SE507754C2

SE507754C2 - Method and device for network configuration at high load

Info

Publication number: SE507754C2
Application number: SE9603708A
Authority: SE
Inventors: Juergen Sauermann
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1996-10-10
Publication date: 1998-07-13
Also published as: WO1998016038A1; SE9603708D0; AU4641597A; SE9603708L

Abstract

This invention relates to re-routing traffic in high data rate transmission networks and solves the problem with capacity limitations in such networks. The problem is solved by setting up additional virtual circuits, so called alternate circuits. These alternate circuits are used whenever the outgoing data link becomes overloaded due to concurrent bursts on one or more of original or the alternate circuits. Such a network (300) consists of the original circuit and the alternate circuits: the original circuit, which are the nodes (202-212) having links (214-222) between them; the alternate circuits, which are nodes (302, 306 and 304) having alternate links (308-314 and 316, 318) between them. Each node in the network has incoming/outgoing burst detectors and arbiters controlling the node.

Description

15 20 25 30 35 507 754 138, PT priority: (payload type: typ av nyttolast) 140, cellförlustprioritetsindikator) 142, check: huvudfelskontroll) 144. överförs den ena efter den andra i en ordning, CLP (call loss HEC Dessa celler och (header error 122-128 bestäms som av en nuﬂtiplexeringsalgoritm. För varje datakanal, bevarar denna algoritm överföringsordningen, detta kallas i- sekvens-leverans av cellerna tillhörande kanalen. Multiplexe- ringsalgoritmen kan i annat fall väljas fritt för att möta kraven på datakanalerna. 15 20 25 30 35 507 754 138, PT priority: (payload type: payload type) 140, cell loss priority indicator) 142, check: main error check) 144. transmitted one after the other in an order, CLP (call loss HEC These cells and (header error 122-128 is determined as by a now ﬂ multiplexing algorithm. For each data channel, this algorithm preserves the transmission order, this is called in-sequence delivery of the cells belonging to the channel. The multiplexing algorithm can otherwise be chosen freely to meet the requirements of the data channels.

I allmänhet används ATM inte bara för att multiplexera olika datalänk, utan också för att bygga nät, Ett sådant nät 200 består av flera ATM-noder 202-212, 214-224, För att överföra datat från en källa X0 202 till en destination Xk 212 xp.. via X1,. datakanaler över en enda se fig. 2. och olika datalänkar, mellan dessa. finns vanligtvis vissa noder 204-210, till Xk med hjälp av datalänkarna 214-222. Destinationen Xk mellanliggande .,Xk4 dvs. nämnda data överförs från X0 u . /Xk_1| kallas också för den bortre änden.In general, ATM is used not only to multiplex different data links, but also to build networks, Such a network 200 consists of several ATM nodes 202-212, 214-224, To transmit the data from a source X0 202 to a destination Xk 212 xp .. via X1 ,. data channels over a single see Fig. 2. and different data links, between them. there are usually some nodes 204-210, to Xk using the data links 214-222. The destination Xk intermediate., Xk4 ie. said data is transmitted from X0 u. / Xk_1 | also called the far end.

Innan nämnda data kan överföras från X0 till Xk måste en avbildning mj upprättas i varje nod Xj hos de mellanliggande noderna X1,...,Xk4. Låt Ij vara mängden av inkommande datalän- kar och làt Oj vara mängden av utgående datalänkar för exem- pelvis en specifik mellanliggande nod Xj. Lät V vara mängden av alla möjliga VPI/VCI-par, dvs. V definieras av ATM-cellens huvudformat, och låt mj, Ijxv-Mäxv, vara avbildningen i noden xj. xj, VPI/VCI-värde veV på den inkommande datalänken ielj till den utgående datalänken oeOj med ett nytt VPI/VCI-värde weV. Den utgående datalänken o och det nya VPI/VCI-värdet w definieras j är fastställd i noden omkopplas varje ATM-cell, som träder in i noden Xj med ett Sedan, sà länge som avbildningen m -(i,v)=(o,w). Pà detta sätt definierar sek- av avbildningen ma vensen m1,.. med avbildningar den väg utmed vilken alla ATM-celler, ett specifikt VPI/VCI-par, transporteras. Modifieringen av avbildningarna mv..Before said data can be transferred from X0 to Xk, an image mj must be established in each node Xj of the intermediate nodes X1, ..., Xk4. Let Ij be the set of incoming data links and let Oj be the set of outgoing data links for, for example, a specific intermediate node Xj. Let V be the set of all possible VPI / VCI pairs, ie. V is defined by the main format of the ATM cell, and let mj, Ijxv-Mäxv, be the mapping in the node xj. xj, VPI / VCI value veV on the incoming data link ielj to the outgoing data link oeOj with a new VPI / VCI value weV. The outgoing data link o and the new VPI / VCI value w are defined j are determined in the node, each ATM cell entering the node Xj is switched with a Sedan, as long as the mapping m - (i, v) = (o, w). In this way, the sequence of the mapping defines the sequence m1, .. with mapping the path along which all ATM cells, a specific VPI / VCI pair, are transported. The modification of the images etc ..

-Imk-i som lämnar X0 med .,mb1 för att transportera ATM-cellerna utmed en given mängd av mellan- 10 l5 20 25 30 m o w \1 en 4> liggande noder och länkarna mellan dem är en administrerings- procedur som hänvisas till såsom fastställandet av en virtu- ell krets (VC) från X0 till XR. Om den virtuella kretsen inte längre används, frigörs denna, dvs. avbildningarna m1,...,mb1 modifieras i enlighet därmed.Imk-i leaving X0 with., Mb1 to transport the ATM cells along a given amount of intermediate nows and the links between them is an administration procedure referred to as the determination of a virtual circuit (VC) from X0 to XR. If the virtual circuit is no longer used, it is released, ie. the images m1, ..., mb1 are modified accordingly.

I allmänhet kan avbildningen rm väljas godtyckligt. För vissa noder är emellertid avbildningen begränsad på ett så- dant sätt att endast VPI-delen av ATM-cellens huvud kan modi- under det att VCI-delen förblir oför- ändrad. Detta medför enklare noder, fieras av avbildningen, eftersom de tabeller som realiserar avbildningen mj kan göras påtagligt mindre. Sådana noder kallas virtuella vägnoder till skillnad från virtuella kretsnoder. Uppfinningen gäller för båda typer av omkoppling- men för enkelhetens skull beskrivs ar, endast virtuella kretsomkopplingar.In general, the image rm can be selected arbitrarily. For some nodes, however, the mapping is limited in such a way that only the VPI part of the ATM cell's head can modi- while the VCI part remains unchanged. This results in simpler nodes, celebrated by the image, since the tables that realize the image mj can be made significantly smaller. Such nodes are called virtual path nodes as opposed to virtual circuit nodes. The invention applies to both types of switching but for the sake of simplicity are described, only virtual circuit switches.

Såsom redan påpekats ovan är fördelen med ATM i förhållan- de till synkrona förfaranden att ATM gör att flera virtuella kanaler kan dela på de fysiska länkarnas bandbredd. De virtu- ella kretsarna i ATM spelar rollen som tidluckor i de synkro- na förfarandena. Den väsentliga skillnaden mellan de synkrona förfarandena och ATM endast den bandbredd formationen under det att tidluckorna, är att virtuella kretsar i ATM använder som faktiskt behövs för att överföra in- STM-l, använder den bandbredd som är reserverad för tidluckorna även i det fall då ingen information är tillgänglig för överföring, ATM helt enkelt inga celler, vänds icke desto mindre tidluckan exempelvis i om ingen information överförs. Det vill säga, överförs i under det att i en STM-ram an- (tidluckorna) för motsva- rande datakanal. I princip möjliggör ATM följaktligen påtag- ligt bättre användning av datalänken i det fall den bandbredd som erfordras av datakanalerna varierar med tiden. Detta kal- las variabel bandbredd för omkoppling.As already pointed out above, the advantage of ATM over synchronous procedures is that ATM allows multiple virtual channels to share the bandwidth of the physical links. The virtual circuits in the ATM play the role of time slots in the synchronous procedures. The essential difference between the synchronous methods and the ATM only the bandwidth formation while the time slots, is that virtual circuits in the ATM use that are actually needed to transmit in- STM-1, use the bandwidth reserved for the time slots even in the case where no information is available for transfer, ATM simply no cells, nevertheless the time slot is reversed for example in if no information is transferred. That is, transmitted in while in an STM frame the (time slots) for the corresponding data channel. In principle, the ATM consequently enables significantly better use of the data link in the event that the bandwidth required by the data channels varies with time. This is called variable bandwidth for switching.

Ett allvarligt problem med variabel bandbredd för omkopp- ling är den begränsade kapaciteten hos de utgående datalän- 10 15 20 25 30 35 507 754 karna och detta kan förhindra utnyttjandet av ATM:s fördelar i förhållande till de synkrona förfarandena. För att förklara detta problem, såväl som tidigare försök att åtgärda proble- met, erfordras vissa definitioner och beteckningar, se fig. 5. Låt N={O,1,...} vara mängden med icke-negativa heltal. Ett intervall A=[a,b] är delmängden {a,a+l,...,b} av N. Låt f:N-+N vara en godtycklig funktion och låt aeN. Därefter kallas ett intervall B=[a,b] förhållande till a, om f(a-1)za för alla tes och f(b+1) inte är relevant kallas B helt enkelt för en skur av f. man f(a)+f(a+l)+...+f(b) funktionen f hur bandbredden varierar med tiden. Det vill sä- ga, f(t) är den bandbredd som har reserverats för att överföra ATM- en skur av f i Om parametern a Sum- kallas skurenergi. Nedan beskriver är antalet ATM-celler vid tidpunkten t. Parametern a cellerna oberoende av tiden. Följaktligen är B en skur som bandbredden faktiskt behöver för en viss datakanal, eller da- talänken ligger över den bandbredd som är reserverad för den- na under intervallet B.A serious problem with variable bandwidth for switching is the limited capacity of the outgoing data lanes and this can prevent the utilization of the advantages of the ATM over the synchronous methods. To explain this problem, as well as previous attempts to solve the problem, certain definitions and designations are required, see Fig. 5. Let N = {0, 1, ...} be the set of non-negative integers. An interval A = [a, b] is the subset {a, a + 1, ..., b} of N. Let f: N- + N be an arbitrary function and let aeN. Then an interval B = [a, b] is called relation to a, if f (a-1) za for all theses and f (b + 1) is not relevant, B is simply called a burst of f. Man f (a ) + f (a + l) + ... + f (b) the function f how the bandwidth varies with time. That is, f (t) is the bandwidth that has been reserved for transmitting the ATM burst of f i If the parameter a Sum is called burst energy. Described below is the number of ATM cells at time t. The parameter a of the cells is independent of time. Consequently, B is a burst that the bandwidth actually needs for a particular data channel, or the data link is above the bandwidth reserved for it during the interval B.

Med hjälp av denna terminologi kan problemet med omkopp- lingsbara variabla bandbredder beskrivas enligt följande. En given utgående datalänk oeOj hos en viss nod Xj måste överföra ATM-cellerna hos olika inkommande virtuella kretsar för olika datalänkar, som definieras av avbildningen mj. För varje vir- tuell krets c är en viss bandbredd ac reserverad när den vir- tuella kretsen är uppkopplad, där bandbredden ac är densamma i varje mellanliggande nod utmed den virtuella kretsen c. Dess- utom, när den virtuella kretsen är fastställd, säkerställer den motsvarande administreringsproceduren att summan av band- bredderna för alla virtuella kretsar som dirigeras till samma utgående datalänk är mindre eller lika med den bandbredd som tillhandahålls av denna länk. Så länge som fc(t)$ac för varje virtuell kanal c som dirigeras till en given utgående data- länk, finns inget problem, eftersom kapaciteten hos den utgå- ende länken är tillräckligt stor för omedelbar överföring av för åtminstone en cellerna. Problemet inträffar om fc(t)>ac virtuell kanal c. 10 15 20 25 30 35 507 754 5 Flera tidigare försök har gjorts för att lösa problemet. Ett tillvägagångssätt har använt sig av sannolikhetskalkyl. Låt fl, fw.. kretsarna cv.. låt al, derna. .,fn vara den bandbredd som erfordras av de virtuella .,cn som dirigeras till samma utgående länk och d2,..., an vara de motsvarande reserverade bandbred- Sedan. är det känt från sannolikhetsteorin att i en vad det .+an än viss betydelse är summan f=fﬁ=..fn "mindre skurig" avser summan av' de reserverade bandbredderna d=a1+.. dess termer, "eftersom skurarna sällan inträffar samtidigt.Using this terminology, the problem of switchable variable bandwidths can be described as follows. A given output data link oeOj of a certain node Xj must transmit the ATM cells of different incoming virtual circuits for different data links, which are defined by the mapping mj. For each virtual circuit c, a certain bandwidth ac is reserved when the virtual circuit is connected, where the bandwidth ac is the same in each intermediate node along the virtual circuit c. In addition, when the virtual circuit is determined, it ensures corresponding to the administration procedure that the sum of the bandwidths of all virtual circuits routed to the same outgoing data link is less than or equal to the bandwidth provided by this link. As long as fc (t) $ ac for each virtual channel c routed to a given outbound data link, there is no problem, since the capacity of the outbound link is large enough for immediate transmission of at least one of the cells. The problem occurs if fc (t)> ac virtual channel c. 10 15 20 25 30 35 507 754 5 Several previous attempts have been made to solve the problem. One approach has used probability calculation. Let fl, fw .. the circles cv .. let al, derna. ., fn be the bandwidth required by the virtual., cn which is routed to the same outbound link and d2, ..., an be the corresponding reserved bandwidth- Sedan. is it known from the theory of probability that in a what it. + other than a certain meaning is the sum f = f ﬁ = .. fn "less scorching" refers to the sum of 'the reserved bandwidths d = a1 + .. its terms, "because the showers seldom occur simultaneously .

Följaktligen antas problemet lösa sig själv så att inga åt- gärder behöver vidtas. Ett huvudvillkor för detta är termer- nas fi's oberoende.Consequently, the problem is assumed to solve itself so that no measures need be taken. A main condition for this is the independence of the terms fi's.

ATM, uppfylls.ATM, met.

Där finns åtminstone en tillämpning för nämligen "video på förfrågan", där detta villkor inte Dessutom är det inte möjligt att garantera en hög kvalitet på tjänster baserat på detta antagande. Slutligen är det inte helt självklart hur ai skall väljas för ett givet fi.There is at least one application for namely "video on demand", where this condition does not In addition, it is not possible to guarantee a high quality of services based on this assumption. Finally, it is not entirely obvious how ai should be chosen for a given fi.

Ett annat tillvägagångssätt har varit toppfrekvenstilldel- ning, som innebär att en parameter väljs så stor att f(t)Sa för alla t. Följaktligen finns per definition inga skurar. Å andra sidan är detta lika ineffektivt som de synkrona förfa- eftersom en större bandbredd reserveras för en skur- Denna bandbredd är följaktligen inte tillgänglig när andra virtuella kretsar randena, försedd datakanal än vad som faktiskt behövs. kopplas upp. Toppfrekvenstilldelning är det tillvägagångssätt som för närvarande används mest.Another approach has been peak frequency assignment, which means that a parameter is selected so large that f (t) Sa for all t. Consequently, there are by definition no bursts. On the other hand, this is as inefficient as the synchronous procedures- because a larger bandwidth is reserved for a burst- This bandwidth is consequently not available when other virtual circuits the edges, provided data channel than what is actually needed. connected. Peak frequency allocation is the most widely used approach at present.

Ett annat tillvägagångssätt har varit buffring. Det avser lagring av nämnda data, dvs. skurar, när kapaciteten hos den utgående länken överskrids. Detta resulterar i en fördröjning som ofta inte kan tolereras. Dessutom skapar buffring j. en På grund av detta fak- tum är dimensioneringen av buffertarna också ett problem. nod ännu större skurar i den följande.Another approach has been buffering. It refers to storage of said data, ie. bursts, when the capacity of the outbound link is exceeded. This results in a delay that is often intolerable. In addition, buffering creates j. En Due to this fact, the dimensioning of the buffers is also a problem. node even larger bursts in the following.

ATM-noden har ingen information om de tillämpningar som an- vänder den. Följaktligen vet noden ingenting om den trafik som den förmedlar. Korrekt dimensionering av buffertarna skulle emellertid erfordra en sådan kunskap. 10 15 20 25 30 507 754 Ett annat tillvägagångssätt har varit flödesstyrning som temporärt begränsar mängden data som produceras av en källa.The ATM node has no information about the applications that use it. Consequently, the node knows nothing about the traffic it conveys. Proper sizing of the buffers would, however, require such knowledge. 10 15 20 25 30 507 754 Another approach has been flow control which temporarily limits the amount of data produced by a source.

I detta sammanhang kan det beskrivas som buffring vid källan, så att samma problem som för tillvägagångssättet med buffring inträffar. Dessutom krävs större buffertar, eftersom för den stora mängden data som redan finns på vägen på datalänken fö- re flödesstyrningskommandot kan stoppa källan.In this context, it can be described as buffering at the source, so that the same problems as for the buffering approach occur. In addition, larger buffers are required, because for the large amount of data already on the road on the data link before the flow control command can stop the source.

Om överskrids slängs nämnda Ett annat tillvägagångssätt har varit återöverföring. den utgående datalänkskapaciteten data bort och källan ombeds utföra överföringen på nytt. I detta sammanhang är det endast en annan typ av tillvägagångs- sättet med flödesstyrning med ännu större nackdelar, eftersom den totala trafiken ökar, på grund av sändning och återsänd- ning.If exceeded, the said Another approach has been re-transfer. the outgoing data link capacity data is removed and the source is asked to perform the transfer again. In this context, it is only another type of flow control approach with even greater disadvantages, as the total traffic increases, due to transmission and retransmission.

Ett annat tillvägagångssätt har varit att tilldela priori- teter. De virtuella kretsarna har försetts med prioriteter, baserat på CLP 142 och/eller VPI-fältet hos ATM-huvudet. Om den utgående datalänkkapaciteten överskrids avlägsnas celler hos lågprioriterade vägar. Detta förfarande kombineras van- ligtvis med andra förfaranden, eftersom de inte löser något problem överhuvudtaget. Den lägsta prioriteten ges till datat med fristående trafik (off-line traffic), skritisk. Detta förfarande undviker behovet att slänga bort ATM-cellerna. som inte är tid- Emellertid kan mängden fristående trafik vara begränsad, så att den effektiva användningen av datalänkarna trafik till lägre priser, så där föreligger en ekonomisk nackdel, även om kan ifrågasättas. Dessutom erbjuds fristående datalänken används till fullo. Därutöver erfordras flödes- styrning för att omkoppla den fristående trafiken till och från, om den tillgängliga bandbredden ändras.Another approach has been to assign priorities. The virtual circuits have been given priorities, based on the CLP 142 and / or the VPI field of the ATM header. If the outgoing data link capacity is exceeded, cells of low-priority paths are removed. This procedure is usually combined with other procedures, as they do not solve any problem at all. The lowest priority is given to the data with off-line traffic, critical. This procedure avoids the need to discard the ATM cells. However, the amount of stand-alone traffic may be limited, so that the efficient use of data links traffic at lower prices, so there is an economic disadvantage, although can be questioned. In addition, the standalone data link is offered to be fully utilized. In addition, flow control is required to switch independent traffic to and from, if the available bandwidth changes.

Ett annat tillvägagångssätt har varit spärrstyrning i te- lekommunikationsnät. Detta tillvägagångssätt är praktiskt att använda om olika vägar för samtal i ett omrâde av nätet är överbelastade. 10 15 20 25 30 (II CD *J *J 01 b Idag, vid videoöverföring, åstadkoms datakomprimering av likheter både i och mellan på varandra följande video- video genom att söka efter en videoram, intra-ramkomprimering, ramar, inter-ramkomprimering. I fallet med interramkomprime- ring, överförs i stället för hela videoramar endast föränd- ringar i förhållande till den tidigare. Detta reducerar på- tagligt den överförda informationsmängden, förutom när ramen skiljer sig helt och hållet från den tidigare, en scenföränd- ring. Olyckligtvis skapar scenförändringen inte bara en enorm mängd med data, men scenförändringens data är också mycket viktig, eftersom de efterföljande ramarna erfordrar denna in- formation för att kunna àterbildas.Another approach has been blocking control in telecommunications networks. This approach is convenient to use if different routes for calls in an area of the network are congested. 10 15 20 25 30 (II CD * J * J 01 b Today, in video transmission, data compression of similarities is accomplished both in and between successive video videos by searching for a video frame, intra-frame compression, frames, inter-frame compression. In the case of inter-frame compression, instead of whole video frames, only changes are transmitted relative to the previous one, which significantly reduces the amount of information transmitted, except when the frame is completely different from the previous one, a scene change. not only does the scene change create an enormous amount of data, but the scene change data is also very important, as the subsequent frameworks require this information in order to be able to retrain.

U.S. patent 5,24l,534, Katsuni et al behandlar fel i nä- tet, där beslutet att byta länk görs med hjälp av en fel- detektor. Fel betyder huvudsakligen att inga celler tas emot.U.S. patent 5,24l, 534, Katsuni et al deal with faults in the network, where the decision to change the link is made with the help of a fault detector. Error mainly means that no cells are received.

Patentet beskriver också att fel detekteras på länkbasis (dvs. där en omdirigeringsväg upprättas en länk är skadad), för att ersätta en ursprunglig väg, när ett fel alstras i den ursprungliga vägen i nätet.The patent also describes that errors are detected on a link basis (ie where a redirection path is established a link is damaged), to replace an original path, when an error is generated in the original path in the network.

E E . V E. .E E. V E..

Uppfinningens syfte är att lösa problemet med kapacitets- begränsningar hos ATM-noder beträffande när data skall sändas på de utgående länkarna vid hög överföringshastighet.The object of the invention is to solve the problem of capacity limitations of ATM nodes regarding when data is to be transmitted on the outbound links at high transmission speed.

En del av uppfinningen gäller komprimerad videoinforma- tion, där bandbredder ändras med tiden.Part of the invention relates to compressed video information, where bandwidths change over time.

Den här beskrivna uppfinningen gäller ATM-växlar med vir- tuella vägar såväl som ATM-växlar med virtuella kretsar, men för enkelhetens skull antas en ATM-växel med virtuella vägar i hela denna beskrivning.The invention described here applies to ATM switches with virtual paths as well as ATM switches with virtual circuits, but for the sake of simplicity, an ATM switch with virtual paths is assumed throughout this description.

I ett ATM-nät upprättas virtuella kretsar och frigörs med hjälp av administreringsprocedurer för att styra dirigeringen 10 15 20 25 30 507 754 av ATM-celler i nätet. Dessa virtuella kretsar kallas ur- sprungliga kretsar. Uppfinningen avser att koppla upp ytter- ligare virtuella kretsar, kallade alternativa kretsar, i ATM- nätet. Dessa alternativa kretsar används när den utgående da- talänken blir överbelastad pà grund av de samtidiga skurarna på en eller flera av de ursprungliga eller alternativa kret- sarna. I erfordrar synnerhet av alternativa upprättandet kretsar obetydligt mer ytterligare bandbredd pà grund av sig- naleringsoverheaden. Termen virtuella kretsar används nedan om skillnaden mellan de ursprungliga och de alternativa kret- sarna inte är relevant.In an ATM network, virtual circuits are established and released by administration procedures to control the routing of ATM cells in the network. These virtual circuits are called original circuits. The invention intends to connect additional virtual circuits, called alternative circuits, in the ATM network. These alternate circuits are used when the outgoing data link becomes overloaded due to the simultaneous bursts of one or more of the original or alternate circuits. In particular, alternative setup requires insignificantly more additional bandwidth due to the signaling overhead. The term virtual circuits is used below if the difference between the original and the alternative circuits is not relevant.

Såsom ett exempel på det problem som löses av uppfinning- en; betrakta en ursprunglig krets cl som erfordrar bandbredden fl och för vilken bandbredden a har reserverats. Anta att en andra ursprunglig krets cz dirigeras till samma utgående länk hos en nod som erfordrar bandbredden fz och för vilken band- bredd också har reserverats. För enkelhetens skull, anta att inga andra virtuella kretsar är involverade. Lát B vara band- bredden för den utgående länken, länkkapaciteten, se fig. 5.As an example of the problem solved by the invention; consider an original circuit c1 which requires the bandwidth f1 and for which the bandwidth a has been reserved. Assume that a second original circuit cz is routed to the same outbound link of a node which requires the bandwidth fz and for which bandwidth has also been reserved. For simplicity, assume that no other virtual circuits are involved. Let B be the bandwidth of the outbound link, the link capacity, see fig. 5.

Làt B1=[a,b] respektive B2=[a,b] vara två sammanlöpande skurar av fl respektive fz med avseende på u, den reserverade band- bredden, tillsammans en energi om 2ß(b-a) De tvà skurarna har Under skuren är den erfordrade bandbredden 2ß, under det att länken endast kan tillhandahålla bandbredden ß. var och en med energin ß(b-a). med avseende pä 2d.Let B1 = [a, b] and B2 = [a, b] respectively be two concurrent bursts of fl and fz with respect to u, the reserved bandwidth, together an energy of 2ß (ba) The two bursts have During the burst are the required bandwidth 2ß, while the link can only provide the bandwidth ß, each with the energy ß (ba). with respect to 2d.

Utan att använda uppfinningen är de enda alternativen att antingen förkasta celler eller buffra celler tills skurarna har upphört. Det senare alternativet skulle följaktligen ska- pa en skur med energi 2ß(b-a) vid nästa nod. Med uppfinningen dirigeras en av skurarna i stället utmed en alternativ krets Till skillnad från synkrona förfaranden erfordrar de alternativa kretsarna hellre än att celler förkastas eller buffras. som har upprättats i ATM ingen ytterligare bandbredd. 10 15 20 25 507 754 Uppfinningen kan också ses ur en annan synvinkel. Betrakta en datalänk, där länkens bandbredd kan delas mellan virtuella kretsar som transporteras över denna länk, men där länkkapa- citeten utgörs av den yttersta bandbreddsgränsen. När uppfin- ningen används är denna gräns inte längre kapaciteten för en enda länk men kapaciteten för alla (utgående) länkar. Detta kallas fortsättningsvis logisk utvidgning av länken.Without using the invention, the only alternatives are to either reject cells or buffer cells until the showers have ceased. The latter alternative would consequently create a burst with energy 2ß (b-a) at the next node. With the invention, one of the bursts is instead routed along an alternative circuit. Unlike synchronous methods, the alternative circuits require that cells be rejected rather than buffered or buffered. established in the ATM no additional bandwidth. The invention can also be seen from another point of view. Consider a data link, where the bandwidth of the link can be shared between virtual circuits transported over this link, but where the link capacity is the extreme bandwidth limit. When the invention is used, this limit is no longer the capacity for a single link but the capacity for all (outbound) links. This is still called logical extension of the link.

Teoretiskt kan där finnas en alternativ krets för varannan utgående datalänk för en specifik nod, men i praktiken finns där färre alternativa kretsar. Den alternativa kretsen börjar j noderna Xj och Xk ligger pà den ursprungliga kretsen. vid en nod Xj och slutar i en annan nod Xk, En fördel hos uppfinningen är att den möjliggör bättre an- vändning' av' den, bandbredd som tillhandahålls av exempelvis STM-1-ramar eller fiberoptiska länkar som används för ATM.Theoretically, there may be an alternative circuit for every other outgoing data link for a specific node, but in practice there are fewer alternative circuits. The alternate circuit starts j the nodes Xj and Xk are on the original circuit. at one node Xj and ending in another node Xk. An advantage of the invention is that it enables better use 'of' it, bandwidth provided by, for example, STM-1 frames or fiber optic links used for ATM.

En annan fördel hos uppfinningen är att den förhindrar att skurarnas energier i nätet summeras såsom beskrivs ovan.Another advantage of the invention is that it prevents the energies of the showers in the network from being summed up as described above.

En annan fördel hos uppfinningen är att den kan användas för komprimerad videoöverföring.Another advantage of the invention is that it can be used for compressed video transmission.

En annan fördel hos uppfinningen är att kapaciteten hos de utgående länkarna kan utvidgas logiskt med hjälp av kapacite- ten på andra utgående länkar.Another advantage of the invention is that the capacity of the outbound links can be expanded logically by means of the capacity of other outbound links.

En annan fördel hos uppfinningen är att denna uppfinning kan hantera variabla bandbredder i datanät.Another advantage of the invention is that this invention can handle variable bandwidths in computer networks.

En annan fördel hos uppfinningen är att denna uppfinning kan hantera skurar pà individuella länkar.Another advantage of the invention is that this invention can handle bursts on individual links.

Uppfinningen beskrivs vidare med hjälp av den detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer och de bifogade ritningarna. 10 15 20 25 507 754 10 Iíll..The invention is further described by means of the detailed description of preferred embodiments and the accompanying drawings. 10 15 20 25 507 754 10 Iíll ..

Fig. 1a visar en periodisk ram för STM-l~format, i enlig- het med teknikens ståndpunkt.Fig. 1a shows a periodic frame for STM-1 format, in accordance with the prior art.

Fig. 1b visar ett ATM-cellformat, i enlighet med teknikens ståndpunkt.Fig. 1b shows an ATM cell format, in accordance with the prior art.

Fig. 2 visar en ursprunglig krets, i enlighet med tekni- kens ståndpunkt.Fig. 2 shows an original circuit, in accordance with the state of the art.

Fig. 3 visar en ursprunglig krets och tre alternativa kretsar i enlighet med uppfinningen.Fig. 3 shows an original circuit and three alternative circuits in accordance with the invention.

Fig. 4 visar en uppkoppling av skurdetektorer och be- slutsenheter i enlighet med uppfinningen.Fig. 4 shows a connection of burst detectors and decision units in accordance with the invention.

Fig. 5 visar definitionen av skurarna.Fig. 5 shows the definition of the showers.

Detalierad beskrivning av utföringsformer Fig. 3 och fig. 4 visar en utföringsform av uppfinningen.Detailed Description of Embodiments Fig. 3 and Fig. 4 show an embodiment of the invention.

Fig. 3 visar samma nät som i fig. 2 och ytterligare alterna- 306 och 304 förbundna med alternativa länkar 308-314 och. 316, 318. noder och länkar har inte använts av den ursprungliga kret- tiva kretsar, vilka är noderna 302, Dessa alternativa sen, fig. 2. Nätet 300 består av den ursprungliga kretsen och den alternativa kretsen, som har flera ATM-noder 202-212 och olika datalänkar 214-224 mellan dessa. tera nämnda data från en källa X0 202, nation Xk 212, används vanligen nägra mellanliggande noder Xl,...,Xk4 204-210, fràn X0 via X1,...,Xb1 till Xk med datalänkarna 214-222. Nätet 300 har en första alternativ krets via ATM-noderna 302, 208, 306 och länkarna 308-314, en andra alternativ krets via ATM-noden 304 318, I syfte att transpor- fig. 2, till en desti- dvs. nämnda data överförs och länkarna 316, en tredje alternativ krets via ATM- noden 302 och länkarna 308, 310 och en fjärde alternativ 10 15 20 25 30 35 5Û7 754 ll 314. som inte visas i figuren. Be- krets via ATM-noden 306 och länkarna 312, En alternativ länk 506 leder till en ATM-nod, roende på vilken nod i nätet 300 som är tungt belastad med skurar, kan en av ovannämnda alternativa kretsar användas för att transportera ATM-celler.Fig. 3 shows the same network as in Fig. 2 and further alternatives 306 and 304 connected to alternative links 308-314 and. 316, 318. nodes and links have not been used by the original circuits, which are the nodes 302, These alternative sen, Fig. 2. The network 300 consists of the original circuit and the alternate circuit, which has several ATM nodes 202 -212 and various data links 214-224 between them. said data from a source X0 202, nation Xk 212, usually some intermediate nodes X1, ..., Xk4 204-210 are used, from X0 via X1, ..., Xb1 to Xk with the data links 214-222. The network 300 has a first alternative circuit via the ATM nodes 302, 208, 306 and the links 308-314, a second alternative circuit via the ATM node 304 318, For the purpose of transporting Fig. 2, to a desti- ie. said data is transmitted and the links 316, a third alternative circuit via the ATM node 302 and the links 308, 310 and a fourth alternative 10 15 20 25 30 35 5Û7 754 ll 314. which are not shown in the figure. Circuit via the ATM node 306 and the links 312. An alternative link 506 leads to an ATM node, depending on which node in the network 300 which is heavily loaded with bursts, one of the above-mentioned alternative circuits can be used to transport ATM cells. .

Fig. 4 visar den mellanliggande noden 208, som är förbun- den till de alternativa länkarna 310, 312, 506, som är för- bundna i syfte att övervinna ovannämnda problem. Inkommande skurdetektorer 402-412 detekterar skurar på de inkommande virtuella kretsarna på länkarna 218, 310. inkommande skurdetektor för varje ursprunglig eller alterna- Det erfordras en tiv virtuell krets. De utgående skurdetektorerna 428-432 de- 312, 506. Det erfordras en sådan detektor för varje utgående länk 220, 312, 506, som används för ursprungliga eller alternativa virtuella kretsar. tekterar skurar på de utgående länkarna 220, Förfaranden för att realisera de inkommande och ut- så de beskrivs tillsam- 402-412 och gående skurdetektorerna är desamma, skurdetektorerna 428-432 vid de inkommande länkarna 218, 310 och de utgående 220, 312, 506 är till En. beslutsenhet är förbunden till en skurdetektor mans nedan. Var och en av länkarna förbundna beslutsenheter 414-426. hos en inkommande ursprunglig krets och till skurdetektorerna vid varje utgående länk över vilken antingen denna ursprung- liga krets eller en alternativ krets för denna är fastställd.Fig. 4 shows the intermediate node 208, which is connected to the alternative links 310, 312, 506, which are connected in order to overcome the above-mentioned problems. Incoming burst detectors 402-412 detect bursts of the incoming virtual circuits on links 218, 310. incoming burst detector for each original or alternate virtual circuit is required. The output burst detectors 428-432 are 312, 506. Such a detector is required for each output link 220, 312, 506, which is used for original or alternative virtual circuits. detects bursts on the outbound links 220, Methods for realizing the incoming and outgoing 402-412 and the outgoing burst detectors are the same, the burst detectors 428-432 at the inbound links 218, 310 and the outgoing 220, 312, 506 is to One. decision unit is connected to a burst detector mans below. Each of the links connected decision units 414-426. at an incoming original circuit and to the burst detectors at each outgoing link over which either this original circuit or an alternative circuit for it is determined.

Ett exempel visas på hur en inkommande skurdetektor 408 är förbunden till en beslutsenhet 420, till ett omkopplingscenter 482, via länkar 470-474, till var och en av de utgående skurdetektorerna 428-432, via länkar 476-480, i sin tur till de utgående länkarna 220, 312, 506. av förbindning för var och en av de inkommande skurdetekto- via en länk 446, och Samma typ rerna 402-412 till var och en av de utgående skurdetektorerna 428-432 såsom beskrivits tidigare. En omkopplingsport 434, 310 och i dess andra ände förbunden till beslutsenheterna 414-426 via länkar 452-456 Och 464-468. 436 är förbunden till varje inkommande länk 218, Varje omkopplingsport är förbun- 10 15 20 25 30 35 507 754 l2 den så att alla beslutsenheterna för varje inkommande länk har en förbindning.An example is shown of how an incoming burst detector 408 is connected to a decision unit 420, to a switching center 482, via links 470-474, to each of the outgoing burst detectors 428-432, via links 476-480, in turn to the outbound links 220, 312, 506. of connection for each of the incoming burst detectors via a link 446, and the same types 402-412 to each of the outgoing burst detectors 428-432 as previously described. A switching port 434, 310 and at its other end connected to the decision units 414-426 via links 452-456 and 464-468. 436 is connected to each incoming link 218. Each switching port is connected to it so that all the decision units for each incoming link have a connection.

Beslutsenheterna 414-426 beslutar huruvida bytet skall ske till en annan virtuell krets eller inte, ifall en skur in- träffar. Noderna 302 och 306 visas för att illustrera att den första alternativa kretsen kan finnas utmed hela den ur- sprungliga kretsen så att varje länk utmed den ursprungliga kretsen 204-224 "backas upp" av den första alternativa kret- sen 204, 302, 208, 306, 212, den andra alternativa kretsen 204, 206, 304, 210, 212, den tredje alternativa kretsen 204, 206, 208, 306, 212 och en fjärde alternativ krets 204, 302, 208, 210, 212. En ATM-nod består vanligtvis av omkopplings- centret 482, 436 vid in- kommande länkar 310, 218 till omkopplingsportar till de utgå- 3l2, 506. som förbinder omkopplingsportar 434, ende länkarna 220, Gränssnitten vid de inkommande länkarna beslutar vanligtvis till vilken utgående länk en specifik ATM-cell dirigeras utmed omkopplingscentret och vil- ken VPI/VCI cellen får. inkommande länken realiserar den ovannämnda avbildningen mj.The decision units 414-426 decide whether the change is to take place to another virtual circuit or not, if a shower occurs. Nodes 302 and 306 are shown to illustrate that the first alternate circuit may be along the entire original circuit so that each link along the original circuit 204-224 is "backed up" by the first alternate circuit 204, 302, 208. 306, 212, the second alternate circuit 204, 206, 304, 210, 212, the third alternate circuit 204, 206, 208, 306, 212 and a fourth alternate circuit 204, 302, 208, 210, 212. An ATM node usually consists of the switching center 482, 436 at incoming links 310, 218 to switching ports to the outgoing 3l2, 506. connecting switching ports 434, the only links 220, The interfaces at the incoming links usually decide to which outbound link a specific ATM cell is routed along the switching center and which VPI / VCI the cell receives. the incoming link realizes the above image mj.

Det vill säga, gränssnitten vid den Utan att använda uppfinningen modifieras avbildningen mj, bara när virtuella kretsar skapas eller avlägsnas med en motsva- rande administreringsprocedur. Med, uppfinningen kan avbild- ningen också modifieras av beslutsenheterna 414-426 i fall av skurar.That is, the interfaces in it Without using the invention, the image mj is modified only when virtual circuits are created or removed with a corresponding administration procedure. With the invention, the image can also be modified by the decision units 414-426 in the case of showers.

Vid normalt trafikflöde föreligger den mellanliggande no- den 208 sprunglig krets dirigeras från den inkommande länken 218 till länken 220. 306, 314 till noden 212. i ett tillstånd där cellerna hos en specifik ur- den utgående Anta att den tredje alternativa kretsen 208, länkarna 312, 212 har kopplats upp från noden 208 och Ifall en skur inträffar på den ursprungliga kretsen och får den utgående länken 220 att bli överbelastad, då känner beslutsenheten 420, fig. 4, igen detta läge med hjälp av den inkommande skurdetektorn 408 och den utgående skurdetektorn 432. Om beslutsenheten 420 också finner ledig tillgänglig bandbredd på den utgående länken 10 15 20 25 30 507 754 13 312, kretsen i stället för över den ursprungliga kretsen. beslutar den att sända cellerna över den alternativa Detta beslut modifierar avbildningen mj i omkopplingsporten 434.At normal traffic flow, the intermediate node 208 original circuit is routed from the incoming link 218 to the link 220. 306, 314 to the node 212. in a state where the cells of a specific clock outgoing Suppose that the third alternative circuit 208, the links 312, 212 have been connected from the node 208 and If a burst occurs on the original circuit and causes the output link 220 to become overloaded, then the decision unit 420, Fig. 4, recognizes this position by means of the incoming burst detector 408 and the output the burst detector 432. If the decision unit 420 also finds free available bandwidth on the outgoing link 10 15 20 25 30 507 754 13 312, the circuit instead of over the original circuit. it decides to send the cells over the alternative This decision modifies the image mj in the switching port 434.

Fig. 4 visar en typisk realisering, där beslutsenheten 420 är lokaliserad nära gränssnittet 434 vid den inkommande län- ken 218 och där den tillgängliga bandbredden vid de utgående länkarna 220, 312, 506 förmedlas till beslutsenheterna 420-426 via ATM-cellerna genom omkopplingscentret 482. I det- ta fall överförs information beträffande tillgänglig band- bredd via 446, beslutsenheterna visas för att indikera att andra virtuella 470-480. De icke nämnda skurdetektorerna och kretsar också kan vara försedda med skurdetektorer och be- slutsenheter.Fig. 4 shows a typical embodiment, where the decision unit 420 is located near the interface 434 at the incoming link 218 and where the available bandwidth at the outgoing links 220, 312, 506 is transmitted to the decision units 420-426 via the ATM cells through the switching center 482. In this case, information regarding available bandwidth is transmitted via 446, the decision units are displayed to indicate that other virtual 470-480. The not mentioned burst detectors and circuits may also be provided with burst detectors and decision units.

Uppfinningen har realiserats med användning av tre typer av enheter: skurdetektorer, beslutsenheter och signalerings- förbindningar.The invention has been realized using three types of units: burst detectors, decision units and signaling connections.

Syftet med skurdetektorerna är att övervaka antingen in- kommande virtuella kretsar och tillhandahålla information be- träffande skurenergierna pà dessa, eller den utgående virtu- ella kretsen för att detektera bristen på kapacitet. Informa- tionen om energierna kan senare användas av beslutsenheterna för att välja de skurar som skall överföras över den alterna- tiva kretsen. Skurdetektorer kan realiseras i hårdvara eller i mjukvara, beroende på den teknik som används för att reali- sera noden. Skurdetektorernas funktion har redan realiserats i existerande ATM-noder och är känd såsom en UPC- (user para- Skillna- den mellan de skurdetektorer som används hos uppfinningen och meter control: funktion. användarparameterstyrning) UPC-funktionen är att UPC-funktionen används för att förkasta celler ifall den reserverade bandbredden a överskrids, under det att den skurdetektor som används av uppfinningen i stäl- let skulle förmedla detta faktum till beslutsenheterna. En typisk realisering av en skurdetektor är en cirkulär buffert (FIFO). För varje ATM-cell, som tas emot, lagras dess an- 10 15 20 25 30 35 507 754 14 komsttid, kallad cellens tidsstämpel, Skillnaden mellan den första och den senaste tidsstämpeln i bufferten är i bufferten. omvänt proportionellt mot bandbredden för de betraktade cel- lerna.The purpose of the burst detectors is to monitor either incoming virtual circuits and provide information regarding the burst energies on them, or the outgoing virtual circuit to detect the lack of capacity. The information about the energies can later be used by the decision-making units to select the bursts to be transmitted over the alternative circuit. Scrubbing detectors can be realized in hardware or in software, depending on the technology used to realize the node. The function of the burst detectors has already been realized in existing ATM nodes and is known as a UPC (user para- The difference between the burst detectors used in the invention and meter control: function. User parameter control) The UPC function is that the UPC function is used to reject cells if the reserved bandwidth a is exceeded, while the burst detector used by the invention would instead convey this fact to the decision units. A typical implementation of a burst detector is a circular buffer (FIFO). For each ATM cell received, its arrival time, called the cell's timestamp, is stored. The difference between the first and last timestamps in the buffer is in the buffer. inversely proportional to the bandwidth of the cells considered.

Beslutsenheterna 414-426 är specifika tillstàndsmaskiner, som aktiveras i det fall skurar inträffar eller skurar upp- hör, och kan vara försedda med energin för dessa skurar. Vid mottagandet av sådana händelser byter beslutsenheterna sina tillstånd och kan, beroende på den specifika tillstàndsför- ändringen, besluta att dirigera ATM-celler utmed en annan ur- sprunglig eller alternativ' virtuell krets. Beslutsenheterna kan realiseras i hårdvara eller xnjukvara, beroende på den teknik som används för att realisera noden. En enkel realise- detektera att dess tillhörande exempelvis ursprungliga. krets orsakar stockning ring av beslutsenheten kan exempelvis vid den utgående länken för den ursprungliga kretsen och be- sluta att fortsätta överföringen av ATM-celler på den alter- nativa kretsen, vars utgående länk har mest tillgänglig kapa- citet.The decision units 414-426 are specific state machines, which are activated in the event that showers occur or showers cease, and can be provided with the energy for these showers. Upon receiving such events, the decision-making units change their states and may, depending on the specific state change, decide to direct ATM cells along another original or alternative 'virtual circuit'. The decision units can be realized in hardware or software, depending on the technology used to realize the node. A simple realize- detect that its associated for example original. circuit causes congestion ring of the decision unit can, for example, at the outbound link of the original circuit and decide to continue the transmission of ATM cells on the alternative circuit, whose outbound link has the most available capacity.

Signaleringsförbindningarna används för att överföra pro- tokollinformation från startnoden X3 hos den alternativa kret- sen till motsvarande avslutningsnod Xk. Denna signaleringsför- bindning betraktas som logisk. I praktiken överförs de AEM- celler som tillhör signaleringsförbindningen utmed samma län- kar som den ursprungliga eller alternativa kretsen, men med indikerad i. CLP-fältet i. ATM-rubriken. Om beslutsenheten 408 hos Xj 208 beslutar att dirigera ATM-celler högsta prioritet utmed exempelvis den tredje alternativa kretsen i stället för utmed den ursprungliga kretsen (eller tvärtom) måste noden Xk 212 informeras om detta beslut. Xk känner slutligen igen att inga fler celler sänds över den ursprungliga kretsen och att celler i stället tas emot över den tredje alternativa kret- sen. Den tid som erfordras för att sända en cell över den al- ternativa länken 312 till Xk 212 kan emellertid vara kortare än den tid som erfordras för att sända den över den ursprung- 10 l5 20 25 30 35 15 liga kretsen. Det vill säga, de celler som sänds pà de alter- nativa länkarna 312, 314 efter att Xj 208 har ändrats fràn den ursprungliga länken till den alternativa länken 312 kan an- lända vid Xk 212 innan de sista cellerna, som har sänts på de ursprungliga länkarna 220, 222, anländer till Xk. Noden Xk 208 kan följaktligen misstolka ett litet mellanrum i överföringen pá den ursprungliga kretsen, tillsammans med mottagandet av celler pä den tredje alternativa kretsen, som slutet pà cel- löverföringen på den ursprungliga kretsen. De celler som tas emot på den ursprungliga kretsen efter mellanrummet måste se- dan förkastas, betraktas som en annan för- eller ännu värre, ändring fràn den tredje alternativa kretsen tillbaka till den ursprungliga kretsen. Av denna anledning mäste Xj 208 informe- ra Xk 212 om förändringar från exempelvis den ursprungliga kretsen till den tredje alternativa kretsen. Detta är syftet med signaleringsförbindningen. Signaleringsförbindningen kan realiseras såsom speciella ATM-celler som sänds fràn Xj 208 till Xk 212, när Xj förändras exempelvis från den ursprungliga I detta fall skulle de sändas på den ursprungliga kretsen och följaktligen kretsen till den tredje alternativa kretsen. markera slutet pá överföringen pà den ursprungliga kretsen.The signaling connections are used to transmit protocol information from the start node X3 of the alternative circuit to the corresponding end node Xk. This signaling connection is considered logical. In practice, the AEM cells belonging to the signaling connection are transmitted along the same links as the original or alternative circuit, but with the indicated i. CLP field i. The ATM header. If the decision unit 408 of Xj 208 decides to direct ATM cells of the highest priority along, for example, the third alternative circuit instead of along the original circuit (or vice versa), the node Xk 212 must be informed of this decision. Finally, Xk recognizes that no more cells are transmitted over the original circuit and that cells are instead received over the third alternate circuit. However, the time required to send a cell over the alternative link 312 to Xk 212 may be shorter than the time required to send it over the original circuit. That is, the cells transmitted on the alternative links 312, 314 after Xj 208 have been changed from the original link to the alternative link 312 may arrive at Xk 212 before the last cells transmitted on the original links links 220, 222, arrive at Xk. Accordingly, the node Xk 208 may misinterpret a small gap in the transmission on the original circuit, together with the reception of cells on the third alternative circuit, as the end of the cell transmission on the original circuit. The cells received on the original circuit after the interval must then be rejected, considered as another pre- or even worse, change from the third alternative circuit back to the original circuit. For this reason, the Xj 208 must inform the Xk 212 of changes from, for example, the original circuit to the third alternative circuit. This is the purpose of the signaling connection. The signaling connection can be realized as special ATM cells transmitted from Xj 208 to Xk 212, when Xj changes, for example, from the original In this case, they would be transmitted on the original circuit and consequently the circuit to the third alternative circuit. mark the end of the transfer on the original circuit.

Noden. Xk buffrar sedan, de celler~ soul har" mottagits på den tredje alternativa kretsen tills dessa speciella celler tas emot pà den ursprungliga kretsen. ATM-celler som tillhör sig- naleringsförbindningen kan samma VPI/VCI, i praktiken sändas med antingen (PT), eller en annan VPI/VCI som används specifikt för detta ända- mål. lustprioritet men exempelvis annan typ av nyttolast I varje fall har dessa signaleringsceller sin cellför- (CLP) sa av ovan, beskrivna fall behövs satt så att de inte kan avlägsnas. I vis- inte signaleringsförbind- ningen.The node. Xk buffers then, the cells ~ soul have "been received on the third alternative circuit until these special cells are received on the original circuit. ATM cells belonging to the signaling connection can be the same VPI / VCI, in practice sent with either (PT), or another VPI / VCI that is used specifically for this purpose.lust priority but for example other type of payload In each case, these signaling cells have their cell pre- (CLP) sa of the above, described cases need to be set so that they can not be removed. do not show the signaling connection.

Ett förfarande för att koppla upp en ursprunglig krets ut- förs i följande steg: första steg, skapa den ursprungliga krets, som tar emot bandbredden, men där trafiken är inakti- vilket inaktivera den ursprungliga verad; andra steg, aktivera den ursprungliga kretsen, aktiverar trafiken; tredje steg, 10 15 20 25 30 507 754 16 kretsen, vilket inaktiverar trafiken; sista steg, avlägsna den ursprungliga kretsen, vilket frigör den reserverade band- bredden. Stegen 2 och 3 kan upprepas flera gånger under den ursprungliga kretsens livstid. I fallet med. de alternativa kretsarna måste de fyra stegen också utföras för var och en av de alternativa kretsarna.A procedure for connecting an original circuit is performed in the following steps: first step, creating the original circuit, which receives the bandwidth, but where the traffic is inactive, which deactivates the original one; second step, activate the original circuit, activate the traffic; third step, 10 15 20 25 30 507 754 16 circuit, which deactivates the traffic; last step, remove the original circuit, freeing up the reserved bandwidth. Steps 2 and 3 can be repeated several times during the life of the original circuit. In the case of. the alternate circuits, the four steps must also be performed for each of the alternate circuits.

Vid observation av beslutsenheten 420 utförs följande. Ef- ter att alla ursprungliga och alternativa kretsar har ska- pats, skapas beslutsenheten 420 för dessa kretsar och förses Vid ak- tivering/inaktivering av vissa av de ursprungliga/alternativa med information beträffande kretsarnas tillhörighet. kretsarna informeras beslutsenheterna 420 om denna händelse.Upon observation of the decision unit 420, the following is performed. After all original and alternative circuits have been created, the decision unit 420 is created for these circuits and When activating / deactivating some of the original / alternative circuits, information is provided regarding the affiliation of the circuits. the circuits inform the decision-making units 420 of this event.

På detta sätt vet beslutsenheten vilken av kretsarna som fak- tiskt är tillgänglig för överföring av trafiken.In this way, the decision-making unit knows which of the circuits is actually available for the transmission of traffic.

Så länge som inga skurar indikeras för den ursprungliga kretsen på den inkommande länken 218, av skurdetektorn 408, gör beslutsenheten 420 ingenting. Så länge som en skur K in- träffar, övervakar beslutsenheten 420 den utgående länken 220 efter tillgänglig ledig bandbredd. Så fort som beslutsenheten 420 upptäcker bristen på bandbredd på den för närvarande an- vända utgående länken 220 väljer beslutsenheten 420 en annan utgående länk 312, baserat pà en lämpliga mekanism. Trafiken sedan till den utgående länken 3l2. Ifall tillgänglig bandbredd detekteras av beslutsenheten 420 görs omkopplas ingen ingenting. Den frekvens med vilken beslutsenheten 420 omkopp- lar länkarna bör begränsas av beslutsenheten 420 för att und- vika att förvirra den bortre änden.As long as no bursts are indicated for the original circuit on the incoming link 218, by the burst detector 408, the decision unit 420 does nothing. As long as a burst K occurs, the decision unit 420 monitors the outgoing link 220 for available free bandwidth. As soon as the decision unit 420 detects the lack of bandwidth on the currently used outbound link 220, the decision unit 420 selects another outbound link 312, based on a suitable mechanism. The traffic then to the outbound link 3l2. If available bandwidth is detected by the decision unit 420, nothing is switched. The frequency with which the decision unit 420 switches the links should be limited by the decision unit 420 in order to avoid confusing the far end.

Eftersom de olika virtuella kretsarna/vägarna har olika spridningsfördröjning måste åtgärder vidtas för att säker- ställa i-sekvensleverans av ATM-cellerna. Den kritiska punk- ten uppkommer när en av beslutsenheterna beslutar att byta de skall första problemet att detektera vid mottagaränden att vissa av utgående länkarna. Om inga celler avlägsnas är det 10 15 20 25 30 35 17 beslutsenheterna har beslutat att byta den utgående länken.Since the different virtual circuits / paths have different spreading delays, measures must be taken to ensure in-sequence delivery of the ATM cells. The critical point arises when one of the decision-making units decides to change them, the first problem being to detect at the receiving end that some of the outbound links. If no cells are removed, it is the decision units that have decided to change the outbound link.

Där finns flera valmöjligheter: Det första valet är att beslutsenheten 420 sänder en eller flera speciella celler pà den utgående länken 220 för att in- dikera förändringen av den utgående länken 220 till mottagar- sidan. tet, Dessa speciella celler måste sändas med högsta priori- CLP-fältet i. ATM-rubriken, Mottagarsidan känner igen förändringen hos som indikeras av så att de inte förkastas. den utgående länken 220 genom mottagandet av dessa speciella celler. Den utgående länken 220 är den där skuren detekteras.There are several options: The first choice is that the decision unit 420 sends one or more special cells on the outbound link 220 to indicate the change of the outbound link 220 to the receiving side. These special cells must be sent with the highest priori CLP field in. The ATM header, Receiver page recognizes the change indicated by so that they are not rejected. the outbound link 220 through the reception of these particular cells. The output link 220 is the one where the burst is detected.

Den utgående länken 312 är den som väljs av beslutsenheten 420, ende länken 220 innebär att cellerna upphör att sändas över på vilken cellerna kommer att sändas. Byte av den utgå- den utgående länken 220 och i stället sänds cellerna över den utgående länken 312.The outbound link 312 is the one selected by the decision unit 420, the only link 220 means that the cells cease to be transmitted to which the cells will be transmitted. Replacing the outgoing outbound link 220 and instead sending the cells over the outbound link 312.

Det andra valet för beslutsenheterna 414-426 vid mottagar- sidan är att övervaka både den ursprungliga kretsen och den Normalt tar endast en virtuell krets vid något tillfälle, alternativa kretsen.The second choice for the decision units 414-426 at the receiver side is to monitor both the original circuit and the Normal only takes one virtual circuit at a time, the alternative circuit.

Om, en annan virtuell krets, emot cellerna. cellerna tas emot på måste sedan en beslutsenhet besluta om byte från ursprunglig till alternativ krets eller tvärtom.If, another virtual circuit, against the cells. the cells received on must then a decision unit decide on switching from original to alternative circuit or vice versa.

Eftersom beslutsenheterna inte beslutar detta, kan den motta- gare, som är noden 212, där både den ursprungliga kretsen och den alternativa kretsen förenas på nytt, detektera föränd- ringen. Detta förfarande kan användas för sig eller tillsam- mans med valet under paragraf 1. Efter att förändringen har detekterats av mottagaren, måste sedan den potentiella skill- naden hos cellfördröjningen kompenseras. Om cellfördröjningen på de nya länkarna 312, karna 220, 222, ken emot vid den bortre änden innan några celler tas emot på 314, ling betyder att de anländande cellerna omedelbart sänds ut 314 är längre än på de tidigare län- tas sedan alla cellerna på den tidigare län- länkarna 312, och ingen handling erfordras. Ingen hand- på den utgående länken 224, i stället för att lagras. I annat fall behöver' mottagaren buffra de celler som tas emot via 10 15 20 25 30 507 754 18 länkarna 312, na 220/222. val 1 kan förändringen kännas igen tidigare och följaktligen 314 tills inga fler celler tas emot via länkar- Skillnaden mellan valen 1 och detta är att hos erfordras mindre buffertar och den totala cellfördröjningen reduceras.Since the decision units do not decide this, the receiver, which is the node 212, where both the original circuit and the alternative circuit are reunited, can detect the change. This procedure can be used alone or in conjunction with the selection under paragraph 1. After the change has been detected by the recipient, the potential difference in the cell delay must then be compensated. If the cell delay on the new links 312, vessels 220, 222, is received at the far end before any cells are received on 314, ling means that the arriving cells are immediately sent out 314 is longer than on the previous ones, then all the cells on the former link links 312, and no action is required. No hand on the outbound link 224, instead of being stored. Otherwise, the receiver needs to buffer the cells received via links 312, 220/222. choice 1, the change can be recognized earlier and consequently 314 until no more cells are received via links- The difference between choice 1 and this is that smaller buffers are required and the total cell delay is reduced.

Det tredje valet för beslutsenheterna 414-426 vid motta- garsidan är att inte alls stället sammanfoga kretsarna men att i (AAL) mottagaren. Anpassningsskiktet är ett skikt över ATM-skiktet, lämna detta till ATM-anpassningsskiktet hos som använder tjänsterna hos ATM-skiktet för att överföra in- formation. Detta tredje val innebär huvudsakligen att ATM- noden inte behöver garantera i-sekvensleverans, även om detta är ett krav för ATM i största allmänhet, och i stället lämna ät mottagaren att àterbilda i-sekvensleveransen. En tillämp- ning för detta är överföring av UDP- (user datagram protocol) paket över den virtuella kretsen. Varje UDP-paket packas i en eller flera ATM-celler och överförs sedan till den bortre än- den. Vid den bortre änden samlar nämnda AAL ihop de mottagna ATM-cellerna och áterbildar det ursprungliga UDP-paketet. Om en nod exempelvis skulle byta från en ursprunglig krets till den alternativa kretsen, så skulle den bortre änden ta emot ATM-cellerna fràn olika virtuella kretsar. På grund av skill- naderna hos cellfördröjningen skulle den bortre änden eventu- ellt àterbilda UDP-paketen i en annan ordning än de sändes.The third choice for decision units 414-426 at the receiver side is not to merge the circuits at all, but to (AAL) the receiver. The adaptation layer is a layer over the ATM layer, leave this to the ATM adaptation layer of those who use the services of the ATM layer to transmit information. This third choice essentially means that the ATM node does not need to guarantee in-sequence delivery, although this is a requirement for ATM in general, and instead leave it to the recipient to retrain the in-sequence delivery. One application for this is the transmission of UDP (user datagram protocol) packets over the virtual circuit. Each UDP packet is packed in one or more ATM cells and then transferred to the far end. At the far end, the AAL collects the received ATM cells and regenerates the original UDP packet. For example, if a node were to switch from an original circuit to the alternate circuit, the far end would receive the ATM cells from different virtual circuits. Due to the differences in cell delay, the far end would eventually reshape the UDP packets in a different order than they were transmitted.

Vidare skulle ett UDP-paket gå förlorat, om bytet från den ursprungliga till den alternativa kretsen inträffar i mitten av UDP-paketet.Furthermore, a UDP packet would be lost if the switch from the original to the alternate circuit occurs in the middle of the UDP packet.

UDP varken garanterar Allt spelar emellertid ingen roll, eftersom i-sekvensleverans av UDP-paket eller tillförlitlig transport an/ UDP-paket. Följaktligen åh? detta tredje val idealiskt för överföring av UDP-paket i synnerhet och trådlösa datatjänster i allmänhet. En annan fördel är att uppfinningen kan användas pà enstaka noder i ett ATM-nät utan att samstämmighet med ett protokoll erfordras, vilket skulle vara fallet vid användning av signaleringsförbindningen. 10 15 20 25 30 507 754 19 De ATM-noder som är involverade i de alternativa kretsarna drivs på följande sätt: När ett samtal uppkopplas på de al- ternativa kretsarna, för var och en av de ursprungliga kret- sarna, fastställs dessutom den ursprungliga kretsen med hjälp av lämpliga administreringsprocedurer. Därefter drivs noderna som vanligt. I det fall kapaciteten på en utgående länk 220 skulle överskridas utförs följande procedur: Den krets som orsakar överbelastningstillståndet hos den utgående 220 fastställs. länken Skurdetektorerna tillhandahåller den nödvän- diga informationen för att identifiera dessa kretsar. En del- mängd S={P1,...Pk} med alla sådana kretsar väljs på ett sådant sätt att den utgående länken 220 utan ATM-cellerna tillhöran- de en Pi dvs. S inte längre är överbelastad och k är litet, innefattar skurar med hög energi.UDP does not guarantee Everything does not matter, however, because in-sequence delivery of UDP packets or reliable transport of / UDP packets. Consequently oh? this third choice is ideal for transmitting UDP packets in particular and wireless data services in general. Another advantage is that the invention can be applied to individual nodes in an ATM network without requiring compliance with a protocol, which would be the case when using the signaling connection. 10 15 20 25 30 507 754 19 The ATM nodes involved in the alternate circuits are operated as follows: When a call is connected to the alternate circuits, for each of the original circuits, the original circuit is also determined. circuit using appropriate administration procedures. Then the nodes are operated as usual. In the event that the capacity of an outbound link 220 should be exceeded, the following procedure is performed: The circuit causing the overload condition of the outbound 220 is determined. link The burst detectors provide the necessary information to identify these circuits. A subset of S = {P1, ... Pk} with all such circuits is selected in such a way that the output link 220 without the ATM cells belonging to a Pi i.e. S is no longer overloaded and k is small, includes showers with high energy.

För varje krets Pi i S överförs en signaleringscell C(PQ över signaleringsförbindningen_ Cellen C(PQ indikerar att överföringen fortsätter över en alternativ krets, dvs. inga fler celler överförs över den ursprungliga kretsen. Varje såndmottagande (dvs. sändande och mottagande) nod C(Pi) är po- tentiellt ändnoden för en alternativ krets och förbereder sig för mottagningen av cellerna över den alternativa kretsen. De noder som tar emot nämnda data från den alternativa kretsen utan att ta emot nämnda C(PQ innan den måste vänta på C(Pi) börjar sändmottagningen av nämnda data på den alternativa att bibehålla i- Detta innebär att om en kretsen. Detta är nödvändigt för sekvensleveransen av .ATM-cellerna. 2, 3... den andra sidan emot celler 1, 2, 3, 2. sida sänder celler 1, så tar till den ena efter den andra, 3 i denna ordning, skillnad från exempel 1, Så fort den överbelastade noden har alstrat det överförda C(Pi): Pi över den alternativa kretsen. Denna alternativa krets väljs avslutar den överföringen av celler tillhörande kretsen på ett sådant sätt att kapaciteten hos de utgående länkarna fördelas lika, om möjligt, för att förhindra att andra utgå- 10 15 20 25 30 507 754 20 ende länkar blir överbelastade till följd av användningen av de alternativa kretsarna.For each circuit Pi in S, a signaling cell C (PQ is transmitted over the signaling connection_Cell C) (PQ indicates that the transmission continues over an alternative circuit, ie no more cells are transmitted over the original circuit. Each transceiver (ie transmitting and receiving) node C ( Pi) is potentially the end node of an alternative circuit and prepares for the reception of the cells over the alternative circuit.The nodes which receive said data from the alternative circuit without receiving said C (PQ before having to wait for C (Pi) ) the transmission reception of said data on the alternative begins to maintain i- This means that if a circuit.This is necessary for the sequence delivery of the .ATM cells.2, 3 ... the other side against cells 1, 2, 3, 2. side transmits cells 1, then takes to one after the other, 3 in this order, unlike example 1, As soon as the overloaded node has generated the transmitted C (Pi): Pi over the alternative circuit.the transmission of cells belonging to the circuit in such a way that the capacity of the outgoing links is distributed equally, if possible, in order to prevent other outgoing links from becoming overloaded as a result of the use of the alternative circuits.

Vid en senare tidpunkt T kan noden besluta att återuppta överföringen över den ursprungliga kretsen. Detta utförs pà samma sätt som omkopplingen till den alternativa kretsen. Där finns flera sätt (strategier) för att välja T: Ett uppenbart sätt är att välja T första gängen den utgående länken orsa- kande överföringen över den alternativa kretsen inte längre är överbelastad. Ett annat, bättre, länken tillhörande den alternativa kretsen blir överbelastad. mindre uppenbart men möjligtvis sätt att välja T är första gången när den utgående Denna strategi har *viss potential för självorganisering av virtuella kretsar överförande skurtrafik.At a later time T, the node may decide to resume transmission over the original circuit. This is done in the same way as the switching to the alternative circuit. There are several ways (strategies) to select T: An obvious way is to select T the first time the outbound link causing the transmission over the alternate circuit is no longer overloaded. Another, better, link belonging to the alternative circuit becomes overloaded. less obvious but possibly way of choosing T is the first time when the outgoing This strategy has * some potential for self-organization of virtual circuits transmitting burst traffic.

Det bör observeras att noderna vid början och slutet av en specifik alternativ krets är de enda noder som vet huruvida Följ- aktligen kan ovan beskrivna procedur pà begäran tillämpas re- kretsen är den ursprungliga eller alternativa kretsen. kursivt på de alternativa kretsarna för att hantera skurarna på de alternativa kretsarna vilka orsakar överbelastning pà de andra noderna utmed de alternativa kretsarna.It should be noted that the nodes at the beginning and end of a specific alternative circuit are the only nodes that know whether, Consequently, the procedure described above can be applied on request, the circuit is the original or alternative circuit. italics on the alternate circuits to handle the bursts on the alternate circuits which cause congestion on the other nodes along the alternate circuits.

Ett alternativt sätt att åstadkomma skurdetektorer i härd- vara är att konstruera detektorn. så att den innefattar en räknare som stegminskas med en fix hastighet tills den når noll. Stegminskningshastigheten bestämmer bandbreddströskeln. den krets, Varje cell som tillhör pá vilken skurarna skall detekteras, stegminskar räknaren tills ett specifikt maxivär- de för räknaren nås. Sá länge som räknarens värde ligger över ett visst värde indikeras skurtillstàndet. Räknaren tillhan- dahåller en enda utsignal som är antingen logiskt sann, när en skur detekteras, i annat fall logiskt falsk. Denna algo- ritm är känd som "leaky bucket"-algoritmen. 10 15 20 25 507 754- 21 Ett alternativt sätt att åstadkomma skurdetektorer är att realisera det ovannämnda förfarandet för hàrdvarudetektorer i mjukvara.An alternative way of making scrubbing detectors in hardware is to design the detector. so that it includes a counter which decelerates at a fixed speed until it reaches zero. The step reduction rate determines the bandwidth threshold. the circuit, Each cell to which the bursts are to be detected, decrements the counter until a specific maximum value for the counter is reached. As long as the value of the counter is above a certain value, the shower condition is indicated. The calculator provides a single output signal that is either logically true when a burst is detected, otherwise logically false. This algorithm is known as the "leaky bucket" algorithm. 10 15 20 25 507 754-21 An alternative way of making burst detectors is to implement the above-mentioned method of hardware detectors in software.

Ett alternativt sätt att förse beslutsenheten med den in- formation som erfordras för topptrafikdetektorerna (peak de- ATM- växeln. Vissa existerande realiseringar av ATM-noderna består tectors) är att använda speciella ATM-celler inuti av omkopplingsportar som har förbundits till ett omkopplings- center. Huvudsyftet med omkopplingscentret är att överföra celler som mottagits från en av omkopplingsportarna till en annan omkopplingsport. Den information som erfordras för om- kopplingscentret för att genomföra denna uppgift alstras i omkopplingsportarna. Informationen om den tillgängliga kapa- citeten pá de utgående länkarna kan packas i speciella cel- ler. Dessa celler alstras antingen vid en viss lämplig fre- kvens eller vid behov. Dessa specifika celler utsänds till alla omkopplingsportar via omkopplingscentret. Omkopplings- centret har en starkt begränsad funktionalitet, men drivs vid mycket höga cellhastigheter. Däremot har cellportarna mycket mer funktionalitet, men drivs vid lägre cellhastigheter. Om- kopplingsportarna kan vanligtvis alstra ATM-cellerna.An alternative way to provide the decision unit with the information required for the peak traffic detectors (peak de- ATM exchange. Some existing implementations of the ATM nodes consist of tectors) is to use special ATM cells inside switching ports that have been connected to a switching gate. center. The main purpose of the switching center is to transfer cells received from one of the switching ports to another switching port. The information required for the switching center to perform this task is generated in the switching ports. The information about the available capacity on the outbound links can be packed in special cells. These cells are generated either at a certain suitable frequency or when needed. These specific cells are transmitted to all switching ports via the switching center. The switching center has a very limited functionality, but is operated at very high cell speeds. However, the cell ports have much more functionality, but are operated at lower cell speeds. The switch ports can usually generate the ATM cells.

Ovan beskrivna uppfinning kan utformas pá ytterligare and- ra specifika sätt utan att avvika fràn dess andra eller spe- cifika egenskaper. Följaktligen skall nämnda utföringsformer i alla avseenden betraktas säsom illustrativa och inte be- gränsande, där uppfinningens ram indikeras av de bifogade kraven snarare än av ovannämnda beskrivningar, och alla för- ändringar som faller inom meningen och motsvarande betydelse för kraven skall följaktligen omfattas därav.The invention described above can be designed in still other specific ways without departing from its other or specific features. Accordingly, said embodiments are to be regarded in all respects as illustrative and not restrictive, in which the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the above descriptions, and all changes which fall within the meaning and corresponding meaning of the claims are accordingly embraced.

Claims

l0 15 20 25 30 507 754 22 P a t e n t k r a v

ATM node (208) belonging to an original circuit with ATM (208, 210, 212) original links (220, 222), characterized by - that the ATM node (208) tiv circuit with ATM nodes nodes where ATM the nodes are connected to ur- are connected to at least one alternate- (306, 212) the nodes are connected to alternative links (312, 314), (408), arranged to determine where- the alternative ATM- - a means for detecting bursts (420) ruvida switch to or from the alternative circuit shall take place - at least one decision unit or not in case of bursts being detected, and (482) and the decision unit located between the means for (420). - a switching center for detecting bursts (408)

Node according to claim 1, characterized in that the means for detecting bursts belongs to the original circuit, wherein said (408) incoming link (218) of the original circuit and an output (432) (220) of the original circuit, and that the incoming and outgoing means comprise an incoming burst detector for the incoming burst detector for the outgoing link of the burst detectors are connected to the decision unit (420).

Node according to claim 1, characterized in that the means for detecting bursts belongs to the alternative circuit, said means comprising an incoming burst detector (402) for the incoming link (310) of the alternative circuit and an outgoing burst detector (430). ) for the output link (312) of the alternate circuit, and that the incoming and outgoing burst detectors are connected to the decision unit (414). characterized in that the means for 428-432) circular buffer for timestamps arranged to determine energy

Node according to claim 1, detecting showers (402-412, is designed as at least one gin of the showers. 10 15 20 25 30 507 “J C ﬂ J> 23

Node according to claim 1, characterized in that each of the incoming links (218, 310) of the original and alternative circuits has a switching port (434, 436) connected between the incoming link and the decision unit (414). 426).

ATM network (300) comprising an original circuit with ATM nodes (208, 210, 212) connected to original links (220, 222), the original circuit having a source node (208), a destination node (212), characterized by - at least one alternative circuit with. ATM nodes (208, 306, 212) connected by alternate links (312, 314), - a means for detecting bursts (408), (420) and changing to or from the alternate circuit shall take place - at least one decision unit arranged to determine hu- or not in the event of bursts occurring, and (482) and the decision unit located between the means for (420). - a switching center for detecting bursts (408)

Method for switching from an original circuit with ATM nodes (208, 210, 212) (220, 222) to an alternative circuit with ATM nodes 212) connected by alternative links (312, 314), connected with original links (208, 306, characterized by (408) (208) on the incoming or outgoing link (220), (420) cause a switch to the alternate circuit, and (482) located between (420) switch to the - to detect bursts in a node by means of a burst detector - to decide by means of a decision unit that the bursts should - to alternate the circuit by means of a switching center (408).

Method according to claim 7, characterized in that it detects bursts in a node in the original circuit.

Method according to claim 7, characterized in that by means of the burst detector (408) measuring the energy of the bursts in the original circuit and sending this information to the decision unit (420).

Method according to claim 7, characterized by switching to the alternative circuit in order to avoid energy accumulations of converging showers in the original circuit.