FI61260B - Foerfarande i ett dataoeverfoeringssystem foer mottagning och saendning av datastroemmar i multiplexkanaler - Google Patents

Description

l·ΓβΙ ,111 KUULUTUSjULKAISU Λ1ο/;η •JOT· [B] (11) UTLÄGÖNINQSSKIIIFT ° 1 ^ U

C Patentti myönnetty 10 06 1932

Vvj ' Patent oeddelat ^ ^ (51) Kv.ik?/Int.a3 H O*· Q 11/04- // H 04· J 3/14·, H 04- L 11/00

SUOM I—FI N LAN D (21) Pw««ttii«k*mu·—ρκμμμβιμ^ 78Uo3T

(22) HiltumUpiWI — AnaOknlngtdtg 29-12.78 (FI) (23) Alkupilvi—GHtlghutadag 29-12-78 (41) Tullut |ulklMlut — Bllvlt offwitllg 30.06.80

Patentti, j* rakictwlhallitus NthUvUulp^ j. kuuLHIuhun no flo

Patent· och ragistarstyralsan ' ' amMcm utitgd odi utl.«kdft*n puMkurad 2b. 02. o2 (32)(33)(31) Pyydetty atuoikuut—Begird prlorltet (71) Oy Nokia Ab, Mikonkatu 15 A, 00100 Helsinki 10, Suomi-Finland(FI) (72) Matti Jaakkima Volter Kilpi, Espoo, Nils Erik Lagerström, Espoo,

Suomi-Finland(FI) (7M Oy Kolster Ab (5^) Menetelmä tietoliikennejärjestelmässä multipleksoitujen kanavien datavirtojen vastaanottamiseksi ja lähettämiseksi - Förfarande i ett dataöverföringssystem för mottagning och sändning av dataström-mar i multiplexkanaler Tämän keksinnön kuteena on menetelmä tietoliikennejärjestelmässä, jossa useiden kanavien datavirrat, jotka ovat multipleksoituja yhdeksi aika-jakoiseksi tavulamitetuksi datavirräksi, vastaanotetaan ja lähetetään kanaville yhteisellä välineellä aikaj akoisesti.

Datasiirtoverkoissa kanavien datavirrat multipleksoidaan siirtoteiden kustannusten säästämiseksi. Eräs yleisesti käytetty multipleksointitapa on aika-jakoinen tavulanitettu multipleksointi. Näin esim. hitaiden päätelaitteiden datavirrat multipleksoidaan lähellä päätelaitteita yhdeksi nopeaksi aikajakoi-seksi datavirräksi, joka viedään verkon solmupisteeseen tai keskukseen. Kun aika jakoinen data virta liittyy solmupisteeseen, suoritetaan demultipleksointi, jonka jälkeen erillisille kanaville suoritetaan yleensä jokin muunnos ja/tai tarkistus ennen varsinaista jatkokäsittelyä. Esim. kehyspohjaisen päätelaitteen sanana vastaanotetaan, tarkistetaan ja käsitellään linjakurin edellyttämällä tavalla sekä talletetaan datalchkona muistiin yleensä ohjelmallista jatkokäsittelyä varten. Lähetyssuunnassa tilanne on vastaava.

2 61260

Edellä mainittuihin muunnoksiin ja tarkistuksiin sisältyy tyypillisesti yksi tai useampia seuraa vista toimenpiteistä: - pariteetti-, CRC- Cyclic Redundancy Check, kokonaiseen datalohkoon sovellettava virheenhavaitsemismenetelmä yms. tarkistukset, - tahdistuskuvioiden etsiminen ja muodostus, - siirron transparenttisuuden edellyttämät muunnokset, esim. HDLC:n (High-Level Data Link Control ISO:n suosituksissa IS 3309 ja IS 4335 määritelty tiedonsiirtomenetelmä) nollien lisäys/poisto ja - tavu- ja merkkirajojen asettelut.

Nykyiset järjestelmät, joilla aika jakoinen tavulani tettu datavirta vastaanotetaan ja lähetetään ja jotka suorittavat kanavakohtaisille data-virroille esim. edellä nainitut toimenpiteet, toimivat vastaanotossa joko a) siten, että järjestelmässä on erillinen multipleksori, joka muuttaa aikajakoisen datavirran tilajakoiseksi, jolloin kaikki kanavat käsitellään erillisten sarjaliitäntöjen kautta, tai b) siten, että aika jakoinen datavirta viedään yhden sarjaliitännän kautta suoraan solmupisteen muistiin myöhäisempää ohjelmallista käsittelyä varten.

Lähetyssuunnassa toiminta an käänteinen.

Epäkohtana tapauksessa a) on se, että jokaista kanavaa kohti on erillinen sarjaliitäntä, joka lisäksi ei yleensä pysty käsittelemään kaikkia kysees-seen tulevia linjakureja. Tämä johtaa kalliiseen ratkaisuun kanavien lukumäärän ollessa suuri. Lisäksi ratkaisu on kankea aikajakoisen datavirran kanava- ja nopeusjakautuman tai linjakurin muuttuessa. Epäkohtana tapauksessa b) on se, että koko datavirta vastaanotetaan muistiin ja lähetetään muistista, vaikka useimmiten vain murto-osa siitä sisältää informaatiota. Lisäksi kanavakohtaiset muunnosalgoritmit suoritetaan erillisenä työvaiheena eikä vastaanoton tai lähetyksen yhteydessä, ja ne ovat tavanomaisen tietokoneen kannalta yleensä erittäin työläitä.

Keksinnön tarkoituksena on näiden epäkohtien poistaminen. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että aikajakoiseen tavulcmitettuun datavirtaan multipleksoitujen kanavien vastaanotto ja lähetys suoritetaan kanaville yhteisellä välineellä eli sarjaliitännällä, jossa eri kanavat käsitellään aikajäkoi-sesti.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on täsmällisemmin sanottuna pääasiallisesti tunnusomaista, että kanavien datavirrat muutetaan vastaanotossa kanavakohtaisiksi järjestelmän muistissa sijaitseviksi datalohkoiksi ja lähetyksessä kääntäen siten, että kullekin kanavalle suoritetaan jokin muunnos kanavakohtaisella muunnosalgoritmilla ja että muunnosalgoritmi suoritetaan käsittelemällä jokaisen kanavan kunkin aikavälin sisältö tarvittaessa yhdessä tämän kanavan 3 61260 aikaisempien aikavälien käsittelystä kertyneen tilatiedon ja mahdollisesti käsittelemättä jääneiden databittien kanssa.

Keksinnön mukaan aikajakoisen datavirran jokainen aikaväli käsitellään erikseen yhteisellä välineellä. Jokaisen kanavan da ta virralle tehdään tietty muunnos/ joka suoritetaan kanavakohtaisella muunnosalgoritmilla. Muunnosalgoritmissa käsitellään kanavan aikavälin sisältö sekä yleensä myös kanavan aikaisempien aikavälien käsittelystä kertyneet tilatiedot ja mahdollisesti käsittelemättä jääneet databitit. Näin kanaville voidaan suorittaa toisistaan riippumattomia muunnosalgoritmeja.

Keksinnön etuna on se, että aikajakoisen datavirran kanava- ja nopeus-jakautumasta riippumatta liitäntä tapahtuu aina yhden sarjaliitännän kautta, joka kuitenkin pystyy suorittamaan jokaiselle kanavalle kanavakohtaiset muunnos-algoritmit. Tästä seuraa, että säästetään tilaa ja laitekustannuksia. Kanavien datavirroille suoritetusta muunnoksesta seuraa, että käsiteltävä datamäärä ja prosessointikuorma pienenevät huomattavasti.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan liitteinä olevien piirustusten mukaisen suoritusesimerkin avulla.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen menetelmän soveltamisaluetta datasiirtoverkon osana.

Kuvio 2 on yksinkertaistettu lohkokaavio keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävästä järjestelmästä.

Kuvio 3 on yksinkertaistettu toiminnallinen kuvaus keksinnön mukaisesta menetelmästä.

Seuraavassa on esitetty keksinnön sovellutus pakettikytkentäisessä datasiirtoverkossa .

Kuviossa 1 on esitetty yksinkertaistettu datasiirtoverkko. Verkkoon kuuluu pääte laitteet 101, multipleksorit 102 ja keskus 103. Päätelaitteet liittyvät multipleksorelhin päätelaitekahtäisten siirtoteiden 104 kautta, joiden datavirtojen siirtonopeudet ovat esim. 1200 , 2400 , 4800 tai 9600 bit/s. Multipleksorit ja keskus yhdistetään keskenään aikajakoisilla tavulcmitetuilla kanavilla 105, joiden datavirtojen nopeudet ovat esim. 48 tai 64 kbit/s. Multipleksorit rnultipleksoivat päätelaitekchtäiset datavirrat aikajakoisiin tavu-lcmitettuihin datavirtoihln. Näin muodostuu kiinteä kanava päätelaitteen ja keskuksen välillä. Keskus on tietokoneohjattu, muistilla varustettu laite, joka suorittaa mm. liikenteen välityksen päätelaitteiden välillä. Keksintö kuvataan seuraavassa sovellettuna aikajakoisen tavulcmitetun datavirran 105 keskuksessa 103 olevaan liitäntään, mutta sitä voidaan käyttää sanoin nyös datavirran 105 multipleksorissa 102 olevaan liitäntään.

Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaistettu lohkokaavio keksinnön mukaisesta 4 61260 järjestelmästä. Keskuksen toimintaa ohjaa prosessori 201, joka on varustettu muistilla 202 nm. päätelaitteiden datalohkojen tallettamista varten. Jokaista keskukseen liitettävää aikajakoista tavulcmitettua kanavaa kohti on prosessori 203. Aikajakoinen kanava liittyy prosessoriin 203 sarjaliitännän 204 kautta. Lisäksi prosessori 203 on varustettu arvalla muistilla 205. Prosessorin 203 väylä 208 ja prosessorin 201 väylä 207 ovat yhdistettyinä toisiinsa väylä-sovi ttimen 206 kautta siten, että moleirmat prosessorit pystyvät käyttämään toistensa muisteja, ts. ne näyttävät toisistaan katsottuna DMA-laitteilta (Direct Memory Alless, menetelmä, jolla useat käsittely-yksiköt voivat käyttää yhteistä muistia). Prosessori 203 sekä sen osat 204, 205, 206 ja 208 muodostavat kokonaisuuden, joka prosessorin 201 kannalta toimii ohjelmoitavana alkajako is ena sarjaliitäntänä. Prosessori 203 muuttaa päätelaitteiden datavirrat, jotka ovat multipleksoituja aikajakoiseen tavulanitettuun kanavaan, prosessorin 201 muistissa 202 sijaitseviksi datalohkoiksi ja kääntäen. Lisäksi data-virroille suoritetaan prosessorissa 203 kanavakohtaiset muunnosalgoritmit.

Esitetyn esimerkin mukaan data siirretään prosessoreiden 201 ja 203 välillä suoraan merkeittäin väylien 207 ja 208 sekä väyläsovittimen 206 kautta, mutta myös muita liitäntätapoja voidaan käyttää. Prosessorissa 203 voi esimerkiksi olla sarjaliitäntä, jonka kautta se liittyy prosessorin 201 sarjaliitärv-tään. Tässä tapauksessa prosessoreiden välinen liikenne on esim. pakettipohjalinen ja paketti lomitettu, jolloin paketit sisältävät em. datalohkot sekä tiedon siitä, mihin kanavaan datalohko kuuluu.

Kuviossa 2 esitetty laitteiston toteutustapa ei luonnollisestikaan ole ainoa mahdollinen. Laitteiston kaikki osat voidaan toteuttaa tietokonetekniikan yleisesti tunnetuilla rakenteilla sekä suunnittelu- ja kehitysmenetelmillä. Prosessorin 203 tehtävien keskeisenä osana on datan bitti tasoinen käsittely. Osittain tästä seuraavista tehokkuusvaatimuksista ja osittain muunnosalgorit-mien helpon muutettavuuden saavuttamiseksi prosessori 203 on käytännössä toteutustavaltaan mikro-ohjelmoitu, jolloin muunnosalgoritmit toteutetaan mikro-ohjelmilla sekä nahdollisesti osittain sopivilla apupiireillä (esim. CRC-generaattorilla). Prosessorin 203 eräs mahdollinen tällainen toteutustapa on tavallisien "slice-prooessor"-mikrqpiirien käyttäminen.

Kuviossa 3 on esitetty toiminnallinen kuvaus siitä tehtävästä, joka suoritetaan, kun vastaanotetaan tietyn kanavan aikavälissä tavu. Jokaisen kanavan tilatiedot 304 sijaitsevat prosessorin 203 muistissa 205. Tilatietoihin sisältyvät imu kanavan tyyppi, ts. tieto käytettävästä proseduurista, kanavan tila- bitti- ja sanalaskureita, puskuriosoittimia ym. Prosessori 201 pystyy lukemaan ja muuttamaan näitä tietoja. Kun prosessorin 203 ohjelma 301 vastaanottaa aikajakoisesta data-virrasta 302 aikavälin n tavun 303, hakee se aikavälin nvmeron n perusteella vastaavan kanavan tilatiedot 304. Vastaanotettu 5 61260 tavu käsitellään tilatietojen ohjaamana prosessorin 203 ohjelmalla toteutetun muunnos algoritmin mukaan yhdessä kanavan aikaisempien aikavälien käsittelystä kertyneen tilatiedon ja mahdollisesti käsittelemättä jääneiden databittien kanssa. Käsittelyyn sisältyy esim. linjakurin vaatimat koodin ja muodon muutokset. Erityisesti erotetaan päätelaitteen lähettämät varsinaiset informaatio-bitit mahdollisista täytebiteistä. Jos käsittelyn tuloksena syntyy vastaanotettu merkki, siirretään se prosessorin 201 muistiin ao. kanavalle varattuun data-lohkoon 305. Käsittelyn jälkeen palautetaan kanavan mahdollisesti muuttuneet tilatiedot prosessorin 203 muistiin. Lähetyssuunnassa suoritetaan vastaava käänteinen operaatio.

Jokaisella kanavalla voi olla eri muunnosalgoritmi, jota aina suoritetaan kanavan aikavälin käsittelyssä. Koska tieto kanavan datavirralle suoritettavan muunnosalgoritmin tyypistä sisältyy kanavan tilatietoihin 304 ja koska prosessori 201 pystyy muuttamaan näitä tietoja, on mahdollista vaihtaa muunnosalgo-ritmia kesken toiminnan. Koska muunnosalgoritmit ovat ohjelmallisesti toteutettuja, voidaan laitteistoa rakenteellisesti muuttamatta vaihtaa ja lisätä käytettävissä olevia muunnosalgoritmeja.

Seuraavassa tarkastellaan esimerkkitapauksena yksityiskohtaisesti, mitä tehtäviä prosessori 203 suorittaa, kun päätelaite käyttää HDLC-linjakurin mukaista liikennöintiä. Esimerkkinä tarkastellaan vastaanottosuuntaa. Muistissa 205 olevat tilatiedot 304 koostuvat tällöin seuraavista vastaanoton tiedoista: - kanavan tila: lepotila, aktiivinen, kehyksen vastaanotto ja sen vaihe, - seuraavalle kehykselle (datalohkolle) varatun puskurin osoite, sekä kehystä vastaanotettaessa lisäksi - tämän kehyksen (datalohkcn) puskurin alkuosoite, - puskurin seuraavan vapaan muistipaikan osoite, - kehyksen bittilaskuri, - CRC-jäännös ja - käsitelty vajanainen merkki, jota ei ole vielä siirretty puskuriin.

Sanoman vastaanotto tapahtuu seuraavasti: Prosessori 201 varaa muistista tilaa datalohkolle sekä muuttaa valitun kanavan tilatiedot siten, että kanavan tyyppi on HDLC, kanavan tila on aktiivinen, sana- ja bittilaskurit ovat nollattuina sekä puskuriosoitin osoittaa em. datalchkon alkua. Prosessori 203 tutkii kanavan joka aikavälillä kohdalla tulevaa datavirtaa HDLC-linjakurin mukaan. Tulevan sanoman alkaessa prosessori 203 muuttaa kanavan tilan kehyksen vastaanottotilaksi, minkä jälkeen prosessori 203 kanavan jokaisen aikavälin kohdalla suorittaa seuraavat HDLC-proseduurin osatehtävät: - etsii sanoman lopetusmerkkiä (flag) , - suorittaa transparenttisuuden vaatiman "0"-poiston,

Claims (8)

1. Menetelmä tietoliikennejärjestelmässä, jossa useiden kanavien datavirrat (104), jotka ovat multipleksoituja yhdeksi aikajakoiseksi tavu-lcmitetuksi datavirraksi (105, 302), vastaanotetaan ja lähetetään kanaville yhteisellä välineellä (203...205, 208) aikajakoisesti, tunnettu siitä, että kanavien datavirrat muutetaan vastaanotossa kanavakohtaisiksi järjestelmän muistissa (202) sijaitseviksi datalohkoiksi (305) ja lähetyksessä kääntäen siten, että kullekin kanavalle suoritetaan jokin muunnos kanavakohtaisella muunnosalgoritmilla (301) ja että muunnosalgoritmi suoritetaan käsittelemällä jokaisen kanavan kunkin aikavälin (303) sisältö tarvittaessa yhdessä tämän kanavan aikaisempien aikavälien käsittelystä kertyneen tilatiedon (304) ja mahdollisesti käsittelemättä jääneiden databittien (304) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotetun aikajakoisen tavulomitetun datavirran kehys tahdistus regeneroidaan ja kehysrakenne puretaan vastaanotettuun datavirtaan kohdistettavalla, saman välineen (203 - 205, 208) toteuttamalla tahdistusalgoritmilla, ja/tai että lähetettävän aikajakoisen tavulomitetun datavirran kehysrakenne muodostetaan saman välineen toteuttamalla algoritmilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotetun aikajakoisen tavulomitetun datavirran kehys tahdistus regeneroidaan erillisellä välineellä, jolloin kehystahti ja vastaanotettu aikajakoinen tavulcmitettu datavirta tuodaan rinnakkain muunnosalgoritmia suorittavalle välineelle.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2 ja 3 mukainen menetelmä tunnet-t u siitä, että samalla välineellä (203 - 205, 208) suoritetaan eri kanavien datavirroi1le eri muunnosalgoritmeja. 7 612*0

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 3 ja 4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että tietyn kanavan datavirralle suoritettava muunnosalgoritmi vaihdetaan kesken toiminnan.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muunnosalgoritmit toteutetaan ohjelmallisesti niin, että käytettävää laitteistoa muuttamatta voidaan vaihtaa ja lisätä käytettävissä olevia muunnos-algoritmeja.

6 61260 - suorittaa CRC-tarkistussurrrnan laskemisen, - laskee vastaanotettujen bittien lukumäärää ja - muodostaa vastaanotetuista biteistä kokonaisia merkkejä, jotka talletetaan prosessorin 201 muistiin. Kun sanoman lopetusmerkki havaitaan, viedään tieto sanoman pituudesta ja viimeinen mahdollisesti vajanainen tavu prosessorin 201 muistiin sekä hälytetään prosessori 201 esim. keskeytyksellä. Tämän jälkeen kanavan tilatiedot muutetaan takaisin odotustilaan odottamaan uutta sanomaa. Lähetys suoritetaan vastaavalla taveilla.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muunnosalgoritmit ovat osa niistä tilaajaproseduurien edellyttämistä tehtävistä, joita suoritetaan aikajakoisesti tavulomitettujen tilaajakanavien liittyessä pakettikytkentäisen verkon solmupisteeseen.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 ja 7 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että muunnosalgoritmit ovat osa niistä tehtävistä, joita suoritetaan HDLC-linjaproseduurin mukaisten sanomien vastaanotossa ja lähetyksessä.