EP0993723A2 - Systeme et procede de commutation asynchrone de cellules composites, et modules de port d'entree et de port de sortie correspondants - Google Patents
Systeme et procede de commutation asynchrone de cellules composites, et modules de port d'entree et de port de sortie correspondantsInfo
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- EP0993723A2 EP0993723A2 EP99901625A EP99901625A EP0993723A2 EP 0993723 A2 EP0993723 A2 EP 0993723A2 EP 99901625 A EP99901625 A EP 99901625A EP 99901625 A EP99901625 A EP 99901625A EP 0993723 A2 EP0993723 A2 EP 0993723A2
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Definitions
- the field of the invention is that of transfer, and asynchronous switching, of cells.
- the invention typically relates to the transfer of synchronous channels (for example 64 kbit / s channels of a digital multiplex), using asynchronous cell switches initially designed to switch broadband services.
- an essential condition to be respected is the transfer delay for each synchronous channel through a switching node (for example in ITU Rec. Q-551: average transfer delay 900 ⁇ s; with 95% less than or equal to 1500 ⁇ s).
- a switching node for example in ITU Rec. Q-551: average transfer delay 900 ⁇ s; with 95% less than or equal to 1500 ⁇ s.
- a first category of solutions is based on the use of standardized ATM cells in "composite" mode (that is to say for several channels), so as to reduce the enormous increase in bandwidth when an ATM cell (from 424 bits) is used to transfer a single 8-bit channel sample, which results in 53 times more bandwidth.
- a second category of solutions is based on the use of smaller cells to each transfer an individual channel sample. Even in this case, however, the required bandwidth remains high, and the management of switching is complex.
- a first objective of the invention is to provide a switching system and method implementing a solution offering higher efficiency for reduced complexity.
- Another object of the invention is to provide such a system and such a method, improving the existing narrowband switching nodes using conventional synchronous switches (PCM), by replacing these by asynchronous cell switches.
- PCM synchronous switches
- the invention also aims to provide such a system and such a method, integrating broadband and narrowband services in switching nodes implementing asynchronous cell switching techniques.
- asynchronous switching system of cells each comprising a header field and a data field, of the type providing interconnection of incoming and outgoing links, each of said links multiplexing data belonging to at least two channels, said system comprising input port modules and output port modules interconnected by at least one stage of intermediate switching elements, in which:
- - at least some of said input modules comprise means for forming composite cells comprising: - means for storing channel data received from the incoming channels on the incoming links of the input port module; means for constructing channel data blocks each comprising channel information to be transmitted extracted from the channel data received and at least one explicit channel identity associated with said channel information to be transmitted; and means for selective multiplexing of channel data blocks intended for a common destination corresponding to at least one and the same destination output port module, in the data field of at least one composite cell to be transmitted to said common destination; - And in which at least some of said output modules comprise means for processing said composite cells, comprising: means for extracting and recognizing said blocks of channel data received in the data field of a composite cell, by means said associated explicit channel identities;
- said channel data blocks can be of fixed and identical length, or of variable length.
- the length of each of said channel data blocks is specified by an indicator associated with each of said channel data blocks; or that the length of each of said channel data blocks is fixed for each connection to an outgoing channel, and known to the destination output port module.
- said variable lengths are multiples of a basic elementary length.
- Said selective multiplexing means can dynamically group blocks of channel data in various ways, and in particular: - without following a predetermined order, according to the order of reception of said channel data; according to a pre-established order; according to a pre-established order dynamically modified, at each transmission cycle; - in a random or quasi-random order, modified at each transmission cycle.
- said selective multiplexing means limit the number of channel data blocks to a maximum number of acceptable channel data blocks in the data field of a composite cell.
- said selective multiplexing means take account of a maximum duration for assembling a composite cell, and ensure the emission of a composite cell which is not completely filled when said maximum duration has elapsed.
- the length of the data field of said composite cells is variable.
- said length of the data field is advantageously dynamically adapted as a function of the number and / or the length of the channel data blocks that said data field contains.
- the invention also relates to the input port modules and the output port modules as such, for an asynchronous switching system as described above.
- Such an input module comprising means for forming composite cells comprising: means for storing channel data received from the incoming channels on the incoming links of the input port module; means for constructing channel data blocks each comprising channel information to be transmitted extracted from the channel data received and at least one explicit channel identity associated with said channel information to be transmitted; - and means for selective multiplexing of channel data blocks intended for a common destination corresponding to at least one and the same destination output port module, in the data field of at least one composite cell to be transmitted to said common destination; is characterized in that said explicit channel identity designates: - either the address of a synchronous channel entering an input port module; - either the address of at least one outgoing synchronous channel in an output port module.
- such an output module comprising means for processing said composite cells, comprising: means for extracting and recognizing said blocks of channel data received in the data field of a composite cell, by means of said identities of explicit associated channels; and means for transmitting to at least one outgoing link the channel data belonging to the different channels, as a function of said associated explicit channel identities;
- said explicit channel identity denotes:
- Figure 1 illustrates in a simplified manner a switching system to which the invention can be applied
- Figure 2 is a functional diagram of an input CCTM according to the invention
- Figures 3A and 3B show two embodiments of the translation table used by the ICRC module of Figure 2
- Figure 4 shows the structure of the CCC module of Figure 2
- FIG. 5 illustrates the buffer memories used by the CAU module of FIG. 2
- - Figures 6A and 6B illustrate the operation of an output CCTM, according to two embodiments. 1 - Glossary
- the following abbreviations will be used in particular:
- ASC asynchronous switching network
- CCTM end port module (input or output);
- connection reference identifier connection reference identifier
- NCE number of channel data blocks in a cell
- NCHEIC - NBCHE: number of bytes per channel
- TNCDC total number of channels per output CCTM
- NCFC number of cells completely filled
- NARCH number of channels already received for an output CCTM
- TNCL total number of cells
- - NCHELC number of channel data blocks in an incomplete cell (last cell);
- ICRU module for receiving input channels
- CTU cell transmission module
- ICHS incoming channel sample
- - CAU cell assembly module
- ICHI incoming channel identity
- ICRC module for managing the routing of incoming channels
- OCLD outgoing cell data
- - CCC channel grouping control module
- ICHRD routing data of incoming channels
- CHCI channel grouping instructions
- ICTT translation table for incoming channels
- DCCTM recipient CCTM
- - OCHI identity of the outgoing channel
- CCCM channel group management memory
- TNCDC total number of channels per output CCTM
- NARCH number of channels already received
- CCCL channel grouping control logic
- CHBM cell header buffer
- DSBM data buffer
- - SLPM memory of pointers of chained list of intervals
- SLLM chained list of intervals memory
- SSAP first interval address pointer
- LSAP pointer to last interval address
- CHTI channel type indicator
- - CHEP position of a channel data block in a cell.
- N is the total number of synchronous channels; P is the maximum number of channels 1 4 per CCTM 1 5; Q is the maximum number of CCTMs 1 5 of switching node 1 1.
- a CCTM ends with external interfaces which are multiplex links of several channels, for example links at a primary rate of 2.048 Mbit / s, multiplexing 32 channels at 64 kbit / s.
- the CCTMs are connected to the asynchronous switch (ASC) by means of interfaces 1 6 transferring cells.
- ASC asynchronous switch
- Each interface between a CCTM and the ASC can in fact correspond to one or more physical links, but globally equivalent to a bit rate of B Mbit / s. 2-2
- each CCTM can transmit or receive a maximum of B / 424 cells per second (B being the total bit rate available at the ASC interface).
- composite cells is based on the grouping of several (S) samples of S different channels of the same synchronous multiplex frame (typically 1 25 ⁇ s) in the data field ("payload") of each ATM cell, these S channel samples to be transferred to a destination CCTM (consequently, these S incoming channels are channels which must be transferred to at least S outgoing channels all belonging to the same destination CCTM).
- S synchronous multiplex frame
- each channel sample comprises 8 bits
- S MAX 48 channels, in its 48 byte data field.
- the maximum filling cannot always be obtained, since it depends on the distribution of traffic between the incoming channels and the outgoing channels.
- each input CCTM would distribute its P channels equally to Q output CCTM, i.e. it would connect P / Q channels between each pair of CCTMs. entry and exit.
- a filling at an average rate for example, a grouping of 8 channels per composite cell when P is 1024 and Q is 1 28; such a grouping makes it possible to use 1 28 cells per frame.
- the least favorable traffic distribution case that is to say leading to the maximum number of "composite" cells per frame, (therefore to the highest load of cell traffic at the CCTM / ASC), corresponds to the case where an input CCTM supports: Q- l cells with only one channel each, respectively to Q- l output CCTM;
- the main characteristic of this approach consists in transferring several (S) channel samples, typically all belonging to S different channels (and therefore only one sample per channel), grouped together ("clustered" in English) in a single cell, but with an explicit channel identification respectively associated with each of the channel samples. As described below, this can be the identification of the input channel in the input CCTM, or the identity of the output channel in the output CCTM.
- the data field of an ATM cell can contain up to 21 blocks channel data (1 0 + 8 bits each).
- the channel data blocks to be transmitted to a given outgoing CCTM are grouped dynamically according to an optimal mode (as is presented below, several optimal techniques can be envisaged), with the property that this dynamic grouping can always be carried out independently of the groupings carried out in previous cycles.
- One possible technique is to consider the total number of channels to switch to each outgoing CCTM to fill ATM cells with the first available input channel samples, and to transmit a cell when it is completely full, or when the it is detected that all the channels expected for the outgoing CCTM in question have been received.
- this type of method would lead to the construction of a first full cell with 21 blocks of channel data, and of a second incomplete cell with a single block of data channel.
- it could for example be a connection belonging to the fourth set of channels. In this case, cell 4 would now carry S4 2 channels, instead of 3.
- the dynamic grouping of channels according to the invention ensures at each cycle an optimal self-adapting assembly of the channels into cells whatever the changes in the traffic distribution, and without requiring any configuration management to associate sets of channels and particular cells.
- the number of channels per cell (S) is a statistical variable whose value strongly depends on the distribution of traffic between the input CCTMs and the output CCTMs. Up to a certain point, this is also true in the technique according to the invention, as long as cells of fixed size are used. In this case, the ASC transfers fixed-length cells carrying a variable number of channels, some of the cells being used efficiently (fully), while others are not. Due to the principle of the semi-permanent allocation of channels in structured sets of channels, namely cells, the corresponding management in the approach using conventional "composite” cells would become even more complex if we tried to apply it. to the variable cell technique. Conversely, the new technique according to the invention, based on a self-adaptive approach to the dynamic (re) grouping of channels, leads to optimal use of cells of variable size.
- this dynamic (re) grouping mechanism can use a list of channel data blocks (channel sample + channel identity) to assemble cells of variable length, the length of this list being known at each cycle, ie as a fixed length, either as a length derived from the current number of active channels (and possibly other parameters).
- channel x in CCTM x, channel x is known to be connected to channel y in CCTM y; - in the cell transferred between CCTM x and CCTM y, the identification of the outgoing channel (y channel) is used; in the CCTM y, the address of the output channel is directly available, since it is received explicitly.
- CCTM y but it is unclear to which specific outgoing channel; in the cell transferred between the CCTM x and the CCTM y, the identification of the input channel (channel x) is used; in CCTM y, the input channel x of the input CCTM x is known to be connected to the output channel y.
- variant A In addition to the different localization of the data defining the association between the input and output channels of the connection (chx / CCTM x to chy / CCTM y) these two architectural variants have the following differences: in variant A , only the output channel identities are required in the cell; in variant B, in addition to the individual identity of each input channel, there must be a direct or indirect indication (see paragraph 3-2-3) of the origin of the cell, namely the CCTM x entry; when the output channel can be freely selected (typically from the free channels of an outgoing multiplex line managed by a CCTM output), the selection of a free output channel takes place, within the framework of variant A, in the CCTM y, and therefore the identity of the selected channel y must be communicated to the CCTM x.
- the request can be made by the CCTM x for the input channel x and therefore the CCTM y can locally select an output channel y without having to communicate the identity of the latter to the CCTM x.
- the connection establishment time can be reduced; when considering the case of point-to-multipoint connections between an input channel x and several (k) output channels y 1 , y 2 , ... y k possibly belonging to different CCTMs y, variant A as such is not appropriate, because it is desirable to send only a single copy of the channel data to each CCTM concerned therein.
- variant B is more suitable for point-to-multipoint connections of this type, since: in CCTM x, it is known that the canql x must be connected to at least one channel y in CCTM y ] ; y 2 , ...., y k . Consequently, the CCTM x makes the necessary copies of the channel x data for the k CCTM y recipients; in each CCTM y concerned, the channel x can also be locally associated with several outgoing channels y ] t y 2 / , y ; which are known and managed locally.
- ASC asynchronous cell switches
- CCTM interconnect terminal modules
- connection when the prior establishment of a connection path is a necessary condition in the ASC to allow the latter to route cells between incoming and outgoing CCTMs;
- both variants A and B can be used (i.e. the use of an input or output channel identity in the cells).
- the connection reference identifier CRI
- the CRI being implicitly present in the header field of the cell for its routing (for example, the identifier "VCI / VPI" in the case of cells Standardized ATM).
- the individual cells are routed only on the basis of their destination addresses, that is to say the outgoing CCTMs and there, without connection paths being established beforehand between the CCTMs.
- variant B provision must be made to add in the cell the explicit identification of the transmitting CCTM x (since the cell normally provides in this case only the identity of the recipient CCTM y in its field of -head).
- the channel data blocks can be grouped in cells according to their real arrival time, so as to be able to minimize the waiting times in the input CCTM; the number of channel data blocks per cell (as well as the cell length to be used in the case of variable-length cells) can be determined dynamically, based on the current number of input channels to be routed to each CCTM y, so as to minimize the traffic load of the cells; alternatively, the number of blocks of channel data per second, and possibly the length of the cells, can be changed dynamically (i.e. change at each cycle) so as to randomize the start time of a cell to the ASC and thus reduce the time correlation of the arrival of cells in an output CCTM compared to the synchronous arrival of channel data in the input CCTMs.
- additional frame information can be added to the cell, for example under the form of a bit designating an A or B frame in the uncertain case where a received channel can belong to any one of two consecutive frames.
- This technique known in itself can be used in combination with the principle (dynamic) grouping of channels according to the invention, as well with a common frame indicator per cell, when all the channels of a cell belong to the same frame, than with an individual frame indicator per channel sample, if it is more generally planned to transmit in the same cell channel samples belonging to different frames.
- ASC "without connection”
- cell transport protocol cells of variable length, of the type of cells with multiple intervals ("multislot”); format of cells with multiple intervals: M intervals of 8 bytes each: first interval: (cell header) containing (at least): - CCTM y of destination (CCTM y of output)
- Original CCTM x input CCTM x
- NCE channel data blocks
- CHE channel data blocks
- a further optimization of the cell size would therefore consist in placing (at least) a first channel data block (CHEl) in the first interval of the cell, so that a small cell comprising a single interval may be sufficient to route a single channel data block.
- CHEl first channel data block
- NBCHE1 ([NCHEIC / 4 J ru + 1) * 8 / NCHEIC where: NCHEIC is the number of multiplex channels in the cell; ru is the function delivering the first integer greater than or equal to the calculated value.
- the efficiency characterized by the NBCHEI report shows that a factor between 2.5 and 3 is obtained with a number of channels per cell between 1 2 and 1 6.
- We can therefore limit in practice the maximum length d 'such a cell at N 4 or 5 intervals.
- the maximum length of a cell is 5 intervals (ie 1 6 CHE at most per cell).
- TNCDC total number of channels per output CCTM y
- the grouping technique is such that dividing TNCDC by 1 6 (always assuming that 1 6 is the maximum number of channel data blocks per cell) gives: a quotient which is the number of completely filled cells (NCFC), that is, each containing 1 6 channel data blocks; a remainder which is the number of channel data blocks conveyed by an additional cell that is incompletely filled (if this remainder is not zero).
- each of the two above parameters can be coded with 8 bits, for the range from 1 to 256 (by convention it is assumed that the value 0 is known in a way separate).
- TNCL which can vary from 1 to 1 6) here represents the total number of cells (to be used for the CCTM concerned), and NCHELC (also varying from 1 to 1 6) represents the number of channel data blocks in the last cell. Consequently, it can be noted that, among the TNCL cells, the first TNCL-1 cells are always completely filled and that the last cell comprises NCHELC channel data blocks which are less than or equal to 1 6 (that is that is, the last cell can be a completely or partially filled cell).
- FIG. 2 is a functional diagram of an exemplary embodiment of an input CCTM (or incoming CCTM), in which the ICRU module
- the ICRU module delivers an ICHS 23 input channel sample to CAU 24 and an ICHI 25 input channel identity to the ICRC module.
- the ICRU 21 modules also provide all the termination functions required with external synchronous channel interfaces.
- the CAU module 24 provides outgoing cell data (OCLD) to the CTU module 22 which performs the termination functions with the interface at the cell level, with the switch ASC.
- OCLD outgoing cell data
- the ICRC module 26 uses the ICHI identity (chx) 25 received to determine the corresponding routing data, that is to say the identity of the destination CCTM (CCTM y) which is transmitted to the CCC module 28 (module channel grouping control), and in the case of version A the identity of the output channel (chy).
- a connection control function not illustrated in the figure
- the ICRC module 26 updates the total number of channels by destination CCTM (TNCDC) managed by the CCC module 28 by sending TNCDC update information (TNCDCU ) 21 0 to the latter.
- the CCC module 28 uses the destination CCTM information received (DCCTM) 21 1 to develop the instructions 2 1 1 for appropriate channel grouping (CHCI) for the CAU module 24, according to the technique of (re) grouping of channels described above. .
- the CAU module 24 receives the input channel sample 23 (ICHS) as well as the transferred channel identity 21 2 (TCHI), and ensures the necessary assembly of the channel data block in the cell at multiple intervals in function of the instructions CHCI 2 1 1 of the module CCC 28.
- the module ICRC 26 is organized around a translation table for the input channels (ICTT) as illustrated in FIG. 3A and 3B. The entry of this ICTT 31 table selected by the ICHI data
- DCCTM destination CCTMs 33
- OCHI output channel 34
- the CCC module 28 is organized around a memory 41 for channel group management (CCCM) as illustrated in FIG. 4.
- CCCM channel group management
- Each memory line of the CCCM 41 selected by one of the particular CCTMs contains the two TNCDC parameters 42 ( total number of channels per destination CCTM) and NARCH 43 (number of channels already received) as defined above.
- the two parameters TNCDC 42 and NARCH 43 are transmitted to a channel grouping control logic (CCCL) after incrementation 45 of the value NARCH 44 when a channel is received (this incremented value is then written in the NARCH field of the address concerned in the CCCM memory).
- CCCL channel grouping control logic
- the module CCCL 44 executes the logic operations required to implement the channel grouping mechanism described above, and generates the instructions 21 1 for assembling the appropriate channels (CHCI) for the module CAU 24.
- the TNCDC parameter total number of channels per destination CCTM
- the TNCDC parameter (total number of channels per destination CCTM) must be updated (46), that is to say incremented or decremented, each time information 47 for updating the TNCDC (TNCDU ) is sent by the ICRC 26 module indicating that a channel must be added or removed from the TNCDC for one of the CCTMs (connection establishment or release).
- the CAU 24 module is organized around two buffer memories used to assemble cells at multiple intervals, one for cell headers (first intervals) and the other for the cell data field (data intervals) as shown in Figure 5. This particular structure makes it possible to construct the cell header of a new cell while the first channel data block (for this cell) is received, which is stored in the second memory.
- the first buffer memory 51 is the header memory (CHBM) which comprises K 64-bit entries, each memory line containing the header of a cell, (that is to say the first interval of a cell), which is constructed when a new cell must be assembled for a destination CCTM.
- the second buffer memory 52 is the data memory (DSBM) which comprises K D 64-bit inputs (8 bytes per interval), each data interval containing up to 4 blocks of channel data.
- Each buffer memory 51 and 52 (CHBM and DSDM) is managed as a conventional shared buffer memory, in which any available interval memory location can be allocated to a cell by a function for managing the available interval memory locations (the available intervals are typically managed as a FIFO stack or a linked list of available locations).
- the size of these buffer memories CHBM 51 and DSDM 52 (that is to say the number of memory locations of intervals K H and K D ) is chosen as a function of the probability that there is a need for more than K H and K D locations for storing intervals respectively for all the cells simultaneously being assembled or awaiting transmission.
- a conventional linked list technique is used to chain the addresses of consecutive cell intervals, using two control memories 53 and 54 address of intervals: a memory 53 of the pointers of list of intervals (SLPM); a memory 54 of linked list of intervals (SLLM).
- the SLPM memory 53 has Q entries, each entry corresponding to a particular destination CCTM (DCCTM) and containing two interval address pointers, namely: the pointer 55 of a first interval address (FSAP) which designates the address of the first interval of the cell (cell header) stored in the memory CHBM 51; the last interval address (LSAP) pointer 56 which designates the address of the last current cell interval stored in the DSDM memory 52.
- DCCTM destination CCTM
- FSAP first interval address
- LSAP last interval address
- the CCC module 28 delivers channel grouping instructions to the CAU module 24 each time a new channel is received and must be assembled in a cell.
- three channel reception situations can be encountered by the CCC 28 module (always assuming that the cell assembly technique is such that the CCC 28 module always knows the number of channels group in each cell): first channel of a cell; intermediate channel of a cell; last channel of a cell.
- CHTI channel type indicator
- the module CCC 28 provides the following information to the module CAU 24: the identity of the destination CCTM (DCCTM); the position of the channel data block (CHEP) in the cell.
- DCCTM destination CCTM
- CHEP channel data block
- the CCC module 28 indicates the number of channel data blocks in the cell to the CAU module 24.
- the CAU module 24 adds the data block of the corresponding channel in a cell as follows, according to the channel type indicator (CHTI ) given by the CCC 28 module: a - first channel
- a new cell is created for the destination CCTM concerned, which requires: the allocation of a new first interval (cell header) in the memory CHBM 51; allocating a new data interval in the DSBM memory 52 (for the second interval of the cell).
- These selected addresses are stored as follows, in interval address control memories: in the entry of the concerned DCCTM of SLPM 53, the first interval supplied is registered as a pointer for first interval address (FSAP) and the data interval is registered as the last interval address (LSAP) pointer; in the SLLM memory 54, the link between the first two intervals is established by writing the address of the data interval (that is to say the second interval) in the memory line corresponding to the first interval.
- FSAP pointer for first interval address
- LSAP last interval address
- the contents of these two intervals are prepared as follows, in the buffer memories: in the memory CHBM 51, the cell header is constructed by writing the information required for the cell, comprising: the identity of the destination CCTM concerned (to which the cell will be routed); - the identity of the issuing CCTM (required only in the case of version B); the number of channel data blocks in the cell (NCHEIC) delivered by the CCC module 28 as part of the channel grouping instructions; - in DSBM memory 52, the data block of the channel received (i.e.
- the channel sample and the channel identity is stored in the new data interval provided in the 16 bit field defined by the position of the channel data block (CHEP) provided by the CCC module 28 in the form of part of the channel grouping instructions, namely position # 1 in this case.
- CHEP channel data block
- the CAU module 24 reads the pointers 56 of address of the last interval (LSAP) in the memory SLPM 53 to find the address of the last current data interval where the data block of the channel received channel must be stored in DSBM memory 52 at the position defined by the CHEP pointer supplied by the CCC 28 module.
- LSAP last interval
- the CAU 24 When a fourth channel entry is entered in a data interval, the latter is completely full and a new data interval is required and allocated to the cell in advance. Consequently, the address of the next data interval is written: in the memory SLPM 53 as an address counter for the last interval (update of the LSAP); in the memory SLLM 54 as a new interval address in the memory line of the interval which has just been completed (update of the linked list), c- last channel
- the CAU 24 In the case of a last channel, the CAU 24 first stores the last block of channel data received in the memory DSBM 52, at the position designated by the pointer CHEP, in the same way as in the case of an intermediate channel. Then, the cell being complete, the latter is transferred to a cell transmission queue to exit the ASC, via the CTI.
- the cell output queue is a simple linked list of intervals, such that all the intervals of a cell remain linked to each other, and that the first interval d 'a new cell is linked to the last interval of the previous cell; this list of cells awaiting transmission is managed by two cell output queue pointers: - a first interval address pointer (FQSAP
- LQSAP 58 a last interval address pointer
- the operation of the output CCTMs is relatively simple, when using the dynamic channel grouping technique presented above, because the latter eliminates the need for any configuration management associating sets of channels with particular cells in the output CCTM.
- the output CCTM simply extracts the different blocks of channel data, and transfers the channel samples to a memory for receiving TSSRM channel samples 61, such as 'illustrated in Figures 6A and 6B, using the associated channel identities as described below depending on whether one implements versions A ( Figure 6A) or B ( Figure 6B) presented above.
- each channel identity of a data block transmitted in the cell is the output channel CHy (for CHI), and this channel identity can be used directly to address the memory TSSRM to memorize the channel samples received.
- each channel identity of a transmitted data block is that of the input channel CHx (ICHI).
- a translation is therefore necessary to determine which output channel CHy should be associated with the input channel CHx of the starting CCTM.
- a more economical technique consists in using an addressable memory 62 (CAM) comprising P memory lines (one per outgoing channel), each line comprising the connected CHx / CCTMx address; such a CAM memory makes it possible to determine which line CHy contains the address of the incoming channel. Then, the output channel CHy delivered by the memory CAM is used in the same way as in the context of version A, to store the sample channel at the address CHy of the memory TSSRM. In version A or B, the TSSRM memory is read synchronously to output the stored channel samples according to the rhythm of the synchronous time frame.
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Abstract
L'invention concerne un système de commutation asynchrone de cellules comprenant chacune un champ d'en-tête et un champ de données. Au moins certains des modules d'entrée comprennent des moyens de formation de cellules composites, assurant notamment la construction de blocs de données de canal, comprenant chacun une information de canal à transmettre extraite des données de canal reçues et au moins une identité de canal synchrone associée à ladite information de canal à transmettre, et des moyens de multiplexage sélectif de blocs de données de canal destinés à une destination commune, dans le champ de données d'au moins une cellule composite. Au moins certains desdits modules de sortie comprennent des moyens de traitement desdites cellules composites, comprenant des moyens d'extraction et de reconnaissance desdits blocs de données de canal reçus, au moyen desdites identités de canal synchrone associées et des moyens pour transmettre vers au moins une liaison sortante les données de canal appartenant aux différents canaux.
Description
Système et procédé de commutation asynchrone de cellules composites, et modules de port d'entrée et de port de sortie correspondants.
Le domaine de l'invention est celui du transfert, et de la commutation asynchrone, de cellules. En particulier, l'invention concerne typiquement le transfert de canaux synchrones (par exemple des canaux à 64 kbit/s d'un multiplex numérique), à l'aide de commutateurs asynchrones de cellules conçus initialement pour commuter des services large bande.
Dans une telle situation, une condition essentielle à respecter est le délai de transfert pour chaque canal synchrone à travers un noeud de commutation (par exemple dans l'Avis Rec. Q-551 de l'ITU : délai de transfert moyen 900 μs ; avec 95 % inférieur ou égal à 1 500 μs). C'est notamment le cas dans le cadre de l'utilisation de cellules ATM normalisées, qui impliquerait un temps d'assemblage en cellule de 6 μs pour réaliser le groupement de 48 échantillons (de 8 bits chacun) d'un canal à 64 kbit/s.
Plusieurs approches ont déjà été proposées pour réduire ces temps d'assemblage en cellule, tout en assurant que chaque cellule devant être commutée ne contienne pas plus d'un échantillon d'un même canal.
Une première catégorie de solutions repose sur l'utilisation de cellules ATM normalisées en mode "composite" (c'est-à-dire pour plusieurs canaux), de façon à réduire l'énorme augmentation de bande passante quand une cellule ATM (de 424 bits) est utilisée pour transférer un unique échantillon de canal de 8 bits, ce qui conduit à une bande passante 53 fois plus importante.
Une deuxième catégorie de solutions repose sur l'utilisation de cellules de tailles plus réduites pour transférer chacune un échantillon de canal individuel. Toutefois, même dans ce cas, la bande passante requise reste importante, et la gestion de la commutation est complexe.
Les documents WO 95 34977 et WO 97 33406 décrivent des systèmes utilisant des cellules composites, et effectuant la commutation de données de canal entre canaux entrants et sortants (sur des liaisons multiplex entrantes et sortantes respectivement) en transférant (entre modules terminaux entrants et sortants connectant lesdites liaisons) des cellules composites, chaque cellule composite
L'invention α notamment pour objectif de pallier ces inconvénients pouvant contenir plusieurs blocs de données de canal. Chacun desdits 'blocs de données de canal' comprend non seulement des données de canal à transmettre, mais aussi une 'adresse' relative à ce canal. - Dans le document WO 95 34977 le système utilise une 'identité de canal virtuel' (en anglais "virtual channel identifier"), de type ATM.
- Dans le document WO 97 33406 le système utilise une 'identité de connexion' qui différente de l'identité du canal synchrone entrant ou du canal synchrone sortant . Ces systèmes connus ont pour inconvénient de nécessiter une affectation, un marquage, une gestion, et une libération des données de configuration pour chaque connexion individuelle entre canal synchrone entrant et canal synchrone sortant.
Un premier objectif de l'invention est de fournir un système et un procédé de commutation mettant en oeuvre une solution offrant une efficacité supérieure pour une complexité réduite.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel système et un tel procédé, améliorant les noeuds de commutation à bande étroite existants utilisant des commutateurs synchrones classiques (PCM), en remplaçant ces derniers par des commutateurs de cellules asynchrones.
L'invention a également pour objectif de fournir un tel système et un tel procédé, intégrant les services large bande et bande étroite dans des noeuds de commutation mettant en oeuvre des techniques de commutation asynchrone de cellules. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un système de commutation asynchrone de cellules comprenant chacune un champ d'en-tête et un champ de données, du type assurant l'interconnexion de liaisons entrantes et de liaisons sortantes, chacune desdites liaisons multiplexant des données appartenant à au moins deux canaux, ledit système comprenant des modules de port d'entrée et des
modules de port de sortie interconnectés par au moins un étage d'éléments de commutation intermédiaires, dans lequel :
- au moins certains desdits modules d'entrée comprennent des moyens de formation de cellules composites comprenant : -- des moyens de mémorisation de données de canal reçues des canaux entrants sur les liaisons entrantes du module de port d'entrée ; des moyens de construction de blocs de données de canal comprenant chacun une information de canal à transmettre extraite des données de canal reçues et au moins une identité de canal explicite associée à ladite information de canal à transmettre ; et des moyens de multiplexage sélectif de blocs de données de canal destinés à une destination commune correspondant à au moins un même module de port de sortie destinataire, dans le champ de données d'au moins une cellule composite à transmettre à ladite destination commune ; - et dans lequel au moins certains desdits modules de sortie comprennent des moyens de traitement desdites cellules composites, comprenant : des moyens d'extraction et de reconnaissance desdits blocs de données de canal reçus dans le champ de données d'une cellule composite, au moyen desdites identités de canal explicites associées;
-- et des moyens pour transmettre vers au moins une liaison sortante les données de canal appartenant aux différents canaux, en fonction desdites identités de canal explicites associées ; caractérisé en ce que ladite identité de canal explicite désigne : - soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ;
- soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
Les deux variantes sont discutées par la suite.
L'adjonction d'identités de canal désignant l'adresse du canal synchrone entrant dans le module de port d'entrée ou l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans le module de port de sortie offre de nombreux avantages, comme on le verra par la suite. Notamment, elle permet non seulement d'éliminer la nécessité de préconfigurer chaque canal, mais aussi la nécessité de réarranger les canaux. En outre, l'efficacité d'un tel système est supérieure à celle des techniques connues. Notamment lorsque ce système de commutation est à auto-acheminement, ce système ne nécessite ni affectation , ni marquage, ni gestion, ni libération de données de configuration pour chaque connexion individuelle entre canal synchrone entrant et canal synchrone sortant.
Selon les modes de réalisation, lesdits blocs de données de canal peuvent être de longueur fixe et identique, ou de longueur variable. Dans ce dernier cas, on peut prévoir que : la longueur de chacun desdits blocs de données de canal est précisée par un indicateur associé à chacun desdits blocs de données de canal; ou que la longueur de chacun desdits blocs de données de canal est fixée pour chaque connexion à un canal sortant, et connue du module de port de sortie destinataire. Avantageusement, lesdites longueurs variables sont des multiples d'une longueur élémentaire de base.
Lesdits moyens de multiplexage sélectif peuvent regrouper dynamiquement des blocs de données de canal de diverses façons, et notamment : - sans suivre un ordre prédéterminé, selon l'ordre de réception desdites données de canal ; selon un ordre pré-établi ; selon un ordre pré-établi modifié dynamiquement, à chaque cycle de transmission ; - selon un ordre aléatoire, ou quasi-aléatoire, modifié à chaque cycle de transmission.
De façon préférentielle, lesdits moyens de multiplexage sélectif limitent le nombre de blocs de données de canal à un nombre maximum de blocs de données de canal acceptable dans le champ de données d'une cellule composite. Avantageusement, lesdits moyens de multiplexage sélectif tiennent compte d'une durée maximale pour assembler une cellule composite, et assurent l'émission d'une cellule composite non complètement remplie lorsque ladite durée maximale est écoulée.
Selon un mode de réalisation de l'invention, on peut prévoir que la longueur du champ de données desdites cellules composites est variable.
Dans ce cas, ladite longueur du champ de données est avantageusement adaptée dynamiquement en fonction du nombre et/ou de la longueur des blocs de données de canal que ledit champ de données contient.
L'invention concerne également les modules de port d'entrée et les modules de port de sortie en tant que tels, pour un système de commutation asynchrone tels que décrits ci-dessus.
Un tel module d'entrée comprenant des moyens de formation de cellules composites comprenant : des moyens de mémorisation de données de canal reçues des canaux entrants sur les liaisons entrantes du module de port d'entrée ; des moyens de construction de blocs de données de canal comprenant chacun une information de canal à transmettre extraite des données de canal reçues et au moins une identité de canal explicite associée à ladite information de canal à transmettre ; - et des moyens de multiplexage sélectif de blocs de données de canal destinés à une destination commune correspondant à au moins un même module de port de sortie destinataire, dans le champ de données d'au moins une cellule composite à transmettre à ladite destination commune ; est caractérisé en ce que ladite identité de canal explicite désigne : - soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ;
- soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
De même, un tel module de sortie comprenant des moyens de traitement desdites cellules composites, comprenant : des moyens d'extraction et de reconnaissance desdits blocs de données de canal reçus dans le champ de données d'une cellule composite, au moyen desdites identités de canal explicites associées ; et des moyens pour transmettre vers au moins une liaison sortante les données de canal appartenant aux différents canaux, en fonction desdites identités de canal explicites associées ; est caractérisé en ce que ladite identité de canal explicite désigne :
- soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ; - soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 illustre de façon simplifiée un système de commutation auquel l'invention peut s'appliquer ; la figure 2 est un diagramme fonctionnel d'un CCTM d'entrée selon l'invention ; - les figures 3A et 3B présentent deux modes de réalisation de la table de traduction utilisée par le module ICRC de la figure 2 ; la figure 4 présente la structure du module CCC de la figure 2 ; la figure 5 illustre les mémoires tampon utilisées par le module CAU de la figure 2 ; - les figures 6A et 6B illustrent le fonctionnement d'un CCTM de sortie, selon deux modes de réalisation. 1 - Glossaire
Dans la suite de la présente description, on utilisera notamment les abréviations suivantes :
ASC : réseau de commutation asynchrone ;
CCTM : module de port d'extrémité (d'entrée ou de sortie) ;
CRI : identificateur de référence de connexion ;
CHE : bloc de données de canal (identité de canal + échantillon de canal
NCE : nombre de blocs de données de canal dans une cellule (ou
NCHEIC) - NBCHE : nombre d'octets par canal ;
TNCDC : nombre total de canaux par CCTM de sortie ;
NCFC : nombre de cellules complètement remplies ;
NARCH : nombre de canaux déjà reçus pour un CCTM de sortie ;
TNCL : nombre total de cellules ; - NCHELC : nombre de blocs de données de canal dans une cellule non complète (dernière cellule) ;
ICRU : module de réception des canaux d'entrée ;
CTU : module de transmission de cellules ;
ICHS : échantillon de canal entrant ; - CAU : module d'assemblage des cellules ;
ICHI : identité de canal entrant ;
ICRC : module de gestion de l'acheminement des canaux entrants
OCLD : données de cellules sortantes ; - CCC : module de contrôle de groupement des canaux ;
ICHRD : données d'acheminement des canaux entrants ;
CHCI : instructions de groupement de canaux ;
ICTT : table de traduction des canaux entrants ;
DCCTM : CCTM destinataire ; - OCHI : identité du canal sortant ;
CCCM : mémoire de gestion de groupement des canaux ;
TNCDC : nombre total de canaux par CCTM de sortie ;
NARCH : nombre de canaux déjà reçus ; CCCL : logique de contrôle de groupement des canaux ; CHBM : mémoire tampon d'en-tête de cellule ; DSBM : mémoire tampon de données ; - SLPM : mémoire de pointeurs de liste chaînée d'intervalles ;
SLLM : mémoire de liste chainée d'intervalles ; SSAP : pointeur de première adresse d'intervalle ; LSAP : pointeur de dernière adresse d'intervalle ; CHTI : indicateur de type de canal ; - CHEP : position d'un bloc de données de canal dans une cellule.
2 - Rappels sur l'état de la technique 2- 1 Description d'un noeud de commutation
Comme illustré en figure 1 , on considère un noeud de commutation 1 1 réalisant l'interconnexion de N = PxQ canaux entrants 1 2 et canaux sortants 1 3, où :
N est le nombre total de canaux synchrones ; P est le nombre maximal de canaux 1 4 par CCTM 1 5 ; Q est le nombre maximal de CCTM 1 5 du noeud de commutation 1 1 . En pratique, un CCTM se termine par des interfaces externes qui sont des liaisons multiplex de plusieurs canaux, par exemple des liaisons à un débit primaire de 2,048 Mbit/s, multiplexant 32 canaux à 64 kbit/s. Dans ce cas, P représente le produit du nombre de lignes de multiplex (p) par CCTM multiplié par le nombre de canaux (c) par multiplex. Par exemple, P= 1 024 lorsque p=32 et c=32.
Les CCTM sont connectés au commutateur asynchrone (ASC) au moyen d'interfaces 1 6 transférant des cellules. Chaque interface entre un CCTM et l'ASC peut correspondre en fait à un ou plusieurs liens physiques, mais globalement équivalent à un débit de B Mbit/s. 2-2 Technique connue utilisant des cellules ATM "composites"
Dans une telle approche, seules des cellules ATM normalisées sont utilisées. Dans ce cas, l'ASC est un commutateur ATM et les interfaces
CCTM/ASC transportent des cellules ATM de longueur fixe de 53 octets (424 bits) chacune. En conséquence, chaque CCTM peut transmettre ou recevoir un maximum de B/424 cellules par seconde (B étant le débit total binaire disponible à l'interface ASC). Le principe des cellules "composites" repose sur le regroupement de plusieurs (S) échantillons de S canaux différents d'une même trame de multiplex synchrone (typiquement 1 25 μs) dans le champ de données ("payload") de chaque cellule ATM, ces S échantillons de canal devant être transférés à un CCTM de destination (en conséquence, ces S canaux entrants sont des canaux qui doivent être transférés à au moins S canaux sortants appartenant tous au même CCTM de destination).
Dans le cas classique de canaux de 64 kbit/s, chaque échantillon de canal comprend 8 bits, et une cellule ATM peut transporter un maximum de SMAX=48 canaux, dans son champ de données de 48 octets. Toutefois le remplissage maximal ne peut pas toujours être obtenu, puisqu'il dépend de la distribution du trafic entre les canaux entrants et les canaux sortants.
Dans le cas d'une distribution strictement uniforme, chaque CCTM d'entrée distribuerait ses P canaux de façon égale à Q CCTM de sortie, c'est-à- dire qu'il connecterait P/Q canaux entre chaque couple de CCTM d'entrée et de sortie. On obtiendrait alors un remplissage à taux moyen : par exemple, un groupement de 8 canaux par cellule composite lorsque P vaut 1 024 et Q vaut 1 28 ; un tel groupement conduit à utiliser 1 28 cellules par trame.
Dans l'autre cas extrême d'une distribution complètement déséquilibrée, le remplissage serait optimal lorsque tous les P canaux d'un CCTM d'entrée doivent être transférés au même CCTM de sortie (par exemple pour P= 1 024 (et Q= 1 28), 22 cellules sont requises par trame : 21 cellules pleines avec 48 canaux et 1 cellule contenant 1 6 canaux).
On peut montrer que le cas de distribution de trafic le moins favorable, c'est-à-dire conduisant au nombre maximum de cellules "composites" par trame, (donc à la plus forte charge de trafic de cellules à l'interface CCTM/ASC), correspond au cas où un CCTM d'entrée supporte :
Q- l cellules avec seulement un canal chacune, respectivement vers Q- l CCTM de sortie;
CM cellules additionnelles pour les P-(Q- l ) canaux restants vers un CCTM de sortie CM étant donc la valeur entière juste supérieure à [P-(Q- l )]/48.
Toujours en supposant que P= 1 024 et Q= 1 28, le nombre maximal de cellules pour un CCTM serait alors 1 27 + 1 9, soit 1 46, cellules par trame dans le cas de distribution de trafic le plus défavorable.
Comme illustré par ces quelques exemples de distribution de trafic, une telle technique de cellules "composites" conduit à un nombre statistiquement variable de canaux par cellules ( 1 < S < 48), en fonction de l'évolution de la distribution des connexions entre CCTM. En conséquence, les modifications de la distribution de trafic (dues à l'établissement et au relâchement des connexions) impliquent que certaines cellules doivent pouvoir contenir plus de canaux et que d'autres cellules contiennent moins de canaux qu'auparavant.
Cette situation, lorsque des canaux sont progressivement déconnectés, conduit à un problème de réallocation des canaux dans d'autres cellules, à moins que les interfaces d'accès des CCTM soient prévues pour autoriser le maximum de nombre de cellules (valeur entière supérieure à P/48) pour chaque CCTM de sortie. Toujours avec le même exemple (P= 1 024, Q= 1 28), il n'existerait aucun problème de réallocation de canaux dans d'autres cellules si le CCTM est capable de supporter un débit de 22 x 1 28 =281 6 cellules par trame de 1 25 μs (c'est-à-dire environ 22,5 x 1 0° cellules par seconde, soit une bande passante B de l'ordre de
9500 Mbit/s).
Cependant, le cas de la distribution la plus défavorable identifié ci-dessus requiert beaucoup moins de cellules si l'on effectue des réarrangements, à savoir 1 46 cellules par trame dans l'exemple donné (c'est-à- dire seulement une bande passante B de l'ordre de 495 Mbit/s), c'est-à-dire environ 20 fois moins que dans l'hypothèse d'un système sans réarrangements de canaux. L'existence de situations impliquant des réarrangements des canaux
peut être illustré à l'aide d'un exemple particulier de changement de distribution de trafic.
On considère que l'on part d'une distribution de trafic défavorable A dans laquelle 1 27 cellules portent chacune un canal vers 1 27 CCTM de sortie identifiés par CCTM# 1 à CCTM# 1 27, et 1 9 cellules portent les 897 canaux restants vers le CCTM# 1 28 restant. On considère maintenant un changement de distribution de la distribution A vers une autre distribution défavorable B dans laquelle 1 27 cellules portent un canal chacune vers 1 27 CCTM de sortie qui sont désormais les CCTM#2 au CCTM# 1 28, et 1 9 cellules portent les 897 canaux restants désormais vers le premier CCTM# 1 .
Si aucun réarrangement de canal n'est effectué pendant la transition de la situation A vers la situation B : les 1 9 cellules destinées au CCTM# 1 28 sont toujours utilisées, mais pour un nombre de canaux progressivement décroissants (tendant vers S=0 pour la plupart des cellules) ; la cellule unique pour le CCTM# 1 devient pleine et des cellules additionnelles sont progressivement nécessaires (tendant vers 1 9 cellules au total).
En revanche, si une réorganisation des canaux dans un nombre réduit de cellules est prévue pour les cellules destinées au CCTM# 1 28 (par exemple en remplaçant deux cellules avec respectivement SI et S2 canaux par une seule cellule dès que SI + S2 = 48), alors le nombre total de cellules nécessaires par CCTM ne dépassera jamais le nombre total maximum (Q - I + C) strictement requis pour la distribution de trafic la plus défavorable. Des algorithmes des réarrangement sont connus pour certains types de commutateurs sujet à des blocages. Toutefois, l'usage de tels algorithmes de réarrangement introduit une augmentation non négligeable de la complexité, notamment pour effectuer les réallocations avec un nombre d'opérations réduit tout en évitant des perturbations aux connexions établies. 2-3 Technique connue à cellules de taille réduite
Dans ce cas, le transfert d'un échantillon de canal unique par cellule devient de plus en plus efficace à mesure que la taille des cellules décroît, par comparaison avec la taille d'une cellule ATM de 53 octets.
En revanche, quand la taille de la cellule décroît, la taille de l'entête des cellules reste fixe et devient une portion de plus en plus prédominante de la taille de la cellule, ce qui constitue une limite intrinsèque à cette approche.
3 - Principe de la technique de l'invention 3- 1 Caractéristique principale La caractéristique principale de cette approche consiste à transférer plusieurs (S) échantillons de canal, typiquement appartenant tous à S canaux différents (et donc un seul échantillon par canal), regroupés ("clustered" en langue anglaise) en une cellule unique, mais avec une identification de canal explicite respectivement associée à chacun des échantillons de canal. Comme décrit plus loin, il peut s'agir de l'identification du canal d'entrée dans le CCTM d'entrée, ou de l'identité du canal de sortie dans le CCTM de sortie.
Cependant, bien que certaines applications de service en temps réel (par exemple, téléphonie numérique) imposent des contraintes de délai de transfert telles qu'un seul échantillon d'un même canal par cellule, l'approche proposée est bien sûr généralisable aux cas de plusieurs (quelques) échantillons d'un même canal par cellule, donc sur la base d'un processus périodique portant sur plusieurs (quelques) trames successives au lieu d'une seule trame.
La différence principale entre cette technique nouvelle et la technique classique connue des cellules "composites" repose sur la présence des identités respectives des canaux associées à chacun des S échantillons de canal regroupés dans la cellule. Cela permet non seulement d'éliminer la nécessité de définir la configuration entre canal et cellule à chaque opération de connexion et de déconnexion, mais aussi la nécessité de réarrangement complexe de configuration de l'ensemble des canaux parmi les cellules.
Cette différence essentielle peut être illustrée par l'exemple suivant. On considère le cas de cellules ATM de taille fixe et une situation dans
laquelle 2 CCTM sont reliés par 22 canaux. Dans le cas de cellules "composites" sans réarrangement, ces 22 canaux sont par exemple configurés en 4 ensembles de canaux : S I = 9 canaux dans la cellule 1 , S2 = 4 canaux dans la cellule, S3 = 6 canaux dans la cellule 3 et S4 = 3 canaux dans la cellule 4. Tant qu'il n'y a pas de réarrangement (pour regrouper les 22 canaux dans une seule cellule), les 4 ensembles de canaux sont fixés (non seulement leur nombre mais également leur composition, dans la mesure où un canal donné reste associé au même ensemble, donc à la même cellule).
En revanche, dans la nouvelle approche selon l'invention, aucune allocation semi-permanente d'un canal à une cellule n'a besoin d'être effectuée à l'initialisation de la connexion, puisque chaque cellule entre 2 CCTM contient une suite non structurée d'échantillons de canal avec leurs identités de canal associées.
En supposant par exemple des identités de canal codées sur 1 0 bits (P = 1 024) et des échantillons de canal de 8 bits, le champ de données d'une cellule d'ATM (48 octets) peut contenir jusqu'à 21 blocs de données de canal (1 0 + 8 bits chacun). A chaque cycle (typiquement par trame de 1 25 μs), les blocs de données de canal à transmettre vers un CCTM sortant donné sont regroupés dynamiquement selon un mode optimal (comme cela est présenté par la suite, plusieurs techniques optimales peuvent être envisagées), avec la propriété que ce groupement dynamique peut être toujours effectué indépendamment des groupements effectués aux cycles précédents.
Une technique envisageable est de considérer le nombre total de canaux à commuter vers chaque CCTM sortant pour remplir des cellules ATM avec les premiers échantillons de canal d'entrée disponibles, et de transmettre une cellule lorsqu'elle est complètement pleine, ou bien lorsque l'on détecte que tous les canaux attendus pour le CCTM sortant considéré ont été reçus. Dans l'exemple précédent de 22 canaux à commuter vers un CCTM donné, ce type de méthode conduirait à la construction d'une première cellule pleine avec 21 blocs de données de canal, et d'une deuxième cellule incomplète avec un seul bloc de données de canal.
Considérons maintenant le cas d'une déconnexion de l'un de ces 22 canaux, donc le passage de 22 à 21 canaux à commuter vers ce CCTM sortant. Dans l'exemple utilisant des cellules "composites" classiques, il pourrait par exemple s'agir d'une connexion appartenant au quatrième ensemble de canaux. Dans ce cas, la cellule 4 porterait maintenant S4 = 2 canaux, au lieu de 3.
En utilisant la technique de (re)groupement dynamique selon l'invention, la suppression de cette connexion conduirait simplement à un nouveau nombre total de 21 canaux (au lieu de 22) qui seraient alors automatiquement regroupés en une cellule unique (quelle que soit la connexion qui a été désactivée).
En fait, le groupement dynamique de canaux selon l'invention assure à chaque cycle un assemblage auto-adaptatif optimal des canaux en cellules quels que soient les changements de la distribution du trafic, et sans requérir la moindre gestion de configuration pour associer des ensembles de canaux et des cellules particulières.
Au vu de l'exemple ci-dessus, on peut apprécier les bénéfices tirés de l'introduction d'identités explicites de canal associés aux échantillons de canal, à savoir: - élimination de la gestion semi-permanente de l'allocation de chaque canal à un ensemble structuré de canaux à assembler dans une cellule particulière ; en conséquence, élimination de tout cas de blocage nécessitant des réarrangements de canaux parmi les divers ensembles de canaux structurés par cellule dans le cas des cellules "composites" classiques.
En pratique, cela permet également d'obtenir une adéquation optimisée entre le nombre de bits devant être transférés par canal dans les cellules, d'une part, et une réduction significative de la complexité du mécanisme de (re)groupement ("clustering") d'autre part. 3-2 Caractéristiques optionnelles et variables
3-2- 1 taille de cellules fixe ou variable
Comme mentionné plus haut, dans la description de l'approche reposant sur des cellules "composites" classiques, le nombre de canaux par cellules (S) est une variable statistique dont la valeur dépend fortement de la distribution du trafic entre les CCTM d'entrée et les CCTM de sortie. Jusqu'à un certain point, cela est également vrai dans la technique selon l'invention, tant que l'on utilise des cellules de taille fixe. Dans ce cas, l'ASC transfère des cellules de longueur fixe acheminant un nombre variable de canaux, certaines des cellules étant utilisées de façon efficace (complète), alors que d'autres ne le sont pas. Du fait du principe de l'allocation semi-permanente de canaux dans des ensembles structurés de canaux, à savoir des cellules, la gestion correspondante dans l'approche utilisant des cellules "composites" classiques deviendrait encore plus complexe si on essayait de l'appliquer à la technique des cellules de taille variable. Inversement, la nouvelle technique selon l'invention, basée sur une approche auto-adaptative du (re)groupement dynamique des canaux, conduit à un usage optimal des cellules de taille variable.
En fait, ce mécanisme de (re)groupement dynamique peut employer une liste de blocs de données de canal (échantillon de canal + identité de canal) pour assembler des cellules de longueur variable, la longueur de cette liste étant connue à chaque cycle, soit en tant que longueur fixe, soit comme une longueur dérivée du nombre actuel de canaux actifs (et éventuellement d'autres paramètres).
Plusieurs approches sont envisageables pour choisir la longueur des cellules, notamment en utilisant soit différentes longueurs prédéterminées, soit des longueurs complètement variables. Dans tous les cas, cette amélioration supplémentaire permet de mieux adapter la longueur des cellules en fonction du nombre effectif des blocs de données de canal à transporter, et donc d'augmenter l'efficacité globale du transfert de cellules à travers le commutateur ASC. 3-2-2 Identité de canal d'entrée ou de sortie
Les deux variantes sont envisageables, chacune d'entre elles conduisant à une architecture de commutation différente ayant ses propriétés propres.
Considérons la définition d'une connexion synchrone entre un canal d'entrée x dans un CCTM x d'entrée et un canal de sortie y dans un CCTM y de sortie. Les deux variantes sont :
- variante A : dans le CCTM x, le canal x est connu comme devant être connecté au canal y dans le CCTM y ; - dans la cellule transférée entre le CCTM x et le CCTM y, l'identification du canal sortant (canal y) est utilisée ; dans le CCTM y, l'adresse du canal de sortie est directement disponible, puisque reçue de façon explicite.
- variante B : - dans le CCTM x on sait que le canal x doit être connecté au
CCTM y, mais on ne sait pas de façon précise à quel canal sortant spécifique ; dans la cellule transférée entre le CCTM x et le CCTM y, l'identification du canal d'entrée (canal x) est utilisée ; dans le CCTM y, le canal d'entrée x du CCTM x d'entrée est connu comme devant être connecté au canal de sortie y.
En plus de la localisation différente des données définissant l'association entre les canaux d'entrée et de sortie de la connexion (chx/CCTM x vers chy/CCTM y) ces deux variantes d'architecture présentent les différences suivantes : dans la variante A, seules les identités de canaux de sortie sont nécessaires dans la cellule ; dans la variante B, en plus de l'identité individuelle de chaque canal d'entrée, il doit y avoir une indication directe ou indirecte (voir paragraphe 3-2-3) de l'origine de la cellule, à savoir le CCTM x d'entrée ; quand le canal de sortie peut être sélectionné de façon libre (typiquement parmi les canaux libres d'une ligne multiplex sortante gérée par un
CCTM de sortie), la sélection d'un canal de sortie libre a lieu, dans le cadre de la variante A, dans le CCTM y, et donc l'identité du canal y sélectionné doit être communiquée au CCTM x. Inversement, dans la variante B, la requête peut être effectuée par le CCTM x pour le canal x d'entrée et donc le CCTM y peut sélectionner localement un canal de sortie y sans avoir à communiquer l'identité de ce dernier au CCTM x. En conséquence le temps d'établissement de la connexion peut être réduit ; lorsque l'on considère le cas de connexions point-à-multipoint entre un canal d'entrée x et plusieurs (k) canaux de sortie y1 ,y2,...yk pouvant le cas échéant appartenir à différents CCTM y, la variante A en tant que telle n'est pas appropriée, parce qu'il est souhaitable d'envoyer seulement une seule copie des données de canal à chaque CCTM y concerné. En revanche, la variante B est plus appropriée pour des connexions point-à-multipoint de ce type, du fait que : dans le CCTM x, on sait que le canql x doit être connecté à ou moins un canal y dans les CCTM y] ; y2,....,yk. En conséquence, le CCTM x fait les copies nécessaires de la donnée de canal x pour les k CCTM y destinataires ; dans chaque CCTM y concerné, le canal x peut également être localement associé à plusieurs canaux sortants y] t y2/ ,y; qui sont connus et gérés localement.
3-2-3 Commutateurs (ASC) "avec connexion" ou "sans connexion"
De façon générale, l'architecture des commutateurs asynchrones de cellules (ASC) utilisés pour interconnecter les modules terminaux (CCTM) peut être de deux types, à savoir:
"avec connexion", quand l'établissement préalable d'un chemin de connexion est une condition nécessaire dans l'ASC pour permettre à ce dernier d'acheminer les cellules entre CCTM entrants et sortants ;
"sqns connexion" (ou "self routing" en anglais), quand il n'est pas nécessaire d'établir des chemins de connexion entre les CCTM, chaque cellule étant acheminée individuellement par elle-même au CCTM de destination approprié.
L'opération dans les CCTM selon l'invention peut être décrite de la façon suivante, selon le type d'ASC :
- ASC "avec connexion"
Dans cette situation des connexions appropriées entre CCTM entrants et sortants (point-à-point ou point-à-multipoint) doivent être établies, modifiées, relâchées, en fonction du trafic de cellules requis entre les CCTM (lequel dépend de la distribution du trafic entre les canaux d'entrée et de sortie).
En ce qui concerne les aspects discutés au paragraphe 3-2-2, aussi bien les variantes A et B peuvent être utilisées (c'est-à-dire l'utilisation d'une identité de canal d'entrée ou de sortie dans les cellules). Dans le cas de la variante B, il n'est pas nécessaire, dans l'absolu, de fournir de façon explicite l'identification du CCTM x d'entrée puisque l'identificateur de référence de connexion (CRI) peut être utilisé pour caractériser de façon indirecte que la cellule a été transmise par le CCTM x (le CRI étant implicitement présent dans le champ d'en-tête de la cellule pour son acheminement (par exemple, l'identificateur "VCI/VPI" dans le cas des cellules ATM normalisées).
- ASC "sans connexion"
Dans ce cas, les cellules individuelles sont acheminées uniquement sur la base de leurs adresses de destination, c'est-à-dire les CCTM y de sortie, sans que des chemins de connexion soient établi au préalable entre les CCTM.
A nouveau, les deux variantes A et B du paragraphe 3-2-2 peuvent être utilisées. Cependant, dans le cas de la variante B, il faut prévoir d'ajouter dans la cellule l'identification explicite du CCTM x émetteur (puisque la cellule fournit normalement dans ce cas uniquement l'identité du CCTM y destinataire dans son champ d'en-tête).
3-2-4 Techniques de regroupement des canaux dans le CCTM d'entrée Plusieurs techniques de regroupement de canaux peuvent être envisagées pour optimiser la performance globale et l'efficacité du noeud de commutation, en fonction des caractéristiques de l'ASC utilisé pour connecter les
CCTM. Les paramètres clé sont classiquement la charge des trafics de cellules (fonction de la taille de cellules dans le cas d'un ASC avec capacité de gestion de cellules de taille variable), le temps de transfert de cellules, et le profil d'arrivée des cellules dans le CCTM de sortie. Le mécanisme de (re)groupement dynamique de canaux proposé selon l'invention offre une grande flexibilité pour sélectionner une méthode optimale d'assemblage des canaux en cellules, du fait de l'absence de toutes contraintes pour associer les canaux aux cellules (puisqu'il n'y a pas d'ensembles de canaux prédéfinis par cellule). Par exemple : - les blocs de données de canal peuvent être groupés dans des cellules selon leur temps réel d'arrivée, de façon à pouvoir minimiser les temps d'attente dans le CCTM d'entrée ; le nombre de blocs de données de canal par cellule (de même que la longueur de cellule à utiliser dans le cas de cellules à longueur variable) peut être déterminé de façon dynamique, en fonction du nombre actuel de canaux d'entrée à acheminer vers chaque CCTM y, de façon à minimiser la charge de trafic des cellules ; alternativement, le nombre de blocs de données de canal par seconde, et éventuellement la longueur des cellules, peut être modifié dynamiquement (c'est-à-dire changer à chaque cycle) de façon à rendre aléatoire l'instant de départ d'une cellule vers l'ASC et ainsi réduire la corrélation temporelle de l'arrivée des cellules dans un CCTM de sortie par rapport à l'arrivée synchrone des données de canal dans les CCTM d'entrée.
3-2-5 Synchronisation de trame entre entrées et sorties En fonction des implantations spécifiques et des temps de transfert- globaux résultants, une synchronisation de trame correcte (c'est-à-dire l'identification de la trame synchrone à laquelle chaque échantillon de canal reçu appartient) peut être garanti automatiquement ou non.
Quand les variations du temps de transfert total ne permettent pas de déterminer de façon non ambiguë la trame correcte, des informations de trame supplémentaires peuvent être ajoutées dans la cellule, par exemple sous la
forme d'un bit désignant une trame A ou B dans le cas incertain où un canal reçu peut appartenir à l'une quelconque de deux trames consécutives.
Cette technique connue en elle-même peut être utilisée en combinaison avec le principe (re)groupement dynamique des canaux selon l'invention, aussi bien avec un indicateur de trame commun par cellule, quand tous les canaux d'une cellule appartiennent à la même trame, qu'avec un indicateur de trame individuel par échantillon de canal, si l'on prévoit plus généralement de transmettre dans la même cellule des échantillons de canal appartenant à des trames différentes.
4 -Description détaillée d'un mode de réalisation 4- 1 Définition du système
On donne maintenant un exemple particulier de réalisation de l'invention, pour les deux variantes A et B décrites précédemment. A titre d'exemple, on fixe donc les conditions suivantes : durée d'un cycle (c'est-à-dire trame synchrone) : 1 25 μs ; taille d'un échantillon de canal : 8 bits ; taille de l'identité de canal : 8 bits (c'est-à-dire P = 256 canaux par CCTM); ce qui donne des blocs de données de canal (CHE) de 8 + 8 = 1 6 bits nombre de CCTM (Q) : 256 (c'est-à-dire 8 bits pour l'identité d'un CCTM) ;
ASC "sans connexion" ; protocole de transport de cellules : cellules à longueur variable, du type des cellules à intervalles multiples ("multislot") ; format des cellules à intervalles multiples : M intervalles de 8 octets chacun: premier intervalle : (en-tête de cellule) contenant (au moins) : - CCTM y de destination (CCTM y de sortie)
(pour l'auto-acheminement) ;
CCTM x d'origine (CCTM x d'entrée) dans la version B ; nombre de blocs de données de canal (NCE) dans la cellule ; autres informations de contrôle classiquement contenues dans le champ d'en-tête de cellules ; jusqu'à 4 blocs de données de canal (CHE) de 2 octets chacun pour chaque intervalle suivant.
Le tableau ci-dessous illustre la structure d'une telle cellule à longueur variable dans le cas d'une cellule à 5 intervalles (M=5).
OCTETS : 1 7 8 intervalle
TABLE I On notera que les informations requises dans l'en-tête de cellule
(c'est-à-dire le premier intervalle) peuvent ne pas remplir les 8 octets affectés.
Une optimisation complémentaire de la taille de la cellule consisterait donc à placer (au moins) un premier bloc de données de canal (CHEl ) dans le premier intervalle de la cellule, de façon qu'une petite cellule comportant un intervalle unique puisse suffire pour acheminer un bloc de données de canal unique. Ce cas d'optimisation n'est pas inclus dans ce qui suit, pour des raisons de simplification de description.
Pour illustrer l'efficacité accrue du groupement dynamique de canaux dans des cellules à longueur variables par rapport aux cellules ATM
"composites" conventionnelles, la table ci-dessous montre le nombre d'octets de cellules requis par canal en fonction du nombre de canaux multiplexes dans une cellule (NCHEIC).
TABLE II Dans le cas où l'on utilise le type de cellules à intervalles multiples décrit ci-dessus, le nombre d'octets par canal (NBCHE1 ), est :
NBCHE1 = ( [NCHEIC /4 Jr u + 1) * 8 /NCHEIC où : NCHEIC est le nombre de canaux multiplexes dans la cellule ; r.u. est la fonction délivrant le premier entier supérieur ou égal à la valeur calculée.
Si l'on utilise des cellules "composites" ATM classiques, la valeur comparable est:
NBCHE2 - 53/NCHEIC. Quantitativement, cette comparaison montre que la technique de (re)groupement dynamique des canaux selon l'invention (malgré l'addition des
identités de canal associées à chaque échantillon de canal) avec des cellules à longueur variable (même dans le mode de réalisation simplifié décrit ici) est plus efficace que la technique des cellules ATM "composites" classiques, jusqu'à 20 canaux par cellules. Ce résultat est particulièrement intéressant dans les applications classiques, où la probabilité de devoir acheminer un nombre élevé de canaux dans une même cellule est a priori relativement faible, auquel cas l'efficacité du transfert de cellules multiplexant un nombre limité de canaux est particulièrement importante. En utilisant le protocole de transport à cellules à intervalles multiples décrit ci-dessus, on peut remarquer que l'on ne réalise pas de gain important en utilisant des cellules à intervalles multiples plus longues (ayant un grand nombre d'intervalles). En effet, l'efficacité caractérisée par le rapport NBCHEI montre qu'un facteur compris entre 2,5 et 3 est obtenu avec un nombre de canaux par cellule compris entre 1 2 et 1 6. On peut donc limiter en pratique la longueur maximale d'une telle cellule à N = 4 ou 5 intervalles.
En fait, ne pas utiliser de cellules plus longues améliore la performance du système de deux façons, à savoir : le temps d'assemblage des canaux est statistiquement réduit ; - la charge de trafic de cellules dans l'ASC augmente son efficacité puisque la taille maximale des cellules est diminuée.
Dans la suite, on suppose donc que la longueur maximum d'une cellule est de 5 intervalles (soit 1 6 CHE au maximum par cellule).
Par ailleurs, on suppose que l'on utilise une technique de groupement de canaux simplifiée de la façon suivante : le nombre total de canaux par CCTM y de sortie (TNCDC) est connu du CCTM x d'entrée entrant pour chaque CCTM y ; la technique de groupement est telle que la division de TNCDC par 1 6 (toujours en supposant que 1 6 est le nombre maximal de blocs de données de canal par cellule) donne : un quotient qui est le nombre de cellules complètement remplies (NCFC), c'est-à-dire contenant chacune 1 6 blocs de données de canal ;
un reste qui est le nombre de blocs de données de canal acheminés par une cellule additionnelle incomplètement remplie (si ce reste n'est pas nul).
Ce reste (SL) est strictement compris entre 0 et 1 6. Par exemple, si TNCDC est égal à 25 canaux, le nombre de cellules complètement pleines NCFC (le quotient) vaut 1 et une cellule additionnelle est nécessaire (puisque le reste est non nul) pour acheminer SL= 9 blocs de données de canal multiplexes dans une cellule à 4 intervalles.
En pratique, une telle technique suppose la connaissance dans un CCTM x des deux paramètres suivants pour chaque CCTM y de sortie : TNCDC (tel que défini ci-dessus) ; NARCH : nombre de canaux déjà reçus.
Du fait de la modularité supposée des CCTM (P = 256 canaux), chacun des deux paramètres ci-dessus peut être codé avec 8 bits, pour la plage allant de 1 à 256 (par convention on suppose que la valeur 0 est connue de façon séparée).
On peut donc structurer ces paramètres de la façon suivante, en 2 quartets de 4 bits chacun :
TNCDC = TNCL (4 bits), NCHELC (4 bits) ; - NARCH = X (4 bits), Y (4 bits).
Ainsi, selon les principes de la division binaire, TNCL (pouvant varier de 1 à 1 6) représente ici le nombre total de cellules (devant être utilisé pour le CCTM y concerné), et NCHELC (variant également de 1 à 1 6) représente le nombre de blocs de données de canal dans la dernière cellule. En conséquence, on peut remarquer que, parmi les TNCL cellules, les TNCL- 1 premières cellules sont toujours complètement remplies et que la dernière cellule comporte NCHELC blocs de données de canal qui sont en nombre inférieur ou égal à 1 6 (c'est-à-dire que la dernière cellule peut être une cellule complètement ou incomplètement remplie). En utilisant NARCH comme compteur d'arrivée des différents canaux à acheminer vers un CCTM donné (ce compteur étant incrémenté à chaque fois qu'un canal concerné est reçu), les informations ci-dessus peuvent
être obtenues de la façon suivante pour déterminer comment le groupement dynamique d'un nouveau canal arrivant doit être traité : si X < TNCL, une cellule de taille maximale est en train d'être construite, donc : - si Y < 1 6, le canal reçu est le Yeme canal à assembler dans la cellule en cours de construction, mais pas le dernier d'une cellule complète ; si Y = 1 6, le canal reçu est le 1 6e β canal à assembler dqns la cellule en cours de construction ; celle-ci est désormais complète avec 1 6 blocs de données de canal et est donc prête à être transmise au CCTM y via l'ASC ; si X = TNCL, la dernière cellule est en cours de construction donc : si Y < NCHELC, le canal reçu est le Yème canal à assembler dans la cellule en cours de construction, mais pas le dernier de la cellule ; si Y = NCHELC, le canal reçu est le dernier canal attendu pour compléter la dernière cellule, qui contient NCHELC entrées de canal. La dernière cellule est désormais prête à être transmise au CCTM y de destination via l'ASC.
Sur cette base, on décrit maintenant une réalisation de CCTM, respectivement pour un CCTM d'entrée et un CCTM de sortie. 4-2 CCTM d'entrée
4-2- 1 Structure
La figure 2 est un diagramme fonctionnel d'un exemple de réalisation d'un CCTM d'entrée (ou CCTM entrant), dans lequel le module ICRU
2 1 (module de réception des canaux d'entrée) et CTU 22 (module de transmission de cellules) ne sont pas, a priori, dépendants des caractéristiques de l'invention.
A chaque intervalle de temps de canal (P = 256 intervalles de temps de canal par trame de 1 25 μs), le module ICRU délivre un échantillon de canal d'entrée ICHS 23 au CAU 24 et une identité de canal d'entrée ICHI 25 au module ICRC.
En fait, les modules ICRU 21 assurent également toutes les fonctions de terminaison requises avec les interfaces de canal synchrones externes.
En sortie, le module CAU 24 fournit des données de cellules sortantes (OCLD) au module CTU 22 qui assure les fonctions de terminaison avec l'interface au niveau cellules, avec le commutateur ASC.
Le module ICRC 26 utilise l'identité ICHI (chx) 25 reçue pour déterminer les données d'acheminement correspondantes, c'est-à-dire l'identité du CCTM de destination (CCTM y) qui est transmise au module CCC 28 (module de contrôle de groupement des canaux), et dans le cas de la version A l'identité du canal de sortie (chy).
Selon que l'on utilise la version A ou B, le module ICRC 26 fournit au module CAU 24 soit l'identité du canal de sortie sortant (chy), soit l'identité du canal d'entrée (chx= ICHI). Par ailleurs, le module ICRC 26 reçoit les données d'acheminement des canaux d'entrée (ICHRD) 29 d'une fonction de contrôle des connexions (non illustrée sur la figure), chaque fois qu'une connexion est établie ou relâchée.
Ensuite, après avoir mis à jour les données d'acheminement, le module ICRC 26 met à jour le nombre total de canaux par CCTM de destination (TNCDC) géré par le module CCC 28 en envoyant une information de mise à jour du TNCDC (TNCDCU) 21 0 à ce dernier. Le module CCC 28 utilise les informations de CCTM de destination reçues (DCCTM) 21 1 pour élaborer les instructions 2 1 1 de groupement de canaux appropriées (CHCI) pour le module CAU 24, selon la technique de (re)groupement de canaux décrite précédemment.
Le module CAU 24 reçoit l'échantillon de canal d'entrée 23 (ICHS) ainsi que l'identité de canal transférée 21 2 (TCHI), et assure l'assemblage nécessaire du bloc de donées du canal dans la cellule à intervalles multiples en fonction des instructions CHCI 2 1 1 du module CCC 28. Le module ICRC 26 est organisé autour d'une table de traduction des canaux d'entrée (ICTT) comme illustré en figure 3A et 3B.
L'entrée de cette table ICTT 31 sélectionnée par la donnée ICHI
32 contient les CCTM de destination 33 (DCCTM) vers lesquels le canal d'entrée doit être acheminé. De plus, dans le cadre de la version A (figure 3A), il contient également l'identité du canal de sortie 34 (OCHI). Dans le cadre de la version B, illustré en figure 3B, elle ne comprend que les DCCTM 33.
Le module CCC 28 est organisé autour d'une mémoire 41 de gestion du groupement des canaux (CCCM) tel qu'illustré en figure 4. Chaque ligne de mémoire de la CCCM 41 sélectionnée par un des CCTM particulier contient les deux paramètres TNCDC 42 (nombre total de canaux par CCTM de destination) et NARCH 43 (nombre de canaux déjà reçus) ainsi que cela a été défini précédemment.
Les deux paramètres TNCDC 42 et NARCH 43 sont transmis à une logique de contrôle de groupement des canaux (CCCL) après incrémentation 45 de la valeur NARCH 44 quand un canal est reçu (cette valeur incrémentée est ensuite inscrite dans le champ NARCH de l'adresse concernée dans la mémoire CCCM).
Le module CCCL 44 exécute les opérations logiques requises pour mettre en oeuvre le mécanisme de groupement de canaux décrit précédemment, et génère les instructions 21 1 d'assemblage des canaux appropriés (CHCI) pour le module CAU 24.
Parallèlement, le paramètre TNCDC (nombre total de canaux par CCTM de destination) doit être mis à jour (46), c'est-à-dire incrémenté ou décrémenté, chaque fois qu'une information 47 de mise à jour du TNCDC (TNCDU) est émise par le module ICRC 26 indiquant qu'un canal doit être ajouté ou supprimé du TNCDC pour un des CCTM (établissement ou relâchement de connexion) .
Le module CAU 24 est organisé autour de deux mémoires tampon utilisées pour assembler les cellules à intervalles multiples, l'une pour les en-têtes de cellules (premiers intervalles) et l'autre pour le champ de données des cellules (intervalles de données) telles qu'elles sont illustrées sur la figure 5.
Cette structure particulière permet de construire l'en-tête de cellule d'une nouvelle cellule pendant que l'on reçoit le premier bloc de données de canal (pour cette cellule), lequel est stocké dans la seconde mémoire.
La première mémoire tampon 51 est la mémoire d'en-tête (CHBM) qui comprend K entrées de 64 bits, chaque ligne de mémoire contenant l'en-tête d'une cellule, (c'est-à-dire le premier intervalle d'une cellule), qui est construit quand une nouvelle cellule doit être assemblée pour un CCTM de destination. La seconde mémoire tampon 52 est la mémoire de données (DSBM) qui comprend KD entrées de 64 bits (8 octets par intervalle), chaque intervalle de données contenant jusqu'à 4 blocs de données de canal.
Chaque mémoire tampon 51 et 52 (CHBM et DSDM) est gérée comme une mémoire tampon partagée conventionnelle, dans laquelle un emplacement de mémoire d'intervalles disponible quelconque peut être alloué à une cellule par une fonction de gestion des emplacements de mémoire d'intervalles disponibles (les intervalles disponibles étant typiquement gérés comme une pile FIFO ou une liste chaînée des emplacements disponibles).
La taille de ces mémoires tampon CHBM 51 et DSDM 52 (c'est-à- dire le nombre d'emplacements mémoire d'intervalles KH et KD) est choisie en fonction de la probabilité que présente un besoin pour plus de KH et KD emplacements de mémorisation d'intervalles respectivement pour toutes les cellules simultanément en cours d'assemblage ou en attente de transmission.
Pour gérer en permanence le contrôle des adresses d'intervalles CHBM et DSBM pour chaque cellule en cours d'assemblage, une technique de liste chaînée classique est utilisée pour chaîner les adresses des intervalles de cellules consécutifs, en utilisant deux mémoires 53 et 54 de contrôle d'adresse d'intervalles : une mémoire 53 des pointeurs de liste d'intervalles (SLPM) ; une mémoire 54 de liste chaînée d'intervalles (SLLM). La mémoire SLPM 53 dispose de Q entrées, chaque entrée correspondant à un CCTM de destination particulier (DCCTM) et contenant deux pointeurs d'adresse d'intervalles, à savoir :
le pointeur 55 d'une première adresse d'intervalle (FSAP) qui désigne l'adresse du premier intervalle de la cellule (en-tête de cellules) stocké dans la mémoire CHBM 51 ; le pointeur 56 de dernière adresse d'intervalle (LSAP) qui désigne l'adresse du dernier intervalle de cellules courant stocké dans la mémoire DSDM 52.
La mémoire SLLM 54 a K = KH + KD entrées, de façon à couvrir la plage d'adresse complète des deux mémoires tampon 51 et 52 (CHBM et DSDM), chaque entrée contenant l'adresse de l'intervalle suivant de la cellule dans la mémoire DSBM 52 (du fait que l'intervalle suivant ne peut bien sûr pas être le premier d'une cellule, il s'agit toujours d'un intervalle de données, qui est donc stocké dans la mémoire DSBM). 4-2-2 Fonctionnement
4-2-2- 1 relations entre le CCC et le CAU Le module CCC 28 délivre des instructions de groupement de canaux au module CAU 24 chaque fois qu'un nouveau canal est reçu et doit être assemblé dans une cellule. En relation avec le processus d'assemblage de cellules, trois situations de réception de canal peuvent être rencontrées par le module CCC 28 (en supposant toujours que la technique d'assemblage de cellules est telle que le module CCC 28 connaît toujours le nombre de canaux à regrouper dans chaque cellule) : premier canal d'une cellule ; canal intermédiaire d'une cellule ; dernier canal d'une cellule. Ces différents types de canaux sont donc précisés par un indicateur de type de canal (CHTI) qui peut être codé avec 2 bits FCH (premier canal) et LCH (dernier canal) :
FCH = 0 et LCH = 0 : canal intermédiaire (ni le premier ni le dernier) ; - FCH = 0 et LCH = 1 : dernier canal ;
FCH = 1 , LCH = 0 : premier canal ;
FCH = 1 , LCH = 1 : premier et dernier canal.
De plus, pour chaque canal reçu, le module CCC 28 fournit les informations suivantes au module CAU 24 : l'identité du CCTM de destination (DCCTM) ; la position du bloc de données de canal (CHEP) dans la cellule.
Parallèlement, quand un premier canal est reçu, le module CCC 28 indique le nombre de blocs de données de canal dans la cellule au module CAU 24.
4-2-2-2 Opérations effectuées par le module CAU Quand un nouveau canal est reçu, le module CAU 24 ajoute le bloc de données du canal correspondant dans une cellule comme suit, en fonction de l'indicateur de type de canal (CHTI) donné par le module CCC 28 : a - premier canal
Lorsqu'il s'agit d'un premier canal, une nouvelle cellule est créée pour le CCTM de destination concerné, ce qui nécessite : l'allocation d'un nouveau premier intervalle (en-tête de cellule) dans la mémoire CHBM 51 ; l'allocation d'un nouvel intervalle de données dans la mémoire DSBM 52 (pour le second intervalle de la cellule). Ces adresses sélectionnées sont stockées comme suit, dans des mémoires de contrôle d'adresse d'intervalle : dans l'entrée du DCCTM concerné de la SLPM 53, le premier intervalle fourni est inscrit comme pointeur de première adresse d'intervalle (FSAP) et l'intervalle de données est inscrit en tant que pointeur de dernière adresse d'intervalles (LSAP) ; dans la mémoire SLLM 54, le lien entre les deux premiers intervalles est établi en inscrivant l'adresse de l'intervalle de données (c'est-à-dire le second intervalle) dans la ligne de mémoire correspondant au premier intervalle. En parallèle, les contenus de ces deux intervalles sont préparés comme suit, dans les mémoires tampon :
dans la mémoire CHBM 51 , l'en-tête de cellules est construite en écrivant l'information requise pour la cellule, comprenant : l'identité du CCTM de destination concerné (vers lequel la cellule sera acheminée) ; - l'identité du CCTM émetteur (requise seulement dans le cas de la version B) ; le nombre de blocs de données de canal dans la cellule (NCHEIC) délivré par le module CCC 28 comme une partie des instructions de groupement des canaux ; - dans la mémoire DSBM 52, le bloc de données du canal reçu (c'est-à-dire l'échantillon de canal et l'identité de canal) est stocké dans le nouvel intervalle de données fourni dans le champ de 1 6 bits défini par la position du bloc de données de canal (CHEP) fournie par le module CCC 28 sous la forme d'une partie des instructions de groupement des canaux, à savoir la position # 1 dans le cas présent. b - canal intermédiaire
Dans le cas d'un canal intermédiaire, le module CAU 24 lit les pointeurs 56 d'adresse du dernier intervalle (LSAP) dans la mémoire SLPM 53 pour trouver l'adresse du dernier intervalle de données actuel où le bloc de données du canal reçu de canal devra être mémorisé dans la mémoire DSBM 52 à la position définie par le pointeur CHEP fourni par le module CCC 28.
Quand une quatrième entrée de canal est inscrite dans un intervalle de données, ce dernier est complètement plein et un nouvel intervalle de données est requis et alloué à la cellule, en avance. En conséquence, l'adresse du prochain intervalle de données est inscrite : dans la mémoire SLPM 53 en tant que compteur d'adresse du dernier intervalle (mise à jour du LSAP) ; dans la mémoire SLLM 54 en tant que nouvelle adresse d'intervalle dans la ligne de mémoire de l'intervalle qui vient d'être complété (mise à jour de la liste chaînée), c- dernier canal
Dans le cas d'un dernier canal, le CAU 24 stocke tout d'abord le dernier bloc de données de canal reçu dans la mémoire DSBM 52, à la position désignée par le pointeur CHEP, de la même façon que dans le cas d'un canal intermédiaire. Ensuite, la cellule étant complète, cette dernière est transférée à une file de transmission de cellules pour sortir de l'ASC, via le CTI.
Pour effectuer le passage d'une cellule de la phase d'assemblage qui précède vers la nouvelle phase de transmission, il est équivalent et plus simple, au lieu d'effectuer un transfert de cellules réelles entre mémoires tampon physiques (c'est-à-dire des mémoires CHBM et DSBM vers un autre buffer de sortie), de maintenir les intervalles dans les mémoires CHBM et BSBM inchangés, et de transférer seulement les pointeurs d'adresse de cellules correspondants (c'est-à-dire FSAP et LSAP) vers les pointeurs de file de sortie de cellules comme suit : la file de sortie de cellules est une simple liste chaînée d'intervalles, telle que tous les intervalles d'une cellule restent liés les uns aux autres, et que le premier intervalle d'une nouvelle cellule soit lié au dernier intervalle de la cellule précédente ; cette liste de cellules en attente de transmission est gérée par deux pointeurs de file de sortie de cellules : - un pointeur d'adresse de premier intervalle (FQSAP
57) ; un pointeur d'adresse de dernier intervalle (LQSAP 58). quand une cellule est complètement assemblée et prête à être transmise, elle est ajoutée à cette liste complète en effectuant les opérations suivantes : écriture du FSAP de la cellule en tant que nouvelle adresse d'intervalle dans l'entrée LQSAP de la liste ; écriture de la valeur LSAP comme nouvelle valeur de LQSAP.
Cette technique de transfert de cellules utilisant simplement les pointeurs FSAP et LSAP (sans utilisation des liens intermédiaires entre les
intervalles d'une cellule) est possible lorsque la liste complète de cellules en attente de transmission est contrôlée par la même mémoire de liste chaînée que celle utilisée pour lier entre eux les intervalles de chaque cellule, c'est-à-dire la mémoire SLLM. En conséquence, la technique de transmission de cellules est assurée en lisant successivement les intervalles de cellules dans les mémoires tampon (CHBM et DSBM), dans l'ordre défini dans la liste chaînée complète de cellules en attente de transmission, en sortant l'intervalle désigné par le pointeur FQSAP, et en mettant à jour ce dernier avec la nouvelle adresse d'intervalles trouvée dans la mémoire de liste chaînée SLLM. 4-3 CCTM de sortie
Le fonctionnement des CCTM de sortie est relativement simple, lorsque l'on utilise la technique dynamique de groupement de canaux présentée plus haut, parce que cette dernière élimine la nécessité d'une quelconque gestion de configuration associant des ensembles de canaux à des cellules particulières dans le CCTM de sortie.
Du fait de la présence d'identités de canal explicites dans chaque cellule, le CCTM de sortie extrait simplement les différents blocs de données de canal, et transfère les échantillons de canal dans une mémoire de réception d'échantillons de canal TSSRM 61 , telle qu'illustrée en figures 6A et 6B, en utilisant les identités de canal associées comme décrites ci-dessous selon que l'on met en oeuvre les versions A (figure 6A) ou B (figure 6B) présentées plus haut.
Dans le cas de la version A, chaque identité de canal d'un bloc de données transmis dans la cellule est le canal de sortie CHy (pour CHI), et cette identité de canal peut être utilisée directement pour adresser la mémoire TSSRM pour mémoriser les échantillons de canal reçus.
Dans le cas de la version B, chaque identité de canal d'un bloc de données transmis est celle du canal d'entrée CHx (ICHI). Une traduction est donc nécessaire pour déterminer quel canal de sortie CHy doit être associé au canal d'entrée CHx du CCTM de départ.
L'utilisation d'une table de traduction classique requièrerait une mémoire très importante comprenant P x Q entrées (soit 64 koctets dans le cas
de l'exemple décrit), puisque chaque canal de sortie CHy doit pouvoir être connecté à un canal d'entrée Chx quelconque de chaque CCTMx. Une technique plus économique consiste à utiliser une mémoire adressable 62 (CAM) comportant P lignes de mémoire (une par canal sortant), chaque ligne comprenant l'adresse CHx/CCTMx connectée ; une telle mémoire CAM permet de déterminer quelle ligne CHy contient l'adresse du canal entrant. Alors, le canal de sortie CHy délivré par la mémoire CAM est utilisée de la même manière que dans le cadre de la version A, pour mémoriser l'échantillon de canal à l'adresse CHy de la mémoire TSSRM. Dans la version A ou B, la mémoire TSSRM est lue de façon synchrone pour sortir les échantillons de canal mémorisés selon le rythme de la trame temporelle synchrone.
Claims
1 . Système de commutation asynchrone de cellules comprenant chacune un champ d'en-tête et un champ de données, du type assurant l'interconnexion de liaisons entrantes et de liaisons sortantes, chacune desdites liaisons multiplexant des données oppqrtenqnt à qu moins deux conqux synchrones, ledit système comprenant des modules de port d'entrée et des modules de port de sortie interconnectés par au moins un étage d'éléments de commutation intermédiaires, dans lequel :
- au moins certains desdits modules d'entrée comprennent des moyens de formation de cellules composites comprenant : des moyens de mémorisation de données de canal reçues des canaux entrants sur les liaisons entrantes du module de port d'entrée ; des moyens de construction de blocs de données de canal comprenant chacun une information de canal à transmettre extraite des données de canal reçues et au moins une identité de canal explicite associée à ladite information de canal à transmettre ; et des moyens de multiplexage sélectif de blocs de données de canal destinés à une destination commune correspondant à au moins un même module de port de sortie destinataire, dans le champ de données d'au moins une cellule composite à transmettre à ladite destination commune ;
- et dans lequel au moins certains desdits modules de sortie comprennent des moyens de traitement desdites cellules composites, comprenant : des moyens d'extraction et de reconnaissance desdits blocs de données de canal reçus dans le champ de données d'une cellule composite, au moyen desdites identités de canal explicites associées;
-- et des moyens pour transmettre vers au moins une liaison sortante les données de canal appartenant aux différents canaux, en fonction desdites identités de canal explicites associées ; caractérisé en ce que ladite identité de canal explicite désigne :
- soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ;
- soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits blocs de données de canal sont de longueurs fixes et identiques.
3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lesdits blocs de données de canal sont de longueurs variables.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur de chacun desdits blocs de données de canal est précisée par un indicateur associé à chacun desdits blocs de données de canal.
5. Système selon lo revendicqtion 4, caractérisé en ce que la longueur de chacun desdits blocs de données de canal est fixée pour chaque connexion, et connue du module de port de sortie destinataire.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que lesdites longueurs variables sont des multiples d'une longueur élémentaire de base.
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage sélectif regroupent dynamiquement des blocs de données de canal, sans suivre un ordre prédéterminé, selon l'ordre de réception desdites données de canal.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage sélectif regroupent dynamiquement des blocs de données de canal, selon un ordre pré-établi.
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage sélectif regroupent dynamiquement des blocs de données de canal, selon un ordre pré-établi modifié dynamiquement, à chaque cycle de transmission.
1 0. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage sélectif regroupent dynamiquement des blocs de données de canal selon un ordre aléatoire, ou quasi-aléatoire, modifié à chaque cycle de transmission.
1 1 . Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage sélectif limitent le nombre de blocs de données de canal à un nombre maximum de blocs de données de canal acceptable dans le champ de données d'une cellule composite.
12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage sélectif tiennent compte d'une durée maximale pour assembler une cellule composite, et assurent l'émission d'une cellule composite non complètement remplie lorsque ladite durée maximale est écoulée.
13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 2, caractérisé en ce que la longueur du champ de données desdites cellules composites est variable.
14. Système selon la revendication 1 3, caractérisé en ce que ladite longueur du champ de données est dynamiquement adaptée en fonction du nombre et/ou de la longueur des blocs de données de canal que ledit champ de données contient.
15. Module de port d'entrée pour système de commutation asynchrone de cellules comprenant chacune un champ d'en-tête et un champ de données, système du type assurant l'interconnexion de liaisons entrantes et de liaisons sortantes, chacune desdites liaisons multiplexant des données appartenant à au moins deux canaux synchrones, ledit système comprenant des modules de port d'entrée et des modules de port de sortie interconnectés par au moins un étage d'éléments de commutation intermédiaires ; chaque module d'entrée comprenant des moyens de formation de cellules composites comprenant : des moyens de mémorisation de données de canal reçues des canaux entrants sur les liaisons entrantes du module de port d'entrée ; des moyens de construction de blocs de données de canal comprenant chacun une information de canal à transmettre extraite des données de canal reçues et au moins une identité de canal explicite associée à ladite information de canal à transmettre ;
et des moyens de multiplexage sélectif de blocs de données de canal destinés à une destination commune correspondant à au moins un même module de port de sortie destinataire, dans le champ de données d'au moins une cellule composite à transmettre à ladite destination commune ; caractérisé en ce que ladite identité de canal explicite désigne :
- soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ;
- soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
1 6. Module de port de sortie pour système de commutation asynchrone de cellules comprenant chacune un champ d'en-tête et un champ de données, système du type assurant l'interconnexion de liaisons entrantes et de liaisons sortantes, chacune desdites liaisons multiplexant des données appartenant à au moins deux canaux synchrones, ledit système comprenant des modules de port d'entrée et des modules de port de sortie interconnectés par au moins un étage de d'éléments de commutation intermédiaires, chaque module de sortie comprenant des moyens de traitement desdites cellules composites, comprenant : des moyens d'extraction et de reconnaissance desdits blocs de données de canal reçus dans le champ de données d'une cellule composite, au moyen desdites identités de canal explicites associées ; et des moyens pour transmettre vers au moins une liaison sortante les données de canal appartenant aux différents canaux, en fonction desdites identités de canal explicites associées ; caractérisé en ce que ladite identité de canal explicite désigne :
- soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ;
- soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
1 7. Procédé de commutation asynchrone de cellules comprenant chacune un champ d'en-tête et un champ de données, à l'aide d'un système assurant l'interconnexion de liaisons entrantes et de liaisons sortantes, chacune
desdites liaisons multiplexant des données appartenant à au moins deux canaux synchrones, ledit système comprenant des modules de port d'entrée et des modules de port de sortie interconnectés par au moins un étage de d'éléments de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : formation de cellules composites, dans au moins certains desdits modules d'entrée, comprenant les étapes de : mémorisation de données de canal reçues des canaux entrants sur les liaisons entrantes du module de port d'entrée ; - construction de blocs de données de canal comprenant chacun une information de canal à transmettre extraite des données de canal reçues et au moins une identité de canal explicite associée à ladite information de canal à transmettre ; et multiplexage sélectif de blocs de données de canal destinés à une destination commune correspondant à au moins un même module de port de sortie destinataire, dans le champ de données d'au moins une cellule composite à transmettre à ladite destination commune ; traitement desdites cellules composites, dans au moins certains desdits modules de sortie, comprenant les étapes de : - extraction et reconnaissance desdits blocs de données de canal reçus dans le champ de données d'une cellule composite, au moyen desdites identités de canal explicites associées ; et transmission vers au moins une liaison sortante les données de canal appartenant aux différents canaux, en fonction desdites identités de canal explicites associées ; et en ce que ladite identité de canal explicite désigne:
- soit l'adresse d'un canal synchrone entrant dans un module de port d'entrée ;
- soit l'adresse d'au moins un canal synchrone sortant dans un module de port de sortie.
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