DE69935775T2 - PACKAGE TRANSMISSION WITH COMMON REFERENCE TIME - Google Patents

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Description

STAND DER TECHNIK:STATE OF THE ART:

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Senden von Daten in einem Kommunikationsnetz. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf das rechtzeitige Weiterleiten und Liefern von Daten über das Netz und zu ihren Zielknoten. Die rechtzeitige Weiterleitung ist möglich durch Zeitinformationen, die von einem Globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) global verfügbar sind. Folglich haben die Parameter der Ende-zu-Ende-Leistung wie etwa Verlust, Verzögerung und Jitter deterministische oder wahrscheinlichkeitstheoretische Garantien.These The invention relates generally to a method and to a Device for transmitting data in a communications network. Especially This invention relates to the timely forwarding and Delivering data via the network and its destination nodes. Timely forwarding is possible through time information generated by a Global Positioning System (GPS) available globally are. As a result, the parameters of end-to-end performance have the same about loss, delay and jitter deterministic or probabilistic Guarantees.

Ferner ermöglicht diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Integrieren der Übertragung von zwei Verkehrstypen über ein Datenpaket-Kommunikationsnetz. Genauer sichert diese Erfindung die rechtzeitige Weiterleitung und Lieferung von Datenpaketen von Quellen mit konstanter Bitrate (CBR) und mit variabler Bitrate (VBR) über das Netz und zu ihren Zielknoten.Further allows this invention provides a method and apparatus for integrating the transmission of two traffic types over a data packet communication network. More precisely, this invention secures Timely forwarding and delivery of data packets from Constant Bitrate (CBR) and Variable Bit Rate (VBR) sources Network and to their destination nodes.

Ferner bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Senden von Daten in einem Kommunikationsnetz über Kommunikationsverbindungen mit variablen Verzögerungen. Genauer bezieht sich diese Erfindung auf die rechtzeitige Weiterleitung und Lieferung von Daten über Netze mit Übertragungsstrecken mit variablen Verzögerungen zu ihren Zielknoten, während sichergestellt wird, dass die Ende-zu-Ende-Leistungsparameter wie etwa Verlust, Verzögerung und Jitter entweder deterministische oder wahrscheinlichkeitstheoretische Garantien haben.Further This invention relates to a method and apparatus for sending data in a communication network via communication links with variable delays. More accurate This invention relates to timely forwarding and delivery of data via networks with transmission links with variable delays to their destination nodes while It is ensured that the end-to-end performance parameters such as about loss, delay and jitter either deterministic or probabilistic Have guarantees.

Außerdem schafft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überwachung, Zellstromkontrolle und Rechnungsstellung der Übertragung eines Datenpakets in einem Kommunikationsnetz. Genauer sichert diese Erfindung die Überwachung, Zellstromkontrolle und Rechnungsstellung in Netzen mit rechtzeitiger Weiterleitung und Lieferung der Datenpakete zu ihren Zielknoten. Folglich sind die Ende-Ende-Leistungsparameter wie etwa Verlust, Verzögerung und Jitter vorhersagbar, sodass es möglich ist, sie zu messen. Folglich werden diese Messungen bei der Überwachung, Zellstromkontrolle und Rechnungslegung verwendet.In addition, creates this invention a method and apparatus for monitoring, cell flow control and invoicing the transfer a data packet in a communication network. Specifically, this secures Invention the monitoring, Cell flow control and billing in networks with timely Forwarding and delivery of the data packets to their destination nodes. Consequently, the end-to-end performance parameters are such as loss, delay and jitter predictable so that it is possible to measure it. consequently these measurements are taken in monitoring, Cell flow control and accounting used.

Außerdem schafft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden von Daten in einem heterogenen Kommunikationsnetz, das zwei Typen von Vermittlungsknoten besitzt: (i) asynchrone und (ii) synchrone mit gemeinsamer Zeitreferenz. Genauer schafft diese Erfindung die rechtzeitige Weiterleitung und Lieferung von Daten über das Netz und zu ihren Zielknoten. Folglich haben die Ende-Ende-Leistungsparameter wie etwa Verlust, Verzögerung und Jitter entweder deterministische oder wahrscheinlichkeitstheoretische Garantien.In addition, creates This invention relates to a method and apparatus for transmitting Data in a heterogeneous communication network, the two types of Switching node has: (i) asynchronous and (ii) synchronous with common time reference. More precisely, this invention creates the timely Forwarding and delivery of data over the network and to its destination nodes. Consequently, the end-to-end performance parameters such as loss, delay and jitter either deterministic or probabilistic Guarantees.

Darüber hinaus erleichtert diese Erfindung eine Leitweglenkungsentscheidung sowohl unter Verwendung von Zeitgebungsinformationen als auch von Positionsinformationen von Paketen innerhalb von Zeitrahmen. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit, die Adresse in dem Paketanfangsblock zu decodieren, wobei es möglich ist, das gesamte Datenpaket (einschließlich des Anfangsblocks) so zu verschlüsseln, wie es über ein öffentliches Backbone-Netz übertragen wird, was ein wichtiges Sicherheitsmerkmal ist. Folglich ist es möglich, über dieses neue Kommunikationsnetz eine breite Vielfalt von Datenpaketen wie etwa IP (Internetprotokoll) und ATM (asynchroner Übertragungsmodus) zu transportieren.Furthermore This invention facilitates a routing decision as well using timing information as well as position information of packages within timeframes. In this case, there is none Need to decode the address in the packet header, where possible is the whole data packet (including the header) like this to encrypt, how about it a public one Transfer backbone network which is an important safety feature. Therefore it is possible, about this new one Communication network a wide variety of data packets such as IP (Internet Protocol) and ATM (asynchronous transfer mode) to transport.

Die starke Zunahme schneller Kommunikationsverbindungen, schneller Prozessoren und erschwinglicher, multimediabereiter Personal Computer führt zur Notwendigkeit von Weitverkehrsnetzen, die Echtzeitdaten wie Telephonie und Video übermitteln können. Allerdings stellen die Ende-zu-Ende-Transportanforderungen von Echtzeit-Multimediaanwendungen eine große Herausforderung, die durch die gegenwärtigen Netztechnologien nicht zufriedenstellend gelöst werden kann. Solche Anwendungen wie Video-Telekonferenzen sowie die Audio- und Video-Mehrpunktverbindung erzeugen Daten in einem weiten Bereich von Bitraten und erfordern eine vorhersagbare, stabile Leistung und strenge Grenzen an die Verlustraten, an die durchschnittliche Verzögerung und an die Verzögerungsänderungen ("Jitter"). Diese Eigenschaften und Leistungsanforderungen sind unverträglich mit den Diensten, die die gegenwärtigen Leitungs- und Paketvermittlungsnetze bieten können.The strong increase of fast communication links, faster processors and affordable, multimedia-ready personal computer leads to Need for wide area networks, the real-time data such as telephony and video can. However, the end-to-end transport requirements of real-time multimedia applications a big Challenge, not by the current network technologies satisfactorily resolved can be. Such applications as video teleconferencing as well the audio and video multipoint connection creates data in one Wide range of bit rates and require a predictable, stable Performance and strict limits to the loss rates, to the average delay and the delay changes ( "Jitter"). These properties and performance requirements are incompatible with the services that the present ones Can provide line and packet switching networks.

Paketvermittlungsnetze wie das IP-gestützte (Internetprotokoll-gestützte) Internet und IP-gestützte Intranets [siehe z. B. A. Tannebaum, Computer Networks (3. Auflage), Prentice Hall, 1996] und das ATM (asynchroner Übertragungsmodus) [siehe z. B. Handel u. a., ATM Networks: Concepts, Protocols, and Applications (2. Auflage) Addison-Wesley, 1994] behandeln diskontinuierliche Daten wegen ihrer statistischen Multiplexierung der Paketströme effizienter als die Leitungsvermittlung. Allerdings arbeiten die gegenwärtigen Paketvermittlungen und -router asynchron und stellen nur einen Dienst des besten Bemühens bereit, in dem eine Ende-zu-Ende-Verzögerung und ein Ende-zu- Ende-Jitter weder garantiert noch beschränkt sind. Darüber hinaus führen statistische Änderungen der Verkehrsstärke häufig zur Stauung, die zu übermäßigen Verzögerungen und zum Verlust von Pakten führt, wodurch die Wiedergabetreue von Echtzeitströmen an ihren Empfangspunkten wesentlich verringert wird. Tatsächlich sind die Leistungseigenschaften einer gegebenen Verbindung zur Zeit des Verbindungsaufbaus gemäß dem Dienst des besten Bemühens nicht einmal vorhersagbar.Packet-switched networks such as the IP-based (Internet Protocol-based) Internet and IP-based intranets [see e.g. BA Tannebaum, Computer Networks (3rd edition), Prentice Hall, 1996] and the ATM (asynchronous transfer mode) [see e.g. For example, Handel et al., ATM Networks: Concepts, Protocols, and Applications (2nd Edition) Addison-Wesley, 1994] treat discontinuous data more efficiently than circuit switching because of their statistical multiplexing of the packet streams. However, the current packet switches and routers work asynchronously and provide only one best effort service in which end-to-end delay and end-to-end jitter are neither guaranteed nor limited. In addition, statistical changes in traffic often cause congestion, resulting in excessive delays and loss of pacts, thereby increasing fidelity Real time streams is significantly reduced at their receiving points. In fact, the performance characteristics of a given connection at the time of connection establishment are not even predictable according to the best effort service.

Die Bemühungen, sowohl für IP als auch für ATM fortgeschrittene Dienste zu definieren, werden auf zwei Ebenen durchgeführt: (1) Definition des Dienstes und (2) Spezifikation von Verfahren für die Bereitstellung verschiedener Dienste für verschiedene Paketströme. Die Erstere definiert Schnittstellen, Datenformate und Leistungsziele. Die Letztere spezifiziert Prozeduren für die Verarbeitung von Paketen durch Hosts und Vermittlungen/Router. Die für ATM definierten Diensttypen enthalten konstante Bitrate (CBR), variable Bitrate (VBR) und verfügbare Bitrate (ABR). Für IP enthalten die definierten Dienste garantierte Leistung (Bitrate, Verzögerung) gesteuerten Fluss und bestes Bemühen [J. Wroclawski, "Specification of the Controlled-Load Network Element Service", IETF RFC 2211, September 1997] [Shenker, u. a., "Specification of Guaranteed Quality of Service", IETF RFC 2212, September 1997]. Für IP bzw. ATM sind Signalisierungsprotokolle, z. B. RSVP und UNI3.1, spezifiziert, die Steuerinformationen übermitteln, die die Festsetzung der gewünschten Dienste ermöglichen [R. Braden, "Resource ReSerVation Protocol (RSVP)-Version 1 Functional Specification, IETF Request for Comment RFC2205", September 1997] (Handel u. a., "ATM Networks: Concepts, Protocols, and Applications", (2. Aufl.) Addison-Wesley, 1994]. Diese Protokolle behandeln den Transport von Daten zu einem Ziel, was als Punkt-zu-Punkt-Sendung oder Mehrziele-Sammelsendung bekannt ist. Außerdem ist unter der Schirmherrschaft der IETF gegenwärtig das SIP, ein Protokoll höherer Ebene zur Ermöglichung der Festsetzung von Sitzungen, die die darunter liegenden Dienste verwenden, unter Definition [Handley, u. a., "SIP-Session Initiation Protocol", <draft-draft-ietf-mmusicsip-04.ps>, November 1997].The efforts as well as IP as well as for ATM Defining advanced services is done on two levels: (1) Definition of the service and (2) specification of provisioning procedures various services for different packet streams. The former defines interfaces, data formats, and performance goals. The latter specifies procedures for processing packets Hosts and switches / routers. The service types defined for ATM include constant bit rate (CBR), variable bit rate (VBR) and available bit rate (ABR). For IP the defined services contain guaranteed performance (bitrate, Delay) controlled flow and best effort [J. Wroclawski, "Specification of the Controlled-Load Network Element Service ", IETF RFC 2211, September 1997] [Shenker, u. a., "Specification of Guaranteed Quality of Service ", IETF RFC 2212, September 1997]. For IP or ATM are signaling protocols, eg. RSVP and UNI3.1, specifies the tax information that the fixing the desired Enable services [R. Braden, "Resource ReSerVation Protocol (RSVP) version 1 Functional Specification, IETF Request for Comment RFC2205 ", September 1997] (Handel et al., "ATM Networks: Concepts, Protocols, and Applications ", (2nd edition) Addison-Wesley, 1994]. These protocols handle the transport of data to a destination, what's known as point-to-point or multi-destination broadcasting is. Furthermore is currently under the auspices of the IETF the SIP, a protocol higher Level to enable the setting of meetings, the underlying services use, under definition [Handley, u. a., "SIP Session Initiation Protocol", <draft-draft-ietf-mmusicsip-04.ps>, November 1997].

Die Verfahren zur Bereitstellung verschiedener Dienste gemäß Paketvermittlung fallen unter den allgemeinen Titel der Dienstqualität (QoS). Der Stand der Technik in Bezug auf die QoS kann in zwei Teile unterteilt werden: (1) Verkehrsformung mit lokaler Zeitgebung ohne Fristplanung, z. B. [M.G.H. Katevenis, "Fast Switching And Fair Control Of Congested Flow In Broadband Networks", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, SAC-5(8):1315-1326, Oktober 1987; Demers, u. a., "Analysis and Simulation Of A Fair Queuing Algorithm", ACM Computer Communication Review (SIGCOMM'89), Seiten 3-12, 1989; S. J. Golestani, "Congestion-Free Communication In High-Speed Packet Networks", IEEE Transcripts on Communications, COM-39(12):1802-1812, Dezember 1991; Parekh, u. a., "A Generalized Processor Sharing Approach To Flow Control – The Multiple Node Case", IEEE/ACM T. on Networking, 2(2):137-150, 1994], und (2) Verkehrsformung mit Fristplanung, z. B. [Ferrari et at., "A Scheme For real-time Channel Establishment In Wide-Area Networks", IEEE Journal on Selected Areas in Communication, SAC-8(4):368-379, April 1990; Kandlur et al., "Real Time Communication In Multi-Hop Networks", IEEE Trans. on Parallel and Distributed Systems, Bd. 5, No. 10, S. 1044-1056, 1994]. Diese beiden Zugänge stützen sich auf die Manipulation lokaler Warteschlangen durch jeden Router mit wenig Zusammenwirken mit anderen Routern. Die gewichtete gerechte Warteschlangeneinreihung (WFQ), die diese Zugänge verkörpert, beruht auf zyklischer Bedienung der Ausgangsportwarteschlangen, wobei die Dienstebene einer spezifischen Klasse von Paketen durch die Zeitdauer bestimmt ist, die ihre Warteschlange in jedem Zyklus bedient wird [Demers u. a., "Analysis and Simulation Of A Fair Queuing Algorithm", ACM Computer Communication Review (SIGCOMM '89), Seiten 3-12 1989]. Wenn diese Zugänge für den Transport von Echtzeitströmen verwendet werden, haben sie inhärente Beschränkungen. Wenn die Verkehrsformung ohne Fristplanung so konfiguriert wird, dass sie bei hoher Nutzung ohne Verlust arbeitet, sind die Verzögerung und der Jitter umgekehrt proportional zur Verbindungsbandbreite, d. h., dass Verbindungen mit niedriger Rate eine große Verzögerung und einen großen Jitter in dem Netz erfahren können. Bei der Verkehrsformung mit Fristplanung werden die Verzögerung und der Jitter auf Kosten möglicher Stauung und möglichen Verlusts gesteuert.The Method for providing various services according to packet switching fall under the general title of Quality of Service (QoS). The state of the art in terms of QoS can be divided into two parts (1) local-time traffic modeling without deadlines, z. B. [M.G.H. Katevenis, "Almost Switching And Fair Control Of Congested Flow In Broadband Networks ", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, SAC-5 (8): 1315-1326, October 1987; Demers, u. a., "Analysis and Simulation of A Fair Queuing Algorithm ", ACM Computer Communication Review (SIGCOMM'89), pages 3-12, 1989; S. J. Golestani, "Congestion-Free Communication in High-Speed Packet Networks, IEEE Transcripts on Communications, COM-39 (12): 1802-1812, December 1991; Parekh, u. a., "A Generalized Processor Sharing Approach To Flow Control - The Multiple Node Case ", IEEE / ACM T. on Networking, 2 (2): 137-150, 1994], and (2) Traffic shaping with Deadline planning, z. For example, [Ferrari et al., "A Scheme For Real-time Channel Establishment In Wide-Area Networks ", IEEE Journal on Selected Areas in Communication, SAC-8 (4): 368-379, April 1990; Kandlur et al., "Real Time Communication in Multi-Hop Networks ", IEEE Trans. On Parallel and Distributed Systems, Vol. 5, no. 10, pp. 1044-1056, 1994]. These two approaches are based on the manipulation of local queues through each router with little Interacting with other routers. The weighted fair queuing (WFQ), the these accesses embodies is based on cyclic operation of the output port queues, the service level of a specific class of packets through the length of time that determines its queue in each cycle is operated [Demers u. a., "Analysis and Simulation of A Fair Queuing Algorithm ", ACM Computer Communication Review (SIGCOMM '89), pages 3-12 1989]. If these additions for the Transport of real-time streams are used, they have inherent Restrictions. If traffic shaping is configured without scheduling, that it works without loss at high usage, are the delay and the jitter is inversely proportional to the connection bandwidth, d. h., that low-rate connections have a big delay and a big Can experience jitter in the network. In traffic shaping with deadline planning, the delay and the jitter at the expense of possible Stowage and possible Loss controlled.

Die Erkenntnis, dass die Verarbeitung von Paketen durch Vermittlungen und Router einen Leistungsengpass bildet, führte zur Entwicklung von Verfahren zur Verbesserung der Leistung durch Vereinfachen der Verarbeitung der Pakete. Das Multi-Protocol-Label-Switching (MPLS) setzt die Zieladresse in dem Paketanfangsblock in ein kurzes Identifizierungskennzeichen um, das die Leitweglenkung des Pakets in dem Netz definiert [Callon, u. a., "A Proposed Architecture For MPLS" <draft-ietf-mpls-arch-00.txt> INTERNET DRAFT, August 1997].The Realizing that the processing of packets through exchanges and router is a performance bottleneck, led to the development of procedures to improve performance by simplifying processing the packages. Multi-Protocol Label Switching (MPLS) sets the destination address in the packet header into a short tag which defines the routing of the packet in the network [Callon, u. a., "A Proposed Architecture For MPLS "<draft-ietf-mpls-arch-00.txt> INTERNET DRAFT, August 1997].

Das Real Time Protocol (RTP) [H. Schultzrinne u. a., RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, IETF Request for Comment RFC1889, Januar 1996] ist ein Verfahren für die Kapselung zeitempfindlicher Datenpakete und zum Anhängen zeitbezogenen Informationen wie Zeitstempel und Paketfolgenummer an die Daten. RTP ist gegenwärtig das akzeptierte Verfahren für den Transport von Echtzeitströmen über IP-Verbindungsnetze und für die Paket-Audio/Video-Telephonie auf der Grundlage der ITU-TH.323.The Real Time Protocol (RTP) [H. Schultzrinne u. a., RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, IETF Request for Comment RFC1889, January 1996] a procedure for the encapsulation of time-sensitive data packets and for attaching time-related information like timestamp and packet sequence number to the data. RTP is currently the accepted procedures for the transport of real-time streams over IP connection networks and for the Packet audio / video telephony based on ITU-TH.323.

Im Vergleich zur Paketvermittlung, die hauptsächlich asynchrone Verfahren verwendet, sind in der Leitungsvermittlung hauptsächlich synchrone Verfahren zu finden. Allerdings sind einige synchrone Paketvermittlungsverfahren vorgeschlagen worden. IsoEthernet oder IEEE 802.9a (IEEE 802.9a Editor. Integrated service (is): IEEE 802.9A "Isochronous Services With CSMA/CD MAC Service", IEEE Draft, März 1995] kombiniert CSMA/CD (IEEE 802.3), was eine asynchrone Paketvermittlung ist, mit N-ISDN und H.320, was eine Leitungsvermittlung ist, über eine vorhandene Ethernet-Infrastruktur (10Base-T). Dies ist ein Hybridlösung mit zwei verschiedenen Vermittlungsverfahren: N-ISDN-Leitungsvermittlung und Ethernet-Paketvermittlung. Die zwei Verfahren sind im Zeitbereich durch Zeitmultiplexierung (TDM) getrennt. Die IsoEthernet-TDM verwendet – unabhängig von ihren Nutzungsgraden – eine feste Zuweisung von Bandbreite für die zwei Verfahren. Dieser Zugang zur Betriebsmittelaufteilung führt zu unterwünschten Nebenwirkungen wie Unternutzung des Leitungsvermittlungsteils, während die asynchrone Paketvermittlung überlastet ist, wobei sie die Betriebsmittel im Leerlauf in dem Leitungsvermittlungsteil aber nicht verwenden kann.Compared to the packet switching, the main Asynchronous methods are mainly used in circuit switching to find synchronous methods. However, some synchronous packet switching methods have been proposed. IsoEthernet or IEEE 802.9a (IEEE 802.9a Editor: IEEE 802.9A "Isochronous Services With CSMA / CD MAC Service", IEEE Draft, March 1995] combines CSMA / CD (IEEE 802.3), providing asynchronous packet switching is, with N-ISDN and H.320, which is a circuit switch, over an existing Ethernet infrastructure (10Base-T) .This is a hybrid solution with two different switching methods: N-ISDN circuit switching and Ethernet packet switching The IsoEthernet TDM uses a fixed allocation of bandwidth for the two methods regardless of their degrees of utilization.This access to resource sharing leads to unwanted side effects such as underuse of the circuit switch part while the asynchronous packet switch is overloaded while not being able to use the idle resources in the line switching part.

Ein Zugang zu einem optischen Netz, der Synchronisation nutzt, wurde in dem synchronen optischen Hypergraph [Y. Ofek, "The Topology, Algorithms And Analysis Of Synchronous Optical Hypergraph Architecture", Ph.D. Dissertation, Electrical Engineering Department, University of Illinois at Urbana, Report No. UIUCDCS-R-87-1343, Mai 1987] eingeführt, der sich außerdem darauf bezieht, wie die Pakettelephonie unter Verwendung der Synchronisation zu integrieren ist [Y. Ofek, "Integration Of Voice Communication On A Synchronous Optical Hypergraph", INFOCOM '88, 1988]. In dem synchronen optischen Hypergraph wird die Weiterleitung über Hyperkanten, d. h. passive optische Sterne, ausgeführt. In [Li u. a., "Pseudo-Isochronous Cell Switching In ATM Networks", IEEE INFOCOM '94, Seiten 428-437, 1994; Li, u. a., "Time-Driven Priority: Flow Control For Real-Time Heterogeneous Internetworking", IEEE INFOCOM '96, 1996) wurde die Idee des synchronen optischen Hypergraphen auf Netze mit einer beliebigen Topologie und mit Punkt-zu-Punkt-Übertragungsstrecken angewendet. Die zwei Abhandlungen [Li u. a., "Pseudo-Isochronous Cell Switching In ATM Networks", IEEE INFOCOM '94, Seiten 428-437, 1994; Li, u. a., "Time-Driven Priority: Flow Control For Real-Time Heterogeneous Internetworking", IEEE INFOCOM '96, 1996] liefern eine abstrakte Beschreibung (auf hoher Ebene) von etwas, das "RISC-artige Weiterleitung" genannt wird, in der ein Paket in ähnlicher Weise wie bei der Ausführung einer Anweisung in einer Maschine eines Computers mit reduziertem Befehlsvorrat (RISC-Maschine) mit wenig Einzelheit, wenn überhaupt, in jedem Zeitrahmen einen Sprung weitergeleitet wird.One Access to an optical network that uses synchronization became in the synchronous optical hypergraph [Y. Ofek, "The Topology, Algorithms And Analysis Of Synchronous Optical Hypergraph Architecture ", PhD Dissertation, Electrical Engineering Department, University of Illinois at Urbana, Report No. UIUCDCS-R-87-1343, May 1987], itself as well refers to how the packet telephony using the synchronization to integrate is [Y. Ofek, "integration Of Voice Communication On A Synchronous Optical Hypergraph ", INFOCOM '88, 1988] synchronous optical hypergraph will relay via hyper-edges, d. H. passive optical stars, executed. In [Li u. a., "Pseudo-Isochronous Cell Switching In ATM Networks ", IEEE INFOCOM '94, Pages 428-437, 1994; Li, u. a., "Time-Driven Priority: Flow Control For Real-Time Heterogeneous Internetworking ", IEEE INFOCOM '96, 1996) became the idea of synchronous optical hypergraphs on networks with any topology and with point-to-point transmission links applied. The two treatises [Li u. a., "Pseudo-Isochronous Cell Switching In ATM Networks", IEEE INFOCOM '94, pp. 428-437, 1994; Li, u. a., "Time-driven Priority: Flow Control For Real-Time Heterogeneous Internetworking ", IEEE INFOCOM '96, 1996] an abstract (high-level) description of what is called "RISC-type routing" in the one similar to a package Way as in the execution a statement in a machine of a computer with reduced Command set (RISC machine) with little detail, if any, in each time frame a jump is forwarded.

Das US-Pat. Nr. 5.418.779, Yemini, u. a., und "Isochronets: a High-Speed Network Switching Architecture" – veröffentlicht im Tagesbericht der IEEE INFOCOM 1993, Seiten 740-747 – offenbart eine Vermittlungsnetzarchitektur mit gemeinsamer Zeitreferenz. Die Zeitreferenz wird verwendet, um die Zeit zu bestimmen, in der eine Vielzahl von Knoten gleichzeitig über einen bevorzugten Leitweglenkungsbaum zu einem Ziel senden können. Die Vielzahl von Knoten senden zu jedem Zeitpunkt zu einem anderen einzelnen Zielknoten.The US Pat. No. 5,418,779, Yemini, u. a., and "Isochronets: a High-Speed Network Switching Architecture "- published in the daily report of IEEE INFOCOM 1993, pages 740-747 a switched network architecture with common time reference. The Time reference is used to determine the time in which a Plurality of nodes simultaneously via a preferred routing tree can send to a destination. The plurality of nodes send to another one at a time Destination node.

Die Leitweglenkung – die Auswahl eines Ausgangsports für ein Informationssegment (d. h. für Datenpakete), das an einem Eingangsport einer Vermittlung ankommt – ist eine Grundfunktion von Kommunikationsnetzen. In Leitungsvermittlungsnetzen ist die Einheit der Vermittlung ein Byte und wird die Vermittlung auf der Grundlage des Orts des Bytes in einem Zeitrahmen ausgeführt.The Routing - the Selection of an output port for an information segment (i.e., for data packets), that arrives at an input port of a switch - is one Basic function of communication networks. In circuit networks the unit of the switch is one byte and becomes the switch executed on the basis of the location of the byte in a timeframe.

Der Aufbau einer Verbindung in einem Leitungsvermittlungsnetz erfordert, dass das Netz in jedem Rahmen einen Schlitz für die Verbindung reserviert. Die Position des Bytes in dem Rahmen ist von Übertragungsstrecke zu Übertragungsstrecke verschieden, sodass jede Vermittlung an jedem Eingangsport eine Übersetzungstabelle von ankommenden Rahmenpositionen zu jeweiligen Ausgangsports und Rahmenpositionen darin unterhält. Die Folge von Rahmenpositionen an den Übertragungsstrecken des Leitwegs bildet eine Leitung, die für die ausschließliche Verwendung einer spezifischen Verbindung zugewiesen wird, was zu einer wesentlichen Inflexibilität führt: Die Verbindung ist in Bezug auf die Verkehrsstärke durch die Kapazität der Leitung beschränkt, wobei dann, wenn die Verbindung die Leitung nicht verwendet, keine andere sie verwenden darf. Dieses Merkmal ist nützlich für CBR-Verkehr wie für die PCM-Telephonie, führt aber zu einer niedrigen Nutzung des Netzes, wenn der Verkehr bündelhaft ist [C. Huitema, Routing in the Internet, Prentice Hall, 1995, und A. Tannebaum, Computer Networks (3. Aufl.), Prentice Hall 1996].Of the Establishing a connection in a circuit-switched network requires the network reserves a slot for the connection in each frame. The position of the byte in the frame is from link to link different so that each switch has a translation table at each input port from incoming frame positions to respective output ports and Maintains frame positions in it. The sequence of frame positions on the transmission paths of the route forms a conduit for the exclusive one Use of a specific connection is assigned to what a significant inflexibility leads: The connection is in terms of traffic volume through the capacity of the line limited, wherein if the connection does not use the line, no others may use them. This feature is useful for CBR traffic as for PCM telephony, but leads to a low use of the network, if the traffic is bundled is [C. Huitema, Routing in the Internet, Prentice Hall, 1995, and A. Tannebaum, Computer Networks (3rd ed.), Prentice Hall 1996].

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG:DISCLOSURE OF THE INVENTION:

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein System für die Planung und für das Management der Datenübertragung von Datenpaketen über Paketvermittlungsnetze in Übereinstimmung mit Anspruch 1 offenbart. Die Anordnung kombiniert die Vorteile sowohl der Leitungs- als auch der Paketvermittlung. Sie berücksichtigt sowohl die Zuordnung für die ausschließliche Verwendung vordefinierter Verbindungen als auch für jene Verbindungen, deren verlustfreien Transport mit wenig Verzögerung und Jitter sie garantiert. Wenn vordefinierte Verbindungen ihre zugeordneten Betriebsmittel nicht verwenden, können andere, nicht reservierte Datenpakete sie verwenden, ohne die Leistung der vordefinierten Verbindungen zu beeinflussen. Im Internet wird der Verkehr nicht reservierter Datenpakete Verkehr "des besten Bemühens" genannt.In accordance with the present invention, a system for scheduling and managing data transmission of data packets over packet-switched networks in accordance with claim 1 is disclosed. The arrangement combines the advantages of both circuit and packet switching. It considers both the assignment for the exclusive use of predefined connections and those connections whose lossless transport with little delay and jitter guarantees them. If predefined connections do not use their associated resources, they can be shared by other unreserved data packets without affecting the performance of the predefined connections. On the Internet, the traffic of unreserved data packets is called "best effort" traffic.

Es wird ein Verfahren zum Senden und Weiterleiten von Paketen über ein Paketvermittlungsnetz beschrieben, bei dem die Verzögerung zwischen zwei Vermittlungen mit der Zeit zunimmt, abnimmt oder sich beliebig ändert. Über jede Übertragungsstrecke in dem Netz werden in vordefinierten periodischen Zeitintervallen Pakete weitergeleitet. Die Vermittlungen des Netzes halten eine gemeinsame Zeitreferenz aufrecht, die entweder von einer externen Quelle (wie etwa GPS – globales Positionsbestimmungssystem) erhalten oder intern erzeugt und verteilt wird. Die Zeitintervalle sind mit einfacher Periodizität und mit komplexer Periodizität (wie die Sekunden und Minuten einer Uhr) angeordnet.It is a method for sending and forwarding packets over Packet switching network described in which the delay between two Placements increases with time, decreases or changes arbitrarily. About every transmission link in the network are in predefined periodic time intervals Forwarded packets. The network's mediations hold one common time reference, either from an external source (such as GPS - global Positioning system) or internally generated and distributed becomes. The time intervals are with simple periodicity and with complex periodicity (like the seconds and minutes of a clock).

Wenigstens in ihrer bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung die Vorteile der rechtzeitigen Weiterleitung in einem vordefinierten Zeitintervall über zwei Typen von Übertragungsstreckenverzögerungs-Änderungen: (i) Erhöhen der Verzögerung und (ii) Verringern der Verzögerung. Wenn die Verzögerung zu einem Zeitpunkt zunimmt, kann ein Paket für sein vordefiniertes Weiterleitungszeitintervall verspätet sein. In diesem Fall wird das Paket bis zum nächsten Zeitintervall seiner virtuellen Pipe verzögert. Wenn die Übertragungsstreckenverzögerung abnimmt, werden die Pakete bis zum ersten Zeitintervall ihrer virtuellen Pipe gepuffert.At least in its preferred embodiment the invention provides the advantages of timely forwarding in a predefined time interval over two types of link delay changes: (i) increase the delay and (ii) reducing the delay. If the delay At a time, a packet may be eligible for its predefined forwarding time interval delayed be. In this case, the package will be up to the next time interval delayed virtual pipe. When the transmission link delay decreases, the packets are up to their first time interval of their virtual Pipe buffered.

Pakete, die im Netz über denselben Leitweg und in denselben Zeitintervallen weitergeleitet werden, bilden eine virtuelle Pipe und nutzen eine Pipe-ID gemeinsam. Die Pipe-ID kann entweder explizit wie etwa ein Identifizierungskennzeichen oder ein Etikett, das in dem Netz erzeugt wird, oder implizit wie etwa eine Gruppe von IP-Adressen sein. Eine virtuelle Pipe schafft deterministische Dienstqualitätsgarantien. Das Zeitintervall, in dem eine Vermittlung ein spezifisches Paket weiterleitet, wird durch die Pipe-ID des Pakets, durch die Zeit, zu der es die Vermittlung erreicht, und durch den Momentanwert der gemeinsamen Zeitreferenz bestimmt.Packages, the on the net over the same route and at the same time intervals forwarded form a virtual pipe and share a pipe ID. The pipe ID can either be explicit, such as an identifier or a label that is generated in the network, or implicitly like be about a group of IP addresses. A virtual pipe creates deterministic service quality guarantees. The time interval in which a switch is a specific packet is passed through the pipe ID of the package, by the time, to which it reaches the mediation, and by the momentary value of the common Time reference determined.

Wenigstens in ihrer bevorzugten Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die einer Verbindung zugeordnete Bandbreite und die Verzögerung und der Jitter in dem Netz unabhängig sind. Zum Identifizieren virtueller Pipes kann von der vorliegenden Erfindung die MPLS verwendet werden. Um den zeitgestützten Transport zu ermöglichen, kann der Paketzeitstempel verwendet werden, der in dem RTP-Anfangsblock übermittelt wird.At least in its preferred embodiments the present invention offers the advantage that a compound associated bandwidth and the delay and jitter in the network independently are. To identify virtual pipes, the present invention can be used to identify virtual pipes Invention the MPLS be used. To use the time-based transport too enable, the packet timestamp transmitted in the RTP header may be used becomes.

Gemäß den oben erwähnten Verfahren des Standes der Technik zur Schaffung von Paketvermittlungsdiensten arbeiten Vermittlungen und Router asynchron. Die vorliegende Erfindung schafft durch synchrone Verfahren, die eine Zeitreferenz nutzen, die für die Vermittlungen und Endstationen, die ein Weitverkehrsnetz umfasst, gemeinsam sind, Echtzeitdienste. Die gemeinsame Zeitreferenz kann unter Verwendung der UTC (Coordinated Universal Time) realisiert werden, die z. B. über das GPS (globale Positionsbestimmungssystem – siehe z. B. http://www.utexas.edu/depts/grg/gcraft/notes/gps/gps.html) global verfügbar ist. Die UTC ist gemäß internationaler Übereinkunft überall auf der Welt gleich. UTC ist der wissenschaftliche Name für das, was üblicherweise GMT (Greenwich Mean Time) genannt wird, die Zeit auf der 0-Linie (Ursprungslinie) der Länge in Greenwich, England. 1967 setzte eine internationale Übereinkunft die Länge einer Sekunde als die Dauer von 9.192.631.770 Schwingungen des Cäsiumatoms fest. Die Annahme der Atomsekunde führte zur Koordination der Uhren auf der ganzen Welt und 1972 zur Festsetzung der UTC. Für die Koordinierung mit dem Internationalen Büro für Gewichte und Maße (BIPM) in Paris bei der Aufrechterhaltung der UTC ist die Zeit- und Frequenzabteilung des National Institute of Standards and Technologies (NIST) (siehe http://www.boulder.nist.gov/timefreq) verantwortlich.According to the above mentioned Prior art method of providing packet switching services work exchanges and routers asynchronously. The present invention creates through synchronous methods that use a time reference, the for the Exchanges and terminals, comprising a wide area network, are common, real-time services. The common time reference can realized using the UTC (Coordinated Universal Time) be, z. B. over the GPS (Global Positioning System - see for example http://www.utexas.edu/depts/grg/gcraft/notes/gps/gps.html) globally available is. UTC is everywhere according to international convention equal to the world. UTC is the scientific name for what is usually GMT (Greenwich Mean Time) is called, the time on the 0-line (Original line) of length in Greenwich, England. 1967 set an international agreement the length one second as the duration of 9,192,631,770 oscillations of the cesium atom firmly. The assumption of the atomic second led to the coordination of the clocks around the world and 1972 fixing the UTC. For coordination with the International Bureau for weights and dimensions (BIPM) in Paris in maintaining UTC is the time and Frequency Division of the National Institute of Standards and Technologies (NIST) (see http://www.boulder.nist.gov/timefreq) responsible.

Für einzelne PCs ist die UTC-Zeitgebung über GPS-Karten leicht verfügbar. Zum Beispiel bietet die PCI-SG der TrueTime, Inc., (Santa Rosa, CA) für Computer, die PCI-Erweiterungssteckplätze haben, eine genaue Zeit mit der Latenzzeit null. Eine weitere Art und Weise, durch die die UTC über ein Netz bereitgestellt werden kann, ist unter Verwendung des Network Time Protocol (NTP) [D. Mills, "Network Time Protocol" (Version 3) IETF RFC 1305]. Allerdings reicht die Taktgenauigkeit des NTP für die Koordination zwischen Vermittlungen, auf der diese Erfindung beruht, nicht aus.For individual PCs is the UTC timing over GPS maps readily available. For example, the PCI-SG of TrueTime, Inc., (Santa Rosa, CA) for Computers that have PCI expansion slots, an exact time with zero latency. Another way through the the UTC over A network can be provided using the network Time Protocol (NTP) [D. Mills, "Network Time Protocol "(Version 3) IETF RFC 1305]. However, the clock accuracy of the NTP is sufficient for the coordination between exchanges on which this invention is based is not sufficient.

Obgleich sich die vorliegende Erfindung zum Steuern des Flusses von Paketen in dem Netz auf ähnliche Weise wie bei der Leitungsvermittlung auf die Zeit stützt, gibt es zwischen den zwei Zugängen große Unterschiede. Bei der Leitungsvermittlung ist es für jede Dateneinheit (z. B. ein Byte) zu der Zeit, zu der sie von ihrer Quelle gesendet worden ist, möglich, deterministisch die zukünftigen Zeiten vorherzusagen, zu denen sie von irgendeiner Vermittlung entlang ihres Leitwegs gesendet wird [Ballart u. a., "SONET: Now It's The Standard Optical Network", IEEE Communications Magazine, Bd. 29, Nr. 3, März 1989, Seiten 8-15]. Die Zeitauflösung dieser fortgeschrittenen Kenntnis ist viel kürzer als die Dateneinheits-Sendezeit. Andererseits ist es in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung für jede Dateneinheit (z. B. für eine Zelle) zu der Zeit, zu der sie von ihrer Quelle gesendet worden ist, möglich, die zukünftigen Zeitrahmen zu kennen, zu denen diese Dateneinheit entlang ihres Leitwegs weitergeleitet wird. Allerdings ist der Zeitrahmen, der die Genauigkeit dieser fortschrittlichen Zeitgebungskenntnis bildet, viel größer als eine Dateneinheits-Sendezeit. Zum Beispiel ist die Sendezeit einer ATM-Zelle (53 Bytes) über eine Gigabit-pro-Sekunde-Übertragungsstrecke 424 Nanosekunden, d. h. 294-mal kürzer als ein typischer Zeitrahmen von 125 Mikrosekunden, der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es gibt mehrere Folgen, die die vorliegende Erfindung weiter von der Leitungsvermittlung unterscheiden.Although the present invention relies on time to control the flow of packets in the network in a manner similar to that of circuit switching, there are great differences between the two approaches. In circuit switching, for each data unit (eg, one byte) at the time it has been sent from its source, it is possible to deterministically predict the future times at which it will be sent by some switch along its route [ Ballart et al., "SONET: Now It's The Standard Optical Network", IEEE Communications Magazine, vol. 29, no. 3, March 1989, pages 8-15]. The time resolution of this advanced knowledge is much shorter than the data unit transmission time. On the other hand, in accordance with the present invention, it is possible for each data unit (e.g., a cell) at the time it has been sent from its source to join to know the future timeframes at which this data unit will be forwarded along its route. However, the time frame that constitutes the accuracy of this advanced timing knowledge is much larger than one unit time of transmission. For example, the transmission time of an ATM cell (53 bytes) over a gigabit per second link is 424 nanoseconds, ie, 294 times shorter than a typical 125 microsecond time frame used in one embodiment of the present invention. There are several sequences that further distinguish the present invention from circuit switching.

Die Verwendung reservierter Betriebsmittel durch den gesamten Paketverkehr kann jedes Mal zugelassen werden, wenn die reservierten Betriebsmittel nicht in Verwendung sind.The Use of reserved resources through the entire package traffic can be admitted every time the reserved resources are not in use.

Vorzugsweise sind die Synchronisationsanforderungen von der Übertragungsgeschwindigkeit der physikalischen Übertragungsstrecke unabhängig, während die Synchronisation in der Leitungsvermittlung immer schwieriger wird, während die Übertragungsstreckengeschwindigkeit zunimmt.Preferably are the synchronization requirements of the transmission speed of physical transmission path independently, while the synchronization in the circuit switching ever more difficult will, while the transmission link speed increases.

Für die Leitweglenkung brauchen keine Zeitgebungsinformationen verwendet zu werden, sodass die Leitweglenkung somit wie z. B. im Internet unter Verwendung von IP-Adressen oder einem Identifizierungskennzeichen/Etikett erfolgen kann.For the routing do not need to use timing information, so the Routing such as. B. on the Internet using IP addresses or an identification mark / label can be made.

Die Internet-Paketweiterleitungsstrategie "des besten Bemühens" kann in das System integriert werden.The Internet "Best Effort" packet forwarding strategy can be integrated into the system.

Es wird ein Verfahren zum Überwachen und für die Zellstromkontrolle des Paketverkehrs in einem Paketvermittlungsnetz offenbart, bei dem die Vermittlungen eine gemeinsame Zeitreferenz aufrechterhalten.It becomes a method of monitoring and for the cell flow control of packet traffic in a packet switched network discloses, in which the exchanges a common time reference maintained.

Es kann ermöglicht werden, dass die besonderen Punkte in dem Netz in vordefinierten Zeitintervallen den Grad des Paketverkehrs ermitteln und den Fluss von Paketen steuern und ihn in Fällen, in denen das Verkehrsvolumen vorgegebene Grade übersteigt, auf vorgegebene Grade zurückbringen. Die durch die besonderen Punkte gesammelten Informationen erleichtern die Rechnungslegung für Internetdienste auf der Grundlage der Netznutzung und die Identifizierung fehlerhafter Bedingungen und böswilliger Weiterleitung von Paketen, die über den vorgegebenen Wert hinaus eine übermäßige Verzögerung verursachen können.It can be enabled be that the special points in the network in predefined Time intervals determine the degree of packet traffic and the flow control of packages and him in cases, in which the volume of traffic exceeds given degrees, to given Bring back degrees. To facilitate the information gathered through the special points the accounting for Internet services based on network usage and identification erroneous conditions and malicious Forwarding of packets over beyond the predetermined value may cause excessive delay.

Es wird ein Verfahren für den Austausch von Zeitgebungsnachrichten und Datenpaketen zwischen synchronen Ermittlungen mit einer gemeinsamen Zeitreferenz und zwischen Endstationen/Gateways und anderen synchronen Vermittlungen über ein asynchrones Netz, d. h. über ein Netz mit asynchronen Vermittlungen, beschrieben. Das Verfahren bedingt die Sendung von Nachrichten, die die gemeinsame Zeitreferenz zu Endstationen/Gateways befördern, die keinen direkten Zugang zu der gemeinsamen Zeitreferenz haben, und von Datenpaketen, die in Reaktion auf die Zeitgebungsinformationen und vorgegebene geplante Zeitintervalle gesendet werden.It will be a procedure for the exchange of timing messages and data packets between synchronous investigations with a common time reference and between Terminals / Gateways and other synchronous exchanges over asynchronous network, d. H. above a network with asynchronous switches. The procedure requires the broadcast of messages that the common time reference too Transport end stations / gateways, who have no direct access to the common time reference, and data packets that respond in response to the timing information and predetermined scheduled time intervals are sent.

Es werden Verfahren für die Aufrechterhaltung der rechtzeitigen Weiterleitung in einem vorgegebenen Zeitintervall über drei Netzkonfigurationen geschaffen: (i) Endstation zu synchroner Vermittlung über asynchrone (LAN) Vermittlungen, (ii) Endstation zum Gateway über asynchrone Vermittlungen (LAN-Vermittlungen) und daraufhin zur synchronen Vermittlung (iii) synchrone Vermittlung zur synchronen Vermittlung über asynchrone Vermittlungen.It will be procedures for the maintenance of timely forwarding in a predetermined Time interval over three network configurations created: (i) end station too synchronous Mediation over asynchronous (LAN) switches, (ii) end station to the gateway via asynchronous Switches (LAN switches) and then to synchronous switching (iii) synchronous switching for synchronous switching over asynchronous Negotiations.

Diese und weitere Aspekte und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen und der beigefügten Beschreibung diskutiert.These and other aspects and features of the present invention will be described in the following drawings and the attached description discussed.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS:

1 ist eine schematische Darstellung einer virtuellen Pipe und ihrer Zeitgebungsbeziehung mit einer gemeinsamen Zeitreferenz (CTR), wobei die Verzögerung durch die Anzahl der Zeitrahmen zwischen der Weiterleitungsausgangszeit beim Knoten A und der Weiterleitungsausgangszeit beim Knoten D bestimmt ist; 1 Figure 3 is a schematic representation of a virtual pipe and its timing relationship with a common time reference (CTR), the delay being determined by the number of time frames between the forwarding time at node A and the forwarding time at node D;

2 ist eine schematische Darstellung mehrerer virtueller Pipes, die besondere der Vermittlungen gemeinsam nutzen; 2 Figure 12 is a schematic representation of a plurality of virtual pipes sharing particular ones of the exchanges;

3 ist eine schematische Blockschaltplandarstellung einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung offenbarten Vermittlung, die für die rechtzeitige Weiterleitung von Paketen eine gemeinsame Zeitreferenz von dem GPS (globalen Positionsbestimmungssystem) verwendet; 3 Fig. 10 is a schematic block diagram representation of a switch disclosed in accordance with the present invention which utilizes a common time reference from the GPS (Global Positioning System) for the timely forwarding of packets;

4 veranschaulicht die Beziehung zwischen der lokalen gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) an den Vermittlungen und wie die Multiplizität lokaler Zeiten auf die Echtzeitachse projiziert wird, wobei die Zeit in Zeitrahmen mit einer vordefinierten Dauer geteilt wird; 4 illustrates the relationship between the local common time reference (CTR) at the switches and how the local time multiplicity is projected onto the real-time axis, the time being divided into time frames of a predefined duration;

5 ist eine schematische Darstellung dessen, wie die gemeinsame Zeitreferenz in zusammenhängende Zeitzyklen von jeweils k Zeitrahmen und in einen zusammenhängenden Superzyklus von jeweils l Zeitzyklen organisiert ist; 5 Figure 12 is a schematic representation of how the common time reference is organized into contiguous time cycles of every k time frames and into a contiguous supercycle of every l time cycles;

6 ist eine schematische Darstellung der Beziehung der gemeinsamen Netzzeitreferenz und der UTC (Coordinated Universal Time) derart, dass jeder Zeitzyklus 100 Zeitrahmen zu je 125 Mikrosekunden besitzt und dass 80 Zeitzyklen zu einem Superzyklus von einer Sekunde gruppiert sind; 6 Fig. 12 is a schematic representation of the relationship of the common network time reference and Coordinated Universal Time (UTC) such that each time cycle has 100 time slots of 125 microseconds each and that 80 time cycles are grouped into a one second super cycle;

7 ist eine schematische Darstellung einer Datenpaket-Pipeline wie in 1 und korreliert mit der Datenpaketbewegung über die Vermittlungen 10 gegenüber der Zeit für die Weiterleitung über eine virtuelle Pipe mit der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR); 7 is a schematic representation of a data packet pipeline as in FIG 1 and correlates with data packet movement over the switches 10 versus the time for forwarding via a virtual pipe with the common time reference (CTR);

8 veranschaulicht die Abbildung der Zeitrahmen in und aus einem Knoten an einer virtuellen Pipe, wobei sich die Abbildung in jedem Zeitzyklus wiederholt, was die Eingangszeit gegenüber der Weiterleitungsausgangszeit veranschaulicht; 8th Figure 12 illustrates the mapping of the time frames into and out of a node on a virtual pipe, wherein the mapping repeats in each time cycle, illustrating the input time versus the forwarding output time;

9 ist eine Veranschaulichung eines seriellen Senders und eines seriellen Empfängers; 9 Fig. 10 is an illustration of a serial transmitter and a serial receiver;

10 ist eine Tabelle des 4B/5B-Codierungsschemas der Daten in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie es etwa von dem TAXI-Chipsatz AM7968 verwendet wird; 10 FIG. 12 is a table of the 4B / 5B encoding scheme of the data in accordance with one embodiment of the present invention, such as used by the TAXI AM7968 chipset; FIG.

11 ist eine Tabelle des 4B/5B-Codierungsschemas für Steuersignale wie etwa des Zeitrahmenbegrenzers (TFD), wie er etwa von dem AM7968 verwendet wird, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 11 Figure 4 is a table of the 4B / 5B coding scheme for control signals such as the time frame delimiter (TFD) used by the AM7968, for example, in accordance with an embodiment of the present invention;

12 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Eingangsports mit einer Leitweglenkungs-Steuereinheit; 12 Fig. 10 is a schematic block diagram of an input port with a routing control unit;

13 ist ein schematisches Diagramm der Leitweglenkungs-Steuereinheit, die bestimmt, zu welchem Ausgangsport ein eingehendes Datenpaket vermittelt werden sollte, und die die Ankunftszeitinformationen (ToA-Informationen) an den Datenpaket-Anfangsblock anhängt; 13 FIG. 12 is a schematic diagram of the routing control unit that determines to which output port an incoming data packet should be switched, and that appends the arrival time information (ToA information) to the data packet header;

14 ist ein Ablaufplan des Leitweglenkungs-Steuereinheits-Betriebs; 14 Fig. 10 is a flowchart of the routing control unit operation;

15A und 15B veranschaulichen zwei allgemeine Datenpaket-Anfangsblöcke mit der ID der virtuellen Pipe (PID) und mit dem Prioritätsbit (P), wobei 15A ein Paket ohne Zeitstempelfeld veranschaulicht und wobei 15B ein Paket mit Zeitstempelfeld veranschaulicht und außerdem zeigt, wie durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit der gemeinsame Zeitreferenzwert, die Ankunftszeit (ToA), angebracht wird; 15A and 15B illustrate two generic data packet headers with the virtual pipe ID (PID) and the priority bit (P), where 15A illustrates a package without timestamp field and where 15B illustrates a packet with timestamp field and also shows how the common time reference value, the arrival time (ToA), is applied by the routing control unit;

16 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Ausgangsports mit einer Planungssteuereinheit und mit einem seriellen Sender; 16 Figure 3 is a schematic block diagram of an output port with a scheduling controller and a serial transmitter;

17 ist ein schematischer Blockschaltplan der Doppelpuffer-Planungssteuereinheit; 17 Fig. 10 is a schematic block diagram of the double buffer scheduler;

18 ist ein Ablaufplan der Doppelpuffer-Planungssteuereinheit 46; 18 is a flow chart of the dual buffer scheduling controller 46 ;

19 ist ein Funktionsblockschaltplan der allgemeinen Planungssteuereinheit mit ihrer Sendepuffer- und Auswahlpuffer-Steuereinheit; 19 Figure 13 is a functional block diagram of the general scheduling controller with its transmit buffer and select buffer controller;

20 ist ein Ablaufplan, der den Paketplanungs-Steuereinheits-Betrieb zur Berechnung der Weiterleitungszeit eines Pakets auf der Grundlage der folgenden Eingangsparameter beschreibt: PID 35C, ToA 35T und dem CTR 002; 20 Fig. 10 is a flowchart describing the packet scheduling controller operation for calculating the forwarding time of a packet based on the following input parameters: PID 35C, ToA 35T, and CTR 002;

21 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D veranschaulicht; 21 is a flowchart that illustrates the operation of the select buffer controller 45D illustrated;

22 veranschaulicht den Real-Time-Protocol-Paketanfangsblock (RTP-Paketanfangsblock) mit Zeitstempelfeldern mit 32 Bits; und 22 illustrates the Real-Time Protocol (RTP) packet header with 32-bit timestamp fields; and

23 ist ein Ablaufplan, der den Paketplanungs-Steuereinheits-Betrieb zur Berechnung der Absendezeit eines Pakets auf der Grundlage der folgenden Eingangsparameter beschreibt: PID, ToA, CTR und der RTP-Zeitstempel; 23 Fig. 10 is a flowchart describing the packet scheduling controller operation for calculating the dispatch time of a packet based on the following input parameters: PID, ToA, CTR, and the RTP timestamp;

24 ist eine schematische Beschreibung einer Vermittlung mit einer gemeinsamen Zeitreferenzaufteilung in Zeitrahmen mit vorgegebenen Positionen derart, dass der Eingangsport die Positionen eindeutig bestimmen kann; 24 Fig. 12 is a schematic description of a switch having a common time reference distribution in time frames with predetermined positions such that the input port can uniquely determine the positions;

25 ist eine Beschreibung der Zeitgebungsaufteilung der gemeinsamen Zeitreferenz in Zyklen mit jeweils k Zeitrahmen, wobei jeder Zeitrahmen weiter in vier vordefinierte Teile aufgeteilt ist: a, b, c und d; 25 is a description of the timing sharing of the common time reference in cycles of k time frames each, with each time frame further divided into four predefined parts: a, b, c and d;

26 ist ein schematisches Diagramm der zeitgestützten Leitweglenkungs-Steuereinheit. Diese Einheit bestimmt, zu welchem Ausgangsport ein Datenpaket vermittelt werden sollte, und bringt die Eingangszeit- und Positionsinformationen an dem Datenpaket-Anfangsblock an; 26 FIG. 10 is a schematic diagram of the time-based routing control unit. FIG. This unit determines to which output port a data packet should be switched and attaches the input time and position information to the data packet header;

27 ist ein Beispiel einer Leitweglenkungs- und Planungstabelle an einem der ankommenden Eingangsports unter Verwendung der Ankunftszeit oder des Ankunftszeitrahmens (ToA) und des Positionszählwerts zur Bestimmung: (i) des Ausgangsports, (ii) des abgehenden Zeitrahmens und (iii) der Position des abgehenden Datenpakets in dem abgehenden Zeitrahmen; 27 FIG. 10 is an example of a routing and scheduling table at one of the incoming ingress ports using the arrival time or arrival time frame (ToA) and the position count to determine: (i) the output port, (ii) the outbound time frame, and (iii) the outbound packet position in the outgoing time frame;

28 ist eine schematische Darstellung eines Datenpakets, das über die Fabric zu dem Ausgangsport gesendet wird; 28 Figure 12 is a schematic representation of a data packet being sent over the fabric to the output port;

29 ist ein Beispiel einer Leitweglenkungs- und Planungstabelle an einem der ankommenden Eingangsports, die die Zeitstempel- und Positionsinformationen verwendet, um (i) den Ausgangsport, (ii) den abgehenden Zeitrahmen und (iii) die Position des abgehenden Datenpakets in dem abgehenden Zeitrahmen zu bestimmen; 29 FIG. 10 is an example of a routing and scheduling table at one of the incoming ingress ports that uses the timestamp and position information to determine (i) the egress port, (ii) the outbound time frame, and (iii) the outbound packet position in the outbound time frame ;

30 ist ein Ablaufplan des Leitweglenkungs-Steuereinheits-Betriebs; 30 Fig. 10 is a flowchart of the routing control unit operation;

31 ist ein Ablaufplan des Betriebs der Datenpaket-Planungssteuereinheit 45A; 31 is a flow chart of the operation of the data packet planning control unit 45A ;

32 ist ein Ablaufplan einer weiteren Ausführungsform der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D; 32 Fig. 10 is a flowchart of another embodiment of the selection buffer control unit 45D ;

33 ist ein Prinzipschaltbild einer weiteren alternativen Ausführungsform der Leitweglenkungs-Steuereinheit, die bestimmt, zu welchem Ausgangsport ein ankommendes Datenpaket vermittelt werden sollte, und die die Ankunftszeitinformationen (ToA-Informationen) an dem Datenpaket-Anfangsblock anbringt; 33 Figure 10 is a schematic diagram of another alternative embodiment routing control unit that determines which output port an incoming data packet should be switched to, and that attaches the arrival time information (ToA information) to the data packet header;

34A und 34B sind schematische Darstellungen zweier allgemeiner Datenpaket-Anfangsblöcke mit einer ID der virtuellen Pipe (PID) und mit Prioritätsbits (P1/P2): (A) ein Paket ohne ein Zeitstempelfeld und (B) ein Paket mit einem Zeitstempelfeld. Außerdem zeigt diese Zeichnung, wie der gemeinsame Zeitreferenzwert, die Ankunftszeit (ToA), durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit angebracht wird; 34A and 34B 12 are schematic diagrams of two generic data packet headers having a virtual pipe ID (PID) and priority bits (P1 / P2): (A) a packet without a timestamp field and (B) a packet with a timestamp field. In addition, this drawing shows how the common time reference value, the arrival time (ToA), is attached by the routing control unit;

35 ist eine Tabelle, die Datenpakete klassifiziert; 35 is a table that classifies data packets;

36 ist ein Ablaufplan einer alternativen Ausführungsform des Leitweglenkungs-Steuereinheits-Betriebs; 36 FIG. 10 is a flowchart of an alternate embodiment of the routing controller operation; FIG.

37 ist ein schematisches Diagramm der Planungs- und Stauungssteuereinheit, wobei jeder Puffer in zwei Teile, einen für konstante Bitrate (CBR) und den anderen für variable Bitrate (VBR), geteilt ist; 37 Figure 13 is a schematic diagram of the scheduling and congestion control unit, with each buffer divided into two parts, one for constant bit rate (CBR) and the other for variable bit rate (VBR);

38 ist ein Ablaufplan, der eine alternative Ausführungsform des Paketplanungs- und Neuplanungs-Steuereinheits-Betriebs für die Berechnung der Weiterleitungszeit eines Pakets auf der Grundlage der folgenden Eingangsparameter beschreibt: Pipe-ID 35C, Ankunftszeit 35T und die gemeinsame Zeitreferenz 002; 38 FIG. 10 is a flowchart describing an alternate embodiment of the packet scheduling and re-scheduling controller operation for calculating the forwarding time of a packet based on the following input parameters: pipe ID 35C , Arrival time 35T and the common time reference 002 ;

39 ist ein Ablaufplan, der eine alternative Ausführungsform der Auswahlpuffer- und Stauungssteuereinheit 45D beschreibt; 39 FIG. 13 is a flowchart illustrating an alternative embodiment of the selection buffer and stowage control unit. FIG 45D describes;

40 ist eine schematische Darstellung einer virtuellen Pipe mit einer Verzögerung, deren Zeit zwischen Knoten B und Knoten C variiert; 40 is a schematic representation of a virtual pipe with a delay whose time varies between node B and node C;

41 ist ein Zeitablaufplan einer virtuellen Pipe mit einer zunehmenden Verzögerung zwischen den Knoten B und C; 41 Figure 12 is a timing diagram of a virtual pipe with an increasing delay between nodes B and C;

42 ist ein Zeitablaufplan einer virtuellen Pipe mit einer abnehmenden Verzögerung zwischen den Knoten B und C; 42 Figure 12 is a timing diagram of a virtual pipe with a decreasing delay between nodes B and C;

43 ist eine schematische Darstellung einer virtuellen Pipe p mit einer alternativen virtuellen Pipe p'; 43 is a schematic representation of a virtual pipe p with an alternative virtual pipe p ';

44 beschreibt einen Knoten, den Knoten E, in dem zwei virtuelle Pipes, p und p', konvergieren; 44 describes a node, node E, in which two virtual pipes, p and p ', converge;

45 ist eine schematische Darstellung eines Resynchronisationsmechanismus zweier virtueller Pipes, Pipe-ID = p und Pipe-ID = p', am Knoten E; 45 is a schematic representation of a resynchronization mechanism of two virtual pipes, pipe ID = p and pipe ID = p ', at node E;

46 ist eine schematische Darstellung der Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit mit ihrer Sendepuffer- und Auswahlpuffer-Steuereinheit; 46 Figure 4 is a schematic representation of the delay analysis and scheduling control unit with its transmit buffer and select buffer controller;

47 ist ein Ablaufplan, der eine alternative Ausführungsform der Auswahlpuffer-Steuereinheit beschreibt; 47 Fig. 10 is a flowchart describing an alternate embodiment of the selection buffer controller;

48 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb der Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit für die Berechnung der Weiterleitungszeit eines Datenpakets beschreibt; 48 Fig. 11 is a flowchart describing the operation of the delay analysis and scheduling control unit for calculating the forwarding time of a data packet;

49 spezifiziert ein von der Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit ausgeführtes Programm für mobile Knoten mit zunehmender und abnehmender Verzögerung in ihren ankommenden Übertragungsstrecken; 49 specifies a program executed by the delay analysis and scheduling controller for mobile nodes with increasing and decreasing delay in their incoming links;

50 spezifiziert ein durch die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit ausgeführtes Programm für Kommunikationsübertragungsstrecken, in denen sich ihre Verzögerung sofort ändern kann, wie es etwa für SONET-Übertragungsstrecken in selbstheilenden SONET-Ringen der Fall ist; und 50 specifies a program executed by the delay analysis and scheduling control unit for communication links in which their delay can change instantaneously, as is the case for SONET transmission links in self-healing SONET rings; and

51 spezifiziert ein von der Verzögerungsanalyse- und Planersteuereinheit ausgeführtes Programm zum Kombinieren zweiter alternativer Wege p und p' zu einem Weg. 51 specifies a program executed by the delay analysis and scheduler unit to combine second alternative paths p and p 'into one way.

52 ist eine schematische Darstellung der Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit; 52 is a schematic representation of the delay monitoring control unit;

53 ist ein Ablaufplan des von der Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit ausgeführten Programms; 53 Fig. 10 is a flowchart of the program executed by the delay monitoring control unit;

54 ist eine schematische Darstellung der Zellenstromkontrollen- und Laststeuereinheit; 54 is a schematic representation of the cell current control and load control unit;

55 ist ein Ablaufplan des von der Zellenstromkontrollen- und Laststeuereinheit ausgeführten Programms; 55 Fig. 10 is a flow chart of the program executed by the cell power control and load control unit;

56 ist eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen einer Endstation und einer Vermittlung einer synchronen virtuellen Pipe, die durch asynchrone LAN-Vermittlungen getrennt sind; 56 Figure 3 is a schematic representation of the connection between an end station and a synchronous virtual pipe switch separated by asynchronous LAN switches;

57 ist eine schematische Darstellung der Verbindungen zwischen Endstationen und Vermittlungen einer synchronen virtuellen Pipe, die durch einige asynchrone Vermittlungen und ein Gateway getrennt sind, die die Datenpakete resynchronisieren, bevor sie zu der synchronen Vermittlung weitergeleitet werden; 57 Figure 4 is a schematic representation of the connections between end stations and synchronous virtual pipe switches separated by some asynchronous switches and a gateway that resynchronize the data packets before being forwarded to the synchronous switch;

58 ist eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen zwei Segmenten von Vermittlungen einer virtuellen Pipe, die durch asynchrone Vermittlungen und Routen getrennt sind; 58 Figure 4 is a schematic representation of the connection between two segments of virtual pipe switches separated by asynchronous switches and routes;

59 ist ein Diagramm der zeitlichen Beziehung zwischen dem gemeinsamen Zeitreferenzsignal von einer synchronen Vermittlung und der rechtzeitigen Weiterleitung von Paketen von einer Endstation; 59 Figure 3 is a diagram of the timing relationship between the common time reference signal from a synchronous switch and the timely forwarding of packets from an end station;

60 ist eine Veranschaulichung möglicher Ankunftszeitänderungen (ToA) zu einer synchronen Vermittlung von Datenpaketen, die über asynchrone Vermittlungen weitergeleitet werden; 60 is an illustration of possible time of arrival changes (ToA) to synchronous switching of data packets routed via asynchronous switches;

61 ist eine schematische Darstellung eines Datenpaket-Resynchronisationsmechanismus bei dem Eingangsport; und 61 Fig. 10 is a schematic representation of a data packet resynchronization mechanism at the input port; and

62 spezifiziert ein von der Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit ausgeführtes Programm für den Fall des Ermittelns des Plans, der genau auf dem Verzögerungsgrenzwert ist, unter Verwendung des Zeitstempels bei dem Datenpaket-Anfangsblock. 62 specifies a program executed by the delay analysis and scheduling control unit in the case of determining the schedule that is exactly at the delay limit using the timestamp at the data packet header.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜH-RUNGSFORMEN:DETAILED DESCRIPTION OF THE ILLUSTRATIONS Exporting-EXTENSION FORMS:

Obgleich diese Erfindung eine Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen zulässt, sind in der Zeichnung spezifische Ausführungsformen davon gezeigt, die hier detailliert beschrieben werden, wobei die vorliegende Offenbarung selbstverständlich als eine beispielhafte Erläuterung der Prinzipien der Erfindung betrachtet werden soll und die Erfindung nicht auf die spezifischen veranschaulichten Ausführungsformen einschränken soll.Although this invention is an embodiment in many different forms, are in the drawing specific embodiments shown therein, which are described in detail here, wherein the Of course, the present disclosure is exemplary explanation the principles of the invention and the invention not to the specific illustrated embodiments restrict should.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und auf ein Verfahren zum Senden und Weiterleiten von Paketen über ein Paketvermittlungsnetz. Die Vermittlungen des Netzes erhalten eine gemeinsame Zeitreferenz aufrecht, die entweder von einer externen Quelle (wie etwa GPS – globales Positionsbestimmungssystem) erhalten wird oder intern erzeugt und verteilt wird. Die Zeitintervalle sind in einfacher Periodizität und in komplexer Periodizität (wie die Sekunden und die Minuten einer Uhr) angeordnet. Ein Paket, das an einem Eingangsport einer Vermittlung ankommt, wird auf der Grundlage spezifischer Leitweglenkungsinformationen (z. B. IPv4-Zieladresse im Internet, VCI/VPI-Etiketten in ATM) im Anfangsblock des Pakets zu einem Ausgangsport vermittelt. Jede Vermittlung entlang eines Leitwegs von einer Quelle zu einem Ziel leitet Pakete in periodischen Zeitintervallen weiter, die unter Verwendung der gemeinsamen Zeitreferenz vordefiniert worden sind. Die Zeitintervalldauer kann länger als die Zeitdauer sein, die für die Sendung eines Pakets erforderlich ist, wobei die genaue Position eines Pakets in dem Zeitintervall in diesem Fall nicht vorgegeben ist.The The present invention relates to a system and method for sending and forwarding packets over a packet-switched network. The exchanges of the network receive a common time reference upright, either from an external source (such as GPS Global Positioning system) is obtained or generated internally and is distributed. The time intervals are in simple periodicity and in complex periodicity (like the seconds and minutes of a clock). A package, that arrives at an input port of a switch is on the Based on specific routing information (eg IPv4 destination address on the internet, VCI / VPI labels in ATM) in the header of the packet to an output port. Any switch along a route from one source to another Target forwards packets at periodic time intervals that are under Use of the common time reference have been predefined. The time interval duration may be longer to be the time duration for the shipment of a parcel is required, with the exact position of a packet in the time interval not specified in this case is.

Pakete, die innerhalb des Netzes über denselben Leitweg und in denselben periodischen Zeitintervallen weitergeleitet werden, bilden eine virtuelle Pipe und nutzen dieselbe Pipe-ID gemeinsam. Eine Pipe-ID kann entweder wie etwa ein Identifizierungskennzeichen oder ein Etikett, das innerhalb des Netzes erzeugt wird, explizit oder wie etwa wie eine Gruppe von IP-Adressen implizit sein. Eine virtuelle Pipe kann verwendet werden, um Datenpakete von mehreren Quellen und zu mehreren Zielen zu transportieren. Eine virtuelle Pipe sichert deterministische Dienstqualitätsgarantien. Das Zeitintervall, in dem eine Vermittlung ein spezifisches Paket weiterleitet, ist durch die Pipe-ID des Pakets, durch die Zeit, zu der es die Vermittlung erreicht, und durch den Momentanwert der gemeinsamen Zeitreferenz bestimmt. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird für Pipe-IDs eine stauungsfreie Paketvermittlung geschaffen, in der die Kapazität in ihren entsprechenden Weiterleitungsübertragungsstrecken und Zeitintervallen im Voraus reserviert wird. Darüber hinaus erreichen Pakete, die über eine virtuelle Pipe überfragen werden, ihr Ziel in vordefinierten Zeitintervallen, was garantiert, dass der Verzögerungs-Jitter kleiner oder gleich einem Zeitintervall ist.Packages, within the network the same route and in the same periodic time intervals be forwarded, form a virtual pipe and use the same Pipe ID in common. A pipe ID can either be like an identifier or a label generated within the network, explicitly or how about being implicitly like a group of IP addresses. A virtual pipe can be used to packet data from multiple Sources and to transport multiple destinations. A virtual Pipe ensures deterministic service quality guarantees. The time interval, in which a switch forwards a specific packet is by the pipe ID of the packet, by the time it is mediated reached, and by the instantaneous value of the common time reference certainly. In accordance with the present invention, a stagnation-free for pipe IDs Packet switching in which the capacity in their corresponding forwarding transmission links and time intervals are reserved in advance. Furthermore reach packages that over to ask a virtual pipe their goal in predefined time intervals, which guarantees that the delay jitter is less than or equal to a time interval.

Pakete, die von einer Quelle zu mehreren Zielen weitergeleitet werden, nutzen dieselbe Pipe-ID gemeinsam, wobei die Übertragungsstrecken und die Zeitintervalle, auf/in denen sie weitergeleitet werden, aus einem virtuellen Baum bestehen. Dies ermöglicht die stauungsfreie Weiterleitung von einem Eingangsport zu mehreren Ausgangsports und folglich von einer Quelle zu einer Vielzahl von Zielen. Pakete, die für mehrere Ziele bestimmt sind, erreichen alle ihre Ziele in vordefinierten Zeitintervallen und mit einem Verzögerungs-Jitter, das nicht größer als ein Zeitintervall ist.Packets that are forwarded from one source to multiple destinations share the same pipe ID, with the links and the time intervals on which they are forwarded consisting of a virtual tree. This allows the congestion-free forwarding of one Input port to multiple output ports and thus from one source to a variety of destinations. Packets destined for multiple destinations reach all their destinations at predefined time intervals and with a delay jitter no greater than a time interval.

Es wird ein System für das Management der Datenübertragung von Datenpaketen von einer Quelle zu einem Ziel geschaffen. Die Übertragung der Datenpakete wird während eines vordefinierten Zeitintervalls geliefert, das eine Mehrzahl vordefinierter Zeitrahmen umfasst. Ferner umfasst das System eine Mehrzahl von Vermittlungen. Eine virtuelle Pipe umfasst wenigstens zwei der Vermittlungen, die über Kommunikationsverbindungen in einem Weg miteinander verbunden sind. Mit jeder der Vermittlungen ist ein gemeinsames Zeitreferenzsignal gekoppelt, und eine Zeitzuweisungs-Steuereinheit weist in Reaktion auf das gemeinsame Zeitreferenzsignal ausgewählte vordefinierte Zeitrahmen für die Übertragung in und aus jeder der jeweiligen Vermittlungen zu. Für jede Vermittlung gibt es einen ersten vordefinierten Zeitrahmen, in dem ein jeweiliges Datenpaket in die jeweilige Vermittlung übertragen wird, und einen zweiten vordefinierten Zeitrahmen, in dem das jeweilige Datenpaket aus der jeweiligen Vermittlung weitergeleitet wird. Die Zeitzuweisung sichert gleichbleibende feste Intervalle zwischen dem Zeitpunkt der Eingabe in die virtuelle Pipe und dem der Ausgabe aus ihr.It will be a system for the management of data transmission created from data packets from a source to a destination. The transfer the data packets is during a predetermined time interval supplied, the plurality includes a predefined time frame. Furthermore, the system comprises a Plurality of exchanges. At least one virtual pipe is included two of the exchanges that have communication links are connected in a way. With each of the negotiations a common time reference signal is coupled, and a time allocation control unit has selected predefined ones in response to the common time reference signal Timeframe for the transfer in and out of each of the respective exchanges too. For every mediation There is a first predefined time frame in which a respective Data packet is transmitted to the respective exchange, and a second predefined time frame in which the respective data packet from the respective mediation is forwarded. The time allocation ensures constant fixed intervals between the time of entry into the virtual pipe and the output from it.

In einer bevorzugten Ausführungsform gibt es eine vordefinierte Teilmenge der vordefinierten Zeitrahmen, während denen die Datenpakete in die Vermittlung übertragen werden, wobei es für jede der jeweiligen Vermittlungen eine vordefinierte Teilmenge der vordefinierten Zeitrahmen gibt, während denen die Datenpakete aus der Vermittlung übertragen werden.In a preferred embodiment is there a predefined subset of predefined timeframes, while where the data packets are transmitted to the switch, where it for every the respective exchanges a predefined subset of predefined Timeframe gives while where the data packets are transmitted from the switch.

Jede der Vermittlungen umfasst einen oder eine Mehrzahl adressierbarer Eingangs- und Ausgangsports. Eine Leitweglenkungs-Steuereinheit bildet jedes der Datenpakete, die an jeweils einem der Eingangsports der jeweiligen Ermittlung ankommen, auf jeweils einen oder mehrere der Ausgangsports der jeweiligen Vermittlung ab.each the switches include one or a plurality of addressable ones Input and output ports. A routing control unit forms each of the data packets, each at one of the input ports arrive at the respective investigation, in each case one or more the output ports of the respective exchange.

Für jedes der Datenpakete gibt es eine zugeordnete Ankunftszeit bei einem jeweiligen der Eingangsports. Die Ankunftszeit ist einem besonderen der vordefinierten Zeitrahmen zugeordnet. Für jede der Abbildungen durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit gibt es eine zugeordnete Abbildung durch eine Planungssteuereinheit, die jedes der Datenpakete zwischen der Ankunftszeit und der Weiterleitungsausgangszeit abbildet. Die Weiterleitungsausgangszeit ist einem spezifizierten vordefinierten Zeitrahmen zugeordnet.For each The data packets have an associated time of arrival at one respective input ports. The arrival time is a special one assigned to predefined timeframes. For each of the pictures through the routing control unit has an associated map by a scheduling control unit, which synchronizes each of the data packets the arrival time and the forwarding time. The Forwarding time is a specified predefined Time frame assigned.

In der bevorzugten Ausführungsform gibt es eine Mehrzahl virtueller Pipes, die wenigstens zwei der über Kommunikationsverbindungen in einem Weg miteinander verbundenen Vermittlungen umfassen. Die Kommunikationsverbindung ist eine Verbindung zwischen zwei angrenzenden Vermittlungen; außerdem kann jede der Kommunikationsverbindungen von wenigstens zwei der virtuellen Pipes gleichzeitig verwendet werden. Unter Nutzung von wenigstens zwei der virtuellen Pipes können mehrere Datenpakete übertragen werden.In the preferred embodiment There are a plurality of virtual pipes which are at least two of the communication links in a path involving interconnected exchanges. The Communication connection is a connection between two adjacent ones negotiations; Furthermore can any of the communication links of at least two of virtual pipes are used simultaneously. Using of At least two of the virtual pipes can transmit multiple data packets become.

In einigen Konfigurationen dieser Erfindung gibt es zwischen den Zeitrahmen für die zugeordnete Ankunftszeit und jenen für die Weiterleitungsausgangszeit für jedes der Datenpakete eine feste Zeitdifferenz, die für alle Vermittlungen konstant ist. Für einige der Vermittlungen ist die feste Zeitdifferenz eine variable Zeitdifferenz. Ein vordefiniertes Intervall umfasst eine feste Anzahl angrenzender Zeitrahmen, die einen Zeitzyklus umfassen. Datenpakete, die über eine gegebene virtuelle Pipe weitergeleitet werden, werden von einem Ausgangsport in jedem Zeitzyklus in einer vordefinierten Teilmenge von Zeitrahmen weitergeleitet. Darüber hinaus ist die Anzahl der Datenpakete, die für eine gegebene virtuelle Pipe in jeder vordefinierten Teilmenge von Zeitrahmen weitergeletet werden können, ebenfalls vordefiniert.In Some configurations of this invention exist between timeframes for the associated arrival time and those for the forwarding time of departure for each the data packets have a fixed time difference that is constant for all switches is. For some In the exchanges, the fixed time difference is a variable time difference. A predefined interval includes a fixed number of adjacent ones Timeframes that include a time cycle. Data packets that have a given virtual pipe will be forwarded by one Output port in each time cycle in a predefined subset forwarded by timeframe. In addition, the number of data packets, the for a given virtual pipe in each predefined subset of Time frames can be forwarded, also predefined.

Die Zeitrahmen, die einer besonderen der Vermittlungen in der virtuellen Pipe zugeordnet sind, sind für alle Zeitzyklen derselben Vermittlung zugeordnet und sind außerdem einer der Eingaben in die besondere jeweilige Vermittlung oder einer der Ausgaben von ihr zugeordnet.The Timeframe, which is a special one of the exchanges in the virtual Pipe are assigned for all time cycles are assigned to the same exchange and are also one the entries in the particular respective mediation or one of Assigned expenses from her.

In einigen Konfigurationen dieser Erfindung gibt es für jeden der Zeitrahmen in jedem der Zeitzyklen zwischen der Eingabe in eine jeweilige der Vermittlungen und der Ausgabe von ihr eine konstante feste Zeit. Eine feste Anzahl aneinander angrenzender Zeitzyklen bilden einen Superzyklus, der periodisch ist. Die Datenpakete, die über eine gegebene virtuelle Pipe weitergeleitet werden, werden in jedem Superzyklus innerhalb einer vordefinierten Teilmenge von Zeitrahmen von einem Ausgangsport weitergeleitet. Darüber hinaus ist die Anzahl der Datenpakte, die in jeder vordefinierten Teilmenge von Zeitrahmen innerhalb eines Superzyklus für eine gegebene virtuelle Pipe weitergeleitet werden kömen, ebenfalls vordefiniert.In Some configurations of this invention are for everyone the time frame in each of the time cycles between entering into one each of the negotiations and the issue of her a constant firm Time. Form a fixed number of contiguous time cycles a super cycle that is periodic. The data packets that have a given virtual pipe are routed in each supercycle within a predefined subset of time frames of one Output port forwarded. About that In addition, the number of data packets that are predefined in each Subset of timeframes within a supercycle for a given one virtual pipe to be forwarded, also predefined.

In der bevorzugten Ausführungsform wird das gemeinsame Zeitreferenzsignal von einem GPS (globalen Positionsbestimmungssystem) gekoppelt und steht in Übereinstimmung mit dem UTC-Standard (Standard der Coordinated Universal Time). Das UTC-Zeitsignal braucht nicht direkt vom GPS empfangen zu werden. Dieses Signal kann von einer Vermittlung unter Verwendung verschiedener Mittel empfangen werden, solange die Verzögerung oder Zeitunsicherheit, die diesem UTC-Zeitsignal zugeordnet ist, nicht die Hälfte eines Zeitrahmens übersteigt.In the preferred embodiment, the common time reference signal is coupled by a GPS (Global Positioning System) and conforms to the UTC (Coordinated Universal Time) standard. The UTC time signal does not need to be received directly from the GPS. This signal may be from a switch using various means as long as the delay or time uncertainty associated with that UTC time signal does not exceed half of a time frame.

In einer Ausführungsform ist die Superzyklusdauer, gemessen unter Verwendung des UTC-Standards (Standards der Coordinated Universal Time), gleich einer Sekunde. Der Superzyklus kann ebenfalls gleich mehreren UTC-Sekunden oder gleich einem Bruchteil einer UTC-Sekunde sein.In an embodiment is the supercycle duration measured using the UTC standard (Coordinated Universal Time standards), equal to one second. The supercycle can also be equal to several UTC seconds or equal a fraction of a UTC second.

Eine Auswahlpuffer-Steuereinheit bildet einen der Zeitrahmen zur Ausgabe von einer ersten Vermittlung auf einen zweiten Zeitrahmen zur Eingabe über die Kommunikationsverbindung zu einer zweiten Vermittlung ab. Die Auswahlpuffer-Steuereinheit verwendet das UTC-Zeitsignal, um die Grenzen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitrahmen zu identifizieren. Die Auswahlpuffer-Steuereinheit setzt in die Übertragungsstrecke ein Zeitrahmenbegrenzersignal (TFD-Signal) ein, um das Signal der zweiten Vermittlung mit der genauen Grenze zwischen den zwei Zeitrahmen zu synchronisieren.A Selection buffer control unit forms one of the time frames to issue from a first exchange to a second time frame for input via Communication link to a second exchange. The selection buffer controller uses the UTC time signal to the boundaries between two consecutive To identify timeframe. The selection buffer controller sets in the transmission line a time frame delimiter signal (TFD signal) to the signal of the second Mediation with the exact boundary between the two timeframes to synchronize.

Jedes der Datenpakete wird als ein Datenstrom codiert, wobei in Reaktion auf die Auswahlpuffer-Steuereinheit ein Zeitrahmenbegrenzer in den Datenstrom eingefügt wird. Wie später erläutert wird, kann dies unter Verwendung redundanter serieller Codewörter realisiert werden.each the data packets are encoded as a data stream, in response on the selection buffer control unit a time frame delimiter in the data stream added becomes. How later explained this can be realized using redundant serial codewords become.

Die Kommunikationsverbindungen können aus Glasfaser, Kupfer und drahtlose Kommunikationsverbindungen, z. B. zwischen einer Bodenstation und einem Satelliten und zwischen zwei Satelliten, die sich auf einer Umlaufbahn um die Erde bewegen, sein. Die Kommunikationsverbindung zwischen zwei Knoten braucht keine serielle Kommunikationsverbindung zu sein. Es kann eine parallele Kommunikationsverbindung verwendet werden – eine solche Übertragungsstrecke kann mehrere Datenbits, das zugeordnete Taktsignal und zugeordnete Steuersignale gleichzeitig übermitteln.The Communication connections can take off Fiber, copper and wireless communication links, e.g. B. between a ground station and a satellite and between two Satellites that are in orbit around the earth to be. The communication connection between two nodes does not need any to be a serial communication link. It can be a parallel one Communication link used - such a transmission path can have multiple data bits, the associated clock signal and associated Transmit control signals simultaneously.

Die Datenpakete können Internetprotokoll-Datenpakete (IP-Datenpakete) und Zellen des asynchronen Übertragungsmodus (ATM-Zellen) sein und können über dieselbe virtuelle Pipe mit einer zugeordneten Pipe-Kennung (PID) weitergeleitet werden. Die PID kann eine Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse), eine Internetprotokoll-Gruppen-Mehrpunktverbindungsadresse, ein asynchroner Übertragungsmodus (ATM), eine Kennung einer virtuellen Verbindung (VCI) und eine virtuelle Wegkennung (VPI) sein (oder in Verbindung als VCI/VPI verwendet werden).The Data packets can Internet Protocol (IP) data packets and asynchronous transfer mode cells (ATM cells) and can be over the same forwarded virtual pipe with an associated pipe identifier (PID) become. The PID can have an Internet Protocol (IP) address, an internet protocol group multipoint connection address, an asynchronous transfer mode (ATM), a virtual connection identifier (VCI) and a virtual one Waypoint (VPI) (or used in conjunction as VCI / VPI).

Die Leitweglenkungs-Steuereinheit bestimmt drei mögliche Zuordnungen eines ankommenden Datenpakets: (i) den Ausgangsport, und (ii) die Ankunftszeit (ToA). Die ToA wird daraufhin von der Planungssteuereinheit verwendet, um zu bestimmen, wann ein Datenpaket von der Auswahlpuffer-Steuereinheit zu der nächsten Vermittlung in der virtuellen Pipe weitergeleitet werden sollte. Die Leitweglenkungs-Steuereinheit nutzt für die Abbildung von einem Eingangsport auf einen Ausgangsport wenigstens eine der Internetprotokolladresse, Version 4, (IPv4-Adressen), der Internetprotokolladresse, Version 6, (IPv6-Adressen), der Internetprotokoll-Gruppen-Mehrpunktverbindungsadresse, der Internet-MPLS-Etikett-Adresse (Multi-Protocol-Label-Switching-Adresse oder Multi-Protocol-Tag-Switching-Adresse), der Adresse der virtuellen ATM-Leitungskennung und der virtuellen Wegkennung (VCI/VPI) und der IEEE-802-MAC-Adresse (IEEE-802-Media-Access-Control-Adresse).The Routing controller determines three possible assignments of an incoming data packet: (i) the output port, and (ii) the time of arrival (ToA). The ToA will then used by the scheduling controller to determine when a data packet from the selection buffer controller to the nearest switch should be forwarded in the virtual pipe. The routing control unit uses for the mapping from an input port to an output port at least one of the Internet protocol addresses, version 4, (IPv4 addresses), the Internet Protocol Address, Version 6, (IPv6 Addresses), the Internet Protocol Group Multipoint Address, the Internet MPLS Label Address (Multi-Protocol Label Switching Address or multi-protocol tag switching address), the address of the virtual ATM Line Identifier and Virtual Route Identifier (VCI / VPI) and the IEEE 802 MAC address (IEEE 802 Media Access Control Address).

Jedes der Datenpakete umfasst einen Anfangsblock, der einen zugeordneten Zeitstempel enthält. Für jede der Abbildungen durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit gibt es eine zugeordnete Abbildung jedes der Datenpakete zwischen dem jeweiligen zugeordneten Zeitstempel und einer zugeordneten Weiterleitungsausgangszeit, die einem der vordefinierten Zeitrahmen zugeordnet ist, durch die Planungssteuereinheit. Der Zeitstempel kann die Zeit aufzeichnen, zu der ein Paket durch seine Anwendung erzeugt wurde.each The data packets comprise a header which has an associated one Contains timestamp. For every There are pictures of the routing control unit an associated map of each of the data packets between the respective ones associated timestamp and associated routing time, which is assigned to one of the predefined time frames by which Planning control unit. The timestamp can record the time to which a package was generated by its application.

In einer Ausführungsform wird der Zeitstempel durch ein Internet-Echtzeitprotokoll (RTP) und durch eine vordefinierte der Vermittlungen erzeugt. Der Zeitstempel kann von einer Planungssteuereinheit verwendet werden, um die Weiterleitungszeit eines Datenpakets von einem Ausgangsport zu bestimmen.In an embodiment the time stamp is determined by an Internet Real-Time Protocol (RTP) and generated by a predefined one of the switches. The timestamp can be used by a scheduling controller to determine the forwarding time of a data packet from an output port.

Jedes der Datenpakete geht von einer Endstation aus, wobei der Zeitstempel bei der jeweiligen Endstation zur Aufnahme in das jeweilige Ursprungsdatenpaket erzeugt wird.each The data packets originate from an end station, with the time stamp at the respective end station for inclusion in the respective original data packet is produced.

Diese Erzeugung eines Zeitstempels kann von der UTC entweder, indem sie direkt vom GPS empfangen wird, oder unter Verwendung des Internet-Netzzeitprotokolls (NTP) abgeleitet werden.These Generation of a timestamp can be done by the UTC either by directly from the GPS or using the Internet network time protocol (NTP) are derived.

1 Synchrone virtuelle Pipe1 synchronous virtual pipe

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein System für die Übertragung von Datenpaketen über ein Datennetz geschaffen, während für einen reservierten Datenverkehr ein konstanter, beschränkter Jitter (oder eine konstante, beschränkte Verzögerungsunbestimmtheit) und kein stauungsinduzierter Verlust von Datenpaketen aufrechterhalten werden. Diese Eigenschaften sind für viele Multimediaanwendungen wie etwa Telephonie und Videotelekonferenzen wesentlich.In accordance with the present invention, a system for transmitting data packets over a data network is provided, while for reserved traffic, a constant, limited jitter (or constant, limited delay uncertainty) and congestion-induced loss of data packets are not maintained. These features are useful for many multimedia applications such as telephony and video teleconferences essential.

In Übereinstimmung mit dem Entwurf, dem Verfahren und der veranschaulichten Realisierung der vorliegenden Erfindung werden eine oder mehrere wie in den 1-2 gezeigte virtuelle Pipes 25 über ein Datennetz mit allgemeiner Topologie geschaffen. Dieses Datennetz kann die Erdkugel umspannen. Jede virtuelle Pipe 25 ist über eine oder mehrere in 1 gezeigte Vermittlungen 10 konstruiert, die über Kommunikationsverbindungen 41 in einem Weg miteinander verbunden sind.In accordance with the design, the method, and the illustrated implementation of the present invention, one or more of these as in 1 - 2 shown virtual pipes 25 created over a data network with general topology. This data network can span the globe. Every virtual pipe 25 is about one or more in 1 shown negotiations 10 constructed using communication links 41 are connected in a way.

1 veranschaulicht eine virtuelle Pipe 25 von dem Ausgangsport 40 einer Vermittlung A über Vermittlungen B und C. Diese virtuelle Pipe endet bei dem Ausgangsport 40 des Knotens D. Die virtuelle Pipe 25 überträgt Datenpakete von wenigstens einer Zelle zu wenigstens einem Ziel. 1 illustrates a virtual pipe 25 from the starting port 40 a switch A via switches B and C. This virtual pipe ends at the output port 40 of the node D. The virtual pipe 25 transmits data packets from at least one cell to at least one destination.

2 veranschaulicht drei virtuelle Pipes: eine virtuelle Pipe 1 von dem Ausgang der Vermittlung A zu dem Ausgang der Vermittlung D, eine virtuelle Pipe 2 von dem Ausgang der Vermittlung B zu dem Ausgang der Vermittlung D und eine virtuelle Pipe 3 von dem Ausgang der Vermittlung A zu dem Ausgang der Vermittlung C. 2 Figure 3 illustrates three virtual pipes: a virtual pipe 1 from the switch A output to the switch D output, a virtual pipe 2 from the switch B output to the switch D output, and a virtual pipe 3 from the switch A output the output of the switch C.

Die Datenpaketübertragungen über die virtuelle Pipe 25 über die Vermittlungen 10 werden so bestimmt, dass sie während einer Mehrzahl vordefinierter Zeitintervalle stattfinden, wobei jedes der vordefinierten Zeitintervalle eine Mehrzahl vordefinierter Zeitrahmen umfasst. Die rechtzeitigen Übertragungen von Datenpaketen werden durch die Kopplung eines Signals der gemeinsamen Zeitreferenz 002 (CTR-Signals) mit jeder der Vermittlungen 10 erzielt.The data packet transfers over the virtual pipe 25 about the negotiations 10 are determined to occur during a plurality of predefined time intervals, each of the predefined time intervals including a plurality of predefined time frames. The timely transmissions of data packets are made by coupling a signal of the common time reference 002 (CTR signal) with each of the switches 10 achieved.

3 veranschaulicht die Struktur einer Pipeline-Vermittlung 10. Die Vermittlung 10 umfasst einen oder eine Mehrzahl von Eingangsports 30, einen oder eine Mehrzahl von Ausgangsports 40, eine Switching Fabric 50 und einen Zeitempfänger 20 des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS-Zeitempfänger) 20 mit einer GPS-Antenne 001. Der GPS-Zeitempfänger liefert an alle Eingangs- und Ausgangsports ein gemeinsames Zeitreferenzsignal (CTR) 002. 3 illustrates the structure of a pipeline switch 10 , The mediation 10 includes one or a plurality of input ports 30 , one or a plurality of output ports 40 , a switching fabric 50 and a time receiver 20 the global positioning system (GPS time receiver) 20 with a GPS antenna 001 , The GPS time receiver provides a common time reference signal (CTR) to all input and output ports 002 ,

1.1 Die gemeinsame Zeitreferenz (CTR) 002 1.1 The common time reference (CTR) 002

Wie in 4 gezeigt ist, sichert die gemeinsame Zeitreferenz 002, die mit den Vermittlungen 10 gekoppelt ist, die folgende Eigenschaft: Wenn die in 4 gezeigten Tickpunkte 004 des lokalen Takts bei allen Pipeline-Vermittlungen (z. B. bei den 1 und 2 bei den Vermittlungen A, B, C und D) auf die Echtzeitachse 005 projiziert werden, treten sie alle innerhalb vordefinierter Synchronisationseinhüllender 003 auf. Mit anderen Worten, die lokalen Takttickpunkte 004 treten innerhalb der Synchronisationseinhüllenden 003 auf, sodass außerhalb in Bezug auf die Synchronisationseinhüllenden alle lokalen Takte den gleichen Taktwert haben.As in 4 is shown, secures the common time reference 002 that with the negotiations 10 coupled, the following property: If the in 4 shown tick points 004 of the local clock on all pipeline switches (for example, on the 1 and 2 at switches A, B, C, and D) to the real-time axis 005 projected, they all occur within predefined synchronization envelopes 003 on. In other words, the local tact tick points 004 occur within the synchronization envelope 003 so that outside of the synchronization envelope, all local clocks have the same clock value.

Wie in 4 gezeigt ist, wird die gemeinsame Zeitreferenz in einer vordefinierten Weise in Zeitrahmen Tf gleicher Dauer, üblicherweise Tf = 125 Mikrosekunden, geteilt. Die Zeitrahmen werden in Zeitzyklen gruppiert. Jeder Zeitzyklus hat eine vordefinierte Anzahl von Zeitrahmen.As in 4 is shown, the common time reference is divided in a predefined manner into time frames Tf of equal duration, usually Tf = 125 microseconds. The time frames are grouped into time cycles. Each time cycle has a predefined number of time frames.

Anhand von 5 gibt es in jedem Zeitzyklus k Zeitrahmen. Zusammenhängende Zeitzyklen werden miteinander zu zusammenhängenden Superzyklen gruppiert, wobei es, wie in 5 gezeigt ist, in jedem Superzyklus i Zeitzyklen gibt.Based on 5 There are k time frames in each time cycle. Contiguous time cycles are grouped together into related super cycles, where, as in 5 is shown in each super cycle i gives time cycles.

6 veranschaulicht, wie das gemeinsame Zeitreferenzsignal mit dem UTC- Standard (dem Standard der Coordinated Universal Time) synchronisiert werden kann. In diesem veranschaulichten Beispiel ist die Dauer jedes Superzyklus, gemessen gemäß dem UTC-Standard, genau eine Sekunde. Wie in 6 gezeigt ist, fällt darüber hinaus der Anfang jedes Superzyklus mit dem Anfang einer UTC-Sekunde zusammen. Folglich wird die periodische Zyklus- und Superzyklusplanung nicht beeinflusst, wenn für UTC-Korrekturen (wegen Änderungen der Erdumdrehungsperiode) Schaltsekunden eingefügt oder ausgelassen werden. 6 illustrates how the common time reference signal can be synchronized with the UTC standard (the Coordinated Universal Time standard). In this illustrated example, the duration of each supercycle, measured according to the UTC standard, is exactly one second. As in 6 In addition, the beginning of each supercycle coincides with the beginning of one UTC second. Consequently, periodic cycle and supercycle scheduling is not affected when leap seconds are inserted or dropped for UTC corrections (due to changes in the earth rotation period).

Die Zeitrahmen, Zeitzyklen und Superzyklen werden allen jeweiligen Vermittlungen in der virtuellen Pipe zu allen Zeiten in der gleichen Weise zugeordnet.The Timeframes, time cycles, and supercycles become all respective exchanges assigned in the virtual pipe at all times in the same way.

1.2 Pipeline-Weiterleitung1.2 Pipeline forwarding

Die Pipeline-Weiterleitung bezieht sich auf Datenpakete, die in jeder Stufe mit einer vordefinierten Verzögerung über eine virtuelle Pipe 25 (entweder über eine Kommunikationsverbindung 41 oder über eine Vermittlung 10 vom Eingangsport 30 zum Ausgangsport 40) weitergeleitet werden. Die Datenpakete treten von einer oder von mehreren Quellen in eine virtuelle Pipe 25 ein und werden zu einem oder zu mehreren Zielen weitergeleitet.The pipeline forwarding refers to data packets that are in each stage with a predefined delay over a virtual pipe 25 (either via a communication link 41 or via a mediation 10 from the entrance port 30 to the starting port 40 ) to get redirected. The data packets enter a virtual pipe from one or more sources 25 and are forwarded to one or more destinations.

Diese in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendete Art der Pipeline-Weiterleitung ist in 7 veranschaulicht. Das Datenpaket 41A wird während des Zeitrahmens t–1 aus der Vermittlung A weitergeleitet. Dieses Datenpaket 41A erreicht nach einer Verzögerung T-ab die Vermittlung B. Dieses Datenpaket 41A wird während des Zeitrahmens t+1 als Datenpaket 41B aus der Vermittlung B weitergeleitet und erreicht nach einer Verzögerung T-bc die Vermittlung C. Dieses Datenpaket 41B wird während des Zeitrahmens t+5 als Datenpaket 41C aus der Vermittlung C weitergeleitet. Das Datenpaket 41C erreicht nach einer Verzögerung T-cd die Vermittlung D. Folglich ist die Verzögerung von dem Ausgang der Vermittlung A bis zu dem Ausgang der Vermittlung C 6 = t + 5 – (t – 1) Zeitrahmen. Wie in 7 veranschaulicht ist, haben alle Datenpakete, die über diese virtuelle Pipe weitergeleitet werden, von dem Ausgang der Vermittlung A bis zu dem Ausgang der Vermittlung C eine Verzögerung von sechs Zeitrahmen.This type of pipeline forwarding used in accordance with the present invention is disclosed in U.S. Patent Nos. 5,377,966, 5,395,074 7 illustrated. The data package 41A is forwarded out of switch A during the time frame t-1. This data package 41A after a delay T-ab the switch B reaches this data packet 41A becomes a data packet during the time frame t + 1 41B forwarded from the switch B and reaches after a delay T-bc the switch C. This data packet 41B becomes a data packet during the time frame t + 5 41C forwarded from the switch C. The data package 41C after a delay T-cd reaches switch D. Thus, the delay from the output of switch A to the output of switch C is 6 = t + 5 - (t-1) time frames. As in 7 3, all data packets routed through this virtual pipe have a delay of six time frames from the output of switch A to the output of switch C.

Wieder anhand von 1 ist die rechtzeitige Pipeline-Weiterleitung von Datenpaketen über die virtuelle Pipe 25 veranschaulicht. Beim Zeitrahmen 1 wird ein Datenpaket von einem der Eingangsports 30 der Vermittlung A empfangen und auf folgende Weise entlang dieser virtuellen Pipe 25 weitergeleitet: (i) Das Datenpaket 41A wird beim Zeitrahmen 2 des Zeitzyklus 1 vom Ausgangsport 40 der Vermittlung A weitergeleitet, (ii) das Datenpaket 41B wird nach 18 Zeitrahmen, beim Zeitrahmen 10 des Zeitzyklus 2, von dem Ausgangsport 40 der Vermittlung B weitergeleitet, (iii) das Datenpaket 41C wird nach 42 Zeitrahmen, beim Zeitrahmen 2 des Zeitzyklus 7, von dem Ausgangsport 40 der Vermittlung C weitergeleitet und (iv) das Datenpaket 41D wird nach 19 Zeitrahmen, beim Zeitrahmen 1 des Zeitzyklus 9, von dem Ausgangsport 40 der Vermittlung D weitergeleitet.Again, based on 1 is the timely pipeline forwarding of data packets over the virtual pipe 25 illustrated. At time frame 1, a data packet is received from one of the input ports 30 receive the switch A and in the following manner along this virtual pipe 25 forwarded: (i) the data packet 41A becomes at time frame 2 of the time cycle 1 from the output port 40 forwarded to switch A, (ii) the data packet 41B is after 18 Timeframe, timeframe 10 of the time cycle 2, from the output port 40 forwarded to switch B, (iii) the data packet 41C is after 42 Timeframe, at time frame 2 of the time cycle 7, from the output port 40 relayed to switch C and (iv) the data packet 41D is after 19 Timeframe, at time frame 1 of the time cycle 9, from the output port 40 the mediation D forwarded.

Wie in 1 veranschaulicht ist, gilt Folgendes:

  • • Alle Datenpakete treten periodisch im zweiten Zeitrahmen eines Zeitzyklus in die virtuelle Pipe 25 ein (d. h., werden aus dem Ausgangsport 40 der Vermittlung A weitergeleitet) und werden nach 79 Zeitrahmen aus dieser virtuellen Pipe 25 ausgegeben (d. h. aus dem Ausgangsport 40 der Vermittlung D weitergeleitet.
  • • Die Datenpakete, die in die virtuelle Pipe 25 eintreten (d. h. aus dem Ausgangsport 40 der Vermittlung A weitergeleitet werden), können von einer oder von mehreren Quellen kommen und können über eine oder über mehrere Eingangsübertragungsstrecken 41 die Vermittlung A erreichen.
  • • Die Datenpakete, die aus der virtuellen Pipe 25 austreten (d. h. aus dem Ausgangsport 40 der Vermittlung D weitergeleitet werden), können über eine Mehrzahl von Ausgangsübertragungsstrecken 41 zu einem von einer Mehrzahl von Zielen weitergeleitet werden.
  • • Die Datenpakete, die aus der virtuellen Pipe 25 austreten (d. h. die aus dem Ausgangsport 40 der Vermittlung D weitergeleitet werden), können zu mehreren Zielen gleichzeitig weitergeleitet werden (d. h. Mehrpunktverbindungs-Datenpaketweiterleitung (Eines-zu-vielen-Datenpaketweiterleitung)).
  • • Die Kommunikationsverbindung 41 zwischen zwei angrenzenden der Vermittlungen 10 kann von wenigstens zwei der virtuellen Pipes gleichzeitig verwendet werden.
As in 1 is illustrated, the following applies:
  • • All data packets enter the virtual pipe periodically in the second time frame of a time cycle 25 a (ie, be out of the output port 40 the mediation A forwarded) and are after 79 Timeframe from this virtual pipe 25 output (ie from the output port 40 the mediation D forwarded.
  • • The data packets that are in the virtual pipe 25 enter (ie from the output port 40 can be forwarded to the switch A), may come from one or more sources and may be via one or more input transmission links 41 reach the mediation A.
  • • The data packets coming from the virtual pipe 25 exit (ie from the output port 40 the switch D) can be routed through a plurality of output links 41 be forwarded to one of a plurality of destinations.
  • • The data packets coming from the virtual pipe 25 exit (ie those from the output port 40 can be forwarded to switch D) can be forwarded to multiple destinations simultaneously (ie, multipoint connection packet forwarding (one-to-many packet forwarding)).
  • • The communication connection 41 between two adjacent exchanges 10 can be used by at least two of the virtual pipes simultaneously.

In 2, wo es drei virtuelle Pipes gibt, gilt Folgendes:

  • • Die drei virtuellen Pipes können über dieselben Kommunikationsverbindungen multiplexieren (d. h. ihren Verkehr mischen).
  • • Die drei virtuellen Pipes können während derselben Zeitrahmen und auf beliebige Weise multiplexieren (d. h. ihren Verkehr mischen).
  • • Derselbe Zeitrahmen kann von einer oder von mehreren virtuellen Pipes von mehreren Datenpaketen verwendet werden.
In 2 where there are three virtual pipes, the following applies:
  • The three virtual pipes can multiplex (ie mix their traffic) over the same communication links.
  • The three virtual pipes can multiplex (ie mix their traffic) during the same time frame and in any way.
  • • The same time frame can be used by one or more virtual pipes of multiple data packets.

1.3 Kapazitätszuweisung der virtuellen Pipes1.3 Capacity allocation of the virtual pipes

Für jede virtuelle Pipe gibt es vordefinierte Zeitrahmen, in denen jeweilige Datenpakete in ihre jeweiligen Vermittlungen übertragen werden, und getrennte vordefinierte Zeitrahmen, in denen die jeweiligen Datenpakete aus ihren jeweiligen Vermittlungen übertragen werden. Obgleich die Zeitrahmen jeder virtuellen Pipe bei jeder ihrer Vermittlungen entlang der gemeinsamen Zeitreferenz auf beliebige Weise zugewiesen werden können, ist es zweckmäßig und praktisch, die Zeitrahmen auf periodische Weise in Zeitzyklen und Superzyklen zuzuweisen.For every virtual Pipe there are predefined timeframes in which respective data packets into their respective exchanges, and separate predefined timeframes in which the respective data packets are made their respective negotiations become. Although the timeframes of each virtual pipe at each their mediations along the common time reference to any Can be assigned to a way it is convenient and practical the time frames periodically in time cycles and super cycles assign.

8 veranschaulicht die Zeitgebung einer Vermittlung einer virtuellen Pipe, wobei es eine vordefinierte Teilmenge von Zeitrahmen (i, 75 und 80) jedes Zeitzyklus gibt, während denen Datenpakete in diese Vermittlung übertragen werden, und wobei es für diese virtuelle Pipe eine vordefinierte Teilmenge von Zeitrahmen (i+3, 1 und 3) jedes Zeitzyklus gibt, während denen die Datenpakete aus dieser Vermittlung übertragen werden. Falls jedes der drei Datenpakete 125 Bytes oder 1000 Bits hat und falls es in jedem Zeitzyklus 80 Zeitrahmen von 125 Mikrosekunden gibt (d. h. Zeitzyklusdauer von 10 ms), ist die dieser virtuellen Pipe zugeordnete Bandbreite 300.000 Bits pro Sekunde. 8th FIG. 12 illustrates the timing of a virtual pipe switch wherein there is a predefined subset of time frames (i, 75, and 80) of each time cycle during which data packets are transmitted into this switch, and for this virtual pipe, a predefined subset of time frames (i +3, 1 and 3) of each time cycle during which the data packets are transmitted from this switch. If each of the three data packets has 125 bytes or 1000 bits and if so in each time cycle 80 Time frame of 125 microseconds (ie, 10ms time cycle duration), the bandwidth allocated to this virtual pipe is 300,000 bits per second.

Im Allgemeinen wird die für eine virtuelle Pipe zugeordnete Bandbreite oder Kapazität dadurch berechnet, dass die Anzahl der während jedes der Zeitzyklen übertragenen Bits durch die Zeitzyklusdauer dividiert wird. Im Fall eines Superzyklus wird die einer virtuellen Pipe zugeordnete Bandbreite dadurch berechnet, dass die Anzahl der während jedes der Superzyklen übertragenen Bits durch die Superzyklusdauer dividiert wird.in the Generally, the for calculates a bandwidth or capacity allocated to a virtual pipe, that the number of during each of the time cycles transmitted Is divided by the time cycle duration. In the case of a supercycle the bandwidth allocated to a virtual pipe is calculated by that the number of during each of the super cycles transmitted Bits is divided by the supercycle duration.

Da die wie in 3 gezeigte Struktur der Vermittlung 10 ermöglicht, dass ein Netz, das diese Vermittlungen umfasst, als eine große verteilte Pipeline-Architektur arbeitet, wie sie üblicherweise in digitalen Systemen und Computerarchitekturen zu finden ist, kann sie auch als ein Pipeline-Vermittlung bezeichnet werden.Since the like in 3 shown structure of mediation 10 allows a network comprising these switches to operate as a large distributed pipelined architecture, as commonly found in digital systems and computer architectures, it may also be referred to as a pipelined switch.

Jede Pipeline-Vermittlung 10 umfasst eine Mehrzahl adressierbarer Eingangsports 30 und Ausgangsports 40. Wie in 12 veranschaulicht ist, umfasst der Eingangsport 30 weiter eine Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 für die Abbildung jedes der Datenpakete, die bei einem der Eingangsports ankommen, auf einen jeweiligen der Ausgangsports. Wie in 16 veranschaulicht ist, umfasst der Ausgangsport 40 ferner eine Planungssteuereinheit und einen Sendepuffer 45. Wie in 9 gezeigt ist, ist ein Ausgangsport 40 über eine Kommunikationsverbindung 41 mit einem Eingangsport 30 verbunden. Die Kommunikationsverbindung kann unter Verwendung verschiedener Technologien realisiert werden, die mit der vorliegenden Erfindung vereinbar sind.Each pipeline switch 10 includes a plurality of addressable input ports 30 and output ports 40 , As in 12 is illustrated includes the input port 30 further a routing control unit 35 for mapping each of the data packets arriving at one of the input ports to a respective one of the output ports. As in 16 illustrated includes the output port 40 a scheduler and a send buffer 45 , As in 9 shown is an exit port 40 via a communication connection 41 with an input port 30 connected. The communication link can be realized using various technologies consistent with the present invention.

Wie in 3 gezeigt ist, wird die gemeinsame Zeitreferenz 002 an die Eingangsports 30 und an die Ausgangsports 40 von dem GPS-Zeitempfänger 20 geliefert, der sein Zeitgebungssignal von der GPS-Antenne 001 empfängt. GPS-Zeitempfänger sind von einer Vielzahl von Herstellern wie etwa von der TrueTime, Inc., (Santa Rosa, CA) erhältlich. Mit einer solchen Ausrüstung ist es überall auf der Erdkugel möglich, von dem UTC-Standard (Standard der Coordinated Universal Time) einen lokalen Takt mit einer Genauigkeit von ±1 Mikrosekunde aufrechtzuerhalten.As in 3 shown is the common time reference 002 to the entrance ports 30 and to the starting ports 40 from the GPS time receiver 20 Delivered its timing signal from the GPS antenna 001 receives. GPS time receivers are available from a variety of manufacturers such as from TrueTime, Inc., (Santa Rosa, CA). With such equipment, it is possible anywhere in the world to maintain a local clock with an accuracy of ± 1 microsecond from the UTC (Coordinated Universal Time) standard.

1.4 Die Kommunikationsverbindungs- und Zeitrahmenbegrenzer-Codierung1.4 The communication link and Time frame encoding

Die für das in dieser Erfindung offenbarte System verwendeten Kommunikationsverbindungen 41 können verschiedene Typen sein: Glasfaser, drahtlos usw. Die drahtlosen Übertragungsstrecken können z. B. zwischen wenigstens einer Bodenstation und einem Satelliten, zwischen zwei Satelliten, die sich auf einer Umlaufbahn um die Erde bewegen, oder zwischen zwei Bodenstationen sein.The communication links used for the system disclosed in this invention 41 can be different types: fiber optic, wireless, etc. The wireless transmission links can, for. Between at least one ground station and a satellite, between two satellites moving in orbit around the earth, or between two ground stations.

Anhand von 9 sind ein serieller Sender 49 und ein serieller Empfänger 31 veranschaulicht, wie sie mit jeder Übertragungsstrecke 41 gekoppelt sind. Für eine Übertragungsstrecke 41 einer seriellen Leitung können im Kontext dieser Erfindung eine Vielzahl von Codierungsschemata wie etwa SONET/SDH, 8B/10B Faserkanal, 4B/5B-FDDI (verteilte 4B/5B-Faserdatenschnittstelle) verwendet werden. Außer der Codierung und Decodierung der über die serielle Übertragungsstrecke gesendeten Daten sendet/empfängt der serielle Sender/Empfänger (49 in 12 und 31 in 16) Steuerwörter für eine Vielzahl von Steuerzwecken, die mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung meist nicht in Beziehung stehen. Allerdings wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Steuerwort, der Zeitrahmenbegrenzer (TFD), verwendet. Der TFD kennzeichnet die Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitrahmen und wird in einer im Folgenden als Teil des Ausgangsportbetriebs beschriebenen Weise von einem seriellen Sender 49 gesendet, wenn ein CTR-002-Takttickpunkt auftritt. Es ist notwendig, auf eindeutige Weise zwischen den Datenwörtern, die die Informationen übermitteln, und dem Steuersignal oder den Steuerwörtern (z. B. ist der TFD ein Steuersignal) über die serielle Übertragungsstrecke 41 zu unterscheiden. Es gibt viele Arten, dies zu tun. Eine Möglichkeit ist die Verwendung des (in der FDDI verwendeten) bekannten 4B/5B-Codierungsschemas. In diesem Schema wird jedes 8-Bit-Zeichen in zwei 4-Bit-Teile geteilt und daraufhin jeder Teil zu einem 5-Bit-Codewort codiert, das über die serielle Übertragungsstrecke 41 gesendet wird.Based on 9 are a serial transmitter 49 and a serial receiver 31 illustrates how they interact with each link 41 are coupled. For a transmission link 41 In the context of this invention, a plurality of encoding schemes such as SONET / SDH, 8B / 10B fiber channel, 4B / 5B FDDI (4B / 5B distributed fiber data interface) may be used in a serial line. In addition to encoding and decoding data sent over the serial link, the serial transceiver transmits / receives ( 49 in 12 and 31 in 16 ) Control words for a variety of control purposes, which are usually not related to the description of the present invention. However, in accordance with the present invention, a control word, the time frame delimiter (TFD), is used. The TFD identifies the boundary between two consecutive time frames and becomes a serial transmitter in a manner to be described below as part of the output port operation 49 sent when a CTR-002 tact tick occurs. It is necessary to clearly distinguish between the data words conveying the information and the control signal or words (e.g., the TFD is a control signal) over the serial link 41 to distinguish. There are many ways to do this. One possibility is to use the known 4B / 5B coding scheme (used in the FDDI). In this scheme, each 8-bit character is divided into two 4-bit parts, and then each part is encoded into a 5-bit codeword over the serial link 41 is sent.

10 veranschaulicht eine Codierungstabelle von 4-Bit-Daten in serielle 5-Bit-Codewörter. Das 4B/5B ist ein redundantes Codierungsschema, d. h., dass es mehr Codewörter als Datenwörter gibt. Folglich können einige der nicht verwendeten oder redundanten seriellen Codewörter verwendet werden, um Steuerinformationen zu übermitteln. 10 Figure 4 illustrates a coding table of 4-bit data in 5-bit serial codewords. 4B / 5B is a redundant coding scheme, ie that there are more codewords than data words. Thus, some of the unused or redundant serial codewords may be used to convey control information.

11 ist eine Tabelle mit 15 möglichen codierten Steuercodewörtern, die zum Übertragen des Zeitrahmenbegrenzers (TFD) über die serielle Übertragungsstrecke verwendet werden können. Die TFD-Übertragung ist für die Datenübertragung vollkommen transparent, sodass sie auf nichtzerstörende Weise in der Mitte der Datenpaketübertragung gesendet werden kann. 11 is a table of 15 possible coded control codewords that can be used to transmit the time frame delimiter (TFD) over the serial link. The TFD transfer is completely transparent to the data transfer, so it can be sent non-destructively in the middle of the data packet transfer.

Wenn die Kommunikationsverbindungen 41 SONET/SDH sind, kann der Zeitrahmenbegrenzer nicht als redundante serielle Codewörter eingebettet werden, da die serielle SONET/SDH-Codierung auf der Verwürfelung ohne Redundanz beruht. Folglich wird der TFD unter Verwendung der folgenden SONET/SDH-Rahmen-Steuerfelder realisiert: Transportorganisationsdaten (TOH) und Wegorganisationsdaten (POH). Obgleich das SONET/SDH einen 125-Mikrosekunden-Rahmen verwendet, wird angemerkt, dass es im Moment nicht direkt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, da die SONET/SDH-Rahmen nicht global synchronisiert sind und außerdem nicht mit der UTC synchronisiert sind. Falls die SONET/SDH-Rahmen dagegen global synchronisiert werden, kann das SONET/SDH kompatibel mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.When the communication links 41 SONET / SDH, the time frame delimiter can not be embedded as redundant serial codewords because SONET / SDH serial coding relies on scrambling without redundancy. Thus, the TFD is realized using the following SONET / SDH frame control fields: Transport Organization Data (TOH) and Path Organization Data (POH). Although the SONET / SDH uses a 125 microsecond frame, it is noted that at the moment it can not be used directly in accordance with the present invention, since the SONET / SDH frames are not globally synchronized and also not synchronized with the UTC are. In contrast, if the SONET / SDH frames are globally synchronized, the SONET / SDH can be used compatible with the present invention.

1.5 Der Eingangsport1.5 The input port

Wie in 12 gezeigt ist, besitzt der Eingangsport 30 drei Teile: einen seriellen Empfänger 31, eine Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 und getrennte Warteschlangen zu den Ausgangsports 36. Der serielle Empfänger 31 überträgt die Datenpakete und die Zeitrahmenbegrenzer zu der Leitweglenkungs-Steuereinheit 35.As in 12 is shown has the input port 30 three parts: a serial receiver 31 , a routing control unit 35 and separate queues to the output ports 36 , The serial receiver 31 transmits the data packets and the time frame delimiter to the routing control unit 35 ,

Die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 ist aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern des Datenpakets, aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Leitweglenkungs-Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms und der Leitweglenkungstabelle, die dazu verwendet wird, um den Ausgangsport zu bestimmen, zu dem das ankommende Datenpaket vermittelt werden sollte, konstruiert.The routing control unit 35 is composed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data packet, a read only memory (ROM) for storing the routing control unit processing program, and the routing table used therefor; to determine the output port to which the incoming data packet should be switched.

Wie in 13 veranschaulicht ist, enthält der Anfangsblock des ankommenden Datenpakets eine Kennung der virtuellen Pipe, PID 35C, die dazu verwendet wird, in der Leitweglenkungstabelle 35D die Adresse 35E der Warteschlange 36 nachzuschlagen, zu der das ankommende Datenpaket übertragen werden sollte. Bevor das Paket in seine Warteschlange 36 übertragen wird, wird die Ankunftszeit (ToA) 35T, wie in den 15A und 15B veranschaulicht ist, an dem Paketanfangsblock angebracht. Die ToA 35T wird von der Planungssteuereinheit 45 des Ausgangsports 40 bei der Berechnung der Weiterleitungszeit aus dem Ausgangsport verwendet und ist in 16 gezeigt.As in 13 is illustrated, the header of the incoming data packet contains a virtual pipe ID, PID 35C which is used in the routing table 35D the address 35E the queue 36 to look up to which the incoming data packet should be transmitted. Before the package in his queue 36 is transmitted, the arrival time (ToA) 35T as in the 15A and 15B is attached to the packet header. The ToA 35T is from the planning control unit 45 of the starting sport 40 used in calculating the forwarding time from the output port and is in 16 shown.

Das Datenpaket kann verschiedene Formate wie etwa Internetprotokoll, Version 4 (IPv4), Internetprotokoll, Version 6 (IPv6), Zellen des asynchronen Übertragungsmodus (ATM-Zellen) usw. haben. Die PID der Datenpakete können durch eines der Folgenden bestimmt werden: eine Internetprotokolladresse (IP-Adresse), eine Kennung einer virtuellen Leitung des asynchronen Übertragungsmodus (ATM), eine virtuelle Wegkennung (VCI/VPI), Adressen des Internetprotokolls, Version 6 (IPv6), Internet-MPLS-Etiketten (Internet-Multi-Protocol-Label-Switching-Adressen oder Internet-Multi-Protocol-Tag-Switching-Adressen) und IEEE-802-MAC-Adresse (IEEE-802-Media-Access-Control-Adresse) usw.The Data packet can be various formats such as internet protocol, Version 4 (IPv4), Internet Protocol, Version 6 (IPv6), Cells of the asynchronous transfer mode (ATM cells) etc. to have. The PID of the data packets can determined by one of the following: an internet protocol address (IP address), an identifier of a virtual wire of the asynchronous transfer mode (ATM), a virtual route identifier (VCI / VPI), addresses of the Internet protocol, Version 6 (IPv6), Internet MPLS labels (Internet Multi-Protocol Label Switching Addresses or Internet Multi-Protocol Tag Switching Addresses) and IEEE 802 MAC Address (IEEE 802 Media Access Control Address), etc.

14 veranschaulicht den Ablaufplan für das von der Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B ausgeführte Verarbeitungsprogramm für die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35. Das Programm reagiert auf zwei Grundereignisse von dem seriellen Empfänger 31 aus 14 illustrates the flowchart for the routing control unit 35B executed processing program for the routing control unit 35 , The program responds to two basic events from the serial receiver 31 out

12: den empfangenen Zeitrahmenbegrenzer TFD in Schritt 35-0 und das Empfangsdatenpaket in Schritt 35-02. Nach dem Empfang einer TFD berechnet die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 in Schritt 35-03 den Wert der Ankunftszeit (ToA) 35T, der an den ankommenden Datenpaketen angebracht ist. Für diese Berechnung verwendet sie eine Konstante Dconst, die die Zeitdifferenz zwischen dem Tickpunkt der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002 und dem Empfang des TFD zur Zeit t2 ist (die bei einer angrenzenden Vermittlung durch die CTR 002 an diesem Knoten erzeugt wird). Diese Zeitdifferenz wird durch die Tatsache verursacht, dass die Verzögerung von dem seriellen Sender 49 zu dem seriellen Empfänger 31 keine ganze Anzahl von Zeitrahmen ist. Wenn das Datenpaket in Schritt 35-02 empfangen wird, führt die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B drei Operationen aus, wie sie in Schritt 35-04 dargelegt sind: Anbringen der ToA, Nachschlagen der Adresse der Warteschlange 36 unter Verwendung der PID und Speichern des Datenpakets in dieser Warteschlange 36. 12 : the received time frame delimiter TFD in step 35-0 and the receive data packet in step 35-02 , Upon receipt of a TFD, the routing control unit calculates 35 in step 35-03 the value of the arrival time (ToA) 35T which is attached to the incoming data packets. For this calculation, it uses a constant Dconst, which is the time difference between the tick point of the common time reference (CTR) 002 and receiving the TFD at time t2 (which is at an adjacent switch by the CTR 002 is generated at this node). This time difference is caused by the fact that the delay from the serial transmitter 49 to the serial receiver 31 is not an integer number of timeframes. If the data packet in step 35-02 is received, the routing control unit performs 35B three operations off, as in step 35-04 setting out the ToA, looking up the address of the queue 36 using the PID and storing the data packet in this queue 36 ,

1.6 Die Switching Fabric1.6 The switching fabric

Es gibt verschiedene Arten, eine Switching Fabric zu realisieren. Allerdings ist die Switching Fabric für die vorliegende Erfindung peripher und wird somit nur kurz beschrieben. Die Haupteigenschaft, die die Switching Fabric sicherstellen sollte, ist, dass die Priorität für Pakete, für die das Prioritätsbit P (35P in den 15A und 15B) auf hoch gesetzt ist (d. h. reservierter Verkehr), in dem Ausgangsport auf eine konstante begrenzte Verzögerung – gemessen in Zeitrahmen – geschaltet wird.There are several ways to implement a switching fabric. However, the switching fabric for the present invention is peripheral and thus will be described only briefly. The main feature that should ensure the switching fabric is that the priority for packets for which the priority bit P ( 35P in the 15A and 15B ) is set high (ie reserved traffic) in which output port is switched to a constant limited delay measured in time frames.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, in der die Pakete in den Eingangsports bereits in Warteschlangen zu ihren jeweiligen Ausgangsports getrennt werden, ist dies möglich. Daraufhin kann die Verzögerung unter Verwendung des Clos-Satzes im Zeitbereich (siehe J. Y. Hui, "Switching and Traffic Theory for Integrated Broadband Networks", Seite 65) durch zwei Zeitrahmen, einen Zeitrahmen beim Eingangsport und einen Zeitrahmen, um über die Switching Fabric zu kommen, begrenzt werden. Es können weitere Realisierungen wie etwa auf der Grundlage eines gemeinsam genutzten Busses mit einem Round-Robin-Dienst der Datenpakete mit hoher Priorität oder eines Kreuzschienenschalters, verwendet werden.In accordance with the present invention, in which the packets in the input ports already queued to their respective output ports this is possible. Thereupon the delay can be using the Clos set in the time domain (see J.Y. Hui, "Switching and Traffic Theory for Integrated Broadband Networks ", Page 65) by two time frames, one time frame at the input port and a timeline to over the switching fabric come to be limited. There can be more Realizations such as based on a shared Bus with a round-robin service of the data packets with high priority or one Crossbar switch, to be used.

Ein weiterer möglicher Vermittlungsentwurf ist ein gemeinsam genutzter Speicher, der eine deterministische Verzögerungsbegrenzung von einem Eingangsport zu einem Ausgangsport sicherstellt. Paketvermittlungen mit gemeinsam genutzten Speichern sind kommerziell von verschiedenen Anbietern, z. B. der MMC Networks Inc. (Santa Clara, CA) erhältlich.One further possible Mediation design is a shared memory that has a deterministic delay limit from an input port to an output port. packet switches with shared memories are commercially different Suppliers, eg. From MMC Networks Inc. (Santa Clara, Calif.).

Die 15A und 15B veranschaulichen Datenpakete ohne bzw. mit einem angebrachten Zeitstempel.The 15A and 15B illustrate data packages without or with an attached timestamp.

1.7 Der Ausgangsport1.7 The starting port

Der Ausgangsport 40 ist in 16 veranschaulicht, wobei er eine Planungssteuereinheit mit einem Sendepuffer 45 und mit einem seriellen Sender 49 (wie hier zuvor beschrieben) umfasst. Die Planungssteuereinheit 45 führt eine Abbildung jedes der Datenpakete zwischen der zugeordneten jeweiligen Ankunftszeit (ToA) und einer zugeordneten Weiterleitungszeit aus dem Ausgangsport über den seriellen Sender 49 aus. Die Weiterleitungszeit wird in Bezug auf die gemeinsame Zeitreferenz (CTR) 002 bestimmt.The starting port 40 is in 16 illustrating a scheduler with a send buffer 45 and with a serial transmitter 49 (as described hereinbefore). The planning control unit 45 maintains a map of each of the data packets between the associated ones Time of arrival (ToA) and associated forwarding time from the output port via the serial transmitter 49 out. The forwarding time is compared to the common time reference (CTR) 002 certainly.

Es sind hier drei Ausgangsportkonfigurationen veranschaulicht: eine Doppelpuffer-Planungssteuereinheit, wie sie in den 17 und 18 gezeigt ist, eine allgemeine Planungssteuereinheit, wie sie in den 19, 20 und 21 gezeigt ist, und eine allgemeine Planungssteuereinheit mit Zeitstempel, wie sie in den 22 und 23 gezeigt ist.Three output port configurations are illustrated here: a dual-buffer scheduler, as described in US Pat 17 and 18 is shown, a general planning control unit, as in the 19 . 20 and 21 is shown, and a general planning control unit with timestamp, as shown in the 22 and 23 is shown.

Die Doppelpuffer-Planungssteuereinheit 46, wie sie in dem Blockschaltplan aus 17 und in dem Ablaufplan aus 18 veranschaulicht ist, ist aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern des Datenpakets und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert. Jeder Zeitrahmen, wie er durch die gemeinsame Zeitreferenz 002 spezifiziert ist, wird als ein geradzahliger Tickpunkt oder als ein ungeradzahliger Tickpunkt betrachtet. Die Bestimmung eines geradzahligen Tickpunkts gegenüber einem ungeradzahligen Tickpunkt erfolgt relativ zu Anfang eines Zeitzyklus. In der bevorzugten Ausführungsform wird der erste Zeitrahmen eines Zeitzyklus als ein ungeradzahliger Tickpunkt bestimmt, wird der zweite Zeitrahmen des Zeitzyklus als ein geradzahliger Tickpunkt bestimmt, wird der dritte Zeitrahmen des Zeitzyklus als ein ungeradzahliger Tickpunkt bestimmt usw., wobei die Bestimmung eines geradzahligen gegenüber einem ungeradzahligen Tickpunkt, wie gezeigt ist, für die Dauer des Zeitzyklus wechselt. In einer alternativen Ausführungsform wird der erste Zeitrahmen eines Zeitzyklus als ein geradzahliger Tickpunkt bestimmt, wird der zweite Zeitrahmen des Zeitzyklus als ein ungeradzahliger Tickpunkt bestimmt, wird der dritte Zeitrahmen als ein geradzahliger Tickpunkt bestimmt usw., wobei die Bestimmung eines geradzahligen Tickpunkts gegenüber einem ungeradzahligen Tickpunkt wie gezeigt für die Dauer des Zeitzyklus wechselt. Die tatsächliche Folge geradzahliger Tickpunkte gegenüber ungeradzahligen Tickpunkten von Zeitrahmen in einem Zeitzyklus kann ohne Verlust der Allgemeinheit beliebig gestartet werden.The dual buffer scheduling controller 46 as stated in the block diagram 17 and in the schedule 18 is constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data packet, and a read only memory (ROM) for storing the controller processing program. Each time frame, as defined by the common time reference 002 is considered to be an even tick point or an odd tick point. The determination of an even tick point versus an odd tick point is relative to the beginning of a time cycle. In the preferred embodiment, the first time frame of a time cycle is determined to be an odd tick point, if the second time frame of the time cycle is determined to be an even tick point, the third time frame of the time cycle is determined to be an odd tick point, and so on, with the determination of even versus odd Tick point, as shown, changes for the duration of the time cycle. In an alternative embodiment, the first time frame of a time cycle is determined to be an even tick point, if the second time frame of the time cycle is determined to be an odd tick point, the third time frame is determined to be an even tick point, and so forth, determining the even tick point versus an odd tick point as shown changes for the duration of the time cycle. The actual sequence of even tick points versus odd tick points of time frames in a time cycle can be arbitrarily started without loss of generality.

Die Doppelpuffer-Planungssteuereinheit 46 arbeitet auf die folgende Weise. Von der Switching Fabric 50 kommen über die Übertragungsstrecke 51 Datenpakete an. Wenn das Prioritätsbit 35P aktiviert wird (d. h. reservierter Verkehr), wird das Paket (während ungeradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz) über den Paket-DMUX-(Demultiplexer) 51S über die Übertragungsstrecke 51-1 zum Puffer Ba vermittelt und während geradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz über die Übertragungsstrecke 51-2 zum Puffer Bb vermittelt. Datenpakete, in denen das Prioritätsbit 35P nicht aktiviert ist (d. h. nicht reservierter Verkehr), werden über den Paket-DMUX-(Demultiplexer) 51S über die Übertragungsstrecke 51-3 zum Puffer Bc "des besten Bemühens" vermittelt. Die Sendepuffer-Auswahloperation wird durch das Auswahlsignal 46A gesteuert, das die Doppelpuffer-Planungssteuereinheit mit dem Paket-DMUX-(Demultiplexer) 51S verbindet.The dual buffer scheduling controller 46 works in the following way. From the switching fabric 50 come over the transmission line 51 Data packets. If the priority bit 35P is activated (ie reserved traffic), the packet (during odd tick points of the common time reference) is sent via the packet DMUX (demultiplexer). 51S over the transmission line 51-1 to the buffer Ba and during even tick points of the common time reference over the transmission link 51-2 mediated to the buffer Bb. Data packets in which the priority bit 35P is not activated (ie unreserved traffic), are sent via the packet DMUX (demultiplexer) 51S over the transmission line 51-3 to the buffer Bc of "best effort" mediates. The transmit buffer selection operation is performed by the selection signal 46A Controlling the Dual Buffer Scheduling Controller with the Packet DMUX (Demultiplexer) 51S combines.

Die Datenpakete werden während ungeradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz über die Leitung 46-2 vom Puffer Bb und während geradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz über die Verbindung 46-1 vom Puffer Ba über den Paket-MUX-(Multiplexer) 47S und die Verbindung 47C in 17 zu dem seriellen Sender 49 weitergeleitet. Falls der Puffer Bb während ungeradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz leer ist, werden Datenpakete von dem Puffer Bc "des besten Bemühens" zu dem seriellen Sender weitergeleitet. Falls der Puffer Ba während geradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz leer ist, werden Datenpakete von dem Puffer Bc "des besten Bemühens" zu dem seriellen Sender weitergeleitet. Die Sendepuffer-Auswahloperation wird durch das Auswahlsignal 46B gesteuert, das die Doppelpuffer-Planungssteuereinheit 46 mit dem Paket-MUX-(Multiplexer) 47S verbindet.The data packets are routed through the line during odd tick points of the common time reference 46-2 from the buffer Bb and during even tick points of the common time reference over the connection 46-1 from the buffer Ba via the packet MUX (multiplexer) 47S and the connection 47C in 17 to the serial transmitter 49 forwarded. If the buffer Bb is empty during odd tick points of the common time reference, data packets are forwarded from the best effort buffer Bc to the serial transmitter. If the buffer Ba is empty during even tick points of the common time reference, data packets are forwarded from the best effort buffer Bc to the serial transmitter. The transmit buffer selection operation is performed by the selection signal 46B controlled by the double buffer scheduler 46 with the packet MUX (Multiplexer) 47S combines.

In den 19, 20 und 21 ist der Betrieb einer allgemeineren Planungssteuereinheit 45 beschrieben, die einen Sendepuffer 45C und eine Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D enthält. Die Datenpaket-Planungssteuereinheit 45A führt zusammen mit der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D unter Verwendung der PID 35C und der Datenpaket-Ankunftszeit (ToA) 35T die Abbildung aus, um den jeweiligen Zeitrahmen zu bestimmen, zu dem ein jeweiliges Paket aus dem Ausgangsport weitergeleitet werden sollte. Die beiden Steuereinheiten 45A und 45D sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.In the 19 . 20 and 21 is the operation of a more general planning control unit 45 described a send buffer 45C and a selection buffer controller 45D contains. The data packet planning control unit 45A performs together with the select buffer controller 45D using the PID 35C and the data packet arrival time (ToA) 35T the map to determine the particular time frame at which a particular packet should be forwarded out of the egress port. The two control units 45A and 45D are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

Die Datenpakete kommen über die Übertragungsstrecke 51 von der Switching Fabric 50 an. Die Datenpakete, bei denen das Prioritätsbit 35P aktiviert ist (d. h. reservierter Verkehr), werden durch die Planungssteuereinheit 45A zu einem der k Sendepuffer 45C (B-1, B-2, ..., B-k) vermittelt. Wie in 5 gezeigt ist, wird jeder der k Puffer zum Speichern von Paketen bestimmt, die in jedem der k Zeitrahmen in jedem Zeitzyklus weitergeleitet werden.The data packets come over the transmission link 51 from the switching fabric 50 at. The data packets where the priority bit 35P is activated (ie reserved traffic), by the scheduling control unit 45A to one of the k send buffers 45C (B-1, B-2, ..., Bk). As in 5 is shown, each of the k buffers is determined to store packets forwarded in each of the k time frames in each time cycle.

In 20 ist der Ablaufplan für das durch die Planungssteuereinheit ausgeführte Programm veranschaulicht. Wenn in Schritt 45-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID 35C in dem Datenpaket-Anfangsblock verwendet, um, wie in Schritt 45-04 spezifiziert ist, den Weiterleitungsparameter 45F in der Weiterleitungstabelle (45B aus 19) nachzuschlagen. Nachfolgend wird in Schritt 45-05 durch Subtrahieren der Ankunftszeit ToA 35T von der gemeinsamen Zeitreferenz CTR 002 und durch Addieren des Weiterleitungsparameters 45F der Index i des Sendepuffers zwischen B-1 und B-k' berechnet und daraufhin das ankommende Datenpaket, wie in Schritt 45-06 spezifiziert ist, zum Sendepuffer B-i vermittelt.In 20 the flowchart for the program executed by the scheduling controller is illustrated. When in step 45-03 the data package received from the fabric becomes the PID 35C used in the data packet header to, as in step 45-04 is specified, the forwarding parameter 45F in the forwarding table ( 45B out 19 ) look up. The following will be in step 45-05 by subtracting the arrival time ToA 35T from the common time reference CTR 002 and adding the forwarding parameter 45F the index i of the send buffer between B-1 and Bk 'is calculated and then the incoming data packet as in step 45-06 is specified to the transmit buffer Bi mediated.

Ankommende Datenpakete, in denen das Prioritätsbit 35P nicht aktiviert ist (d. h. nicht reservierter Verkehr), werden durch die Planungssteuereinheit über die Verbindung 45-be zu dem Sendepuffer B-E "des besten Bemühens" vermittelt.Incoming data packets in which the priority bit 35P is not activated (ie unreserved traffic) are transmitted by the scheduling control unit via the connection 45 -be to the send buffer BE of "best effort".

21 veranschaulicht den Ablaufplan für den Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D. Die Steuereinheit 45D reagiert in Schritt 45-11 auf den Tickpunkt 002 der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) und inkrementiert in Schritt 45-12 den Sendepufferindex i (d. h. i := i + 1 mod k', wobei k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist) und sendet einen Zeitrahmenbegrenzer TFD an den seriellen Sender. Falls der Sendepuffer B-i daraufhin, wie in Schritt 45-14 angegeben ist, nicht leer ist, sendet sie in Schritt 45-13 ein Datenpaket vom Sendepuffer B-i, während sie andernfalls, wie in Schritt 45-15 angegeben ist, ein Datenpaket "des besten Bemühens" von dem Puffer B-be "des besten Bemühens" sendet. 21 illustrates the flowchart for the operation of the selection buffer controller 45D , The control unit 45D reacts in step 45-11 on the tick point 002 the common time reference (CTR) and incremented in step 45-12 transmit buffer index i (ie, i: = i + 1 mod k ', where k' is the number of scheduled traffic buffers) and sends a time frame delimiter TFD to the serial transmitter. If the transmission buffer Bi then, as in step 45-14 is not empty, send it in step 45-13 a data packet from the send buffer bi, while otherwise, as in step 45-15 is specified, sends a "best effort" data packet from the "best effort" buffer B-be.

Die 22 und 23 veranschaulichen ein System mit einer Planungssteuereinheit, wobei jedes der Datenpakete einen Anfangsblock umfasst, der einen zugeordneten Zeitstempel enthält. Der Zeitstempel wird durch ein Internet-Echtzeitprotokoll (Internet-RTP) erzeugt, in dem sein Datenpaketformat in 22 veranschaulicht ist. Alternativ kann der Zeitstempel durch eine vordefinierte der Vermittlungen 10 in dem System erzeugt werden oder kann der Zeitstempel bei einer jeweiligen Endstation für die Aufnahme in das jeweilige Ursprungsdatenpaket erzeugt werden.The 22 and 23 illustrate a system with a scheduling controller, wherein each of the data packets comprises a header containing an associated timestamp. The timestamp is generated by an internet real-time protocol (Internet RTP) in which its data packet format is stored in 22 is illustrated. Alternatively, the timestamp may be defined by a predefined one of the exchanges 10 be generated in the system or the time stamp can be generated at a respective end station for inclusion in the respective original data packet.

23 veranschaulicht den Betrieb der Planungssteuereinheit für den Fall, dass der Datenpaket-Anfangsblock einen Zeitstempel 35TS enthält. Von der Switching Fabric 50 kommen über die Übertragungsstrecke 51 Datenpakete an. Datenpakete, in denen das Prioritätsbit 35P gesetzt ist (d. h. reservierter Verkehr), werden durch die Planungssteuereinheit zu einem der k Sendepuffer 45C (B-1, B-2, ..., B-k) vermittelt. Wie in 5 gezeigt ist, wird jeder der k Puffer zum Speichern von Paketen bestimmt, die in jedem der k Zeitrahmen in jedem Zeitzyklus weitergeleitet werden. In 23 ist der Ablaufplan für das durch die Planungssteuereinheit ausgeführte Programm veranschaulicht. Wenn in Schritt 45-21 ein Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird, wie in Schritt 45-22 angegeben ist, die PID 35C in dem Datenpaket-Anfangsblock verwendet, um in der Weiterleitungstabelle 45B den Weiterleitungsparameter 45F nachzuschlagen. Nachfolgend wird in Schritt 45-23 durch Subtrahieren der Ankunftszeit ToA 35T von der gemeinsamen Zeitreferenz CTR 002 und durch Addieren des Weiterleitungsparameters 45F der Index i des Sendepuffers zwischen B-1 und B-k berechnet und daraufhin das ankommende Datenpaket, wie in Schritt 45-24 angegeben ist, zum Sendepuffer B-i vermittelt. 23 illustrates the operation of the scheduling controller in the event that the packet header is timestamped 35TS contains. From the switching fabric 50 come over the transmission line 51 Data packets. Data packets in which the priority bit 35P is set (ie, reserved traffic), become one of the k send buffers by the scheduling controller 45C (B-1, B-2, ..., Bk). As in 5 is shown, each of the k buffers is determined to store packets forwarded in each of the k time frames in each time cycle. In 23 the flowchart for the program executed by the scheduling controller is illustrated. When in step 45-21 a data packet is received from the fabric, as in step 45-22 is specified, the PID 35C in the data packet header used in the routing table 45B the forwarding parameter 45F look up. The following will be in step 45-23 by subtracting the arrival time ToA 35T from the common time reference CTR 002 and adding the forwarding parameter 45F the index i of the send buffer between B-1 and Bk is calculated and then the incoming data packet as in step 45-24 is specified to the transmission buffer Bi mediated.

2 Zeitgestützte Leitweglenkung2 Time-based routing

In dieser Variante dieser Erfindung wird ein Paket, das bei einem Eingangsport einer Vermittlung ankommt, auf der Grundlage (i) seiner Position in dem vordefinierten Zeitintervall und (ii) der eindeutigen Adresse des ankommenden Eingangsports zu einem Ausgangsport vermittelt. Jede Vermittlung entlang einer Route von einer Quelle zu einem Ziel leitet Pakete in periodischen Zeitintervallen, die unter Verwendung der gemeinsamen Zeitreferenz vordefiniert werden, zu einem Ziel weiter. Die Zeitintervalldauer kann länger als die für das Senden eines Pakets erforderliche Zeitdauer sein.In This variant of this invention is a package that at an input port a mediation arrives on the basis of (i) its position in the predefined time interval and (ii) the unique address of the incoming input port to an output port. Any mediation along a route from a source to a destination routes packets at periodic time intervals using the common time reference, to a goal further. The time interval duration may be longer than that for sending duration of a package.

24 zeigt eine schematische Beschreibung einer Vermittlung 10. Die Vermittlung 10 ist aus vier Komponenten konstruiert: einer Mehrzahl eindeutig adressierbarer Eingangsports 30 (in 24 gibt es N solcher Ports), einer Mehrzahl eindeutig adressierbarer Ausgangsports 40 (in 24 gibt es N solcher Ports), eine Switching Fabric 50 und einen Zeitempfänger 20 des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) mit einer GPS-Antenne 001. Der GPS-Zeitempfänger stellt für alle Eingangs- und Ausgangsports eine gemeinsame Zeitreferenz (CTR) 002 bereit. Die gemeinsame Zeitreferenz wird in Zeitrahmen aufgeteilt. Jeder der Zeitrahmen besteht ferner aus vordefinierten Positionen, sodass der Eingangsport die Positionen eindeutig identifizieren kann. Die Zeit und die Position, zu denen ein Datenpaket an dem Eingangsport ankommen, werden von der Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 in 12 verwendet, um den Ausgangsport zu bestimmen, zu dem dieses ankommende Datenpaket vermittelt werden sollte. 24 shows a schematic description of a switch 10 , The mediation 10 is constructed of four components: a plurality of uniquely addressable input ports 30 (in 24 there are N such ports), a plurality of uniquely addressable output ports 40 (in 24 there are N such ports), a switching fabric 50 and a time receiver 20 Global Positioning System (GPS) with a GPS antenna 001 , The GPS time receiver provides a common time reference (CTR) for all input and output ports 002 ready. The common time reference is divided into time frames. Each of the time frames also consists of predefined positions so that the input port can uniquely identify the positions. The time and position at which a data packet arrives at the input port is provided by the routing control unit 35 in 12 used to determine the output port to which this incoming data packet should be switched.

In 24 hat jeder der Zeitrahmen t = i und t = i + 1 vier vordefinierte Positionen: a, b, c und d. An jeder der Positionen kann ein Datenpaket gespeichert werden. Wie im Folgenden erläutert wird, können die Positionen zwischen den Datenpaketen variabler Größe explizit mit Positionsbegrenzern (PDs) markiert werden oder implizit markiert werden. Die implizite Position in einem Zeitrahmen kann entweder durch Messen von Zeitverzögerungen – dies ist geeignet für das Senden von ATM-Zellen (Zellen des asynchronen Übertragungsmodus) mit einer festen Größe – oder durch Anordnen von Datenpaketen variabler Größe an den vordefinierten Positionen in jedem der Zeitrahmen – erzielt werden – wobei dann, wenn der Ausgangsport 40 an einer vordefinierten Position kein Datenpaket zu Senden hat, ein leeres Datenpaket oder Nulldatenpaket gesendet werden sollte.In 24 each of the time frames t = i and t = i + 1 has four predefined positions: a, b, c and d. At each of the positions, a data packet can be stored. As will be explained below, the locations between the variable size data packets may be explicitly marked with position delimiters (PDs) or implicitly marked. The implied position in a time frame can either be by measuring time delays - this is suitable for transmitting ATM cells (cells of the asynchronous transfer mode) of a fixed size - or by arranging variable size data packets at the predefined positions in each of the time frames - wherein if the output port 40 If no data packet has to be sent at a predefined position, an empty data packet or null data packet should be sent.

25 zeigt eine Achse der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002, die in Zeitzyklen geteilt ist. Jeder Zeitzyklus ist in vordefinierte Rahmen geteilt. Jeder der Zeitrahmen hat vordefinierte Positionen: a, b, c und d entweder fester Größe (in Bezug auf die Zeitdauer) oder variabler Größe (in Bezug auf die Zeitdauer), wobei die vordefinierte Position folglich entweder Datenpakete fester Größe oder Datenpakete veränderlicher Größe haben kann. 25 shows an axis of the common time reference (CTR) 002 that is divided into time cycles. Each time cycle is divided into predefined frames. Each of the time frames has predefined positions: a, b, c, and d of either fixed size (in terms of time duration) or variable size (in terms of time duration), and thus the predefined position can either have fixed size data packets or variable size data packets ,

2.1 Der zeitgestützte Eingangsport2.1 The time-based input port

Der in 12 gezeigte Eingangsport 30 hat drei Teile: einen seriellen Empfänger 31, eine zeitgestützte Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 und getrennte Warteschlangen 36 zu der Mehrzahl von Ausgangsports 40. Der serielle Empfänger 31 überträgt Datenpakete, Zeitrahmenbegrenzer (TFD) und Positionsbegrenzer (PD) zu der zeitgestützten Leitweglenkungs-Steuereinheit 35.The in 12 shown input port 30 has three parts: a serial receiver 31 , a time-based routing control unit 35 and separate queues 36 to the plurality of output ports 40 , The serial receiver 31 transmits data packets, time frame delimiter (TFD) and position delimiter (PD) to the time-scheduled routing control unit 35 ,

Die Leitweglenkungs-Steuereinheit ist aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Datenpakete und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des zeitgestützten Leitweglenkungs-Steuereinheits-Verarbeitungsprogramm konstruiert, wobei für die Bestimmung der folgenden Parameter (siehe 35D in 26, 27 und 29) eine zeitgestützte Leitweglenkungstabelle verwendet wird:

  • 1. Der Parameter 35-1 in Tabelle 35D (27 und 29) – der Ausgangsport 40, zu dem das ankommende Datenpaket vermittelt werden sollte – dieser Parameter wird verwendet, um das Datenpaket zu der Warteschlange 36 zu vermitteln, die die vorderste zu dem entsprechenden Ausgangsport ist;
  • 2. der Parameter 35-2 in Tabelle 35D (27 und 29) – der abgehende Zeitrahmen, in dem das Datenpaket aus dem Ausgangsport weitergeleitet wird – dieser Parameter wird an dem Datenpaket-Anfangsblock in 27 angebracht, und
  • 3. der Parameter 35-3 in Tabelle 35D (27 und 29) – die Position in dem abgehenden Zeitrahmen, in dem das Datenpaket aus dem Ausgangsport weitergeleitet wird – dieser Parameter wird an dem Datenpaket-Anfangsblock in 28 angebracht.
The routing control unit is constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data packets, and a read only memory (ROM) for storing the time-based routing control unit processing program the determination of the following parameters (see 35D in 26 . 27 and 29 ) a time-based routing table is used:
  • 1. The parameter 35-1 in table 35D ( 27 and 29 ) - the output port 40 to which the incoming data packet should be switched - this parameter is used to route the data packet to the queue 36 to mediate, which is the foremost to the corresponding output port;
  • 2. the parameter 35-2 in table 35D ( 27 and 29 ) - the outgoing time frame in which the data packet is forwarded from the output port - this parameter is entered at the data packet header in 27 appropriate, and
  • 3. the parameter 35-3 in table 35D ( 27 and 29 ) - the position in the outgoing time frame in which the data packet is forwarded from the output port - this parameter is entered at the data packet header in 28 appropriate.

Die zeitgestützte Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B bestimmt den Eintrag für die zeitgestützte Leitweglenkungstabelle 35D in den 27 und 29 auf verschiedene Weise wie etwa:

  • 1. Lokale Zeit und Position unter Verwendung (1) des Zeitrahmens der Ankunft (ToA) 35T – des Zeitrahmens unter Verwendung der gemeinsamen Zeitreferenz 002 und (2) des Positionswerts 35P in diesem Zeitrahmen, gemessen durch den Positionszähler 35PC. Dies ist in 12 gezeigt.
  • 2. Den Zeitstempel 35TS und die Position 35PC unter Verwendung (1) des Zeitstempels 35TS in dem Datenpaket-Anfangsblock in 28B und (2) des Positionswerts 35P in diesem Zeitrahmen, gemessen durch den Positionszähler 35PC
  • 3. Den Zeitstempel PID (der in den Paketanfangsblöcken in 28 gezeigt ist) und die Position 35PC durch (1) den Zeitstempel 35TS in dem Datenpaket-Anfangsblock in 28B, (2) die ID der virtuellen Pipe (PID) 35C in dem Datenpaket-Anfangsblock in 28B (die virtuelle Pipe wird am Ende dieser Beschreibung ausführlich diskutiert) und (3) den Positionswert 35P in diesem Zeitrahmen, gemessen durch den Positionszähler 35PC. Dies ist in 29 gezeigt.
The time-based routing control unit 35B determines the entry for the time-based routing table 35D in the 27 and 29 in different ways like:
  • 1. Local time and position using (1) the time frame of arrival (ToA) 35T The time frame using the common time reference 002 and (2) the position value 35P in this time frame, measured by the position counter 35PC , This is in 12 shown.
  • 2. The timestamp 35TS and the position 35PC using (1) the timestamp 35TS in the data packet header in 28B and (2) of the position value 35P in this time frame, measured by the position counter 35PC
  • 3. The timestamp PID (which is in the packet headers in 28 shown) and the position 35PC by (1) the time stamp 35TS in the data packet header in 28B , (2) the virtual pipe ID (PID) 35C in the data packet header in 28B (the virtual pipe is discussed in detail at the end of this description) and (3) the position value 35P in this time frame, measured by the position counter 35PC , This is in 29 shown.

Die Datenpakete, siehe z. B. 28, können verschiedene Formate wie etwa Internetprotokoll, Version 4 (IPv4), Internetprotokoll, Version 6 (IPv6), Zellen des asynchronen Übertragungsmodus (ATM) haben. Die PID 35C der Datenpakete kann durch eines der Folgenden bestimmt werden: durch eine Internetprotokolladresse (IP-Adresse), durch einen asynchronen Übertragungsmodus (ATM), durch eine Kennung einer virtuellen Leitung und durch eine virtuelle Wegkennung (VCI/VPI), durch eine Adresse des Internetprotokolls, Version 6 (IPv6), durch Internet-MPLS-Etiketten (Internet-Multi-Protocol-Label-Switching-Adressen oder Internet-Multi-Protocol-Tag-Switching-Adressen) und durch eine IEEE-802-MAC-Adresse (IEEE-802-Media-Access-Control-Adresse).The data packets, see z. B. 28 , various formats, such as Internet Protocol Version 4 (IPv4), Internet Protocol, Version 6 (IPv6), may have asynchronous transfer mode (ATM) cells. The PID 35C The data packets may be determined by one of the following: an Internet Protocol (IP) address, an Asynchronous Transfer Mode (ATM), a Virtual Line Identifier, and a Virtual Route Identifier (VCI / VPI), an Internet Protocol address, Version 6 (IPv6), Internet Multi-Protocol Label Switching Addresses (Internet Multi-Protocol Tag Switching Addresses), and IEEE 802 (IEEE 802) MAC Addressing. 802 Media Access Control address).

Der Zeitstempel 35TS in dem Paketanfangsblock in 28B kann durch eine Anwendung erzeugt werden, die das Internet-Echtzeitprotokoll (RTP) verwendet, und wird außerdem in dem Standard ITU-T H.323 verwendet. Solche Datenpakete verwenden das in 22 gezeigte Format. Alternativ kann der Zeitstempel durch eine vordefinierte der Vermittlungen in dem System erzeugt werden oder wird der Zeitstempel alternativ bei dem jeweiligen Endknoten zur Aufnahme in das jeweilige Ursprungsdatenpaket erzeugt.The timestamp 35TS in the packet header in 28B can be generated by an application using the Internet Real-Time Protocol (RTP) and is also used in the ITU-T H.323 standard. Such data packets use the in 22 shown format. Alternatively, the time stamp may be generated by a predefined one of the exchanges in the system, or alternatively the time stamp may be generated at the respective end node for inclusion in the respective original data packet.

30 ist eine ausführliche Beschreibung des durch die zeitgestützte Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B ausgeführten Programms. Das Programm reagiert auf drei Ereignisse von dem seriellen Empfänger 31 und auf den Positionswert 35P innerhalb dieses Zeitrahmens, gemessen durch den Positionszähler 35PC. Das zeitgestützte Leitweglenkungs-Steuereinheitsprogramm 30, das die drei Parameter in Tabelle 35D in den 27 und 29 verwendet, denen dieses ankommende Paket zugeordnet ist, arbeitet wie folgt:

  • 1. Empfange den Zeitrahmenbegrenzer TFD 35-1 – wie in 135-04 aus 30 angegeben ist, setzt die Leitweglenkungs-Steuereinheit in Reaktion auf dieses Ereignis den Positionszähler zurück (35P: = 0 in 135-04 aus 30) und berechnet den Wert des Ankunftszeitrahmens (ToA) 35T. Für diese Berechnung verwendet sie eine Konstante Dconst, die die Zeitdifferenz zwischen dem Tickpunkt der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002 und dem Empfang des TFD zum Zeitpunkt t2 ist (es wird angemerkt, dass der TFD in einer angrenzenden Vermittlung durch die CTR 002 an diesem Knoten erzeugt wurde). Diese Zeitdifferenz wird durch die Tatsache verursacht, dass die Verzögerung von dem seriellen Sender 49 zu dem seriellen Empfänger 31 keine ganze Anzahl von Zeitrahmen ist.
  • 2. Empfange den Positionsbegrenzer PD 135-02 – inkrementiert in Reaktion auf dieses Ereignis den Positionszähler, 35P := 35P + 1, 135-05 aus 30.
  • 3. Empfange das Datenpaket 135-03 – wie in 135-06 aus 30 gezeigt ist, werden in Reaktion auf dieses Ereignis drei Operationen ausgeführt: (1) an dem Paketanfangsblock wird der Parameter 35-2 des abgehenden Zeitrahmens angebracht, (2) an dem Paketanfangsblock wird der Parameter 35-3 der Position in dem abgehenden Zeitrahmen angebracht und (3) das Datenpaket wird unter Verwendung des Ausgangsportparameters 35-1 in Tabelle 35D in den 27 und 29 in der Warteschlange 36 gespeichert.
30 is a detailed description of the time-based routing control unit 35B executed program. The program responds to three events from the serial receiver 31 and on the position value 35P within this timeframe, measured by the posi tion counter 35PC , The time-based routing controller program 30 which contains the three parameters in Table 35D 27 and 29 used to which this incoming packet is assigned works as follows:
  • 1. Receive the time frame delimiter TFD 35-1 - as in 135-04 out 30 is specified, the routing control unit resets the position counter (35P: = 0 in 135-04) in response to this event 30 ) and calculates the value of the arrival time frame (ToA) 35T. For this calculation, it uses a constant Dconst, which is the time difference between the tick point of the common time reference (CTR) 002 and receiving the TFD at time t2 (note that the TFD is in an adjacent switch by the CTR 002 was generated at this node). This time difference is caused by the fact that the delay from the serial transmitter 49 to the serial receiver 31 is not an integer number of timeframes.
  • 2. Receive the position limiter PD 135-02 Increments the position counter in response to this event, 35P : = 35P + 1, 135-05 out 30 ,
  • 3. Receive the data packet 135-03 - as in 135-06 out 30 3, three operations are performed in response to this event: (1) at the packet header becomes the parameter 35-2 the outgoing time frame is attached, (2) at the packet header becomes the parameter 35-3 the position in the outgoing time frame and (3) the data packet is determined using the output port parameter 35-1 in Table 35D in the 27 and 29 in the queue 36 saved.

2.2 Der zeitgestützte Ausgangsport2.2 The time-based output port

Der Ausgang ist in 16 gezeigt und besitzt zwei Teile, eine Planungssteuereinheit mit einem Sendepuffer 45 und einen wie zuvor beschriebenen seriellen Sender 49. Die Datenpaketplanungs-Steuereinheit 45A in 19 überträgt das Datenpaket wie im Folgenden beschrieben zu dem Sendepuffer, der ein Schreib-Lese-Speicher (RAM) 45C ist.The output is in 16 and has two parts, a scheduling control unit with a transmit buffer 45 and a serial transmitter as described above 49 , The data packet planning control unit 45A in 19 transmits the data packet to the send buffer containing a read-write memory (RAM) as described below. 45C is.

In den 19, 31 und 32 wird der Betrieb der Datenpaketplanungs-Steuereinheit 45 beschrieben, die einen Sendepuffer 45C und eine Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D enthält. Die Planungssteuereinheit 45A führt zusammen mit der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D unter Verwendung der zwei Parameter 35-2 und 35-3, die durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B an dem Datenpaket angebracht werden, die Abbildung aus. Beide Steuereinheiten sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.In the 19 . 31 and 32 becomes the operation of the data packet planning control unit 45 described a send buffer 45C and a selection buffer controller 45D contains. The planning control unit 45A performs together with the select buffer controller 45D using the two parameters 35-2 and 35-3 through the routing control unit 35B attached to the data packet, the figure out. Both control units are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data, and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

Von der Switching Fabric 50 über die Übertragungsstrecke 51 ankommende Datenpakete, in denen ihr Prioritätsbit 35P aktiviert ist (d. h. reservierter Verkehr), werden durch die Datenpaketplanungs-Steuereinheit 45A zu einem der k' Sendepuffer 45C vermittelt: B-1, B-2, ..., B-k' (wenn k' = k ist, wobei k die in Zeitrahmen gemessene Zeitzyklusgröße ist, liegt ein Spezialfall vor). Jeder der k' Puffer ist zum Speichern eines Pakets bestimmt, das in einer zyklisch wiederkehrenden Reihenfolge in jedem der wie in den 5 und 6 gezeigten k Zeitrahmen in jedem Zeitzyklus weitergeleitet wird. Das tatsächliche durch die Datenpaketplanungs-Steuereinheit ausgeführte Programm ist in 31 beschrieben. Wenn von der Fabric 145-01 ein Datenpaket empfangen wird (in 31 ), werden, wie in 31 in 145-02 angegeben ist, die zwei Parameter 35-2 und 35-3 in dem Datenpaket-Anfangsblock verwendet, um zu bestimmen, in welchem der Sendepuffer zwischen B-1 und B-k' und an welcher Position dieses Datenpaket zu speichern ist.From the switching fabric 50 over the transmission line 51 incoming data packets containing their priority bit 35P is activated (ie reserved traffic), by the data packet scheduling control unit 45A to one of the k 'send buffers 45C conveys: B-1, B-2, ..., Bk '(if k' = k, where k is the time cycle size measured in time frames, there is a special case). Each of the k 'buffers is destined to store a packet which is in a cyclically repeating order in each of the like 5 and 6 shown k time frame is forwarded in each time cycle. The actual program executed by the data packet scheduling control unit is in 31 described. If from the fabric 145-01 a data packet is received (in 31 ), as in 31 in 145-02 is specified, the two parameters 35-2 and 35-3 in the data packet header to determine in which of the transmit buffers between B-1 and Bk 'and at which position this data packet is to be stored.

Ankommende Datenpakete, in denen ihr Prioritätsbit 35P, siehe 28, nicht aktiviert ist (d. h. nicht reservierter Verkehr), werden durch die Datenpaketplanungs-Steuereinheit über die Verbindung 45-be zu dem Sendepuffer B-E "des besten Bemühens" vermittelt.Incoming data packets containing their priority bit 35P , please refer 28 is not activated (ie unreserved traffic) are switched by the data packet scheduler control unit over the connection 45-be to the best effort send buffer BE.

32 zeigt den Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D, die, wie in 145-11 (32) angegeben ist, auf den Tickpunkt 002 der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) reagiert. Folglich inkrementiert die Auswahlpuffer-Steuereinheit den Sendepufferindex i 145-12 (d. h. i := i + 1 mod k', wobei k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist), sendet einen Zeitrahmenbegrenzer TFD 47A zu dem seriellen Sender 145-12 und setzt den Positionszeiger auf eins zurück, p := 1, 145-12. Während der Sendepuffer B-i daraufhin nicht leer ist 145-13, sendet sie, wie in 145-14, 145-15 und 145-16 angegeben ist, Datenpakete vom Sendepuffer B-i, während sie andernfalls, falls der Sendepuffer B-i leer ist, wie in 145-17 angegeben ist, von dem Puffer B-be "des besten Bemühens" bis zum Ende des Zeitrahmens (bis zum nächsten Tickpunkt des CTR 002) oder bis der Puffer B-E leer wird, Datenpakete "des besten Bemühens" sendet. 32 shows the operation of the selection buffer control unit 45D that, as in 145-11 ( 32 ) is indicated on the tick point 002 the common time reference (CTR) responds. Consequently, the selection buffer control unit increments the send buffer index i 145-12 (ie i: = i + 1 mod k 'where k' is the number of buffers for scheduled traffic) sends a time frame delimiter TFD 47A to the serial transmitter 145-12 and reset the position pointer to one, p: = 1, 145-12 , While the send buffer Bi is not empty then 145-13 , send it as in 145-14 . 145-15 and 145-16 otherwise, if the send buffer Bi is empty, as in 145-17 from the best effort buffer B to the end of the time frame (until the next tick point of the CTR 002) or until the buffer BE becomes empty, sends best effort data packets.

Wenn der Sendepuffer B-i nicht leer ist 145-13, sendet die Auswahlpuffer-Steuereinheit, wie in 145-14 angegeben ist, Datenpakete von allen nicht leeren vordefinierten Positionen in diesen Puffer. Nach dem Senden eines Datenpakets oder falls die Position p in Puffer B-i leer ist, 145-15, sendet die Auswahlpuffer-Steuereinheit, wie in 145-16 angegeben ist, einen Positionsbegrenzer (PD) 47B zu dem seriellen Sender und inkrementiert den Positionszähler p := p + 1.If the send buffer Bi is not empty 145-13 , sends the selection buffer control unit, as in 145-14 is specified, data packets from all non-empty predefined positions in this buffer. After sending a data packet or if the position p in buffer Bi is empty, 145-15 , sends the selection buffer control unit, as in 145-16 is specified, a position limiter (PD) 47B to that serial transmitter and increments the position counter p: = p + 1.

3 Verkehrsintegration3 traffic integration

3.1 Der integrierte Eingangsport3.1 The integrated input port

Der in 12 gezeigte Eingangsport 30 hat drei Teile: serieller Empfänger 31, Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 und getrennte Warteschlangen zu den Ausgangsports 36. Der serielle Empfänger 31 überträgt die Datenpakete und die Zeitrahmenbegrenzer an die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35.The in 12 shown input port 30 has three parts: serial receiver 31 , Routing control unit 35 and separate queues to the output ports 36 , The serial receiver 31 transmits the data packets and the time frame delimiter to the routing control unit 35 ,

Die Leitweglenkungs-Steuereinheit ist aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern des Datenpakets und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Leitweglenkungs-Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert, wobei zum Bestimmen des Ausgangsports, zu dem das ankommende Datenpaket vermittelt werden sollte, eine Leitweglenkungstabelle verwendet wird. Der Anfangsblock des ankommenden Datenpakets enthält eine Kennung der virtuellen Pipe – die PID 35C in 34, die dazu verwendet wird, in der Leitweglenkungstabelle 35D die Adresse 35E in der Warteschlange, zu der das ankommende Datenpaket in seiner Warteschlange 36 übertragen werden sollte, nachzuschlagen. Bevor das Paket in seine Warteschlange 36 übertragen wird, wird die Ankunftszeit (ToA) 35T in 34 an dem Paketanfangsblock angebracht. Die ToA 35T wird von der Planungssteuereinheit 45 in 16 bei der Berechnung der Weiterleitungszeit aus dem Ausgangsport verwendet.The routing control unit is constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data packet and a read only memory (ROM) for storing the routing control unit processing program, wherein for determining of the output port to which the incoming data packet should be switched, a routing table is used. The header of the incoming data packet contains a virtual pipe ID - the PID 35C in 34 which is used in the routing table 35D the address 35E in the queue, to which the incoming data packet in its queue 36 should be transferred, look up. Before the package in his queue 36 is transmitted, the arrival time (ToA) 35T in 34 attached to the package header. The ToA 35T is from the planning control unit 45 in 16 used in calculating the forwarding time from the output port.

Das Datenpaket kann verschiedene Formate haben wie etwa Internetprotokoll, Version 4, (IPv4), Internetprotokoll, Version 6, (IPv6), Zellen des asynchronen Übertragungsmodus (ATM-Zellen). Die Datenpakete-PID kann durch eines der Folgenden bestimmt sein: die Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse), einen asynchronen Übertragungsmodus (ATM), eine virtuelle Leistungskennung und eine virtuelle Wegkennung (VCI/VPI), Adressen des Internetprotokolls 6 (IPv6), Internet-MPLS-Etiketten (Internet-Multi-Protocol-Label-Switching-Adressen oder Internet-Multi-Protocol-Tag-Switching-Adressen) und die IEEE-802-MAC-Adresse (IEEE-802-Media-Access-Control-Adresse).The Data packet may have various formats such as internet protocol, Version 4, (IPv4), Internet Protocol, Version 6, (IPv6), Cells the asynchronous transfer mode (ATM cells). The data packet PID may be through one of the following be determined: the Internet Protocol address (IP address), a asynchronous transfer mode (ATM), a virtual service identifier and a virtual route identifier (VCI / VPI), Internet Protocol 6 addresses (IPv6), Internet MPLS (Internet Multi-Protocol Label Switching Addresses) labels or Internet multi-protocol tag switching addresses) and the IEEE 802 MAC address (IEEE 802 Media Access Control Address).

35 ist eine Tabelle zum Definieren zweier Bits, P1 und P2, in den Paketanfangsblöcken in 34. Die zwei Bits klassifizieren drei Typen von Datenpaketen: P1/P2 sind "00", Datenverkehr mit konstanter Bitrate (CBR); P1, P2 sind 01, Datenverkehr mit variabler Bitrate (VBR); und P1, P2 sind "10", Datenverkehr "des besten Bemühens". Wie in 36 gezeigt ist, wird die obige Klassifizierung von dem durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B ausgeführten Programm verwendet, um zu bestimmen, in welchen der drei Teile der Warteschlange zu dem in 33 gezeigten Ausgangsport 36 das Datenpaket vermittelt werden sollte. 35 is a table for defining two bits, P1 and P2, in the packet headers in 34 , The two bits classify three types of data packets: P1 / P2 are "00", constant bit rate (CBR) traffic; P1, P2 are 01, variable bit rate (VBR) traffic; and P1, P2 are "10", "Best Effort" traffic. As in 36 is shown, the above classification of the by the routing control unit 35B executed program to determine in which of the three parts of the queue to the in 33 shown output port 36 the data packet should be taught.

36 ist eine ausführliche Beschreibung des von der Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B ausgeführten Programms. Das Programm reagiert auf zwei Grundereignisse von dem seriellen Empfänger 31: Empfange Zeitrahmenbegrenzer TFD 235-01 und empfange Datenpaket 235-02. Nach dem Empfang eines TFD, 235-03, berechnet die Leitweglenkungs-Steuereinheit den Wert der Ankunftszeit (ToA) 35T in 34, der an den ankommenden Datenpaketen angebracht wird. Für diese Berechnung verwendet er eine Konstante, Dconst, die die Zeitdifferenz zwischen dem Tickpunkt der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002 und dem Empfang des TFD zum Zeitpunkt t2 ist (es wird angemerkt, dass der TFD durch die CTR 002 an diesem Knoten in einer angrenzenden Vermittlung erzeugt wurde). Diese Zeitdifferenz wird durch die Tatsache verursacht, dass die Verzögerung von dem seriellen Sender 49 zu dem seriellen Empfänger 31 keine ganze Anzahl von Zeitrahmen ist. Wenn ein Datenpaket empfangen wird, 235-02, führt die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B drei Operationen aus, 235-04 in 36: bringe die ToA an, schlage unter Verwendung der PID die Adresse der Warteschlange 36 nach und speichere das Datenpaket in der Warteschlange 36 in dem Ausgangsport 37, während in dem Anfangsblock in 34 P1/P2 verwendet wird, um zu bestimmen, in welchem Teil, CBR/VBR/bestes Bemühen, dieser Warteschlange das ankommende Datenpaket zu speichern ist. 36 is a detailed description of the routing control unit 35B executed program. The program responds to two basic events from the serial receiver 31 : Receive time frame delimiter TFD 235-01 and receive data packet 235-02 , After receiving a TFD, 235-03 , the routing control unit calculates the value of time of arrival (ToA) 35T in 34 which is attached to the incoming data packets. For this calculation he uses a constant, Dconst, which is the time difference between the tick point of the common time reference (CTR) 002 and the reception of the TFD at time t2 (note that the TFD is sent by the CTR 002 was created at this node in an adjacent switch). This time difference is caused by the fact that the delay from the serial transmitter 49 to the serial receiver 31 is not an integer number of timeframes. When a data packet is received, 235-02 , performs the routing control unit 35B three operations out, 235-04 in 36 : attach the ToA, hit the address of the queue using the PID 36 and save the data packet in the queue 36 in the output port 37 while in the header in 34 P1 / P2 is used to determine in which part, CBR / VBR / best effort, to store this queue the incoming data packet.

3.2 Integrierte Planungssteuereinheit in dem Ausgangsport3.2 Integrated Planning Control Unit in the output port

In den 37-39 ist der Betrieb einer allgemeineren Planungssteuereinheit 45 beschrieben, die, wie in 37 gezeigt ist, eine Planungs- und Neuplanungssteuereinheit 145A, einen Sendepuffer 145C und eine Auswahlpuffer- und Stauungssteuereinheit 145D enthält. Die Planungs- und Neuplanungssteuereinheit 145A führt zusammen mit der Auswahlpuffer-Steuereinheit 145D die Abbildung des Datenpakets in den Zeitrahmen aus. Die Abbildung erfolgt in der Planungs- und Neuplanungssteuereinheit unter Verwendung der PID 35C und der Datenpaket-Ankunftszeit (ToA) 35T, um den jeweiligen Zeitrahmen zu bestimmen, in dem das jeweilige Paket aus dem Ausgangsport weitergeleitet werden sollte. Einzelheiten werden im Folgenden dargestellt. Beide Steuereinheiten 145A und 145D sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.In the 37 - 39 is the operation of a more general planning control unit 45 described that, as in 37 is shown, a planning and replanning control unit 145A , a send buffer 145C and a selection buffer and stowage control unit 145D contains. The planning and replanning control unit 145A performs together with the select buffer controller 145D the mapping of the data packet into the time frame. The mapping is done in the scheduling and replanning controller using the PID 35C and the data packet arrival time (ToA) 35T to determine the particular time frame in which the particular packet should be forwarded from the output port. Details are shown below. Both control units 145A and 145D are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

In der in 37 gezeigten allgemeineren Konfiguration werden Datenpakete, die über die Übertragungsstrecke 51 von der Switching Fabric 50 ankommen, in denen ihre Prioritätsbits 35P (P1/P2) entweder "00" oder "01" sind (d. h. reservierter CBR-Verkehr bzw. VBR-Verkehr), durch die Steuereinheit 145A zu einem der k Sendepuffer in 145C vermittelt: B-1, B-2, ..., B-k. Jeder der k Puffer ist dafür bestimmt, ein Paket zu speichern, das in jedem der k Zeitrahmen in jedem Zeitzyklus, die in den 5 und 6 definiert wurden, weitergeleitet wird. Eine weitere mögliche Operation ist das getrennte Abbilden der ankommenden Pakete auf jeden der Zeitrahmen eines Superzyklus. Wenn eine Superzyklusabbildung realisiert wird, gibt es in 145C k·l Sendepuffer: B-1, B-2, ..., B-k·l, d. h. k Puffer für jeden der l Zyklen eines Superzyklus.In the in 37 more general configuration shown will be packets of data over the transmission link 51 from the switching fabric 50 arrive where their priority bits 35P (P1 / P2) are either "00" or "01" (ie reserved CBR traffic) by the control unit 145A to one of the k send buffers in 145C B-1, B-2, ..., Bk. Each of the k buffers is intended to store a packet that is in each of the k time frames in each time cycle included in the 5 and 6 are redirected. Another possible operation is to separately map the incoming packets to each of the time frames of a supercycle. When a super-cycle map is realized, there are 145C k * l transmit buffers: B-1, B-2, ..., Bk * 1, ie, k buffers for each of the 1 cycles of a supercycle.

In 38 ist das durch die Planungs- und Neuplanungssteuereinheit ausgeführte tatsächliche Programm beschrieben. Wenn, wie in 145-03 angegeben ist, entweder über die Übertragungsstrecke 51 von der Fabric oder über die Verbindung 45R von der Auswahlpuffer- und Stauungssteuereinheit 145D ein Datenpaket empfangen wird, werden das 35C, 35T und 35P in dem Datenpaket-Anfangsblock, wie in 145-04 angegeben ist, dazu verwendet, den Weiterleitungsparameter 45F in der Weiterleitungstabelle 145B nachzuschlagen. Nachfolgend wird in 145-05 durch Subtrahieren der Ankunftszeit ToA 35T von der gemeinsamen Zeitreferenz CTR 002 und durch Addieren des Weiterleitungsparameters 45F der Index i des Sendepuffers zwischen B-1 und B-k berechnet und daraufhin, wie in 145-05 angegeben ist, das ankommende Datenpaket zu dem Sendepuffer B-i vermittelt.In 38 the actual program executed by the scheduling and replanning control unit is described. If, as in 145-03 is specified, either via the transmission path 51 from the fabric or over the connection 45R from the selection buffer and stowage control unit 145D a data packet is received that will 35C . 35T and 35P in the data packet header, as in 145-04 is specified, used the forwarding parameter 45F in the routing table 145B look up. Below is in 145-05 by subtracting the arrival time ToA 35T from the common time reference CTR 002 and adding the forwarding parameter 45F the index i of the send buffer is calculated between B-1 and Bk and then, as in 145-05 specified, the incoming data packet to the transmission buffer Bi mediates.

Ankommende Datenpakete, in denen ihre Prioritätsbits 35P, P1/P2, entweder "10" (d. h. nicht reservierter Verkehr oder "bestes Bemühen") oder "11" (d. h. neu geplantes Paket) sind, werden durch die Planungs- und Neuplanungssteuereinheit über die Verbindung 45-be zu dem Sendepuffer B-E "des besten Bemühens" vermittelt.Incoming data packets containing their priority bits 35P P1 / P2 are either "10" (ie, unreserved traffic or "best effort") or "11" (ie, re-scheduled packet) are sent by the scheduling and replanning controller via connection 45-be to the transmit buffer BE " of the best effort "mediates.

39 zeigt den Betrieb der Auswahlpuffer- und Stauungssteuereinheit 145B, die auf den Tickpunkt 002 der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) reagiert. Wenn das CTR-Signal empfangen wird, 245-11, werden durch die Steuereinheit 45D in 245-15 die folgenden Operationen ausgeführt:

  • 1. Sende Zeitrahmenbegrenzer-Steuersignal (TFD-Steuersignal) 47A zu dem seriellen Sender 49;
  • 2. leite alle ungesendeten Pakete im Sendepuffer B-f, in denen das Feld 35P in ihrem Anfangsblock nicht "11" ist, d. h., die kein neu geplantes Paket sind, zur Steuereinheit 145A zurück weiter und stelle das Feld 35P auf "11", d. h. auf ein neu geplantes Paket, ein (es wird angemerkt, dass ein Paket nur einmal neu geplant werden kann);
  • 3. falls die Anzahl der Datenpakete, die neu geplant werden müssen, eine vordefinierte Anzahl, angenommen n, übersteigt, wähle zufällige n Datenpakete aus und sende sie über die Verbindung 45R zu der Paketplanungs- und Neuplanungssteuereinheit 145A zurück und verwirf den Rest der Pakete.
  • 4. Inkrementiere den Sendepufterindex f (d. h. f: = f + 1 mod k', wobei k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist). Falls der CBR-Teil des Puffers B-f nicht leer ist, 245-12, sendet sie, wie in 245-16 und 145-13 angegeben ist, ein Datenpakt vom Sendepuffer B-f, zunächst CBR-Pakete und daraufhin VBR-Pakete, während sie andernfalls, wie in 245-14 angegeben ist, von dem Puffer B-E "des besten Bemühens" ein Datenpaket "des besten Bemühens" sendet.
39 shows the operation of the selection buffer and stowage control unit 145B pointing to the tick point 002 the common time reference (CTR) responds. When the CTR signal is received, 245-11 , be through the control unit 45D in 245-15 the following operations are performed:
  • 1. Send time frame delimiter control signal (TFD control signal) 47A to the serial transmitter 49 ;
  • 2. forward all unsent packets in the send buffer Bf containing the field 35P in its header is not "11", ie, which are not a newly scheduled packet, to the control unit 145A go ahead and set the field 35P to "11", ie a newly scheduled package (it is noted that a package can only be rescheduled once);
  • 3. if the number of data packets to be rescheduled exceeds a predefined number, say n, select random n data packets and send them over the connection 45R to the package planning and replanning control unit 145A back and discard the rest of the packages.
  • 4. Increment the transmit buffer index f (ie f: = f + 1 mod k ', where k' is the number of buffers for scheduled traffic). If the CBR part of the buffer Bf is not empty, 245-12 , send it as in 245-16 and 145-13 is specified, a data packet from the transmit buffer Bf, first CBR packets and then VBR packets, while otherwise, as in 245-14 from which "Best Effort" buffer BE sends a "Best Effort" data packet.

4 Betrieb mit Übertragungsstrecken mit variabler Verzögerung4 Operation with variable transmission links delay

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein System und auf ein Verfahren zum Senden und Weiterleiten von Paketen über ein Paketvermittlungsnetz, in dem einige seiner Kommunikationsverbindungen sich dynamisch ändernde Verzögerungen haben. Solche Änderungen der Übertragungsstreckenverzögerung dadurch verursacht sein, dass es einen beweglichen Vermittlungsknoten (z. B. Satelliten) gibt.The The present invention further relates to a system and a method for sending and forwarding packets via Packet switching network in which some of its communication links dynamically changing Have delays. Such changes the transmission link delay thereby caused to have a mobile switching node (e.g. B. satellites).

40 veranschaulicht eine virtuelle Pipe 25 von dem Ausgangsport 40 der Vermittlung A über die Vermittlungen B und C. Diese virtuelle Pipe endet bei dem Ausgangsport 40 des Knotens D. Die virtuelle Pipe 25 überträgt Datenpakete von wenigstens einer Quelle zu wenigstens einem Ziel. Die Kommunikationsverbindung in 40, die die Vermittlung B mit der Vermittlung C verbindet, kann eine Verzögerung haben, die sich zeitlich mit einer definierten Verzögerungsschranke ändert. Solche Kommunikationsverbindungen sind in verschiedenen Netzarchitekturen wie etwa in mobilen drahtlosen Netzen, in Satellitennetzen und in selbstheilenden SONET-Ringen zu finden. In Satellitennetzen ändert sich die Verzögerung zwischen einem Satelliten im Weltraum und einer Basisstation auf der Erde auf die folgende Weise. Während der Satellit über dem Horizont erscheint und sich zu der Basisstation bewegt, nimmt die Verzögerung zunächst ab, während die Verzögerung daraufhin, während sich der Satellit von der Basisstation wegbewegt bis er unter dem Horizont verschwindet, zunimmt. 40 illustrates a virtual pipe 25 from the starting port 40 switch A via switches B and C. This virtual pipe ends at the output port 40 of the node D. The virtual pipe 25 transmits data packets from at least one source to at least one destination. The communication connection in 40 , which connects the switch B to the switch C, may have a delay that changes in time with a defined delay. Such communication links can be found in various network architectures, such as mobile wireless networks, satellite networks, and self-healing SONET rings. In satellite networks, the delay between a satellite in space and a base station on the earth changes in the following way. As the satellite appears above the horizon and moves to the base station, the delay initially decreases while the delay increases as the satellite moves away from the base station until it disappears below the horizon.

Die 41 und 42 beschreiben die Verzögerungsänderungen auf der Übertragungsstrecke zwischen den Knoten B und C, wie sie auf eine gemeinsame Zeitreferenz (CTR) projiziert sind, die oben ausführlich in den 4, 5 und 6 diskutiert ist. 41 beschreibt eine Kommunikationsverbindung zwischen den Knoten B und C, wobei die Ankunftszeit zum Knoten C abnimmt, d. h. die Verzögerung zwischen den Knoten B und C kürzer wird. In 41 ist die Verzögerung des Datenpakets 0a länger als die des Datenpakets 1b, ist die Verzögerung des Datenpakets 1b länger als die des Datenpakets 2c usw. 42 beschreibt eine Kommunikationsverbindung zwischen den Knoten B und C, wobei die Ankunftszeit zum Knoten C zunimmt, d. h. die Verzögerung zwischen den Knoten B und C länger wird. In 42 ist die Verzögerung des Datenpakets 0a kürzer als die des Datenpakets 1b, ist die Verzögerung des Datenpakets 1b kürzer als die des Datenpakets 2c usw. Eine vollständige Beschreibung der obigen Resynchronisationsoperation ist Teil der im Folgenden in den 46, 47, 48, 50 und 51 beschriebenen Ausgabeoperation.The 41 and 42 describe the delay changes on the link between nodes B and C as projected onto a common time reference (CTR) detailed in the above 4 . 5 and 6 dis is cut. 41 describes a communication link between nodes B and C, with the arrival time to node C decreasing, ie, the delay between nodes B and C becoming shorter. In 41 is the delay of the data packet 0a longer than the data packet 1b , is the delay of the data packet 1b longer than the data packet 2c etc. 42 describes a communication link between nodes B and C, with the arrival time to node C increasing, ie, the delay between nodes B and C becoming longer. In 42 is the delay of the data packet 0a shorter than the data packet 1b , is the delay of the data packet 1b shorter than the data packet 2c etc. A complete description of the above resynchronization operation is part of the following in the 46 . 47 . 48 . 50 and 51 described output operation.

Die 43, 44 und 45 beschreiben Verzögerungsänderungen, die eine Folge der Weiterleitung aufeinanderfolgender Datenpakete auf alternativen Wegen oder Leitwegen in dem Netz sind. 43 zeigt zwei (im Folgenden definierte) virtuelle Pipes, p (vom Knoten A zu B zu C zu D und zu E) und p' (vom Knoten A zu B' zu D' und zu E), mit der Anforderung, dass Datenpakete unabhängig davon, zu welcher virtuellen Pipe, p oder p', sie weitergeleitet wurden, zu der gleichen vordefinierten Zeit aus dem Knoten E weitergeleitet werden. 44 zeigt das Szenarium, in dem die Datenpakete in der virtuellen Pipe p' beim Knoten E vor der Zeit ankommen, zu der sie in der virtuellen Pipe p beim Knoten E angekommen wären. Folglich sollten die Datenpakete auf dem Weg p', wie in 44 gezeigt ist, verzögert werden und zeitlich so weitergeleitet werden, als ob sie in der virtuellen Pipe p angekommen wären. 45 zeigt, wie eine solche Resynchronisation unter Verwendung eines Resynchronisationspuffers am Knoten E erzielt werden kann. In 45 tritt ein Datenpaket von der virtuellen Pipe p', 1p', in einen Resynchronisationspuffer 10R ein, sodass dieses Datenpaket, wenn es aus diesem Puffer 2p' austritt, von dem Ausgang des Knotens E so weitergeleitet wird, als ob dieses Paket in der virtuellen Pipe p weitergeleitet würde. Eine vollständige Beschreibung der obigen Resynchronisationsoperation als Teil des Ausgangsportbetriebs wird im Folgenden in den 16, 46, 47, 48, 49, 50 und 51 beschrieben.The 43 . 44 and 45 describe delay changes that are a consequence of routing successive data packets on alternative routes or routes in the network. 43 shows two (hereinafter defined) virtual pipes, p (from node A to B to C to D and E) and p '(from node A to B' to D 'and to E), with the requirement that data packets be independent from which virtual pipe, p or p ', they were forwarded to are forwarded out of node E at the same predefined time. 44 shows the scenario in which the data packets arrive in the virtual pipe p 'at node E before the time they would have arrived at node E in the virtual pipe p. Consequently, the data packets on the path p ', as in 44 is shown, delayed and forwarded in time as if they had arrived in the virtual pipe p. 45 shows how such resynchronization can be achieved using a resync buffer at node E. In 45 if a data packet emerges from the virtual pipe p ', 1p ' , in a resync buffer 10R so that this data packet, if it is out of this buffer 2p ' exits, is passed from the output of the node E, as if this packet would be forwarded in the virtual pipe p. A complete description of the above resynchronization operation as part of the output port operation will be described in the following 16 . 46 . 47 . 48 . 49 . 50 and 51 described.

Der Ausgangsport 40 ist in 16 veranschaulicht und umfasst eine Planungssteuereinheit mit einem Sendepuffer 45 und mit einem seriellen Sender 49 (wie hier zuvor beschrieben). Die Planungssteuereinheit 45 führt eine Abbildung jedes der Datenpakete zwischen der zugeordneten jeweiligen Ankunftszeit (ToA) und einer zugeordneten Weiterleitungszeit aus dem Ausgangsport über den seriellen Sender 49 aus. Die Weiterleitungszeit wird in Bezug auf die gemeinsame Zeitreferenz (CTR) 002 bestimmt.The starting port 40 is in 16 illustrates and includes a scheduling controller with a transmit buffer 45 and with a serial transmitter 49 (as described earlier). The planning control unit 45 maintains an mapping of each of the data packets between the associated respective time of arrival (ToA) and an associated routing time out of the output port via the serial transmitter 49 out. The forwarding time is compared to the common time reference (CTR) 002 certainly.

Die Planungssteuereinheit und der Sendepuffer 45 haben verschiedene Betriebsarten, die in den 46, 47, 48, 49, 50 und 51 beschrieben sind. Die verschiedenen Betriebsarten entsprechen einigen der möglichen Änderungen der Kommunikationsverbindungsverzögerung, wie sie in den 40-45 diskutiert wurden. Die Planungssteuereinheit und der Sendepuffer 45 in 46 enthalten drei Teile:

  • 1. eine Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 245A, die ferner eine Weiterleitungstabelle 245B umfasst,
  • 2. einen Sendepuffer 245C, der üblicherweise als ein Schreib-Lese-Speicher (RAM) realisiert ist, und
  • 3. eine Auswahlpuffer-Steuereinheit 245D, die Datenpakete zu dem seriellen Sender weiterleitet.
The scheduling controller and the send buffer 45 have different modes of operation in the 46 . 47 . 48 . 49 . 50 and 51 are described. The various modes correspond to some of the possible changes in the communication link delay as described in US Pat 40 - 45 were discussed. The scheduling controller and the send buffer 45 in 46 contain three parts:
  • 1. a delay analysis and planning control unit 245A , which further comprises a forwarding table 245B includes,
  • 2. a send buffer 245C commonly implemented as a random access memory (RAM), and
  • 3. a selection buffer control unit 245D which forwards data packets to the serial transmitter.

Die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 245A führt zusammen mit der Auswahlpuffer-Steuereinheit 245D unter Verwendung der PID 35C, des Zeitstempels 35TS und der Datenpaket-Ankunftszeit (ToA) 35T die Abbildung aus, um den jeweiligen Zeitrahmen zu bestimmen, zu dem ein jeweiliges Paket aus dem Ausgangsport weitergeleitet werden sollte. Beide Steuereinheiten 245A und 245D sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.The delay analysis and planning control unit 245A performs together with the select buffer controller 245D using the PID 35C , the time stamp 35TS and the data packet arrival time (ToA) 35T the map to determine the particular time frame at which a particular packet should be forwarded out of the egress port. Both control units 245A and 245D are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

Von der Switching Fabric 50 kommen über die Übertragungsstrecke 51 Datenpakete an. Datenpakete, bei denen das Prioritätsbit 35P aktiviert ist (d. h. reservierter Verkehr), werden durch die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 245A zu einem der l·k Sendepuffer 45C (B-1, B-2, ..., B-l·k) vermittelt. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, ist jeder der l·k Puffer dafür bestimmt, Pakete zu speichern, die in jedem der l·k Zeitrahmen in jedem Superzyklus weitergeleitet werden. Das Vorhandensein von l·k Sendepuffern ermöglicht, dass die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 245A Datenpakete in einem weiten Bereich von Verzögerungsänderungen plant. Wenn der Superzyklus eine Sekunde ist, ist die Planungsfähigkeit der Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 245A bis zu einer Sekunde. Allerdings ist dies ein Extremfall, wobei die Planungsanforderungen in den meisten praktischen Szenarien, selbst bei Übertragungsstrecken mit sich ändernder Verzögerung, nur eine kleine Anzahl von Zeitrahmen sind.From the switching fabric 50 come over the transmission line 51 Data packets. Data packets where the priority bit 35P is activated (ie reserved traffic) are determined by the delay analysis and scheduling control unit 245A to one of the l · k send buffers 45C (B-1, B-2, ..., Bl · k). As in the 5 and 6 is shown, each of the lxk buffers is destined to store packets forwarded in each of the lxk time frames in each supercycle. The presence of 1 × k transmit buffers allows the delay analysis and scheduling control unit 245A Plans data packets in a wide range of delay changes. If the supercycle is one second, the scheduling capability is the delay analysis and scheduling controller 245A up to a second. However, this is an extreme case where, in most practical scenarios, even in the case of transmission paths with changing delay, the scheduling requirements are only a small number of time frames.

Der Sendepuffer 245C enthält einen zusätzlichen Puffer B-E für Datenpakete "des besten Bemühens". Das Prioritätsbit 35P in den Datenpaketen "des besten Bemühens" ist nicht aktiviert, wobei es dies ist, wie die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit bestimmt, dass solche Datenpakete in dem Puffer "des besten Bemühens" gespeichert werden sollten. Die Datenpakete "des besten Bemühens" werden jedes Mal zu dem seriellen Sender 49 weitergeleitet, wenn es keine geplanten Datenpakete mehr gibt (wenn das Prioritätsbit 35P aktiviert ist).The send buffer 245C contains an additional buffer BE for "best effort" data packets. The priority bit 35P in the data packets "best effort" is not enabled, and this is how the delay analysis and scheduling engine determines that such data packets should be stored in the "best effort" buffer. The "best effort" data packets each time become the serial transmitter 49 forwarded if there are no more scheduled data packets (if the priority bit 35P is activated).

47 veranschaulicht den Ablaufplan für den Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D. In Schritt 245-11 reagiert die Steuereinheit 45D auf den Tickpunkt 002 der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) und inkrementiert daraufhin in Schritt 345-12 den Sendepufferindex i (d. h. i: = i + 1 mod l'·k', wobei l'·k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist) und sendet einen Zeitrahmenbegrenzer TFD zu dem seriellen Sender 49. Falls der Sendepuffer B-i daraufhin in Schritt 345-13 nicht leer ist, sendet er, wie in Schritt 345-14 angegeben ist, ein Datenpaket vom Sendepuffer B-i, während er andernfalls, wie in Schritt 345-15 angegeben ist, ein Datenpaket "des besten Bemühens" von dem Puffer B-E "des besten Bemühens" sendet. 47 illustrates the flowchart for the operation of the selection buffer controller 45D , In step 245-11 the control unit reacts 45D on the tick point 002 the common time reference (CTR) and then incremented in step 345-12 transmit buffer index i (ie i: = i + 1 mod l '* k', where l '* k' is the number of buffers for scheduled traffic) and sends a time frame delimiter TFD to the serial transmitter 49 , If the transmission buffer Bi in step 345-13 is not empty, he sends, as in step 345-14 is specified, a data packet from the transmit buffer Bi, while otherwise, as in step 345-15 is specified, sends a "best effort" data packet from the "best effort" buffer BE.

In 48 ist der Ablaufplan für das durch die Datenanalyse- und Planungssteuereinheit ausgeführte Programm veranschaulicht. Die Hauptaufgabe des Programms ist das Berechnen des Index i des Sendepuffers B-i zwischen B-1 und B-l'·k' in Schritt 245-05. Zur Ausführung der Berechnung in Schritt 245-05 gibt es mehrere mögliche Verfahren, was von der Art der Verzögerungsänderungen abhängt, die auf den Kommunikationsverbindungen auftreten können. In den 49 und 50 sind drei mögliche Berechnungsverfahren beschrieben:

  • I. 49 – der wie in den 40-42 beschriebene Fall kontinuierlicher Verzögerungsänderungen, wie er in 45-051 angegeben ist:
  • 1. Es sei <s1, s2, s3, ..., sj> die Menge der Zeitrahmen mit einer PID = p, die sich in jedem Superzyklus wiederholt, wie in der Weiterleitungstabelle 245B bei dem Eintrag p angegeben ist.
  • 2. Die Steuereinheit 245A durchsucht die Menge <s1, s2, s3, ..., sj>, um den ersten möglichen Zeitrahmen si zu bestimmen, der nach ToA 35T) + CONST auftritt (wobei CONST eine konstante Schranke an die Verzögerung über die Switching Fabric ist, und
  • 3. si ist der Zeitrahmen, zu dem das Datenpaket für die Sendung über den seriellen Sender geplant wird – und i ist der Indexsendepuffer B-i.
In 48 the flowchart for the program executed by the data analysis and scheduling control unit is illustrated. The main task of the program is to compute the index i of the transmit buffer Bi between B-1 and B-l '* k' in step 245-05 , To perform the calculation in step 245-05 There are several possible methods, depending on the type of delay changes that can occur on the communication links. In the 49 and 50 three possible calculation methods are described:
  • I. 49 - like in the 40 - 42 described case of continuous delay changes, as described in US Pat 45-051 is indicated:
  • 1. Let <s1, s2, s3, ..., sj> be the set of time frames with a PID = p that repeats in each supercycle, as in the routing table 245B at the entry p is specified.
  • 2. The control unit 245A search the set <s1, s2, s3, ..., sj> to determine the first possible time frame si, which after ToA 35T ) + CONST (where CONST is a constant bound on the delay across the switching fabric, and
  • 3. si is the time frame at which the data packet for transmission is scheduled via the serial transmitter - and i is the index transmission buffer Bi.

Die Menge <s1, s2, s3, ..., sj> bildet eine Mehrzahl von Zeitrahmen, in denen ein Datenpaket für die Sendung aus dem Ausgangsport einer Vermittlung geplant werden kann.

  • II. 50 – der Fall des Mehrfachwegs mit Resynchronisation, wie er in den 43, 44 und 45 beschrieben ist: Wenn in Schritt 245-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID 35C in dem Datenpaket-Anfangsblock verwendet, um den Resynchronisationsparameter 45R in der Weiterleitungstabelle (245B aus 46, wie in Schritt 45-151 angegeben ist, und daraufhin in Schritt 45-152: Berechne den Index i des Sendepuffers 245C: i = [(ToA 35T) + 45A] mod l'·k' (wobei l'·k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist) nachzuschlagen. Im Fall zweier virtueller Pipes p und p', wobei eine eine Alternative zu der anderen ist, wie in den 43, 44 und 45 gezeigt ist, wird die obige Resynchronisation an beiden Enden benötigt. Genauer wird die Resynchronisation, wie in den 43, 44 und 45 gezeigt ist, sowohl am Knoten A als auch am Knoten E benötigt.
  • III. 51 – der Fall, wenn in dem Paketanfangsblock ein Zeitstempel verwendet wird, 15 und 22: Wenn in Schritt 45-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID 35C in dem Datenpaket-Anfangsblock, wie in Schritt 45-251 angegeben ist, verwendet, um den Weiterleitungsparameter 45F in der Weiterleitungstabelle (245B aus 46) nachzuschlagen und daraufhin in Schritt 45-252 den Index i des Sendepuffers 245C zu berechnen: i = ((Zeitstempel 35TS) + 45F] mod l'·k' (wobei l'·k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist).
The set <s1, s2, s3, ..., sj> forms a plurality of time frames in which a data packet for transmission from the output port of a switch can be scheduled.
  • II. 50 - The case of multiple path with resynchronization, as in the 43 . 44 and 45 is described: when in step 245-03 the data packet received by the fabric becomes the PID 35C in the data packet header uses the resync parameter 45R in the forwarding table ( 245B out 46 as in step 45-151 is specified, and then in step 45-152 : Compute the index i of the send buffer 245C : i = [(ToA 35T ) + 45A ] mod l '* k' (where l '* k' is the number of scheduled traffic buffers). In the case of two virtual pipes p and p ', where one is an alternative to the other, as in the 43 . 44 and 45 is shown, the above resynchronization is needed at both ends. Specifically, the resynchronization, as in the 43 . 44 and 45 is shown required at both node A and node E.
  • III. 51 The case when a timestamp is used in the packet header, 15 and 22 : When in step 45-03 the data packet received by the fabric becomes the PID 35C in the data packet header, as in step 45-251 is specified to the forwarding parameter 45F in the forwarding table ( 245B out 46 ) look up and then in step 45-252 the index i of the send buffer 245C to calculate: i = ((timestamp 35TS ) + 45F ] mod l '· k' (where l '* k' is the number of buffers for scheduled traffic).

5 Überwachung, Zellstromkontrolle und Rechnungslegung5 monitoring, Cell flow control and accounting

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System und auf ein Verfahren für die Überwachung, Zellstromkontrolle und Rechnungslegung der Sendung und Weiterleitung von Datenpaketen über ein Paketvermittlungsnetz. Die Vermittlungen des Netzes halten eine gemeinsame Zeitreferenz aufrecht, die entweder von einer externen Quelle (wie etwa von einem GPS – globalen Positionsbestimmungssystem) erhalten wird oder intern erzeugt und verteilt wird.Further The present invention relates to a system and a Procedure for The supervision, Cell flow control and accounting of the shipment and forwarding of data packets via a packet-switched network. The network's mediations hold one common time reference, either from an external time reference Source (such as from a GPS global Positioning system) is obtained or generated internally and is distributed.

Der in 16 veranschaulichte Ausgangsport 40 umfasst eine Planungssteuereinheit mit einem Sendepuffer 45, mit einem (wie hier zuvor beschriebenen) seriellen Sender 49 und mit den Überwachungs- und Zellstromkontrollen-Steuereinheiten. Die Planungssteuereinheit 45 führt eine Abbildung jedes der Datenpakete zwischen der zugeordneten jeweiligen Ankunftszeit (ToA) und einer zugeordneten Weiterleitungszeit aus dem Ausgangsport über den seriellen Sender 49 aus. Die Weiterleitungszeit wird in Bezug auf die gemeinsame Zeitreferenz (CTR) 002 bestimmt.The in 16 illustrated output port 40 includes a scheduling controller with a send buffer 45 , with a serial transmitter (as described above) 49 and with the monitoring and cell power control units. The planning control unit 45 maintains an mapping of each of the data packets between the associated respective time of arrival (ToA) and an associated routing time out of the output port via the serial transmitter 49 out. The forwarding time is compared to the common time reference (CTR) 002 certainly.

In den 19-21 wurde zuvor der Betrieb einer allgemeinen Planungssteuereinheit 45 beschrieben, die einen Sendepuffer 45C und eine Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D enthält. Die Datenpaket-Planungssteuereinheit 45A führt zusammen mit der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D unter Verwendung der PID 45C und der Datenpaket-Ankunftszeit (ToA) 35T die Abbildung aus, um den jeweiligen Zeitrahmen zu bestimmen, bei dem ein jeweiliges Paket aus dem Ausgangsport weitergeleitet werden sollte. Beide Steuereinheiten 45A und 45D sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.In the 19 - 21 was previously the operation of a general planning control unit 45 described a send buffer 45C and an off optionally buffer controller 45D contains. The data packet planning control unit 45A performs together with the select buffer controller 45D using the PID 45C and the data packet arrival time (ToA) 35T the mapping to determine the particular timeframe at which a particular packet should be forwarded out of the egress port. Both control units 45A and 45D are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

5.1 Die Überwachungs- und Zellenstromkontrollen-Steuereinheiten5.1 The monitoring and cell power control units

Die Überwachungs- und Zellenstromkontrollen-Steuereinheiten 65 (52-55) sind sowohl Teil des Eingangsports in 12 als auch des Ausgangsports in 16. Die Überwachungs- und Zellstromkontrollen-Steuereinheiten 65 sind von zwei Grundtypen:

  • 1. die Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit 65D – zur Sicherstellung des richtigen Zeitgebungsverhaltens durch die PID = p (52, 53).
  • 2. die Zellstromkontrollen- und Laststeuereinheit 65P – zur Sicherstellung der richtigen Kapazitätsnutzung durch die PID = p (54, 55).
The monitoring and cell power control units 65 ( 52 - 55 ) are both part of the entrance port in 12 as well as the starting sport in 16 , The monitoring and cell power control units 65 are of two basic types:
  • 1. the delay monitoring control unit 65D To ensure the correct timing behavior by the PID = p ( 52 . 53 ).
  • 2. The cell current control and load control unit 65P To ensure the correct use of capacity by the PID = p ( 54 . 55 ).

Die beiden Steuereinheiten 65D und 65P sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.The two control units 65D and 65P are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

5.2 Die Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit 65D 5.2 The delay monitoring control unit 65D

Die 52 und 53 beschreiben den Betrieb einer Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit 65D. Diese Steuereinheit prüft Datenpakete, in denen ihr Bit für die reservierte Priorität, 35P, in ihren Anfangsblöcken für drei Fälle aktiviert ist:

  • 1. Ein Datenpaket ist in zwei vordefinierten Verzögerungsparameterbereichen (siehe Kasten 65D-05): Zwischen den zwei Verzögerungsparametern: 65-par-L und 65-par-H, bei denen der Eintrag PID = p 35C in der Parametertabelle 65-Tab festgestellt wurde (siehe Kasten 65D-02). Genauer berechnet die Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit 65D die tatsächliche Verzögerung, die das Datenpaket bereits erfahren hat, 65-Del = Ankunftszeit 35T – Zeitstempel 35TS (siehe Kasten 65D-03), und vergleicht daraufhin, dass sie in dem vordefinierten Verzögerungsbereich liegt: (65-Del < 65-Par-L und 65-Del < 65-Par-H) (siehe Kasten 65D-04).
  • 2. Das Datenpaket ist verspätet (siehe Kasten 65D-07): Seine Verzögerung ist größer als 65-par-H, d. h. 65-Del > 65-Par-H (siehe Kasten 65D-06), und
  • 3. das Datenpaket ist vorzeitig (siehe Kasten 65D-08): seine Verzögerung ist kleiner als 65-par-L, d. h. 65-Del < 65-Par-L.
The 52 and 53 describe the operation of a delay monitoring control unit 65D , This control unit checks data packets in which its reserved priority bit, 35P , in its starting blocks is activated for three cases:
  • 1. A data packet is in two predefined delay parameter ranges (see box 65D-05 ): Between the two delay parameters: 65-par-L and 65-par-H, where the entry PID = p 35C was found in the parameter table 65-Tab (see box 65D-02 ). More specifically, the delay monitoring control unit calculates 65D the actual delay that the data packet has already experienced, 65-Del = Arrival time 35T - Time stamp 35TS (see box 65D-03 ), and then compares that it lies in the predefined delay range: ( 65-Del < 65-Par -L and 65-Del < 65 Par-H ) (see box 65D-04 ).
  • 2. The data packet is late (see box 65D-07 ): Its delay is greater than 65-par-H, ie 65-Del> 65-Par-H (see box 65D-06 ), and
  • 3. the data packet is premature (see box 65D-08 ): its delay is less than 65-par-L, ie 65-Del <65-par-L.

Die drei Fälle haben Bedeutung für die Sicherstellung der richtigen Netzoperationen und der Einhaltung der Anwender-Dienstqualitäts-Anforderungen (Anwender-QoS-Anforderungen). Darüber hinaus werden die durch die Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit gesammelten Informationen an Protokolle der oberen Schicht berichtet, die außerhalb des Anwendungsbereichs dieser Erfindung liegen.The three cases have meaning for Ensuring the correct network operations and compliance the user service quality requirements (User QoS requirements). About that In addition, those collected by the delay monitoring control unit become Information reported to upper-layer protocols, the outside the scope of this invention.

5.3 Die Zellstromkontrollen- und Laststeuereinheit 65P 5.3 The cell current control and load control unit 65P

Die 54 und 55 beschreiben den Betrieb einer alternativen Ausführungsform der Zellenstromkontrollen- und Laststeuereinheit 65P, die prüft und sicherstellt, dass ein Datenpaket, in dem ein reserviertes Prioritätsbit 35P (in seinem Anfangsblock) aktiviert ist, die vordefinierte Last der PID seiner virtuellen Pipe = p nicht übersteigt. Der Betrieb dieser Steuereinheit kann für beides verwendet werden:

  • 1. Zellstromkontrolle – Erfassen einer PID = p, die ihre reservierte Kapazität übersteigt, und
  • 2. Rechnungslegung – Aufzeichnen der tatsächlichen Kapazitätsnutzung der PID = p.
The 54 and 55 describe the operation of an alternative embodiment of the cell current control and load control unit 65P that checks and ensures that a data packet containing a reserved priority bit 35P (in its header), the predefined load of the PID does not exceed its virtual pipe = p. The operation of this control unit can be used for both:
  • 1. cell current control - detecting a PID = p exceeding its reserved capacity, and
  • 2. Accounting - recording the actual capacity utilization of the PID = p.

Die zwei Fälle haben Bedeutung für die Sicherstellung richtiger Netzoperationen und für die Einhaltung der Anwender-Dienstqualitäts-Anforderungen (Anwender-QoS-Anforderungen).The two cases have meaning for ensuring proper network operations and compliance the user service quality requirements (User QoS requirements).

Wenn ein Datenpaket empfangen wird (siehe Kasten 65P-01), berechnet die Zellstromkontrolle in der Laststeuereinheit 65P unter Verwendung der Lasttabelle 65L, die vorhergehende Werte von L(p) speichert, zunächst die momentane Last L(p) für die PID = p (siehe Kasten 65P-02) durch L(p) := L(p) + 1 (siehe Kasten 65P-02). Die Last kann auf verschiedenen Wegen berechnet werden: (i) pro Zeitrahmen der PID = p, (ii) pro Zeitzyklus der PID = p oder (iii) pro Superzyklus der PID = p.When a data packet is received (see box 65P-01 ), calculates the cell current control in the load control unit 65P using the load table 65L , which stores previous values of L (p), first the instantaneous load L (p) for the PID = p (see box 65P-02 ) by L (p): = L (p) + 1 (see box 65P-02 ). The load can be calculated in several ways: (i) per time frame the PID = p, (ii) per cycle PID = p or (iii) per super cycle the PID = p.

Nachfolgend schlägt die Zellstromkontrollen- und Laststeuereinheit 65P unter Verwendung der PID = p 35C den Parameter 65-Par in der Tabelle 65-Tab nach. Falls 65-Par > L(p) ist (siehe Kasten 65P-03), wird das Datenpaket daraufhin fallengelassen (siehe Kasten 65P-05), während das Datenpaket andernfalls weitergeleitet wird (siehe Kasten 65P-04).Subsequently, the cell current control and load control unit fails 65P using the PID = p 35C parameter 65-Par in the table 65 Tab to. If 65-par> L (p) (see box 65P-03 ), the data packet is then dropped (see box 65P-05 ) while the data packet is otherwise forwarded (see box 65P-04 ).

In den obigen zwei Fällen werden die Information der Last (L(p)) über die PID = p aufgezeichnet und zur Rechnungslegung der Nutzung für die Nutzung der PID = p an Protokolle der oberen Schicht berichtet. Darüber hinaus werden die Zellstromkontrollen- und Lastinformationen außerdem für die Sicherstellung der richtigen Netzoperationen und für die Einhaltung der Anwender-Dienstqualitäts-Anforderungen (Anwender-QoS-Anforderungen) verwendet. Die durch die Zellstromkontrollen- und Laststeuereinheit gesammelten Informationen werden an Protokolle der oberen Schicht berichtet, die außerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegen.In the above two cases, the information of the load (L (p)) is recorded via the PID = p and reported usage accounting for use of PID = p at upper layer protocols. In addition, the cell flow control and load information is also used to ensure proper network operations and to meet user quality of service (user QoS) requirements. The information collected by the cell flow control and load control unit is reported to upper layer protocols that are outside the scope of this invention.

6 Verbindung eines synchronen mit einem asynchronen Vermittlungsnetz6 connection of a synchronous with a asynchronous switching network

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System und auf ein Verfahren zum Senden und Weiterleiten von Paketen über ein heterogenes Paketvermittlungsnetz, in dem einige seiner Vermittlungen synchron und einige Vermittlungen asynchron sind. Genauer stellt die Erfindung sicher, dass die synchronen Vermittlungen Datenpakete in vordefinierten Zeitintervallen weiterleiten, obgleich sie bei den synchronen Vermittlungen mit einer verhältnismäßig großen, aber begrenzten Verzögerungsunbestimmtheit ankommen. Diese Verzögerungsunbestimmtheit ist die Folge dessen, dass es auf dem Weg eines Datenpakets asynchrone Vermittlungen gibt, bevor es die synchrone Vermittlung erreicht.Further The present invention relates to a system and a Method for sending and forwarding packets via heterogeneous packet switching network in which some of its exchanges synchronous and some switches are asynchronous. More precisely the invention ensures that the synchronous exchanges data packets forward in predefined time intervals, although they are at the synchronous negotiations with a relatively large but limited delay uncertainty Arrive. This delay uncertainty is the result of being asynchronous on the way of a data packet Exchanges before it reaches the synchronous switch.

Es wird ein System für das Management der Übertragung von Datenpaketen über asynchrone Vermittlungen in rechtzeitiger Weise mit drei Konfigurationen geschaffen:

  • 1. Wie in 56 gezeigt ist, von einer Endstation 100 über asynchrone LAN-Vermittlungen 20 zu einer synchronen Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe. In dieser Ausführungsform sendet eine Endstation 100 Datenpakete von ihrer Netzschnittstelle 102. Das Datenpaket wird über eine oder mehrere asynchrone Vermittlungen 20 (z. B. Knoten B und C in 56) vermittelt, bis es die synchrone Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe erreicht. Wie im Folgenden erläutert wird, resynchronisiert die synchrone Vermittlung 10 das ankommende Datenpaket in dieser Konfiguration.
  • 2. Wie in 57 gezeigt ist, von einer Netzschnittstelle 102 einer Endstation 100 über asynchrone LAN-Vermittlungen 20 zu einem Asynchron-Synchron-Gateway 15, das den asynchronen Datenpaketstrom in einen synchronen Strom umsetzt und daraufhin die Datenpakete zu einer synchronen Vermittlung einer virtuellen Pipe weiterleitet.
  • 3. Wie in 58 gezeigt ist, von einer ersten synchronen Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe über asynchrone Vermittlungen oder Router 20 zu einer zweiten synchronen Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe. In dieser Konfiguration wird das ankommende Datenpaket zu der zweiten synchronen Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe, wie im Folgenden erläutert wird, resynchronisiert.
A system is provided for managing the transmission of data packets over asynchronous switches in a timely manner with three configurations:
  • 1. As in 56 is shown by an end station 100 over asynchronous LAN switches 20 to a synchronous exchange 10 a virtual pipe. In this embodiment, an end station sends 100 Data packets from their network interface 102 , The data packet is transmitted via one or more asynchronous switches 20 (eg Node B and C in 56 ) until it synchronizes the mediation 10 reached a virtual pipe. As will be explained below, the synchronous switch resynchronizes 10 the incoming data packet in this configuration.
  • 2. As in 57 shown from a network interface 102 a terminus 100 over asynchronous LAN switches 20 to an asynchronous synchronous gateway 15 which converts the asynchronous data packet stream into a synchronous stream and then forwards the data packets to a synchronous switch of a virtual pipe.
  • 3. As in 58 is shown by a first synchronous exchange 10 a virtual pipe over asynchronous switches or routers 20 to a second synchronous exchange 10 a virtual pipe. In this configuration, the incoming data packet becomes the second synchronous switch 10 a virtual pipe, as explained below, resynchronizes.

6.1 Resynchronisation durch die Router-Steuereinheit bei dem Eingangsport6.1 Resynchronization by the router control unit at the entrance port

Ein Datenpaket, das durch eine oder mehrere asynchrone Vermittlungen 20, d. h. Vermittlungen ohne gemeinsame Zeitreferenz, weitergeleitet worden ist, kann entweder bei dem Eingangsport oder bei dem Ausgangsport zu seinem ursprünglichen Plan resynchronisiert werden. Die 59-61 beschreiben die Resynchronisationsoperation bei dem Eingangsport entweder einer synchronen Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe oder eines Gateways 15.A data packet through one or more asynchronous switches 20 , that is, exchanges without shared time reference, has been forwarded, can either be resynchronized to its original plan at the input port or at the output port. The 59 - 61 describe the resynchronization operation on the input port of either a synchronous switch 10 a virtual pipe or a gateway 15 ,

Um die Resynchronisation durch die Endstation 100 gesendeter Datenpakete zu ermöglichen, sendet die synchrone Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe, wie in 59 gezeigt ist, periodisch Zeitgebungsnachrichten M002 an die Endstation 100. Die Zeitgebungsnachrichten M002 repräsentieren den Wert der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002, wie sie durch die synchrone Vermittlung 10 empfangen wird.To the resynchronization by the end station 100 send data packets sent by the synchronous exchange 10 a virtual pipe, like in 59 is shown periodically timing messages M002 to the end station 100 , The timing messages M002 represent the value of the common time reference (CTR) 002 as they do through the synchronous mediation 10 Will be received.

Die Netzschnittstelle 102 bei der Endstation 100 integriert die von der Zeitgebungsnachricht M002 erhaltenen Zeitgebungsinformationen in das Zeitstempelfeld 35TS (15) in dem Anfangsblock der Datenpakete, 1DP, 2DP, 3DP, ..., 9DP in 59 und sendet sie über die asynchronen Vermittlungen 20 zu der synchronen Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe. 60 zeigt die mögliche Ankunftszeit der Datenpakete 1DP, 2DP, 3DP, ..., 9DP bei dem Eingangsport 35. Ein Datenpaket kann eine Verzögerung erfahren, die zwischen einer minimalen Verzögerung und einer maximalen Verzögerung, die, wie in 60 gezeigt ist, die Verzögerungsschrankenunbestimmtheit als Maximalverzögerung – Minimalverzögerung bilden, liegt.The network interface 102 at the terminus 100 integrates the timing information received from the timing message M002 into the timestamp field 35TS ( 15 ) in the header of the data packets, 1DP, 2DP, 3DP, ..., 9DP in 59 and send them over the asynchronous switches 20 to the synchronous exchange 10 a virtual pipe. 60 shows the possible arrival time of the data packets 1DP, 2DP, 3DP, ..., 9DP at the input port 35 , A data packet may experience a delay between a minimum delay and a maximum delay, as in 60 is shown, the delay barrier uncertainty as the maximum delay - minimum delay form, is.

Die 61A und 61B zeigen die durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 bei dem Eingangsport 30 unter Verwendung eines Resynchronisationspuffers 30R ausgeführte Resynchronisationsoperation, die in den folgenden zwei Schritten ausgeführt wird:

  • 1. Nachschlagen des Verzögerungsschranken-Unbestimmtheitsparameters 35DB (d. h. [Maximalverzögerung – Minimalverzögerung]) in der Leitweglenkungstabelle 35B unter Verwendung der PID 35C.
  • 2. Verzögern des Pakets bei dem Eingangsport um: 35DB–[(CTR 002)–(Zeitstempel 35TS)].
The 61A and 61B show by the routing control unit 35 at the entrance port 30 using a resync buffer 30R Resync operation that is performed in the following two steps:
  • 1. Look up the delay-bound uncertainty parameter 35dB (ie [Maximum Delay - Minimum Delay]) in the routing table 35B using the PID 35C ,
  • 2. Delay the package at the input port by: 35dB - [(CTR 002 )-(Time stamp 35TS )].

6.2 Der Router-Steuereinheits-Betrieb mit einem Gateway6.2 The router controller operation with a gateway

Wenn es vor dem Eingang in die Vermittlung einer virtuellen Pipe ein Asynchron-Synchron-Gateway 15 gibt, arbeitet die Routersteuereinheit so, wie es hier zuvor inIf it is in front of the entrance to the mediation a virtual pipe an asynchronous synchronous gateway 15 there, the router control unit works as it did here before

14 angegeben wurde. Wie im Folgenden angegeben wird, empfängt das Gateway in diesem Fall die CTR 002 und leitet außerdem den Weiterleitungs-Zeitrahmenbegrenzer (TFD) 47A zu dem seriellen Empfänger weiter. Genauer kann ihr Betrieb gleich der im Folgenden beschriebenen Ausgabeoperation sein. 14 was specified. As noted below, the gateway in this case receives the CTR 002 and also directs the forwarding time frame delimiter (TFD) 47A continue to the serial receiver. More specifically, their operation may be the same as the output operation described below.

14 veranschaulicht den Ablaufplan für das durch die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B ausgeführte Verarbeitungsprogramm der Router-Steuereinheit 35. Das Programm reagiert auf zwei Grundereignisse von dem seriellen Empfänger 31 aus 14: den Empfang des Zeitrahmenbegrenzers TFD in Schritt 35-01 und den Empfang des Datenpakets in Schritt 35-02. Nach dem Empfang eines TFD berechnet die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35 in Schritt 35-03 den an den ankommenden Datenpaketen angebrachten Wert der Ankunftszeit (ToA) 35T. Für diese Berechnung verwendet sie eine Konstante Dconst, die die Zeitdifferenz zwischen dem Tickpunkt der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002 und dem Empfang des TFD zum Zeitpunkt t2 ist (die durch die CTR 002 in diesem Knoten in einer angrenzenden Vermittlung erzeugt wird). Diese Zeitdifferenz wird durch die Tatsache verursacht, dass die Verzögerung von dem seriellen Sender 49 zu dem seriellen Empfänger 31 keine ganze Anzahl von Zeitrahmen ist. Wenn das Datenpaket in Schritt 35-02 empfangen wird, führt die Leitweglenkungs-Steuereinheit 35B drei wie in Schritt 35-04 dargelegte Operationen aus: Anbringen der ToA, Nachschlagen der Adresse der Warteschlange 36 unter Verwendung der PID und Speichern des Datenpakets in dieser Warteschlange 36. 14 Fig. 10 illustrates the flowchart for the processing program executed by the routing control unit 35B of the router control unit 35 , The program responds to two basic events from the serial receiver 31 out 14 Receiving the time frame delimiter TFD in step 35-01 and receiving the data packet in step 35-02 , Upon receipt of a TFD, the routing control unit calculates 35 in step 35-03 the arrival time value (ToA) attached to the incoming data packets 35T , For this calculation, it uses a constant Dconst, which is the time difference between the tick point of the common time reference (CTR) 002 and the receipt of the TFD at time t2 (which is determined by the CTR 002 is generated in this node in an adjacent exchange). This time difference is caused by the fact that the delay from the serial transmitter 49 to the serial receiver 31 is not an integer number of timeframes. If the data packet in step 35-02 is received, the routing control unit performs 35B three as in step 35-04 outlined operations: attach the ToA, look up the address of the queue 36 using the PID and storing the data packet in this queue 36 ,

6.3 Betrieb der Router-Steuereinheit ohne ein Gateway6.3 Operation of the router control unit without a gateway

Wenn die Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe direkt mit dem asynchronen Netz verbunden ist, kann die Vermittlung 10 einer virtuellen Pipe keinen TFD empfangen, sodass der Betrieb der Leitweglenkungs-Steuereinheit, wie er hier zuvor in 14 angegeben wurde, auf folgende Weise geändert werden sollte. Die Operationen in 35-01 und 35-03 werden herausgegriffen, wobei teilweise eine der in 35-04 in 14 angegebenen Operation klar angeben sollte, dass die an dem Paketanfangsblock angebrachte Ankunftszeit direkt von der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) 002 abgeleitet werden sollte.If the mediation 10 a virtual pipe is connected directly to the asynchronous network, the switch can 10 a virtual pipe does not receive a TFD, so the operation of the routing control unit as described hereinbefore in 14 should be changed in the following way. The operations in 35-01 and 35-03 are picked out, with some being one of 35-04 in 14 clearly indicate that the arrival time attached to the packet header is directly from the common time reference (CTR). 002 should be derived.

6.4 Der Ausgangsport6.4 The output port

Die hier beschriebene Ausgabeoperation betrifft sowohl die Vermittlung 10 der synchronen virtuellen Pipe in den 56 und 58 als auch das Asynchron-Synchron-Gateway 15 in 57.The output operation described here concerns both mediation 10 the synchronous virtual pipe in the 56 and 58 as well as the asynchronous synchronous gateway 15 in 57 ,

Der wie hier zuvor in 16 angegebene Ausgangsport 40 umfasst (wie hier zuvor beschrieben wurde) eine Planungssteuereinheit mit einem Sendepuffer 45 und mit einem seriellen Sender 49. Die Planungssteuereinheit 45 führt eine Abbildung jedes der Datenpakete zwischen der zugeordneten jeweiligen Ankunftszeit (ToA) und einer zugeordneten Weiterleitungszeit aus dem Ausgangsport über den seriellen Sender 49 aus. Die Weiterleitungszeit wird in Bezug auf die gemeinsame Zeitreferenz (CTR) 002 bestimmt. Wie hier beschrieben wird, resynchronisierte diese Abbildung den Strom der über die Vermittlung einer virtuellen Pipe weitergeleiteten Datenpakete.The like here before in 16 specified output port 40 includes (as described hereinbefore) a scheduling controller with a transmit buffer 45 and with a serial transmitter 49 , The planning control unit 45 maintains an mapping of each of the data packets between the associated respective time of arrival (ToA) and an associated routing time out of the output port via the serial transmitter 49 out. The forwarding time is compared to the common time reference (CTR) 002 certainly. As described herein, this map resynchronizes the stream of data packets forwarded through the intermediary of a virtual pipe.

Die Planungssteuereinheit und der Sendepuffer 45 haben verschiedene Betriebsarten, die in den 19, 48-49 und 62 beschrieben sind. Die verschiedenen Betriebsarten entsprechen einigen der möglichen Konfigurationen mit den asynchronen Vermittlungen, wie sie in den 56-58 diskutiert wurden. Die Planungssteuereinheit und der Sendepuffer 45 in 19 enthalten drei Teile:

  • 1. eine Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit, die ferner eine Weiterleitungstabelle 45B umfasst;
  • 2. einen Sendepuffer 45C, der üblicherweise als ein Schreib-Lese-Speicher (RAM) realisiert ist; und
  • 3. eine Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D, die Datenpakete zu dem seriellen Sender weiterleitet.
The scheduling controller and the send buffer 45 have different modes of operation in the 19 . 48 - 49 and 62 are described. The different modes of operation correspond to some of the possible configurations with the asynchronous switches as they are described in US Pat 56 - 58 were discussed. The scheduling controller and the send buffer 45 in 19 contain three parts:
  • 1. a delay analysis and scheduling control unit, which further includes a routing table 45B includes;
  • 2. a send buffer 45C commonly implemented as a random access memory (RAM); and
  • 3. a selection buffer control unit 45D which forwards data packets to the serial transmitter.

Die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 45A führt zusammen mit der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D unter Verwendung der PID 35C, des Zeitstempels 35TS und der Datenpaket-Ankunftszeit (ToA) 35T die Abbildung zur Bestimmung des jeweiligen Zeitrahmens aus, zu dem ein jeweiliges Paket aus dem Ausgangsport weitergeleitet werden sollte. Die beiden Steuereinheiten 45A und 45D sind aus einer Zentraleinheit (CPU), aus einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern der Daten und aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern des Steuereinheits-Verarbeitungsprogramms konstruiert.The delay analysis and planning control unit 45A performs together with the select buffer controller 45D using the PID 35C , the time stamp 35TS and the data packet arrival time (ToA) 35T the mapping for determining the particular time frame to which a respective packet should be forwarded from the output port. The two control units 45A and 45D are constructed of a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM) for storing the data and a read only memory (ROM) for storing the control unit processing program.

Von der Switching Fabric 50 kommen über die Übertragungsstrecke 51 Datenpakete an. Die Datenpakete, deren Prioritätsbit 35P aktiviert ist (d. h reservierter Verkehr), werden durch die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 45A zu einem der k Sendepuffer 45C (B-1, B-2, ..., B-k) vermittelt. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, wird in jedem Zeitzyklus jeder der k Puffer dafür bestimmt, Pakete zu speichern, die in jedem der k Zeitrahmen weitergeleitet werden. Das Vorhandensein von k Sendepuffern ermöglicht, dass die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit 45A Datenpakete in einem weiten Bereich von Verzögerungsänderungen plant.From the switching fabric 50 come over the transmission line 51 Data packets. The data packets whose priority bit 35P is activated (i.e., reserved traffic) are determined by the delay analysis and scheduling control unit 45A to one of the k send buffers 45C (B-1, B-2, ..., Bk). As in the 5 and 6 is shown, in each time cycle, each of the k buffers is designated to store packets forwarded in each of the k time frames. The presence of k send buffers allows the delay analysis and Planning control unit 45A Plans data packets in a wide range of delay changes.

Der Sendepuffer 45C enthält einen zusätzlichen Puffer B-E für Datenpakete "des besten Bemühens". Das Prioritätsbit 35P in den Datenpaketen "des besten Bemühens" ist nicht aktiviert, und dies ist es, wie die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit bestimmt, dass diese Datenpakete in dem Puffer "des besten Bemühens" gespeichert werden sollten. Jedes Mal, wenn es keine weiteren geplanten Datenpakete gibt (das Prioritätsbit 35P aktiviert ist), werden die Datenpakete "des besten Bemühens" zu dem seriellen Sender 49 weitergeleitet.The send buffer 45C contains an additional buffer BE for "best effort" data packets. The priority bit 35P in the "best effort" data packets is not activated, and this is how the delay analysis and scheduling control unit determines that these data packets should be stored in the "best effort" buffer. Every time there are no more scheduled data packets (the priority bit 35P is activated), the data packets of "best effort" become the serial transmitter 49 forwarded.

6.5 Der Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit:6.5 Operation of Selection Buffer Control Unit:

21 veranschaulicht den Ablaufplan für den Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit 45D. Die Steuereinheit 45D reagiert in Schritt 45-11 auf den Tickpunkt 002 der gemeinsamen Zeitreferenz (CTR) und inkrementiert daraufhin in Schritt 45-12 den Sendepufferindex i (d. h. i: = i + 1 mod k', wobei k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist) und sendet einen Zeitrahmenbegrenzer TFD an den seriellen Sender 49. Falls der Sendepuffer B-i daraufhin in Schritt 45-13 nicht leer ist, sendet er, wie in Schritt 45-14 angegeben ist, ein Datenpaket vom Sendepuffer B-i, während er andernfalls, wie in Schritt 45-15 angegeben ist, ein Datenpaket "des besten Bemühens" von dem Puffer B-E "des besten Bemühens" sendet. 21 illustrates the flowchart for the operation of the selection buffer controller 45D , The control unit 45D reacts in step 45-11 on the tick point 002 the common time reference (CTR) and then incremented in step 45-12 transmit buffer index i (ie, i: = i + 1 mod k ', where k' is the number of scheduled traffic buffers) and sends a time frame delimiter TFD to the serial transmitter 49 , If the transmission buffer Bi in step 45-13 is not empty, he sends, as in step 45-14 is specified, a data packet from the transmit buffer Bi, while otherwise, as in step 45-15 is specified, sends a "best effort" data packet from the "best effort" buffer BE.

6.6 Die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit6.6 The delay analysis and planning control unit

Der Ablaufplan für das durch die Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit ausgeführte Programm ist in 48 veranschaulicht. Die Hauptaufgabe des Programms ist das Berechnen des Index i des Sendepuffers B-i zwischen B-1 und B-k in Schritt 245-05. Es gibt mehrere mögliche Verfahren zum Ausführen der Berechnung in Schritt 245-05, was von der Art der Verzögerungsänderungen abhängt, die auf den Kommunikationsverbindungen auftreten können. In den 49 und 62 sind zwei mögliche Berechnungsverfahren beschrieben:

  • I. 49 – der Fall beliebiger, aber beschränkter Verzögerungsänderungen, wie er in den 5658 beschrieben ist, wie er in 45-051 angegeben ist:
  • 1. Es sei <s1, s2, s3, ..., sj> die Menge der Zeitrahmen mit einer PID = p, die sich in jedem Zeitzyklus wiederholt, wie in der Weiterleitungstabelle 45B bei dem Eintrag p angegeben ist.
  • 2. die Steuereinheit 45A durchsucht die Menge <s1, s2, s3, ..., sj>, um den ersten möglichen Zeitrahmen si zu bestimmen, der nach (ToA 35T) + CONST auftritt (wobei CONST eine konstante Schranke an die Verzögerung über die Switching Fabric ist); und
  • 3. si ist der Zeitrahmen, zu dem das Datenpaket für die Sendung über den seriellen Sender geplant wird – und i ist der Indexsendepuffer B-i.
The schedule for the program executed by the delay analysis and scheduling control unit is in 48 illustrated. The main task of the program is to compute the index i of the transmit buffer Bi between B-1 and Bk in step 245-05 , There are several possible methods for performing the calculation in step 245-05 which depends on the type of delay changes that can occur on the communication links. In the 49 and 62 two possible calculation methods are described:
  • I. 49 The case of arbitrary but limited changes of delay, as described in the 56 - 58 is described as he in 45-051 is indicated:
  • 1. Let <s1, s2, s3, ..., sj> be the set of time frames with a PID = p that repeats every time cycle, as in the routing table 45B at the entry p is specified.
  • 2. the control unit 45A search the set <s1, s2, s3, ..., sj> to determine the first possible time frame si, which after (ToA 35T ) + CONST (where CONST is a constant bound on the delay across the switching fabric); and
  • 3. si is the time frame at which the data packet for transmission is scheduled via the serial transmitter - and i is the index transmission buffer Bi.

Die Menge <s1, s2, s3, ..., sj> bildet eine Mehrzahl von Zeitrahmen, in denen ein Datenpaket für die Sendung aus dem Ausgangsport einer Vermittlung geplant werden kann.

  • II. 62 – der Fall, wenn in dem Paketanfangsblock ein Zeitstempel verwendet wird (15 und 22): Wenn in Schritt 45-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID 35C in dem Datenpaket-Anfangsblock wie in Schritt 45-351 angegeben verwendet, um den Weiterleitungsparameter 45F in der Weiterleitungstabelle (45B aus 19) nachzuschlagen und daraufhin in Schritt 45-352 den Index i des Sendepuffers 45C zu berechnen: i = ((Zeitstempel 35TS) + 45F] mod k', wobei k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist.
The set <s1, s2, s3, ..., sj> forms a plurality of time frames in which a data packet for transmission from the output port of a switch can be scheduled.
  • II. 62 The case when a timestamp is used in the packet header ( 15 and 22 ): When in step 45-03 the data packet received by the fabric becomes the PID 35C in the data packet header as in step 45-351 specified used to the forwarding parameter 45F in the forwarding table ( 45B out 19 ) look up and then in step 45-352 the index i of the send buffer 45C to calculate: i = ((timestamp 35TS ) + 45F ] mod k ', where k' is the number of buffers for scheduled traffic.

Claims (44)

System für die Planung und für das Management der Datenübertragung von Datenpaketen, wobei das genannte System umfasst: eine Mehrzahl von Vermittlungen (10) mit einer Mehrzahl von Eingangsports (30) und Ausgangsports (40), die jeweils eine eindeutige Adresse zum Empfangen der Datenpakete haben, wobei die Datenpakete wenigstens von einem Typ (35P) sind; eine virtuelle Pipe (25), die wenigstens zwei der Vermittlungen umfasst, die über Kommunikationsverbindungen (41) in einem Weg miteinander verbunden sind, um Datenpakete des ausgewählten Typs (35P) von wenigstens einer Quelle zu wenigstens einem Ziel zu übertragen; und ein gemeinsames Zeitreferenzsignal (002), das mit ausgewählten der Vermittlungen gekoppelt ist; wobei das gemeinsame Zeitreferenzsignal (002) in eine Mehrzahl von Zeitrahmen (TF) aufgeteilt ist; und wobei jeder Zeitrahmen (TF) eine vordefinierte Dauer hat; dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl ausgewählter der Vermittlungen (10) Datenpakete des ausgewählten Typs (35P) in Reaktion auf das gemeinsame Zeitreferenzsignal (002) während einer ausgewählten Folge von Zeitrahmen (7) von den genannten ausgewählten der Vermittlungen (10) entlang der virtuellen Pipe (25) weitergeleitet zu werden beginnen; die Zeitrahmen der ausgewählten Folge von Zeitrahmen eine jeweilige Folge von Zeitrahmen-Startzeiten haben; und wobei es unter den Startzeiten der jeweiligen Folge von Zeitrahmen vordefinierte Zeitintervalle gibt.A system for scheduling and managing data transmission of data packets, said system comprising: a plurality of switches ( 10 ) with a plurality of input ports ( 30 ) and output ports ( 40 ) each having a unique address for receiving the data packets, the data packets being of at least one type ( 35P ) are; a virtual pipe ( 25 ) comprising at least two of the exchanges connected via communication links ( 41 ) are interconnected in a path to receive data packets of the selected type ( 35P ) from at least one source to at least one destination; and a common time reference signal ( 002 ) coupled to selected ones of the switches; where the common time reference signal ( 002 ) is divided into a plurality of time frames (TF); and wherein each time frame (TF) has a predefined duration; characterized in that when selecting selected ones of the exchanges ( 10 ) Data packets of the selected type ( 35P ) in response to the common time reference signal ( 002 ) during a selected sequence of time frames ( 7 ) from the said selected ones of the exchanges ( 10 ) along the virtual pipe ( 25 ) to be forwarded; the time frames of the selected sequence of time frames have a respective sequence of time frame start times; and wherein there are predefined time intervals among the start times of the respective sequence of time frames. System gemäß Anspruch 1, bei dem dann, wenn keine Datenpakete des ausgewählten Typs weiterzuleiten sind, Datenpakete des "besten Bemühens" weitergeleitet werden (47-be).The system of claim 1, wherein if no data packets of the selected type to forward data packets of "best effort" (47-be). System gemäß Anspruch 1, bei dem die Position des Datenpakets im Zeitrahmen wenigstens eines der Folgenden ist: beliebig und vordefiniert.System according to claim 1, in which the position of the data packet in the time frame at least one of the following is: arbitrary and predefined. System gemäß Anspruch 1, bei dem es eine Mehrzahl virtueller Pipes (25) gibt; und bei dem ausgewählte der Kommunikationsverbindungen von wenigstens einer virtuellen Pipe (2) gleichzeitig verwendet werden.The system of claim 1, wherein there are a plurality of virtual pipes ( 25 ) gives; and at the selected one of the communication links of at least one virtual pipe ( 2 ) are used simultaneously. System gemäß Anspruch 1, bei dem das gemeinsame Zeitreferenzsignal (002) von wenigstens einem der Folgenden gekoppelt wird: GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONAS (GLObal NAvigation Satellite System), TWTFT (Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer), WWV-Funkstation, WWVB-Funkstation, IRIG-Zeitcodes (Inter-Range-Instrumentation-Group-Zeitcodes), direkt über eine einzelne Kommunikationsverbindung von ausgewählten Vermittlungen, indirekt über eine Mehrzahl von Kommunikationsverbindungen von ausgewählten Vermittlungen, direkt über eine einzelne Kommunikationsverbindung von angrenzenden Netzschnittstellen und Gateways (15) und indirekt über eine Mehrzahl von Kommunikationsverbindungen von Netzschnittstellen und Gateways (15).System according to claim 1, wherein the common time reference signal ( 002 ) is coupled to at least one of the following: GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONAS (GLObal Nvigation Satellite System), TWTFT (Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer), WWV Radio Station, WWVB Radio Station, IRIG Time Codes ( Inter-range instrumentation group time codes), directly over a single communication link from selected switches, indirectly over a plurality of communication links from selected switches, directly over a single communication link from adjacent network interfaces and gateways ( 15 ) and indirectly via a plurality of communication links of network interfaces and gateways ( 15 ). System gemäß Anspruch 1, bei dem die Kommunikationsverbindungen wenigstens eines der Folgenden sind: Glasfaser, Kupferkabel, Koaxialkabel, verdrilltes Aderpaar, drahtloser Kanal, 10-Megabit/Sekunde-Ethernet, 100-Megabit/Sekunde-Ethernet, 1-Gigabit/Sekunde-Ethernet, 10-Gigabit/Sekunde-Ethernet, drahtloser IEEE-802.11-Kanal, drahtloser UMTS-Kanal (drahtloser Kanal des Universal Mobile Telephone System), SONET, SDH und Faserkanal.System according to claim 1, wherein the communication links at least one of the following are: glass fiber, copper cable, coaxial cable, twisted wire pair, wireless channel, 10 megabit / second ethernet, 100 megabit / sec ethernet, 1 Gigabit / sec Ethernet, 10 Gigabit / second Ethernet, wireless IEEE 802.11 channel, wireless UMTS channel (wireless channel of Universal Mobile Telephone System), SONET, SDH and fiber channel. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Kommunikationsverbindungen drahtlose Kommunikationsverbindungen zwischen wenigstens einem der Folgenden sind: einer Bodenstation und einem Satelliten und zwischen zwei Satelliten, die sich auf einer Umlaufbahn um die Erde bewegen.System according to claim 1, in which the communication links wireless communication links between at least one of the following are: a ground station and a satellite and between two satellites that are on orbit around the earth. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Datenpakete des ausgewählten Typs wenigstens eines der Folgenden sind: Internet-Protocol-Datenpakete (IP-Datenpakete), Multi-Protocol-Label-Switching-Rahmen (MPLS-Rahmen), Ethernet-Rahmen, Faserkanalrahmen (FC-Rahmen) und Zellen des asynchronen Transfermodus (ATM-Zellen).System according to claim 1, in which the data packets of the selected type at least one of The following are: Internet Protocol data packets (IP data packets), Multi-Protocol Label Switching (MPLS) frames, Ethernet frames, Fiber Channel frames (FC frames) and asynchronous transfer mode cells (ATM cells). System gemäß Anspruch 1, das ferner eine Planungssteuereinheit (45) umfasst, wobei die Planungssteuereinheit (45) für die Datenpakete des ausgewählten Typs zugeordnete Weiterleitungszeiten liefert.The system of claim 1, further comprising a scheduling control unit ( 45 ), wherein the planning control unit ( 45 ) provides for the data packets of the selected type associated forwarding times. System gemäß Anspruch 9, bei dem die Datenpakete des ausgewählten Typs (35P), die über eine ausgewählte virtuelle Pipe weitergeleitet werden, wenigstens eine zugeordnete Pipe-Kennung (PID) (35C) haben.A system according to claim 9, wherein the data packets of the selected type ( 35P ), which are forwarded via a selected virtual pipe, at least one assigned pipe identifier (PID) ( 35C ) to have. System gemäß Anspruch 10, bei dem eine vordefinierte Anzahl aneinandergrenzender Zeitrahmen einen Zeitzyklus umfassen; und bei dem die Zeitzyklen aneinandergrenzend sind (1).The system of claim 10, wherein a predefined number of contiguous time frames comprise a time cycle; and where the time cycles are contiguous ( 1 ). System gemäß Anspruch 11, bei dem die Folge von Zeitrahmen, die den Vermittlungen einer ausgewählten virtuellen Pipe zugeordnet sind, den jeweiligen Vermittlungen für alle Zeitzyklen zugeordnet sind (8).A system according to claim 11, wherein the sequence of time frames associated with the switches of a selected virtual pipe are associated with the respective switches for all time cycles ( 8th ). System gemäß Anspruch 11, bei dem es zwischen der Eingabe in die genannte ausgewählte der Vermittlungen und der Ausgabe von der genannten ausgewählten der Vermittlungen innerhalb jedes der Zeitzyklen ein vordefiniertes Zeitintervall gibt (8).A system according to claim 11, wherein there is a predefined time interval between the input to said selected one of the switches and the output from said selected one of the switches within each of the time cycles ( 8th ). System gemäß Anspruch 11, bei dem eine vordefinierte Anzahl von Zeitzyklen einen Superzyklus umfassen; wobei der Superzyklus periodisch ist (6).The system of claim 11, wherein a predefined number of time cycles comprise a supercycle; where the supercycle is periodic ( 6 ). System gemäß Anspruch 14, bei dem das gemeinsame Zeitreferenzsignal in Übereinstimmung mit dem UTC-Standard (Coordinated-Universal-Time-Standard) ist.System according to claim 14, wherein the common time reference signal in accordance with the UTC standard (Coordinated Universal Time Standard). System gemäß Anspruch 15, bei dem die Superzyklusdauer wenigstens gleich einem der Folgenden ist: einer Sekunde, gemessen unter Verwendung des UTC-Standards, einem Bruchteil einer Sekunde, gemessen unter Verwendung des UTC-Standards, einer vordefinierten Anzahl von Sekunden, gemessen unter Verwendung des UTC-Standards.System according to claim 15, wherein the supercycle duration is at least equal to one of the following is one second, measured using the UTC standard, one Fraction of a second, measured using the UTC standard, one predefined number of seconds, measured using the UTC standards. System gemäß Anspruch 10, bei dem die PID (35C) wenigstens eines der Folgenden ist: eine Internet-Protocol-Adresse (IP-Adresse), eine IPv4-Adresse, eine IPv6-Adresse, eine Internet-Protocol-Group-Gruppenadresse, Etiketten des asynchronen Transfermodus (ATM-Etiketten), eine Kennung einer virtuellen Verbindung (VCI), eine virtuelle Wegkennung (VPI), ein Etikett, wie es durch die Mehrprotokoll-Etikettvermittlung (MPLS) definiert ist, eine Weiterleitungsäquivalenzklasse (FEC), eine IEEE-802-MAC-(Media-Access-Control-)Adresse und eine IP-Adresse zusammen mit einer IP-Portnummer.System according to claim 10, wherein the PID ( 35C ) is at least one of the following: an Internet Protocol (IP) address, an IPv4 address, an IPv6 address, an Internet Protocol Group group address, asynchronous transfer mode (ATM) labels, an identifier a virtual connection (VCI), a virtual route identifier (VPI), a tag as defined by the Multi-Protocol Label Switching (MPLS), a Forwarding Equivalence Class (FEC), an IEEE 802-MAC (Media Access Control ) Address and an IP address along with an IP port number. System gemäß Anspruch 9, bei dem ausgewählte der Datenpakete des ausgewählten Typs Zeitstempel (35TS) enthalten; und wobei die Planungssteuereinheit (45) in Reaktion auf die jeweiligen Zeitstempel und auf die gemeinsame Zeitreferenz Weiterleitungszeiten für ausgewählte der Datenpakete des ausgewählten Typs liefert.A system according to claim 9, wherein selected ones of the data packets of the selected type have timestamps ( 35TS ) contain; and where the planning control unit ( 45 ) provides forwarding times for selected ones of the selected type in response to the respective timestamps and common time reference. System gemäß Anspruch 18, bei dem der Zeitstempel (35TS) durch wenigstens eines der Folgenden erzeugt wird: Internet-Real-Time-(RTP-)Protokoll, eine vordefinierte der Vermittlungen, eine Datenpaketquelle, eine Endstation (100), ein Gateway (15) und eine Netzschnittstelle.The system of claim 18, wherein the time stamp ( 35TS ) is generated by at least one of the following: Internet Real-Time (RTP) protocol, a predefined one of the switches, a data packet source, an end station ( 100 ), a gateway ( 15 ) and a network interface. System gemäß Anspruch 15, bei dem es einen ersten vordefinierten Zeitrahmen, innerhalb dessen ein ausgewähltes Datenpaket des ausgewählten Typs in die Vermittlung übertragen zu werden beginnt, und einen zweiten vordefinierten Zeitrahmen, innerhalb dessen das ausgewählte Datenpaket des ausgewählten Typs aus der genannten Vermittlung weitergeleitet zu werden beginnt, gibt; und wobei der erste vordefinierte Zeitrahmen und der zweite vordefinierte Zeitrahmen nicht überschneidend sind.System according to claim 15, where there is a first predefined time frame, within its a selected one Data packet of the selected type transferred to the exchange begins to be, and a second predefined time frame, within whose the selected Data packet of the selected Type starts to be forwarded from said exchange, gives; and wherein the first predefined time frame and the second non-overlapping predefined timeframes are. System gemäß Anspruch 20, bei dem der erste vordefinierte Zeitrahmen die UTC (Coordinated Universal Time) widerspiegelt und in wenigstens einem der folgenden Formate dargestellt ist: eine Zeitrahmennummer innerhalb eines Zeitzyklus und als Zeitzyklusnummer innerhalb eines Superzyklus, eine Festkommazahlendarstellung, eine Gleitkommazahlendarstellung und eine Zahl mit zwei Teilen: (i) eine ganze Zahl von Sekunden und (ii) ein Bruchteil einer Sekunde.System according to claim 20, where the first predefined time frame is UTC (Coordinated Universal Time) and in at least one of the following formats is shown: a time frame number within a time cycle and as a time cycle number within a supercycle, a fixed point representation, a floating-point representation and a two-part number: (i) an integer of seconds and (ii) a fraction of a second. System gemäß Anspruch 20, bei dem es zwischen dem ersten vordefinierten Zeitrahmen und dem zweiten vordefinierten Zeitrahmen eine vordefinierte Zeitdifferenz gibt.System according to claim 20, in which it between the first predefined time frame and the second predefined time frame a predefined time difference gives. System gemäß Anspruch 22, bei dem die vordefinierte Zeitdifferenz für jede Vermittlung wenigstens eines der Folgenden ist: eine konstante Zahl, für jede PID vordefiniert, für jeden Zeitrahmen innerhalb jedes Zeitzyklus vordefiniert.System according to claim 22, wherein the predefined time difference for each switch at least one of the following is: a constant number, predefined for each PID, for each Timeframes predefined within each time cycle. System gemäß Anspruch 10, bei dem für ausgewählte der Eingangsports vordefinierte Positionen innerhalb eines vordefinierten Zeitrahmens, innerhalb dessen Datenpakete des ausgewählten Typs in die jeweiligen Eingangsports übertragen werden, zugeordnet sind und getrennte vordefinierte Positionen innerhalb eines zweiten vordefinierten Zeitrahmens, innerhalb dessen die jeweiligen Datenpakete des ausgewählten Typs von ausgewählten der Ausgangsports weitergeleitet werden, zugeordnet sind (24).The system of claim 10, wherein predefined positions are assigned for selected ones of the input ports within a predefined time frame within which data packets of the selected type are transferred to the respective input ports, and separate predefined positions within a second predefined time frame within which the respective data packets of the selected one Type of selected ones of the output ports are assigned ( 24 ). System gemäß Anspruch 9, bei dem es in der Planungssteuereinheit jeder ausgewählten der Vermittlungen eine erste, durch die genannte Planungssteuereinheit bestimmte geplante Zeit innerhalb eines ersten vordefinierten Zeitrahmens gibt, innerhalb deren ein jeweiliges Datenpaket dafür geplant wird, aus der jeweiligen Vermittlung weitergeleitet zu werden zu beginnen, und wobei die Zeitrahmen und die erste geplante Zeit in Reaktion auf das gemeinsame Zeitreferenzsignal bestimmt werden.System according to claim 9, where it is in the planning control unit of each of the selected Placements a first, through the said planning control unit certain scheduled time within a first predefined time frame within which a respective data packet is planned for is to be forwarded from the respective mediation begin, and where the time frame and the first scheduled time in Reaction to the common time reference signal can be determined. System gemäß Anspruch 25, bei dem es für jeden der genannten Zeitrahmen eine definierte Bandbreite gibt, die die Kapazität zum Senden der Datenpakete während des Zeitrahmens begrenzt; wobei die Planungssteuereinheit in Reaktion darauf, dass die definierte Bandbreite für einen jeweiligen der Zeitrahmen überschritten wird, eine Stauung bestimmt; und wobei die Planungssteuereinheit in Reaktion auf die Bestimmung einer Stauung für einen besonderen der Zeitrahmen für ausgewählte der Datenpakete des ausgewählten Typs eine zweite vordefinierte Zeit innerhalb eines zweiten vordefinierten Zeitrahmens für die Übertragung der genannten jeweiligen Datenpakete von der jeweiligen Vermittlung heraus neu plant.System according to claim 25, which is for everyone The specified time frame gives a defined bandwidth, which the capacity for sending the data packets during limited by the time frame; the planning control unit in Reaction that the defined bandwidth for a each time frame exceeded is determined, a congestion; and the planning control unit in response to determining a stowage for a particular of the time frame for selected ones Data packets of the selected Type a second predefined time within a second predefined one Timeframe for transmission said respective data packets from the respective exchange re-plans out. System gemäß Anspruch 10, bei dem die Planungssteuereinheit eine Weiterleitungstabelle zum Zuweisen vordefinierter Zeitrahmen für die Übertragung von jedem der jeweiligen Ausgangsports heraus in Reaktion auf ein Zeitstempelfeld (35TS), auf die eindeutige Adresse des Eingangsports und auf die PID (35C) besitzt.The system of claim 10, wherein the scheduling controller includes a routing table for assigning predefined time frames for the transmission of each of the respective output ports in response to a timestamp field ( 35TS ), the unique address of the input port and the PID ( 35C ) owns. System gemäß Anspruch 27, bei dem der vordefinierte Zeitrahmen für die Übertragung des Datenpakets des ausgewählten Typs heraus durch Addieren einer vordefinierten Anzahl von Zeitrahmen zu dem Zeitstempel (35TS) bestimmt wird.A system according to claim 27, wherein the predefined time frame for the transmission of the data packet of the selected type by adding a predefined number of time frames to the time stamp ( 35TS ) is determined. System gemäß Anspruch 28, bei dem die Anzahl vordefinierter Zeitrahmen, die zu dem Zeitstempelfeld addiert werden, um den Übertragungszeitrahmen des genannten Datenpakets heraus zu bestimmen, in Reaktion auf das Nachschlagen dieser Zahl in der Weiterleitungstabelle in der Planungssteuereinheit unter Verwendung der PID (35C) als ein Index in die genannte Weiterleitungstabelle bestimmt wird.The system of claim 28, wherein the number of predefined time frames added to the time stamp field to determine the transmission time frame of said data packet in response to the lookup of that number in the routing table in the scheduling controller using the PID ( 35C ) is determined as an index in said routing table. System gemäß Anspruch 27, bei dem die Planungssteuereinheit die Zeitdifferenz in Zeitrahmen zwischen der gemeinsamen Zeitreferenz und dem Zeitstempel (35TS) berechnet und Mittel bereitstellt, um das jeweilige Datenpaket des ausgewählten Typs zu verwerfen, wenn die genannte Zeitdifferenz über einem vordefinierten Zeitschwellenwert liegt.A system according to claim 27, wherein the scheduling control unit matches the time difference in time frames between the common time reference and the time stamp ( 35TS ) and providing means for discarding the respective data packet of the selected type if said time difference is above a predefined time threshold. System gemäß Anspruch 9, bei dem die virtuelle Pipe eine definierte maximale Verzögerung zwischen zwei beliebigen der ausgewählten der Vermittlungen besitzt; bei dem die Eingangsports Mittel zum Empfangen der Datenpakete des ausgewählten Typs und zum Aufzeichnen einer Ankunftszeit (TOA) (35T) für jedes genannte Datenpaket bereitstellen; bei dem die Planungssteuereinheit eine erste geplante Zeit innerhalb eines ersten vordefinierten Zeitrahmens, innerhalb deren ein jeweiliges der genannten Datenpakete dafür geplant wird, aus einem jeweiligen Ausgangsport der jeweiligen Vermittlung weitergeleitet zu werden zu beginnen, und eine zweite geplante Zeit innerhalb eines zweiten vordefinierten Zeitrahmens, innerhalb deren das genannte Datenpaket alternativ dafür geplant wird, aus der jeweiligen Vermittlung übertragen zu werden zu beginnen, und eine dritte vordefinierte geplante Zeit innerhalb eines dritten vordefinierten Zeitrahmens zum alternativen Planen der Übertragung des genannten Datenpakets von dem jeweiligen Ausgangsport der Vermittlung bestimmt; und wobei der erste, der zweite und der dritte vordefinierte Zeitrahmen in Reaktion auf wenigstens eines der Folgenden bestimmt werden: die gemeinsame Zeitreferenz und die TOA (35T).The system of claim 9, wherein the virtual pipe has a defined maximum delay between any two of the selected ones of the switches; in which the input ports comprise means for receiving the data packets of the selected type and for recording an arrival time (TOA) ( 35T ) for each named data packet; wherein the scheduling control unit schedules a first scheduled time within a first predefined time frame within which each of said data packets is scheduled to be forwarded from a respective output port of the respective switch, and a second scheduled time within a second predefined time frame the said data packet being alternatively scheduled to commence transmission from the respective switch and a third predefined scheduled time within a third predefined time frame for alternatively scheduling the transmission of said data packet from the respective output port of the switch; and wherein the first, second, and third predefined time frames are determined in response to at least one of the following: the common time reference and the TOA ( 35T ). System gemäß Anspruch 9, bei dem es für jede ausgewählte der Vermittlungen einen vordefinierten Zeitrahmen, innerhalb dessen ein jeweiliges Datenpaket des ausgewählten Typs in die jeweilige Vermittlung übertragen zu werden beginnt, und einen getrennten vordefinierten Zeitrahmen, innerhalb dessen das jeweilige Paket aus der jeweiligen Vermittlung übertragen zu werden beginnt, gibt; wobei jede Vermittlung eine zugeordnete vordefinierte Menge von Zeitrahmen besitzt, wobei die Vermittlung während eines Zeitrahmens der vordefinierten Menge von Zeitrahmen ein Datenpaket von der genannten virtuellen Pipe ausgibt; wobei jedem der Datenpakete, wenn es ankommt, in Reaktion auf einen Momentanwert der gemeinsamen Zeitreferenz eine Ankunftszeit (TOA) (35T) zugewiesen wird, wobei das Paket während eines nicht vollständig belegten nachfolgend verfügbaren Zeitrahmens der jeweiligen vordefinierten Menge von Zeitrahmen dafür geplant wird, ausgegeben zu werden; und wobei der nachfolgend verfügbare Zeitrahmen in Reaktion auf die Bestimmung bestimmt wird, dass die seit der TOA verstrichene Zeit größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist.The system of claim 9, wherein for each selected one of the exchanges, there is a predefined time frame within which a respective data packet of the selected type begins to be transmitted to the respective switch and a separate predefined time frame within which the respective packet is transmitted from the respective switch begins to be, gives; wherein each switch has an associated predefined set of time frames, the switch issuing a data packet from said virtual pipe during a time frame of the predefined set of time frames; each of the data packets, when it arrives, in response to an instantaneous value of the common time reference, an arrival time (TOA) ( 35T ), wherein the packet is scheduled to be issued during an unoccupied subsequently available time frame of the respective predefined set of time frames; and wherein the subsequently available time frame is determined in response to the determination that the time elapsed since the TOA is greater than a predefined threshold. System gemäß Anspruch 10, bei dem die PIDs eine zugeordnete Parametertabelle haben, die eine vordefinierte Menge von Werten enthält, die die reservierte Anzahl von Datenpaketen des ausgewählten Typs spezifizieren, die in jedem der vordefinierten Zeitrahmen weitergeleitet werden können; bei dem eine Zellenstromkontrollen- und Laststeuereinheit die Anzahl der Datenpakete mit der gleichen Teilmengen-PID in jedem der genannten Zeitintervalle zählt und vergleicht und einen Zählwert in einer Lastwerttabelle speichert und in Reaktion auf den Vergleich des Zählwerts in der Lasttabelle mit jeweiligen der vordefinierten Menge von Werten eine Ausgabe liefert (44, 55).The system of claim 10, wherein the PIDs have an associated parameter table containing a predefined set of values specifying the reserved number of data packets of the selected type that can be forwarded in each of the predefined time frames; wherein a cell flow control and load control unit counts and compares the number of data packets with the same subset PID in each of said time intervals and stores a count in a load value table and in response to comparing the count in the load table with respective ones of the predefined set of values provides an output ( 44 . 55 ). System gemäß Anspruch 33, bei dem die Zellenstromkontrollen- und Laststeuereinheit die Anzahl der Datenpakete des ausgewählten Typs mit der gleichen Teilmengen-PID als innerhalb eines vordefinierten Bereichs oder außerhalb des vordefinierten Bereichs bestimmt.System according to claim 33, in which the cell current control and load control unit the Number of data packets of the selected type with the same Subsets PID as within a predefined range or outside of the predefined area. System gemäß Anspruch 34, bei dem eine Verletzungsnachricht erzeugt und ausgegeben wird, falls die Anzahl der Datenpakete des ausgewählten Typs mit der gleichen Teilmenge von PIDs außerhalb des vordefinierten Bereichs liegt.System according to claim 34, where an infringement message is generated and issued if the number of data packets of the selected type with the same Subset of PIDs outside the predefined area lies. System gemäß Anspruch 9, bei dem die Vermittlungen wenigstens eine synchrone Vermittlung und wenigstens eine asynchrone Vermittlung sind; wobei eine Endstation (100) durch Kommunikationsverbindungen in einem Weg über jeweilige asynchrone Vermittlungen zu einer der synchronen Vermittlungen verbunden ist; wobei es zwischen der Endstation und der genannten synchronen Vermittlung eine definierte Verzögerung gibt; und wobei die Planungssteuereinheit für jede der synchronen Vermittlungen eine erste geplante Zeit bestimmt, zu der ein ausgewähltes der Datenpakete aus der jeweiligen synchronen Vermittlung dafür geplant wird, weitergeleitet zu werden zu beginnen.The system of claim 9, wherein the switches are at least one synchronous switch and at least one asynchronous switch; wherein an end station ( 100 ) is connected to one of the synchronous switches through communication links in a path via respective asynchronous switches; wherein there is a defined delay between the end station and said synchronous switch; and wherein the scheduling controller determines for each of the synchronous switches a first scheduled time at which a selected one of the data packets from the respective synchronous switch is scheduled to begin forwarding. System gemäß Anspruch 36, bei dem die Planungssteuereinheit die Verzögerung berechnet, um die jedes der Datenpakete verzögert werden sollte, bevor es weitergeleitet wird.System according to claim 36 where the scheduler calculates the delay by each the data packets delayed should be, before it is forwarded. System gemäß Anspruch 37, bei dem an jedem genannten Datenpaket ein Zeitstempel (35TS) angebracht wird, wenn es von der Endstation (100) weitergeleitet wird, wobei der Zeitstempel von der gemeinsamen Zeitreferenz abgeleitet wird; und wobei die Planungssteuereinheit in Reaktion auf den Zeitstempelwert die Zeitdifferenz berechnet, um die die genannten Datenpakete verzögert werden sollten, bevor sie aus dem jeweiligen Ausgangsport der jeweiligen synchronen Vermittlung weitergeleitet werden.A system according to claim 37, wherein a time stamp is (at each said data packet ( 35TS ) is attached when it is from the end station ( 100 ), the time stamp being derived from the common time reference; and wherein the scheduling controller, in response to the timestamp value, calculates the time difference by which said data packets should be delayed before being forwarded from the respective output port of the respective synchronous switch. System gemäß Anspruch 38, bei dem die gemeinsame Zeitdifferenz durch wenigstens eines der folgenden Mittel in die Endstation übertragen wird: durch eine Zeitgebungsnachricht, die in einem Datenpaket übermittelt wird, direkt von einer UTC-Quelle (Quelle der Coordinated Universal Time) und von einem Zeitgebungs-Server.System according to claim 38, in which the common time difference by at least one the following means is transmitted to the terminal: by a Timing message transmitted in a data packet directly from a UTC source (Source of Coordinated Universal Time) and a timing server. System gemäß Anspruch 10, bei dem die Vermittlungen wenigstens eine synchrone Vermittlung und wenigstens eine asynchrone Vermittlung sind; wobei es in dem Netz einen Weg zum Verbinden einer ersten der synchronen Vermittlungen mit einer zweiten der synchronen Vermittlungen über eine Mehrzahl der asynchronen Vermittlungen gibt (58); wobei es in der Übertragung jeweiliger der Datenpakete zwischen der ersten synchronen Vermittlung und der zweiten synchronen Vermittlung eine definierte Verzögerung gibt; wobei die zweite synchrone Vermittlung in Reaktion auf den Empfang des jeweiligen Datenpakets von der ersten synchronen Vermittlung die Ankunftszeit (TOA) (35T) für jedes genannte getrennte Datenpaket aufzeichnet; und wobei die Planungssteuereinheit in Reaktion auf die PID, die TOA und die gemeinsame Zeitreferenz in der zweiten synchronen Vermittlung eine erste geplante Zeit bestimmt, innerhalb derer ein jeweiliges Datenpaket dafür geplant wird, aus der zweiten synchronen Vermittlung weitergeleitet zu werden zu beginnen.The system of claim 10, wherein the switches are at least one synchronous switch and at least one asynchronous switch; wherein there is a way in the network for connecting a first one of the synchronous switches to a second one of the synchronous switches via a plurality of the asynchronous switches ( 58 ); wherein there is a defined delay in the transmission of respective ones of the data packets between the first synchronous switch and the second synchronous switch; the second synchronous switch, in response to the receipt of the respective data packet from the first synchronous switch, determining the time of arrival (TOA) ( 35T ) records for each separate data packet; and wherein the scheduling controller determines, in response to the PID, the TOA, and the common time reference in the second synchronous switch, a first scheduled time within which a respective data packet is scheduled to begin being forwarded from the second synchronous switch. System gemäß Anspruch 40, bei dem an ausgewählten jeweiligen der Datenpakete selektiv ein Zeitstempel (35TS) angebracht wird, wenn sie aus der ersten synchronen Vermittlung weitergeleitet werden; wobei der Zeitstempelwert von der gemeinsamen Zeitreferenz empfangen wird; und wobei die Planungssteuereinheit in Reaktion auf den Zeitstempelwert die erste geplante Zeit berechnet, zu der die genannten Datenpakete aus der zweiten synchronen Vermittlung weitergeleitet werden sollten.A system according to claim 40, wherein a respective time stamp is selectively selected on selected ones of the data packets ( 35TS ) when forwarded from the first synchronous exchange; wherein the time stamp value is received from the common time reference; and wherein the scheduling controller, in response to the timestamp value, calculates the first scheduled time at which said data packets should be forwarded from the second synchronous switch. System gemäß Anspruch 9, bei dem wenigstens eine der Vermittlungen ein Asynchron-Synchron-Gateway (15) ist, das mit wenigstens einer Endstation (100) gekoppelt ist; wobei wenigstens eine der Vermittlungen eine asynchrone Vermittlung (20) ist; wobei es in einem Weg miteinander verbundene Kommunikationsverbindungen zum Verbinden der Endstation mit dem Asynchron-Synchron-Gateway über die asynchrone Vermittlung (20) gibt; wobei es zwischen der Endstation (100) und dem ersten Asynchron-Synchron-Gateway (15) eine definierte Verzögerung für die Übertragung der Datenpakete gibt; wobei das Asynchron-Synchron-Gateway Datenpakete von der Endstation empfängt und für jedes der genannten Datenpakete eine Ankunftszeit (TOA) (35T) getrennt aufzeichnet; und wobei die Planungssteuereinheit in Reaktion auf die PID (35C) und die TOA (35T), die dem jeweiligen genannten Datenpaket zugeordnet sind, für jedes genannte Datenpaket eine erste geplante Zeit innerhalb eines ersten vordefinierten Zeitrahmens, innerhalb deren ein jeweiliges genanntes Datenpaket dafür geplant wird, aus dem jeweiligen Asynchron-Synchron-Gateway (15) übertragen zu werden zu beginnen, bestimmt.A system according to claim 9, wherein at least one of the switches is an asynchronous synchronous gateway ( 15 ), which is connected to at least one end station ( 100 ) is coupled; wherein at least one of the switches is an asynchronous switch ( 20 ); wherein there are interconnected communication links in a path for connecting the end station to the asynchronous synchronous gateway via asynchronous switching ( 20 ) gives; being between the end station ( 100 ) and the first asynchronous synchronous gateway ( 15 ) gives a defined delay for the transmission of the data packets; wherein the asynchronous synchronous gateway receives data packets from the end station and for each of said data packets an arrival time (TOA) ( 35T ) records separately; and wherein the scheduling control unit in response to the PID ( 35C ) and the TOA ( 35T ) associated with each said data packet, for each said data packet, a first scheduled time within a first predefined time frame within which a respective named data packet is scheduled for it, from the respective asynchronous synchronous gateway ( 15 ) to begin to be transmitted. System gemäß Anspruch 42, bei dem die Planungssteuereinheit die Verzögerung berechnet, um die das jeweilige genannte Datenpaket zu verzögern ist, bevor es aus dem Asynchron-Synchron-Gateway (15) weitergeleitet wird.A system according to claim 42, wherein the scheduling control unit calculates the delay by which the respective said data packet is to be delayed before being sent out of the asynchronous synchronous gateway (16). 15 ) is forwarded. System gemäß Anspruch 42, bei dem an jedem genannten Datenpaket ein Zeitstempel (35TS) angebracht wird, wenn es durch die Endstation weitergeleitet wird; und wobei der Zeitstempelwert von der gemeinsamen Zeitreferenz abgeleitet wird.A system according to claim 42, wherein a time stamp (on each said data packet) ( 35TS ) is attached when it is forwarded by the end station; and wherein the time stamp value is derived from the common time reference.
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