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:
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
Die
Datenpaketübertragungen über die
virtuelle Pipe
1.1 Die gemeinsame Zeitreferenz (CTR)
Wie
in
Wie
in
Anhand
von
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
Diese
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung verwendete Art der Pipeline-Weiterleitung ist
in
Wieder
anhand von
Wie
in
- • Alle
Datenpakete treten periodisch im zweiten Zeitrahmen eines Zeitzyklus
in die virtuelle Pipe
25 ein (d. h., werden aus dem Ausgangsport40 der Vermittlung A weitergeleitet) und werden nach79 Zeitrahmen aus dieser virtuellen Pipe25 ausgegeben (d. h. aus dem Ausgangsport40 der Vermittlung D weitergeleitet. - • Die
Datenpakete, die in die virtuelle Pipe
25 eintreten (d. h. aus dem Ausgangsport40 der Vermittlung A weitergeleitet werden), können von einer oder von mehreren Quellen kommen und können über eine oder über mehrere Eingangsübertragungsstrecken41 die Vermittlung A erreichen. - • Die
Datenpakete, die aus der virtuellen Pipe
25 austreten (d. h. aus dem Ausgangsport40 der Vermittlung D weitergeleitet werden), können über eine Mehrzahl von Ausgangsübertragungsstrecken41 zu einem von einer Mehrzahl von Zielen weitergeleitet werden. - • Die
Datenpakete, die aus der virtuellen Pipe
25 austreten (d. h. die aus dem Ausgangsport40 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 Vermittlungen10 kann von wenigstens zwei der virtuellen Pipes gleichzeitig verwendet werden.
- • 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 port40 the mediation A forwarded) and are after79 Timeframe from this virtual pipe25 output (ie from the output port40 the mediation D forwarded. - • The data packets that are in the virtual pipe
25 enter (ie from the output port40 can be forwarded to the switch A), may come from one or more sources and may be via one or more input transmission links41 reach the mediation A. - • The data packets coming from the virtual pipe
25 exit (ie from the output port40 the switch D) can be routed through a plurality of output links41 be forwarded to one of a plurality of destinations. - • The data packets coming from the virtual pipe
25 exit (ie those from the output port40 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 exchanges10 can be used by at least two of the virtual pipes simultaneously.
In
- • 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.
- 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.
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
Jede
Pipeline-Vermittlung
Wie
in
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
Anhand
von
Wenn
die Kommunikationsverbindungen
1.5 Der Eingangsport1.5 The input port
Wie
in
Die
Leitweglenkungs-Steuereinheit
Wie
in
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.
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 (
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
1.7 Der Ausgangsport1.7 The starting port
Der
Ausgangsport
Es
sind hier drei Ausgangsportkonfigurationen veranschaulicht: eine
Doppelpuffer-Planungssteuereinheit,
wie sie in den
Die
Doppelpuffer-Planungssteuereinheit
Die
Doppelpuffer-Planungssteuereinheit
Die
Datenpakete werden während
ungeradzahliger Tickpunkte der gemeinsamen Zeitreferenz über die
Leitung
In
den
Die
Datenpakete kommen über
die Übertragungsstrecke
In
Ankommende
Datenpakete, in denen das Prioritätsbit
Die
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.
In
2.1 Der zeitgestützte Eingangsport2.1 The time-based input port
Der
in
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
- 1. Der
Parameter
35-1 in Tabelle35D (27 und29 ) – der Ausgangsport40 , zu dem das ankommende Datenpaket vermittelt werden sollte – dieser Parameter wird verwendet, um das Datenpaket zu der Warteschlange36 zu vermitteln, die die vorderste zu dem entsprechenden Ausgangsport ist; - 2. der Parameter
35-2 in Tabelle35D (27 und29 ) – der abgehende Zeitrahmen, in dem das Datenpaket aus dem Ausgangsport weitergeleitet wird – dieser Parameter wird an dem Datenpaket-Anfangsblock in27 angebracht, und - 3. der Parameter
35-3 in Tabelle35D (27 und29 ) – die Position in dem abgehenden Zeitrahmen, in dem das Datenpaket aus dem Ausgangsport weitergeleitet wird – dieser Parameter wird an dem Datenpaket-Anfangsblock in28 angebracht.
- 1. The parameter
35-1 in table35D (27 and29 ) - the output port40 to which the incoming data packet should be switched - this parameter is used to route the data packet to the queue36 to mediate, which is the foremost to the corresponding output port; - 2. the parameter
35-2 in table35D (27 and29 ) - the outgoing time frame in which the data packet is forwarded from the output port - this parameter is entered at the data packet header in27 appropriate, and - 3. the parameter
35-3 in table35D (27 and29 ) - 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 in28 appropriate.
Die
zeitgestützte
Leitweglenkungs-Steuereinheit
- 1. Lokale Zeit
und Position unter Verwendung (1) des Zeitrahmens der Ankunft (ToA)
35T – des Zeitrahmens unter Verwendung der gemeinsamen Zeitreferenz002 und (2) des Positionswerts35P in diesem Zeitrahmen, gemessen durch den Positionszähler35PC . Dies ist in12 gezeigt. - 2. Den Zeitstempel
35TS und die Position35PC unter Verwendung (1) des Zeitstempels35TS in dem Datenpaket-Anfangsblock in28B und(2) des Positionswerts35P in diesem Zeitrahmen, gemessen durch den Positionszähler35PC - 3. Den Zeitstempel PID (der in den Paketanfangsblöcken in
28 gezeigt ist) und die Position35PC durch (1) den Zeitstempel35TS in dem Datenpaket-Anfangsblock in28B , (2) die ID der virtuellen Pipe (PID)35C in dem Datenpaket-Anfangsblock in28B (die virtuelle Pipe wird am Ende dieser Beschreibung ausführlich diskutiert) und (3) den Positionswert35P in diesem Zeitrahmen, gemessen durch den Positionszähler35PC . Dies ist in29 gezeigt.
- 1. Local time and position using (1) the time frame of arrival (ToA)
35T The time frame using the common time reference002 and (2) the position value35P in this time frame, measured by the position counter35PC , This is in12 shown. - 2. The timestamp
35TS and the position35PC using (1) the timestamp35TS in the data packet header in28B and(2) of the position value35P in this time frame, measured by the position counter35PC - 3. The timestamp PID (which is in the packet headers in
28 shown) and the position35PC by (1) the time stamp35TS in the data packet header in28B , (2) the virtual pipe ID (PID)35C in the data packet header in28B (the virtual pipe is discussed in detail at the end of this description) and (3) the position value35P in this time frame, measured by the position counter35PC , This is in29 shown.
Die
Datenpakete, siehe z. B.
Der
Zeitstempel
- 1. Empfange den Zeitrahmenbegrenzer TFD
35-1 – wie in135-04 aus30 angegeben ist, setzt die Leitweglenkungs-Steuereinheit in Reaktion auf dieses Ereignis den Positionszähler zurück (35P: = 0 in 135-04 aus30 ) 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 CTR002 an diesem Knoten erzeugt wurde). Diese Zeitdifferenz wird durch die Tatsache verursacht, dass die Verzögerung von dem seriellen Sender49 zu dem seriellen Empfänger31 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 aus30 . - 3. Empfange das Datenpaket
135-03 – wie in135-06 aus30 gezeigt ist, werden in Reaktion auf dieses Ereignis drei Operationen ausgeführt: (1) an dem Paketanfangsblock wird der Parameter35-2 des abgehenden Zeitrahmens angebracht, (2) an dem Paketanfangsblock wird der Parameter35-3 der Position in dem abgehenden Zeitrahmen angebracht und (3) das Datenpaket wird unter Verwendung des Ausgangsportparameters35-1 in Tabelle 35D in den27 und29 in der Warteschlange36 gespeichert.
- 1. Receive the time frame delimiter TFD
35-1 - as in135-04 out30 is specified, the routing control unit resets the position counter (35P: = 0 in 135-04) in response to this event30 ) 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 CTR002 was generated at this node). This time difference is caused by the fact that the delay from the serial transmitter49 to the serial receiver31 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 out30 , - 3. Receive the data packet
135-03 - as in135-06 out30 3, three operations are performed in response to this event: (1) at the packet header becomes the parameter35-2 the outgoing time frame is attached, (2) at the packet header becomes the parameter35-3 the position in the outgoing time frame and (3) the data packet is determined using the output port parameter35-1 in Table 35D in the27 and29 in the queue36 saved.
2.2 Der zeitgestützte Ausgangsport2.2 The time-based output port
Der
Ausgang ist in
In
den
Von
der Switching Fabric
Ankommende
Datenpakete, in denen ihr Prioritätsbit
Wenn
der Sendepuffer B-i nicht leer ist
3 Verkehrsintegration3 traffic integration
3.1 Der integrierte Eingangsport3.1 The integrated input port
Der
in
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
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).
3.2 Integrierte Planungssteuereinheit in dem Ausgangsport3.2 Integrated Planning Control Unit in the output port
In
den
In
der in
In
Ankommende
Datenpakete, in denen ihre Prioritätsbits
- 1. Sende Zeitrahmenbegrenzer-Steuersignal (TFD-Steuersignal)
47A zu dem seriellen Sender49 ; - 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 Steuereinheit145A zurück weiter und stelle das Feld35P 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 Neuplanungssteuereinheit145A 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 in245-16 und145-13 angegeben ist, ein Datenpakt vom Sendepuffer B-f, zunächst CBR-Pakete und daraufhin VBR-Pakete, während sie andernfalls, wie in245-14 angegeben ist, von dem Puffer B-E "des besten Bemühens" ein Datenpaket "des besten Bemühens" sendet.
- 1. Send time frame delimiter control signal (TFD control signal)
47A to the serial transmitter49 ; - 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 unit145A go ahead and set the field35P 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 unit145A 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 in245-16 and145-13 is specified, a data packet from the transmit buffer Bf, first CBR packets and then VBR packets, while otherwise, as in245-14 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).
Die
Die
Der
Ausgangsport
Die
Planungssteuereinheit und der Sendepuffer
- 1. eine Verzögerungsanalyse- und Planungssteuereinheit
245A , die ferner eine Weiterleitungstabelle245B 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.
- 1. a delay analysis and planning control unit
245A , which further comprises a forwarding table245B 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
Von
der Switching Fabric
Der
Sendepuffer
In
- I.
49 – der wie in den40 -42 beschriebene Fall kontinuierlicher Verzögerungsänderungen, wie er in45-051 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 ToA35T ) + 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.
- I.
49 - like in the40 -42 described case of continuous delay changes, as described in US Pat45-051 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 ToA35T ) + 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 den43 ,44 und45 beschrieben ist: Wenn in Schritt245-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID35C in dem Datenpaket-Anfangsblock verwendet, um den Resynchronisationsparameter45R in der Weiterleitungstabelle (245B aus46 , wie in Schritt45-151 angegeben ist, und daraufhin in Schritt45-152 : Berechne den Index i des Sendepuffers245C : i = [(ToA35T ) +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 den43 ,44 und45 gezeigt ist, wird die obige Resynchronisation an beiden Enden benötigt. Genauer wird die Resynchronisation, wie in den43 ,44 und45 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 und22 : Wenn in Schritt45-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID35C in dem Datenpaket-Anfangsblock, wie in Schritt45-251 angegeben ist, verwendet, um den Weiterleitungsparameter45F in der Weiterleitungstabelle (245B aus46 ) nachzuschlagen und daraufhin in Schritt45-252 den Index i des Sendepuffers245C zu berechnen: i = ((Zeitstempel35TS ) +45F ] mod l'·k' (wobei l'·k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist).
- II.
50 - The case of multiple path with resynchronization, as in the43 .44 and45 is described: when in step245-03 the data packet received by the fabric becomes the PID35C in the data packet header uses the resync parameter45R in the forwarding table (245B out46 as in step45-151 is specified, and then in step45-152 : Compute the index i of the send buffer245C : i = [(ToA35T ) +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 the43 .44 and45 is shown, the above resynchronization is needed at both ends. Specifically, the resynchronization, as in the43 .44 and45 is shown required at both node A and node E. - III.
51 The case when a timestamp is used in the packet header,15 and22 : When in step45-03 the data packet received by the fabric becomes the PID35C in the data packet header, as in step45-251 is specified to the forwarding parameter45F in the forwarding table (245B out46 ) look up and then in step45-252 the index i of the send buffer245C to calculate: i = ((timestamp35TS ) +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
In
den
5.1 Die Überwachungs- und Zellenstromkontrollen-Steuereinheiten5.1 The monitoring and cell power control units
Die Überwachungs-
und Zellenstromkontrollen-Steuereinheiten
- 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 ).
- 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
5.2 Die Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit
Die
- 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 = p35C in der Parametertabelle 65-Tab festgestellt wurde (siehe Kasten65D-02 ). Genauer berechnet die Verzögerungsüberwachungs-Steuereinheit65D die tatsächliche Verzögerung, die das Datenpaket bereits erfahren hat,65-Del = Ankunftszeit35T – Zeitstempel35TS (siehe Kasten65D-03 ), und vergleicht daraufhin, dass sie in dem vordefinierten Verzögerungsbereich liegt: (65-Del <65-Par -L und65-Del <65-Par-H ) (siehe Kasten65D-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 Kasten65D-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.
- 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 = p35C was found in the parameter table 65-Tab (see box65D-02 ). More specifically, the delay monitoring control unit calculates65D the actual delay that the data packet has already experienced,65-Del = Arrival time35T - Time stamp35TS (see box65D-03 ), and then compares that it lies in the predefined delay range: (65-Del <65-Par -L and65-Del <65 Par-H ) (see box65D-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 box65D-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
Die
- 1. Zellstromkontrolle – Erfassen einer PID = p, die ihre reservierte Kapazität übersteigt, und
- 2. Rechnungslegung – Aufzeichnen der tatsächlichen Kapazitätsnutzung der PID = p.
- 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
Nachfolgend
schlägt
die Zellstromkontrollen- und Laststeuereinheit
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 Endstation100 über asynchrone LAN-Vermittlungen20 zu einer synchronen Vermittlung10 einer virtuellen Pipe. In dieser Ausführungsform sendet eine Endstation100 Datenpakete von ihrer Netzschnittstelle102 . Das Datenpaket wird über eine oder mehrere asynchrone Vermittlungen20 (z. B. Knoten B und C in56 ) vermittelt, bis es die synchrone Vermittlung10 einer virtuellen Pipe erreicht. Wie im Folgenden erläutert wird, resynchronisiert die synchrone Vermittlung10 das ankommende Datenpaket in dieser Konfiguration. - 2. Wie in
57 gezeigt ist, von einer Netzschnittstelle102 einer Endstation100 über asynchrone LAN-Vermittlungen20 zu einem Asynchron-Synchron-Gateway15 , 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 Vermittlung10 einer virtuellen Pipe über asynchrone Vermittlungen oder Router20 zu einer zweiten synchronen Vermittlung10 einer virtuellen Pipe. In dieser Konfiguration wird das ankommende Datenpaket zu der zweiten synchronen Vermittlung10 einer virtuellen Pipe, wie im Folgenden erläutert wird, resynchronisiert.
- 1. As in
56 is shown by an end station100 over asynchronous LAN switches20 to a synchronous exchange10 a virtual pipe. In this embodiment, an end station sends100 Data packets from their network interface102 , The data packet is transmitted via one or more asynchronous switches20 (eg Node B and C in56 ) until it synchronizes the mediation10 reached a virtual pipe. As will be explained below, the synchronous switch resynchronizes10 the incoming data packet in this configuration. - 2. As in
57 shown from a network interface102 a terminus100 over asynchronous LAN switches20 to an asynchronous synchronous gateway15 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 exchange10 a virtual pipe over asynchronous switches or routers20 to a second synchronous exchange10 a virtual pipe. In this configuration, the incoming data packet becomes the second synchronous switch10 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
Um
die Resynchronisation durch die Endstation
Die
Netzschnittstelle
Die
- 1.
Nachschlagen des Verzögerungsschranken-Unbestimmtheitsparameters
35DB (d. h. [Maximalverzögerung – Minimalverzögerung]) in der Leitweglenkungstabelle35B unter Verwendung der PID35C . - 2. Verzögern
des Pakets bei dem Eingangsport um:
35DB –[(CTR002 )–(Zeitstempel35TS )].
- 1. Look up the delay-bound uncertainty parameter
35dB (ie [Maximum Delay - Minimum Delay]) in the routing table35B using the PID35C , - 2. Delay the package at the input port by:
35dB - [(CTR002 )-(Time stamp35TS )].
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
6.3 Betrieb der Router-Steuereinheit ohne ein Gateway6.3 Operation of the router control unit without a gateway
Wenn
die Vermittlung
6.4 Der Ausgangsport6.4 The output port
Die
hier beschriebene Ausgabeoperation betrifft sowohl die Vermittlung
Der
wie hier zuvor in
Die
Planungssteuereinheit und der Sendepuffer
- 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.
- 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
Von
der Switching Fabric
Der
Sendepuffer
6.5 Der Betrieb der Auswahlpuffer-Steuereinheit:6.5 Operation of Selection Buffer Control Unit:
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
- I.
49 – der Fall beliebiger, aber beschränkter Verzögerungsänderungen, wie er in den56 –58 beschrieben ist, wie er in45-051 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 (ToA35T ) + 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.
- I.
49 The case of arbitrary but limited changes of delay, as described in the56 -58 is described as he in45-051 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 (ToA35T ) + 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 und22 ): Wenn in Schritt45-03 das Datenpaket von der Fabric empfangen wird, wird die PID35C in dem Datenpaket-Anfangsblock wie in Schritt45-351 angegeben verwendet, um den Weiterleitungsparameter45F in der Weiterleitungstabelle (45B aus19 ) nachzuschlagen und daraufhin in Schritt45-352 den Index i des Sendepuffers45C zu berechnen: i = ((Zeitstempel35TS ) +45F ] mod k', wobei k' die Anzahl der Puffer für geplanten Verkehr ist.
- II.
62 The case when a timestamp is used in the packet header (15 and22 ): When in step45-03 the data packet received by the fabric becomes the PID35C in the data packet header as in step45-351 specified used to the forwarding parameter45F in the forwarding table (45B out19 ) look up and then in step45-352 the index i of the send buffer45C to calculate: i = ((timestamp35TS ) +45F ] mod k ', where k' is the number of buffers for scheduled traffic.
Claims (44)
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US88893P | 1998-06-11 | ||
US88915P | 1998-06-11 | ||
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US09/120,529 US6330236B1 (en) | 1998-06-11 | 1998-07-22 | Packet switching method with time-based routing |
US09/120,944 US6272132B1 (en) | 1998-06-11 | 1998-07-22 | Asynchronous packet switching with common time reference |
US09/120,636 US6272131B1 (en) | 1998-06-11 | 1998-07-22 | Integrated data packet network using a common time reference |
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US120700 | 2002-04-11 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230232350A1 (en) * | 2022-01-19 | 2023-07-20 | Intelligent Fusion Technology, Inc. | Methods and systems for time synchronization among unmanned aerial systems |
-
1999
- 1999-06-11 DE DE69935775T patent/DE69935775T2/en not_active Expired - Lifetime
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US20230232350A1 (en) * | 2022-01-19 | 2023-07-20 | Intelligent Fusion Technology, Inc. | Methods and systems for time synchronization among unmanned aerial systems |
US11864140B2 (en) * | 2022-01-19 | 2024-01-02 | Intelligent Fusion Technology, Inc. | Methods and systems for time synchronization among unmanned aerial systems |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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