EP0990366A1 - Verfahren zum aufbau und betrieb eines reduntanten kommunikationsnetzes sowie kommunikationsnetz zum transport von datenpaketen - Google Patents

Verfahren zum aufbau und betrieb eines reduntanten kommunikationsnetzes sowie kommunikationsnetz zum transport von datenpaketen

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Publication number
EP0990366A1
EP0990366A1 EP98936161A EP98936161A EP0990366A1 EP 0990366 A1 EP0990366 A1 EP 0990366A1 EP 98936161 A EP98936161 A EP 98936161A EP 98936161 A EP98936161 A EP 98936161A EP 0990366 A1 EP0990366 A1 EP 0990366A1
Authority
EP
European Patent Office
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nodes
segment
network
address
node
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98936161A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Killat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bbcom Broadband Communications & Co KG GmbH
Original Assignee
Bbcom Broadband Communications & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbcom Broadband Communications & Co KG GmbH filed Critical Bbcom Broadband Communications & Co KG GmbH
Publication of EP0990366A1 publication Critical patent/EP0990366A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H04L12/4637—Interconnected ring systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/48—Routing tree calculation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/48—Routing tree calculation
    • H04L45/488—Routing tree calculation using root node determination

Definitions

  • the invention relates to a method for setting up and operating a communication network according to the preamble of claim 1, in which data packets are routed through the network together with recipient addresses in order to be ultimately removed from the network by the recipient by evaluating the recipient addresses.
  • the invention further relates to a redundant communication network for the transport of data packets according to the preamble of claim 17.
  • routing algorithms assume that network nodes exchange information via the shortest routes to other nodes, if known, or the status of the connected lines.
  • each node calculates the minimum distances to all possible destination nodes and the corresponding output port (see D.E. Corner: Internetworking with TPC / IP, Vol. 1, 3rd ed., Prentice Hall (1995)).
  • the network can adapt to the failure of lines or nodes within this time horizon.
  • the object of the present invention is to provide a method for operating a communication network and a corresponding network which, when the network is initialized, already distributes all the information about how data packets are to be routed in the normal case and in the event of an error. In particular, it should be achieved that routing information does not have to be distributed in the network each time a connection is set up or cleared down.
  • the invention minimizes the connection establishment times for connections in the normal case and the times for reconfigurations in the event of an error.
  • the method according to the invention uses a network that can be understood as a chain of bidirectional rings.
  • a network can be traced back to a tree structure in which the trunk and inner branches are made up of double lines, whereas after the last branching, single lines can also occur which are terminated by so-called terminating ports (see below).
  • So-called single nodes are arranged along all lines, also called “segments”, and are designed as “add-drop” multiplexers: they can send in both directions of their segment and receive from both directions. They also provide a receive / send port for a terminal device to be connected.
  • a single node takes a packet from the network if it recognizes an address assigned to it in the recipient address. For transmission, it takes from a routing table (or recognizes it from the structure of the recipient address) on which output port it is to send the packet.
  • the multiple nodes that link the rings to one another are assigned an address on each adjacent segment, via which the multiple node can be addressed.
  • the multiple nodes must also be informed in the form of rules or tables on which segment a received packet should be forwarded. Multiple nodes can be used to switch redundant paths if a segment or one or more single nodes have failed in a segment.
  • one of the multiple nodes is defined as a root node.
  • the remaining multiple nodes are then multiple nodes of the order 1, 2, ... m.
  • a multiple node of order I is identified by an identifier K of length I ' Idn, where n indicates the number of branches (double lines) which start from a multiple node.
  • a table is created during initialization, which specifies which output port can be used to reach a specific destination address.
  • the routing is defined so that - regardless of any meshing - is always mediated along the tree structure. Since this is a tree structure with double lines, in the event of a failure in one segment, this strategy only has to be changed slightly by the two adjacent multiple nodes and the single stations of the segment concerned, using the second intact segment of the same branch.
  • Figure 1 is a network of chained rings.
  • FIG. 2 shows a tree structure corresponding to FIG. 1 with details of the segment prefixes, the node identifiers and an exemplary port prefix;
  • Fig. 3 single node (with segment prefix SPo and suffix SS 0 ) in normal operation; NP: user port; BP: leaf port; WP: root port; Fig. 4 single node (with segment prefix SPo and suffix SS 0 ) and failure on segment SP 0 ; not available: SS X > SSo (SS X ⁇ SSo), the information in brackets in the diagrams refer to the case: SS X ⁇ SSo;
  • Fig. 5 multiple nodes, failed segment with prefix SP X ; SB: segment bit, PP: port prefix, SP: segment prefix, SS: segment suffix.
  • the index o refers to the considered multiple node.
  • WP root port, NP: user port.
  • Fig. 1 the basic structure of a network of linked rings is shown.
  • the multiple node 1 is defined as a root node. Its neighboring nodes are the multiple nodes 5, 6, 7.
  • a single node 2 is shown, which is designed as a so-called add-drop multiplexer and which can transmit in both directions and receive from both directions.
  • the single node also contains a receive / transmit port for connecting a transmitter.
  • Corresponding single nodes are shown on the right of the multiple node 4.
  • the addresses are assigned in such a way that tables for routing can be omitted because the address structure reflects the tree structure of the network.
  • FIG. 2 where the first 7 bits of the address of the single stations connected to this segment are specified along the segments.
  • a segment for example segment 10, is uniquely identified by this part of a node address (9 in FIG. 2) referred to as segment prefix SP.
  • the first bit of an address, the segment bit SB indicates whether the corresponding station can be found on the left or right segment of a branch. Because of this left / right identification, neighboring multiple nodes must have a different sense of rotation when assigning address values, cf.
  • FIG. 2 Multiple nodes with an even order have the same sense of rotation as the root node, those with an odd order, for example at positions 5 and 6, the opposite.
  • the remaining bits of the address of a single station are preferably interpreted as numbers increasing monotonically from the inside out (sheet direction).
  • Terminating ports arise at single nodes or multiple nodes if the routing table assigned to the port (or a corresponding algorithmically generated decision) provides that the received packet is output or discarded at the user port. In this way, ring structures that are physically present in the leaf area are broken down into two independent segments.
  • a terminating port on a single node is e.g. port 11, that of a multiple node port 12.
  • single nodes and multiple nodes are considered below in the normal and error cases.
  • each single node has two network-side ports, which are referred to as root port WP or leaf port BP, depending on their location.
  • the routing rules for the three ports in the normal case are shown in FIG. 3.
  • a multiple node has two root ports, which are distinguished by the segment bit SB.
  • the remaining ports of a multiple node are leaf ports. Each of these ports can also be a terminating port.
  • a multiple node can be addressed via each port with an address that is made up of a segment prefix and a station suffix. The station suffix then typically has the highest value at a root port and the lowest value at a leaf port. In Figure 5 this possibility has been modeled by a separate user port NP.
  • the port prefix PP (13 in FIG. 2) on a multiple node is the bit sequence consisting of the segment bit SB, the node identifier K resulting from the tree structure (cf. FIG. 8 in FIG. 2) and the idn bit port identifier.
  • Port prefix PP and prefix of the connected segment SP differ in nodes from non-maximum order by low-order zeros.
  • routing decisions to be made which are described in FIGS. 3-5, can be implemented with simple comparator circuits, which check subaddresses for equality or "larger relations".
  • Another implementation that would be contractual with the present invention would be a routing table in the form of a RAM ( random access memory) in which the correct output port is entered for each conceivable receive address in accordance with the rules laid down in FIGS. 3-5
  • a further implementation according to the invention would then consist of designating each connection by a connection identifier, communicating the connection between connection identifier and destination address to all or all of the nodes involved in the connection in a signaling phase, whereupon after an analysis of the destination address constructed according to the invention, the nodes independently determine the routing table in accordance with the specified Rules have been completed
  • Addresses that have not been assigned and will not be assigned in the foreseeable future can be identified as broadcast addresses for the network nodes
  • a broadcast address arriving on a leaf port is sent out again on a root port.
  • a broadcast address arriving on a root port is sent out again on each leaf port
  • the header contains segment prefix SP, station suffix SS and a connection identifier of the length r, in which case the maximum number of connections that can be processed via a single station is 2 r .
  • connection identifiers VPI / VCIs (Virtual Path Identifier / Virtual Circuit Identifier) are used.
  • VPI / VCIs Virtual Path Identifier / Virtual Circuit Identifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Aufbau sowie ein Kommunikationsnetz zum Transport von Datenpaketen - mit in den Datenpaketen angegebenen Empfangsadressen - aufgebaut aus verketteten bidirektionalen Ringen mit sogenannten Mehrfachknoten, die zwischen angrenzenden Ringen vermitteln und sogenannten Einfachknoten, die längs der Peripherie eines Ringes als sogenannte add-drop Multiplexer angeordnet sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Netz bei der Initialisierung eine Baumstruktur unterlegt wird, in der die Mehrfachknoten Knoten der Baumstruktur sind und bei der jeder Ast aus zwei die add-drop Multiplexer (2, 3, 5) aufnehmenden Segmenten besteht, daß alle Datenpakete über im Sinne des beschriebenen Baumes kürzeste Wege laufen, daß die bei der Initialisierung verteilte Wegelenkungsinformation ausreicht, damit bei Ausfällen in einem Segment nur die Einfachknoten des Segmentes und die maximal zwei angrenzenden Mehrfachknoten neue Wegelenkungsentscheidungen treffen müssen, daß ein Mehrfachknoten dies allein aus der Kenntnis des mit dem fehlerhaften Segment verbundenen Ports und der betroffene Einfachknoten dies aus Kenntnis der in Ausfallrichtung noch erreichbaren Einfachknoten tun kann.

Description

Verfahren zum Aufbau und Betrieb eines redundanten
Kommunikationsnetzes sowie Kommunikationsnetz zum
Transport von Daten paketen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbau und Betrieb eines Kommunikationsnetzes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 , in dem Datenpakete zusammen mit Empfängeradressen durch das Netz gelenkt werden, um letztlich von dem Empfänger durch Auswertung der Empfängeradressen aus dem Netz genommen zu werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein redundantes Kommunikationsnetz zum Transport von Datenpaketen nach dem Oberbegriff des Anspruches 17.
Wegelenkungsalgorithmen gehen nach dem Stand der Technik davon aus, daß Netzknoten Informationen austauschen über kürzeste Wege zu anderen Knoten, soweit bekannt, oder den Status der angeschlossenen Leitungen.
Aufgrund dieser Informationen berechnet jeder Knoten die minimalen Entfernungen zu allen möglichen Zielknoten und das entsprechende Ausgangsport (vgl. D.E. Corner: Internetworking with TPC/IP, Bd. 1 , 3. Aufl., Prentice Hall (1995)).
Da die Informationen etwa alle 30 sec ausgetauscht werden, kann sich das Netz auf den Ausfall von Leitungen oder Knoten innerhalb dieses Zeithorizontes anpassen.
Wünschenswert wäre ein Verfahren, das Ausfälle in sehr viel kürzeren Zeitintervallen ( 1msec) berücksichtigen und überbrücken kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes sowie ein entsprechendes Netz anzugeben, das mit der Initialisierung des Netzes bereits alle Informationen verteilt, wie Datenpakete im Normalfall und im Fehlerfall zu lenken sind. Insbesondere soll erreicht werden, daß nicht bei jedem Verbindungsauf- bzw. -abbau Wegelenkungsinformation im Netz verteilt werden muß.
Durch die Erfindung werden die Verbindungsaufbauzeiten für Verbindungen im Normalfall, sowie die Zeiten für Rekonfigurationen im Fehlerfall minimiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet ein Netz, das als eine Verkettung von bidirektionalen Ringen aufgefaßt werden kann. Ein solches Netz kann erfindungsgemäß zurückgeführt werden auf eine Baumstruktur, bei der Stamm und innere Äste aus Doppelleitungen aufgebaut sind, wohingegen nach der letzten Verzweigung auch Einzelleitungen auftreten können, die durch sogenannte terminierende Ports (s.u.) terminiert werden.
Längs aller Leitungen, auch "Segmente" genannt, sind sogenannte Einfachknoten angeordnet, die als "add-drop" Multiplexer ausgeführt sind: Sie können in beide Richtungen ihres Segmentes senden und aus beiden Richtungen empfangen. Sie stellen weiterhin ein Empfangs-/Sendeport für eine anzuschließende Endeinrichtung zur Verfügung. Ein Einfachknoten entnimmt dem Netz ein Paket, wenn er in der Empfängeradresse eine ihm zugeordnete Adresse erkennt. Zum Senden entnimmt er einer Wegelenkungstabelle (oder erkennt es aus der Struktur der Empfängeradresse), auf welchem Ausgangsport er das Paket aussenden soll.
Den Mehrfachknoten, die die Ringe miteinander verknüpfen, ist auf jedem angrenzenden Segment eine Adresse zugeordnet, über die der Mehrfachknoten angesprochen werden kann. Den Mehrfachknoten muß ebenfalls in Form von Regeln oder Tabellen mitgeteilt werden, auf welches Segment ein empfangenes Paket weitergeleitet werden soll. Mehrfachknoten können dazu benutzt werden, redundante Wege zu schalten, wenn in einem Segment ein Streckenabschnitt oder ein oder mehrere Einfachknoten ausgefallen sind.
Bei der Erfindung wird einer der Mehrfachknoten als Wurzelknoten definiert. Die übrigen Mehrfachknoten sind dann Mehrfachknoten der Ordnung 1 , 2, ... m. Ein Mehrfachknoten der Ordnung I ist durch einen Kennzeichner K der Länge I ' Idn gekennzeichnet, wobei n die Anzahl der Äste (Doppelleitungen) angibt, die von einem Mehrfachknoten ausgehen.
Für jeden Mehrfachknoten wird bei der Initialisierung eine Tabelle angelegt, die angibt, über welchen Ausgangsport eine bestimmte Zieladresse zu erreichen ist. Erfindungsgemäß wird die Wegelenkung dabei so definiert, daß - unabhängig von etwaigen Vermaschungen - immer längs der Baumstruktur vermittelt wird. Da es sich um eine Baumstruktur mit Doppelleitungen handelt, muß diese Strategie im Falle eines Ausfalls in einem Segment nur von den beiden angrenzenden Mehrfachknoten und den Einfachstationen des betroffenen Segmentes unter Nutzung des zweiten unversehrten Segmentes desselben Astes geringfügig geändert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Netz aus verketteten Ringen;
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Baumstruktur mit Angabe der Segmentpräfixe, der Knotenkennzeichner sowie eines beispielhaften Portpräfix;
Fig. 3 Einfachknoten (mit Segmentpräfix SPo und Suffix SS0) im Normalbetrieb; NP: Nutzerport; BP: Blattport; WP: Wurzelport; Fig. 4 Einfachknoten (mit Segmentpräfix SPo und Suffix SS0) und Ausfall auf Segment SP0; nicht erreichbar: SSX > SSo (SSX < SSo), wobei die Angaben in Klammem in den Diagrammen sich auf den Fall: SSX < SSo beziehen;
Fig. 5 Mehrfachknoten, ausgefallenes Segment mit Präfix SPX; SB: Segmentbit, PP: Portpräfix, SP: Segmentpräfix, SS: Segmentsuffix. Der Index o bezieht sich auf den betrachteten Mehrfachknoten. WP: Wurzelport, NP: Nutzerport.
In Fig. 1 ist der Prinzipaufbau eines Netzes aus verketteten Ringen dargestellt. Bei den durch Doppelleitungen miteinander verbundenen Mehrfachknoten ist z.B. der Mehrfachknoten 1 als Wurzelknoten definiert. Seine Nachbarknoten sind die Mehrfachknoten 5, 6, 7. In dem zwischen den Mehrfachknoten 1 und 7 liegenden Segment ist ein Einfachknoten 2 dargestellt, der als sogenannter add-drop-Multiplexer ausgeführt ist und der in beide Richtung senden und aus beiden Richtungen empfangen kann. Außerdem enthält der Einfachknoten ein Empfangs-/Sendeport für den Anschluß einer Sendeeinrichtung. Entsprechende Einfachknoten sind rechts des Mehrfachknotens 4 dargestellt.
In einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung werden die Adressen so vergeben, daß Tabellen zur Wegelenkung entfallen können, weil die Adressenstruktur die Baumstruktur des Netzes widerspiegelt. Diese Situation ist in Figur 2 dargestellt, wo längs der Segmente die ersten 7 Bit der Adresse der an diesem Segment angeschlossenen Einfachstationen angegeben sind. Durch diesen als Segmentpräfix SP bezeichneten Teil einer Knotenadresse (9 in Fig. 2) wird ein Segment, beispielsweise das Segment 10, eindeutig identifiziert. Das erste Bit einer Adresse, das Segmentbit SB, gibt an, ob die entsprechende Station auf dem linken oder rechten Segment eines Astes zu finden ist. Wegen dieser links/rechts-Kennzeichnung müssen benachbarte Mehrfachknoten einen unterschiedlichen Umlaufsinn bei der Vergabe von Adreßwerten haben, vgl. hierzu Figur 2: Mehrfachknoten mit gerader Ordnung haben denselben Umlaufsinn wie der Wurzelknoten, die mit ungerader Ordnung, z.B. an den Stellen 5 und 6, den entgegengesetzten.
Die übrigen Bits der Adresse einer Einfachstation, hier mit Stationssuffix SS bezeichnet, werden vorzugsweise als von innen nach außen (Blattrichtung) monoton ansteigende Zahlen interpretiert.
Terminierende Ports entstehen an Einfachknoten oder Mehrfachknoten, wenn die dem Port zugeordnete Wegelenkungstabelle (bzw. eine entsprechende algorithmisch erzeugte Entscheidung) vorsieht, daß das empfangene Paket am Nutzerport ausgegeben oder verworfen wird. Damit werden im Blattbereich physikalisch vorhandene Ringstrukturen in zwei unabhängige Segmente aufgelöst. Ein terminierendes Port an einem Einfachknoten ist z.B. das Port 11 , das eines Mehrfachknotens das Port 12.
Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Wegelenkungsalgorithmen werden nachstehend Einfachknoten und Mehrfachknoten im Normal- und Fehlerfall betrachtet.
A. Einfachknoten
Jeder Einfachknoteπ hat neben dem Nutzerport NP zwei netzseitige Ports, die ihrer Lage entsprechend als Wurzelport WP bzw. als Blattport BP bezeichnet werden. Die Wegelenkungsregeln für die drei Ports im ungestörten Normalfall sind in Figur 3 dargestellt. Für den Fall, daß die Stationssuffices nicht monoton ansteigen, muß für alle Stationen (= Einfachknoten) eines Segmentes festgehalten sein, ob sie über das Wurzelport oder das Blattport zu erreichen sind.
Im Falle eines Ausfalls auf dem betrachteten Segment registrieren zwei dem Ausfallgebiet benachbarte Stationen den Verlust der Kommunikationsfähigkeit. Diese teilen diesen Verlust mit Hilfe einer speziellen Nachricht dem Netzmanagement mit. Das Netzmanagement informiert die angrenzenden Mehrfachknoten und die Einfachknoten des betroffenen Segmentes von dem Ausfall, was für die Einfachknoten zu dem in Figur 4 skizzierten Verhalten führt.
Eine mögliche Variante besteht darin, daß die betroffenen Stationen bereits die an das Netzmanagement gerichtete Information empfangen und interpretieren könnten. Dadurch wird eine Verzögerung von der Dauer eines Signalrundlaufs ("round-trip") eingespart.
B. Mehrfachknoten
Das Verhalten eines Mehrfachknotens ist in Figur 5 beschrieben. Ein Mehrfachknoten hat zwei Wurzelports, die durch das Segmentbit SB unterschieden sind. Die übrigen Ports eines Mehrfachknotens sind Blätterports. Jedes dieser Ports kann auch ein terminierendes Port sein. Ein Mehrfachknoten kann über jedes Port angesprochen werden mit einer Adresse, die sich wieder aus Segmentpräfix und Stationssuffix zusammensetzt. Typischerweise hat dann das Stationssuffix an einem Wurzelport den höchsten und an einem Blattport den niedrigsten Wert. In Bild 5 ist diese Möglichkeit durch ein eigenes Nutzerport NP modelliert worden.
Als Portpräfix PP (13 in Fig. 2) wird an einem Mehrfachknoten die Bitfolge bestehend aus dem Segmentbit SB, dem sich aus der Baumstruktur ergebenen Knotenkennzeichner K (vgl. 8 in Fig. 2) und der Idn Bit Portkennzeichnung bezeichnet. Portpräfix PP und Präfix des angeschlossenen Segmentes SP unterscheiden sich bei Knoten von nichtmaximaler Ordnung durch niederwertige Nullen.
C. Implementierung Die zu treffenden Wegelenkungsentscheidungen, die in den Bildern 3 - 5 beschrieben sind, lassen sich mit einfachen Komparatorschaltungen, die Subadressen auf Gleichheit oder "Großer-beziehungen abprufen, realisieren Eine andere mit der vorliegenden Erfindung vertragliche Implementierung wäre, eine Wegelenkungstabelle in Form eines RAM (random access memory) anzulegen, in der für jede denkbare Empfangsadresse entsprechend der in den Figuren 3 - 5 niedergelegten Regeln das richtige Ausgangsport eingetragen wird
Eine weitere erfindungsgemaße Implementierung bestünde dann, jede Verbindung durch einen Verbindungskennzeichner zu bezeichnen, den Zusammenhang zwischen Verbindungskennzeichner und Zieladresse in einer Signahsierungsphase allen oder allen an der Verbindung beteiligten Knoten mitzuteilen, woraufhin die Knoten nach einer Analyse der erfindungsgemaß aufgebauten Zieladresse die Wegelenkungstabelle selbständig gemäß den angegebenen Regeln vervollständigen wurden
D. Broadcast Nachrichten
Adressen, die nicht vergeben worden sind und auf absehbare Zeit nicht vergeben werden, können den Netzknoten als Broadcastadresse kenntlich gemacht werden
Eine auf einem Blattport eintreffende Broadcastadresse wird an einem Wurzelport wieder ausgesandt Eine auf einem Wurzelport eintreffende Broadcastadresse wird auf jedem Blattport wieder ausgesandt
E. Realisierung des Verfahrens in ATM-Netzen
In ATM Netzen mit einer erfindungsgemaßen Netzstruktur enthalt das Kopffeld Segmentprafix SP, Stationssuffix SS und eine Verbindungskennung der Lange r, wobei dann die Maximalzahl der über eine Einfachstation abwickelbaren Verbindungen 2r beträgt.
In einer alternativen Implementierungsvariante wird wie unter Ziffer 3, letzter Absatz, verfahren: Im Netz wird mit Verbindungskennzeichnern VPI/VCIs (Virtual Path Identifier / Virtual Circuit Identifier) gearbeitet. In einer Signahsierungsphase wird der Zusammenhang zwischen VPI/VCI und erfindungsgemäßer, die Topologie widerspiegelnder Adresse offengelegt, so daß die Knoten nach den Regeln der Bilder 3-5 die Einträge in die Wegelenkungstabellen für VPI/VCIs vornehmen können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbau und Betrieb eines Kommunikationsnetzes zum Transport von Datenpaketen, die jeweils Empfängeradressen enthalten, die von einem durch sie adressierten Endgerät auswertbar sind, wobei das Netz vernetzte bidirektionale Ringe mit die Ringe untereinander verbindenden Mehrfachknoten und längs der Peripherie des Netzes angeordnete Einfachknoten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Initialisierung das Netz in einer Baumstruktur ausgebildet wird, in der die Mehrfachknoten, die in Richtung eines Wurzelknotens gerichtete Wurzelports und ein oder mehrere Blattports enthalten, als Knoten der Baumstruktur ausgelegt sind und jeder Ast der Baumstruktur aus zwei die Einfachknoten aufnehmenden Segmenten besteht, wobei die Einfachknoten ein Wurzelport, ein Blattport und ein oder mehrere Nutzerports enthalten, daß bei Ausfall in einem Segment die Wegelenkungsentscheidungen für die Datenpakete von dem Einfachknoten des Segmentes und den unmittelbar an das Segment angrenzenden Mehrfachknoten getroffen werden, wobei die Wegelenkungsentscheidung eines Mehrfachknotens aus der Kenntnis des ausgefallenen Segments und die Wegelenkungsentscheidung eines Einfachknotens aus der Kenntnis der in Ausfallrichtung noch erreichbaren Einfachknoten erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wegelenkungsentscheidung eines Mehrfachknotens allein aus der Kenntnis des ausgefallenen Segments und/oder die Wegelenkungsentscheidung eines Einfachknotens allein aus der Kenntnis der in Ausfallrichtung noch erreichbaren Einfachknoten erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreßstruktur der Einfachknoten von der Form < Segmentbit, Segmentpräfix, Stationssuffix
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Segmentpräfix eine durch die Anzahl der Knotenebenen des dem Netz unterlegten Baumes vorgegebene Unterstruktur aufweist, wobei das Segmentpräfix angibt, wie man von dem Wurzelknoten des Baumes ausgehend zu der betreffenden Adresse gelangt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationssuffices längs eines Segmentes monoton sich ändernde Werte haben, vorzugsweise ansteigend in Richtung der Blätter des Baumes.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressen ergänzt werden durch eine Verbindungskennung, die es gestattet, unterschiedliche Verbindungen zu einer Zielstation zu unterscheiden.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Datenpaketen um ATM Zellen handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsadresse einer durch einen VPIA/CI (Virtual Path Identifier / Virtual Circuit Identifier) gekennzeichneten Verbindung in der Signahsierungsphase allen oder einer Teilmenge von Knoten bekannt gemacht wird, woraufhin diese Knoten selbständig eine Wegelenkungstabelle für VPI/VCIs anlegen, wobei die für die Adressenvergabe entwickelten Wegelenkungsregeln Anwendung finden.
. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsadresse der eigentlichen ATM-Zelle vorangestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsadresse in den ersten 5 Bytes einer ATM Zelle untergebracht ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Empfangsadresse zusätzlich eine Verbindungskennung in den ersten 5 Bytes einer ATM Zelle untergebracht ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungskennung in der Nutzlast der ATM Zelle untergebracht ist.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegelenkungsentscheidungen mit Hilfe einer Reihe von Komparatoren getroffen werden, die Abfragen auf Gleichheit oder Größer-Beziehung realisieren.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegelenkungsentscheidungen mit Hilfe von RAMs realisiert werden, wobei alle mit der Adreßstruktur verträglichen Kombinationen von Adressen als Adressen des RAMs aufgefaßt werden, während das RAM als Inhalt die Portadresse des Ports enthält, das Ausgangsport sein soll.
15. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Netz nicht auftretende Adressen als Rundspruch-Adressen (Broadcastadressen) in Einfach- und Mehrfachknoten kenntlich gemacht werden, daß ein auf einem Blattport eintreffendes Rundspruchpaket (Broadcastpaket) auf dem Wurzelport mit demselben Segmentbit ausgesandt wird und daß ein auf einem Wurzelport eintreffendes Broadcastpaket auf allen Blattports ausgesandt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreßstruktur um ein Feld der Länge Idn erweitert ist, das einen selektiven Rundspruch (Broadcast) in Richtung eines Astes des Wurzelknotens definiert.
17. Kommunikationsnetz zum Transport von Datenpaketen, die jeweils Empfängeradressen enthalten, die von einem durch sie adressierten Endgerät auswertbar sind, wobei das Netz vernetzte bidirektionale Ringe mit die Ringe untereinander verbindenden Mehrfachknoten und längs der Peripherie des Netzes angeordnete Einfachknoten aufweist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Netz in einer Baumstruktur ausgebildet wird, in der die Mehrfachknoten, die in Richtung eines Wurzelknotens gerichtete Wurzelports und ein oder mehrere Blattports enthalten, als Knoten der Baumstruktur ausgelegt sind und jeder Ast der Baumstruktur aus zwei die Einfachknoten aufnehmenden Segmenten besteht, wobei die Einfachknoten ein Wurzelport, ein Blattport und ein oder mehrere Nutzerports enthalten, daß Einfachknoten eines Segmentes und die unmittelbar an das Segment angrenzenden Mehrfachknoten so ausgebildet sind, daß bei Ausfall in einem Segment die Wegelenkungsentscheidungen für die Datenpakete von diesen Knoten getroffen werden, wobei die Wegelenkungsentscheidung eines Mehrfachknotens aus der Kenntnis des ausgefallenen Segments und die Wegelenkungsentscheidung eines Einfachknotens aus der Kenntnis der in Ausfallrichtung noch erreichbaren Einfachknoten erfolgt.
18. Netz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfachknoten als add-drop-Multiplexer ausgebildet sind.
19. Netz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreßstruktur der Einfachknoten von der Form
< Segmentbit, Segmentpräfix, Stationssuffix >
ist.
20. Netz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Segmentpräfix eine durch die Anzahl der Knotenebenen des dem Netz unterlegten Baumes vorgegebene Unterstruktur aufweist, wobei das Segmentpräfix angibt, wie man von dem Wurzelknoten des Baumes ausgehend zu der betreffenden Adresse gelangt.
21. Netz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationssuffices längs eines Segmentes monoton sich ändernde Werte haben, vorzugsweise ansteigend in Richtung der Blätter des Baumes.
22. Netz nach Ansprüchen 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressen ergänzt sind durch eine Verbindungskennung, die es gestattet, unterschiedliche Verbindungen zu einer Zielstation zu unterscheiden.
23. Netz nach Ansprüchen 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Datenpaketen um ATM Zellen handelt.
24. Netz nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsadresse einer durch einen VPI/VCI (Virtual Path Identifier / Virtual Circuit Identification) gekennzeichneten Verbindung in der Signahsierungsphase allen oder einer Teilmenge von Knoten bekannt gemacht wird, woraufhin diese Knoten selbständig eine Wegelenkungstabelle für VPIΛ Cls anlegen, wobei die für die Adressenvergabe entwickelten Wegelenkungsregeln Anwendung finden.
25. Netz nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsadresse der eigentlichen ATM-Zelle vorangestellt wird.
26. Netz nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Empfangsadresse in den ersten 5 Bytes einer ATM Zelle untergebracht ist.
27. Netz nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Empfangsadresse zusätzlich eine Verbindungskennung in den ersten 5 Bytes einer ATM Zelle untergebracht ist.
28. Netz nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungskennung in der Nutzlast der ATM Zelle untergebracht ist.
29. Netz nach einem oder mehreren der Ansprüche 17-28, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegelenkungsentscheidungen mit Hilfe einer Reihe von Komparatoren getroffen werden, die Abfragen auf Gleichheit oder Größer-Beziehung realisieren.
30. Netz nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 - 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegelenkungsentscheidungen mit Hilfe von RAMs realisiert werden, wobei alle mit der Adreßstruktur verträglichen Kombinationen von Adressen als Adressen des RAMs aufgefaßt werden, während das RAM als Inhalt die Portadresse des Ports enthält, das Ausgangsport sein soll.
31. Netz nach einem oder mehreren Ansprüchen 17 - 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Netz nicht auftretende Adressen als Broadcastadressen in Einfach- und Mehrfachknoten kenntlich gemacht werden, daß ein auf einem Blattport eintreffendes Broadcastpaket auf dem Wurzelport mit demselben Segmentbit ausgesandt wird und daß ein auf einem Wurzelport eintreffendes Broadcastpaket auf allen Blattports ausgesandt wird.
32. Netz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreßstruktur um ein Feld der Länge Idn erweitert ist, das einen selektiven Rundspruch (Broadcast) in Richtung eines Astes des Wurzelknotens definiert.
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