorstehend erwähnte
Metasignalisierungs-Protokoll ist eine einfache Schnittstelle, die eine
einzelne Zelle von der Einzelzellen-Verbindungsprotokoll- (S-Aufbau-) Anforderung
auf dem Einzelzellen-Signalisierungs-VC (SCVCI) akzeptiert, um eine
Verbindung mit einer ESA MSESA herzustellen. Er liefert eine für die Standard-ATM-Signalisierung
zu verwendende VCI zurück.
Weil viele Systeme sich auf einem Rundsende-Wurzelmodul befinden
können,
und daher einen VPI/VCI-Adressenraum
gemeinsam nutzen, ist die MAC-Adresse jedes Endsystems immer eingeschlossen.
Die Vermittlungssteuerung baut einen VC zu dem Endsystem auf, sendet
die VCI des Endsystems an das Endsystem zurück, und zeichnet auf, welches
Endsystem auf welchen Signalisierungskanal auf der Vermittlungssteuerung
umzusetzen ist.
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Es
wird nunmehr auf die 7, 8a, 8b und 9 Bezug
genommen, in denen die allgemeine Funktionalität eines Rundsende-Knotens und
dessen Verwendung in einem Rundsende-Wurzelmodul erläutert ist.
Die allgemeinen Einzelheiten des Rundsende-Knotens sind in 7 gezeigt.
Der Knoten ergibt eine sequenzielle Multiplexierung von Zellen in
der Netzaufwärts-Richtung
und ein Rundsenden von Zellen in der Netzabwärts-Richtung. Die Verarbeitung
von Netzaufwärts-
und Netzabwärts-Zellen
zwischen netzaufwärts
und netzabwärts gelegenen
Abschlussgeräten 71, 72 wird über eine gemeinsame
Bus-Zellenfluss-Steuerung 73 gesteuert. Typischerweise
unterstützt
der Knoten die Vollduplex-Bandbreite der netzaufwärts gelegenen
Verbindungsstrecke und erfordert keine Routenführungstabelle oder andere Zustandsinformation.
In vorteilhafter Weise arbeitet der Rundsende-Knoten als ein unabhängiges Gerät, beispielsweise
in einer Rückwandebene,
um eine einzelne Verbindungsstrecke auf mehrfache Verbindungsstrecken
zu replizieren.
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Die 8a und 8b zeigen
den Transport von Netzaufwärts-
und Netzabwärts-Zellen zwischen einer
Vielzahl von Endsystemen 81, die an einem Rundsende-Wurzelmodul angebracht
sind, und einem netzaufwärts
gelegenen Endsystem (UES) 82 über eine Baumstruktur, die
eine Anzahl von Rundsende-Knoten 83 umfasst. Jedes Endsystem 81 wirkt als
ein Verbraucher/Erzeuger von Zellen auf der netzabwärts gelegenen
(Blatt-) Seite des Netzwerkes, und das netzaufwärts gelegene Endsystem 82 wirkt als
ein Verbraucher/Erzeuger von Zellen auf der netzaufwärts gelegenen
(Wurzel-) Seite des Netzwerkes. Bei dieser Anordnung ist die Zellen-Routenführung an
jeden Rundsende-Knoten 83 gerichtet und erfordert keine
Vermittlungstabellen oder eine andere Initialisierung. In der Netzabwärts-Richtung empfangen
alle Endsysteme alle Zellen, die im Rundsendeverfahren entlang aller
Verbindungsstrecken an jedem Rundsende-Knoten abwärts gesandt
werden. In der Netzaufwärts-Richtung
empfängt
das Endsystem 83 Netzaufwärts-Zellen, die aufeinanderfolgend auf eine
einzige Verbindungsstrecke an jedem Rundsende-Knoten multiplexiert
werden.
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9 zeigt
eine typische modulare Anordnung von Rundsende-Knoten. Bei dieser
Anordnung können
die Endsysteme, die als Zellen-Verbraucher betrachtet werden können, jeweils
eine Computer-Ressource, wie z. B. einen Zugangsport umfassen. Am
netzaufwärts
gelegenen Ende kann die Verbindungsstrecke in Richtung auf das Netzwerk
von einem anderen Rundsende-Knoten kommen, das heißt nicht
direkt zu einer Vermittlung.
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Eine
Mitteilungsfolge zur Verwendung beim Anstecken eines Moduls an das
Netzwerk ist in den 10–14 gezeigt.
In einfachen Ausdrücken
leitet das Anstecken eines Moduls die folgenden Verfahrensschritte
ein:
- 1. Die Herstellung einer Verbindung mit
dem Lade-Umsetzer (LM), der dem Endsystem mitteilt, wo sein Software-Laden
anzuschließen
ist.
- 2. Das Endsystem wird mit der Software-Herunterlade-Einrichtung
oder dem Boot-Lader (BL) zum Herunterladen verbunden.
- 3. Der Lade-Umsetzer teilt dem Endsystem mit, wo es mit seiner
Ressourcen-Verwaltung zu verbinden ist.
- 4. Das Endsystem wird mit der Ressourcen-Verwaltung verbunden,
die den Ort der passenden Gerätesteuerung
bestimmt und diese Information an das Endsystem weiterleitet.
- 5. Das Endsystem verbindet sich mit der Gerätesteuerung.
- 6. Die Gerätesteuerung
weist das Endsystem an, VC's
für die
Proxy-Signalisierung
für eine
Vorgabeverbindung zu der Reserve-Gerätesteuerung zu beschaffen.
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In
der vorstehenden Mitteilungsfolge werden Geräte-initialisierte Verbindungsaufbauvorgänge über ein
Einzelzellen-Verbindungsprotokoll bewirkt.
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Wie
dies weiter oben erläutert
wurde, unterstützt
der ATM-Dienst unserer Netzwerk-Anordnung ein Einzelzellen-Verbindungsprotokoll,
das zur Verwendung durch dedizierte Ressourcen-Geräte bestimmt
ist, um einen Zugang an erforderliche Dienste zu erhalten. Die grundlegende
Funktionalität
ist ähnlich
dem Q.2931-Signalisierungsprotokoll und unterstützt die folgenden Mitteilungen:
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SSetup(Sbadresse, Geräte-MAC,
Virtual/RegNum, B-HLI, ESA)
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Diese
Mitteilung wird zur Verbindung mit einem Endpunkt verwendet. Die
Geräte-MAC-
und die VirtualRegNum-Felder werden in dem Verbindungskontext durch
die Vermittlungssteuerung gespeichert, und sie werden als Echo an
das Gerät
zurückgeliefert.
Der ATM-Cluster sendet eine Q.2931-Set-up()-Mitteilung an das Ziel.
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SConnect(Sbadresse, Geräte-MAC,
Virtual/RegNum, VPI/VCI)
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Diese
Mitteilung teilt dem Gerät
mit, auf eine bestimmte VPI/VCI für einen bestimmten Dienst auf dem
Gerät zu
hören (VirtualRegNum).
Die Geräte-MAC stellt sicher,
dass lediglich das Zielgerät
auf die VPI/VCI hört.
Die VirtualRegNum ist die gleiche wie die, die in der Set-up()-Mitteilung
weitergeleitet wurde.
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SDisconnect(Sbadresse,
Geräte-MAC,
VirtualRegNum, VPI/VCI)
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Diese
Mitteilung weist das Gerät
an, sich von der VPI/VCI zu trennen, die in einer VirtualRegNum identifiziert
ist. Das Gerät
kann dies ebenfalls zur Trennung von einer VC verwenden. Der ATM-Cluster sendet
eine normale Q.2931-Disconnect()-Mitteilung (Trennungsmitteilung)
an das Ziel.
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Wenn
ein Endsystem mit dem Netzwerk verbunden oder in dieses eingesteckt
wird, stellt eine Registrierungsprozedur die Ermittlung dieses Endsystems
durch das Netzwerk sicher und liefert dem Endsystem seine Endsystem-Adresse.
Dies ist schematisch in 15 gezeigt.
Bei Verbindung mit dem Netzwerk sendet ein Endsystem eine Mitteilung
an den ATM-Port unter Verwendung von beispielsweise dem ILMI-Protokoll
auf der VCI 16 und empfängt
eine Antwort, die die dem Endsystem zugeteilte Adresse enthält. Dies
ist die Adresse, die andere Systeme verwenden werden, um mit dem
Endsystem zu kommunizieren. Dieser Mechanismus ist in der ATM Forum
UNI-Spezifikation spezifiziert, doch verwendet der Mechanismus ein
Einzelzellen-Protokoll anstelle des genormten ILMI-Protokolls.
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Das
Registrierungsprotokoll ist mit weiteren Einzelheiten in 15 und
in dem beigefügten
Mitteilungsfolgen-Diagramm nach 17 gezeigt.
Gemäß diesen
zwei Figuren wird die ATMRegister()-Mitteilung mit der MAC-Adresse
des Ressourcen-Gerätes ausgefüllt und
die Mitteilung wird ausgesandt. Eine ATMRegisterAck()-Mitteilung
wird mit der Endsystem-Adresse des Endsystems zurückgeliefert.
Die Registrierung wird auf SCVC1 ausgeführt, der mit der Steuerung
des Wurzelmoduls verbunden ist.
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Das
Einzelzellen-Verbindungsprotokoll, mit dem ein Ressourcen-Gerät einfache
Verbindungen aufbaut, ist in 18 gezeigt.
Entsprechende Mitteilungsfolgen-Diagramme
für den
Verbindungsaufbau und die Trennung sind in den 19 bzw. 20 gezeigt.
Die Mitteilungsübermittlung
wird auf SCVC1 ausgeführt
und umfasst den folgenden Mitteilungssatz:
SSetup() wird zur
Verbindung eines Dienstes über eine
virtuelle Registernummer zu einem Dienstezugangspunkt (B-HLI, ESA)
ausgesandt.
SConnect() wird zur Feststellung der VPI/VCI für den Dienst
(Registernummer) empfangen.
SDisconnect wird zum Trennen eines
Dienstes (auf der VPI/VCI) ausgesandt.
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Die
Anordnung ergibt ein effektives Verfahren zur Bereitstellung eines
Mehrfach-Endsystem-Zuganges
an einen gemeinsamen Port eines ATM-Netzwerkes ohne die Notwendigkeit
einer umfangreichen Modifikation des vorhandenen Netzwerkes. Obwohl
die Technik von besonderer Anwendung auf die Bereitstellung eines
verteilten Computersystems ist, ist sie in keiner Weise auf diese
spezielle Anwendung beschränkt.