SE511957C2 - Broadcasting över ATM - Google Patents

Description

1.5 20 25 30 511957 2 Sålunda multiplexas datan i cellerna över ATM-förbindelser med mycket hög kapacitet fram till switchmatriser med switchelement som när de aktiveras ska styra cellerna till respektive avsedd ut-kanal och sedan vidare till rätt destination. En konventionell switch klarar därför en-till-en kommunikation genom att switcha en cell från en ingång till enbart en utgång av ett flertal möjliga utgångar. Därför är det ett problem att åstadkomma multicasting/broadcasting eftersom det saknas möjlighet för en-till-flera kommunikation, d.v.s från en avsändarnod till ett flertal mottagarnoder genom att sända ut samma cell från en viss in-kanal på switchen via ett flertal ut- kanaler.

För att ändå kunna åstadkomma multicasting/broadcasting så kan cellerna dupliceras i så många kopior som. motsvarar antalet fysiska interface som de ska sändas ut till. Denna information finns att hämta via headerinformationen i en routing tabell.

Genom att stanna den inkommande strömmen av celler och duplicera dem en i taget, så kan de skickas vidare till önskade fysiska interface. Nackdelen är att denna operation tar tid då man måste lagra de celler som ska kopieras i en buffert och sända ut dem till de olika gränssnitten vilket introducerar CDV (Cell Delay Variation) och CTD (Cell Transfer Delay). Detta är ohållbart vid vissa typer av trafik som kräver en jämn bithastighet.

UTOPIA-specifikationen (Universal Test and Operations PHY Interface for ATM) från ATM Forum visar en lösning på detta sätt vari man också. måste införa extra adress~signaler och. därmed extra adresstift för att hantera ett flertal fysiska gränssnitt.

Denna lösning kan orsaka en spärr i switchen eftersom trafiken i ATM-nätverk kommer skurvis och vid vissa ogynsamma tillfällen kan orsaka fyllda buffertar. Dessutom medför UTOPIA att man kan 10 15 20 25 30 511957 adressera max 31 fysiska interface då man använder ett 5-bits fält för adressering.

EP O 448 046 visar ett system för broadcasting över ATM där en etikett läggs till headern i den till switchen inkommande ATM- cellen varpå cellen kopieras till de switchelement som leder till de utgångar i switchen därtill cellen är destinerad, allt följande informationen i etiketten. Switchelement sänder sedan samtidigt ut cellen på önskade utkanaler och pá så sätt realiserar en broadcasting. Längden av etiketten står här i proportion till antalet switchelement som är anslutna till respektive in-kanal. Dokumentet visar ingenting om hur olika typer av trafik, exempelvis CBR (Continuous Bit Rate), VBR (Variable Bit rate), ABR (Available Bit Rate) eller UBR (Unspecified Bit Rate) hanteras.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Broadcast/Multicast-funktionalitet är ganska enkelt att implementera i de flesta ATM-switch arkitekturer då det enda som behövs är att det ska finnas en möjlighet att kopiera en inkommande cell med en viss VPI/VCI till fler än en utgående länk med en ny VPI/VCI och de flesta arkitekturer använder någon form av intern buss eller samutnyttjat minne. Det kan dock uppstå problem som en konsekvens av implementering av s.k point- to-multipoint förbindelser. Vid broadcasting ut till ett stort antal fysiska interface måste varje cell kopieras upp i ett lika stort antal kopior. Varje cellkopia tar en cellperiod i anspråk.

Den inkommande cellströmmen måste därför stoppas och lagras i buffertar vilket kan skapa problem med överbelastning då trafiken exempelvis kommer extremt skurvis. Väntetiden blir då lång och vid CBR-trafik som behövs vid överföring av exempelvis 10 15 20 25 30 511 957 4 videodata kan denna väntetid bli ohållbar. En prioritetsfunktion vore dessutom önskvärd som kan fungera vid broadcasting för att kunna olika skilja de trafiktyperna och ge dem nödvändig service.

Uppfinningen visar en anordning och ett förfarande för att lösa problemet med tidsfördröjningen vid broadcasting och för att dessutom kunna. ge den service sonx olika trafiktyper behöver, genom att identifiera vilken trafiktyp cellen tillhör och att till densamma addera ett prefix eller en “etikett” som visar vilka fysiska interface som ska adresseras av cellen i fråga och dessutom vilken prioritet cellen ska ha. Genom dessa åtgärder näs målet med uppfinningen, nämligen att pà ett säkert och snabbt sätt ordna möjlighet för celler med olika krav på överföring att broadcastas från ett ATM-lager till ett godtyckligt antal fysiska gränssnitt.

Enligt uppfinningen sker adresseringen till de olika fysiska gränssnitten över de av SINGLE-PHY-UTOPIA definierade data- stiften och inga extra adress-stift behövs genom att lägga till ett minimalt prefix till det SINGLE-PHY-UTOPIA-standardiserade cellformatet. Prefixet ska tjäna som en adress och benämnes hädanefter som “adressfältet". Adressfältet som lämpligen adderas till cellens header kan adressera både flera fysiska gränsnitt såväl som olika buffertar inom varje fysiskt gränsnitt där buffertarna kan användas för att sortera olika typer av trafik, t.ex hög- eller làgprioriterad. Adressfältet adderas till cellen och används i riktning mot de fysiska gränssnitten som angivande av destinationen för cellen som sänts från en ATM- nod j. ATM-lagret. Denna riktning kallas i fortsättningen för Egress riktning. I motsatt riktning d.v.s från de fysiska gränssnitten mot ATM-noden används adressfältet som 10 15 20 25 5 511957 identifiering av vilket fysiskt gränssnitt som sänt cellen.

Denna riktning kallas för Ingress riktning. En ATM-nod är vanligtvis ekvivalent med en ATM-switch.

Adressfältet är av sådan art att varje fysiskt gränssnitt motsvaras av en speciell reserverad bit som talar om huruvida gränssnittet ifråga. ska mottaga denna cell, just s.k “bitmapping". alltså Fältet identifierar genom ett bitmappingmönster de fysiska gränssnitt som ska adresseras. En stor fördel ges då av att man kan sända samma cell till flera fysiska gränssnitt under endast ett cellintervall och slipper då problemet med att behöva stoppa upp den inkommande cellströmmen i switchen för att kopiera cellerna eftersom alla celler skickas till alla fysiska gränssnitt och dessa mottager eller förkastar beroende på bitmappingmönstret.

Adressfältet kan även tänkas rymma en identifiering av vilken trafikklass, exempelvis CBR, VBR, ABR eller UBR som cellen tillhör och i varje fysiskt gränsnitt kan därför implementeras en buffert för varje trafikklass.

Det finns flera fördelar med ovanstående idé. Det behövs inga ytterligare stift jämfört med “point-to-point”-förbindelser likväl som det inte behövs några extra länkar för att hantera olika trafikklasser. Vidare så medför uppfinningen att det finns möjlighet att broadcasta celler till ett obegränsat antal fysiska gränssnitt och adressfältets längd är inte avhängig antalet switchelement inuti switchen. Om de fysiska gränssnitten är försedda med kapacitet för adressigenkänning så behövs mindre avkodningslogik i desamma. 10 15 20 25 511 957 6 FIGURBESKRIVNING Utföringsexempel av uppfinningen skall beskrivas nedan i anslutning till bifogade ritningar pà vilka: - figur 1 visar ett blockschema med en ATM-nod ansluten till ett flertal fysiska gränssnitt medelst en buss där varje gränssnitt innefattar ett flertal buffertar, - figur 2 visar en schematisk bild av broadcasting över ATM och speciellt den principiella funktionen med bitmappingtekniken, - figur 3 visar ett adressfält enligt föredragen utföringsform och dessutom samma adressfält adderat till en standard ATM-cell och, -figur 4 visar en annan utföringsform av uppfinningen illustrerat av ett blockschema med en ATM-nod ansluten till ett flertal fysiska gränssnitt medelst en buss där varje gränssnitt innefattar endast en buffert.

FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM Fig 1 'visar' en. ATM-switch ansluten till ett flertal fysiska gränssnitt FYG 1 - FYG m. Vid broadcasting så ska inkommande cell l till switchen sändas ut från densamma vidare via en buss 5 till alla de olika fysiska gränssnitten FYG 1 - FYG m och vid multicasting skickas cellen ut till ett antal utvalda gränssnitt i s.k Egress riktning. Enligt uppfinningen skickas alla celler precis som vanligt (utan att kopieras) genom switchen och passerar därefter, enligt föredragen utföringsform, en identifieringsmodul 2 som läser av vilka celler som ska broadcastas till vilka fysiska gränssnitt via information i varje cells header. Informationen hämtas i routingtabeller genom 10 15 20 25 7 511957 att läsa av headerns VPI/VCI-värde samt från vilket fysiskt interface cellen härstammar.

Det är även tänkbart att i en annan utföringsform låta cellen passera identifieringsmodulen innan switchen. Identifierings- modulen 2 lägger sedan till ett adressfält till cellens header baserat pà nämnda information i routingtabellen. I fig 3 visas en ATM-cell med header och payload som brukligt. Det extra adressfältet kan ses som en utökning av cellens header.

Adressfältet adderas till headern i identifieringsmodulen 2 och används för att med “bitmapping” adressera de fysiska gränssnitt FYG 1 - FYG m som ska mottaga cellen ifråga. Det behövs därför bara en bit per fysiskt gränssnitt för att indikera om just detta gränssnitt skall mottaga cellen eller inte.

Figur 2 visar ett exempel pà denna bitmapping där vi har en ATM- switch som ska broadcasta en cell 4 till två av fyra anslutna gränssnitt. Bitmappingmönstret 3 'visar att gränsnittet längst till vänster och det längst till höger ska mottaga cellen 4.

Cellen skickas alltså till alla gränssnitt, men de som har en nolla i bitmappingmönstret (i detta exempel) förkastar cellen.

Figur 1 visar också att varje fysiskt gränssnitt, enligt uppfinningsidén, kan använda olika buffertar TKB 1 - TKB n för varje trafikklass, s.k Trafikklassbuffertar (TKB). Genom att ha en buffert per trafikklass kan vissa celler prioriteras framför andra. Sá kan t.ex CBR-celler med höga krav pä framkomlighet och kontinuitet erbjudas den service de måste ha medan andra typer av mer làgprioriterad trafik, t.ex ABR eller UBR fär räkna med en längre väntetid i sina respektive buffertar. Dessa buffertar kan även implementeras som endast en stor buffert per gränssnitt där varje trafikklass av celler istället sorteras in i. olika 10 15 20 25 30 511957 8 adressareor i samma buffert (TKB) vilket illustreras i figur 4 där varje fysiskt gränssnitt endast har en buffert.

De olika TKB:erna kan adresseras med hjälp av binära tal. Om det finns n olika trafikklasser räcker det med att lägga till loggi bitar i adressfältet för att identifiera vilken TKB cellen ska läggas i eftersom varje cell kan förutsättas i samma buffert i alla de fysiska gränssnitt den är destinerad till. Exempelvis lär det inte förekomma att samma cell läggs i “CBR-bufferten" i ett gränssnitt och i “ABR-bufferten” i ett annat gränssnitt.

Precis som med identifieringen av till vilka fysiska gränssnitt FYG 1 - FYG m cellen är destinerad sker även identifieringen av vilken trafikklass cellen tillhör i identifieringsmodulen 2.

Informationen om detta hämtas även den via cellens header till routingtabellerna.

Det extra adressfältet som till identifieringsmodulen 2 innehåller alltså både information om adderas headern i vilka fysiska gränssnitt som ska mottaga cellen och dessutom till vilken trafikklass cellen tillhör och därmed vilken buffert i varje gränssnitt som är destinerad. I denna utföringsform representerar de olika trafikklasserna och därmed alltså de olika TKB:erna olika trafiktyper (CBR, VBR....). Uppfinningen ska dock inte ses som en begränsing till att sortera cellerna efter trafikklasser utan kan naturligtvis även anordnas för att sortera in cellerna enligt andra kriterier och grunder. För att få en mer allmän beteckning för “trafikklasser” är det lämpligt att använda ordet “prioritetsklasser”.

I fig 3 ses vidare hur ett adressfält enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen kan se ut. Adressfältet delas här upp i tvâ delar. Det ena (FYG A) adresserar de olika fysiska gränssnitten (FYG 1 - FYG m) medan det andra (TKB A) adresserar 10 15 20 25 511957 de olika TKB:erna För bitmappingen av de (TKB l - TKB n). fysiska gränssnitten behövs sålunda m bitar i adressfältet och för att indikera till vilken TKB cellen ska, behövs som tidigare nämnts log¿n bitar. Adressfältet som företrädesvis adderas till cellens header behöver alltså endast bestå av m+log¿n bitar.

I en annan utföringsform kan adressfältet bestå av endast FYG A om endast en trafikklass förekommer och därför endast en buffert per fysiskt gränssnitt är nödvändigt. I ännu en utföringsform kan adressfältet bestå av endast TKB A om det förekommer flera trafikklasser men endast ett gränssnitt. Då är det dock inte längre fråga om broadcasting. Den inbördes placeringen av de båda adressfältsdelarna, FYG A och TKB A, har ingen signifikans för uppfinningens funktionalitet.

I Ingress riktning, d.v.s från de fysiska gränssnitten mot ATM- noden så används adressfältsdelen FYG A för att identifiera från vilket fysiskt gränssnitt FYG 1 - FYG m cellen härstammar.

I en annan utföringsform skulle man använda sig av samma idé utan att introducera extra bytes i ATM-cellen genom att använda det HEC-fältet i skulle dock adressfältet till 8 eller 16 bits. redan definierade ATM-cellens header som adressfält. Det medföra en begränsning av HEC-fältet kan användas förutsatt att det regenereras i det fysiska gränssnittet efter det att cellen sänts ut från switchen. Det är ofta vanligt att de gränssnitt som packar in ATM-celler i exempelvis SDH-ramar ofta genererar HEC, d.v.s HEC som används pá förbindelsen men inte internt i ATM-switchen. Istället används internt ofta paritetskontroll.

Dà man sänder en cell till ett fysiskt gränssnitt vars buffert/buffertar är fulla så behövs en typ av backpressure 10 511 957 10 mekanism som sänder tillbaka en indikation att samma cell måste àtersändas för att bufferten förhoppningsvis då ej ska vara full och dá kunna ta emot cellen.

Det följer då logiskt att uppfinningen med adressering' via ett bitfält som läggs till headern enligt uppfinningen vinner sina största fördelar då bufferterna är så tilltagna att de aldrig behöver utnyttja sin backpressure mekanism. I annat fall åtgår viss tid av den som tjänas in då man slipper kopiera celler i switchen till återsändning av celler.

I både Ingress och Egress riktning behövs givetvis en buss mellan gränssnitten och switchen. Uppfinningen ställer inga krav pá om arbitreringen implementeras med daisy-chaining, token rings eller andra protokoll.

Claims (6)

” 511 957 PATENTKRÄV

1. Förfarande vid broadcasting/multicasting av ATM-celler (l) från en ATM-nod mot ett flertal fysiska gränssnitt (FYGl - FYGm), k ä n n e t e c k n a t av -att cellerna bitmappas vid ATM-noden till de fysiska gränssnitt till vilka de är destinerade och -att information (TKB A) läggs till cellerna om vilken prioritetsklass de tillhör, genom att till headern i varje ATM-cell addera ett adressfält innehållande bitmappingmönstret (FYG A) samt prioritetsklassinformationen (TKB A) och -att varje cell skickas vidare från ATM-noden ut mot buffertar (TKBl - TKBn) belägna i de fysiska gränssnitt och representerande den prioritetsklass som angives i adressfältet och -att varje fysiskt gränssnitt (FYGl - FYGm) antingen mottager eller förkastar cellen (1) avhängigt av informationen i adressfältet.

2. Förfarande vid broadcasting/multicasting av ATM-celler (l) enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av -att indelningen i prioritetsklasser grundar sig på vilken trafikklass (CBR, VBR, ABR eller UBR) cellen tillhör och att varje fysiskt gränssnitt (FYGl - FYGm) sorterar in cellerna enligt detta kriterium i därför avsedda trafikklassbuffertar (TKBl - TKBn).

3. Anordning för broadcasting/multicasting av ATM-celler (1) innefattande minst en ATM-nod ansluten till ett flertal fysiska gränssnitt (FYGl - FYGm), k ä n n e t e c k n a d av 511 957 -att en. identifikationsmodul (2) är anordnad att i. Egress riktning på cellströmmen addera ett adressfält till cellen där de fysiska gränssnitt (FYGl - FYGm) som cellen är destinerad till bitmappas, -att de fysiska gränssnitten (FYGl - FYGm) är anordnade att avhängigt bitmappingmönstret mottaga eller förkasta de från ATM-noden utsända cellerna, -att adressfältet även anordnas att indikera vilken prioritetsklass cellen tillhör.

4. Anordning för broadcasting/multicasting av ATM-celler (1) enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att varje fysiskt gränssnitt (FYGl - FYGm) innefattar en buffert (TKBI - TKBn) för varje tänkbar prioritetsklass och där varje gränssnitt är anordnat att enligt informationen i adressfältet sortera in cellerna i därför avsedd buffert.

5. Anordning för broadcasting/multiCasting av ATM-celler (1) enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att varje fysiskt gränssnitt (FYGl - FYGm) innefattar en buffert och att varje buffert har en adressarea avsatt för varje tänkbar prioritetsklass och där varje gränssnitt är anordnat att enligt informationen i adressfältet sortera in cellerna i därför avsedd adressarea.

6. Anordning för broadcasting/multicasting av ATM-celler (1) innefattande minst en ATM-nod ansluten till ett flertal fysiska gränssnitt (FYG1 - FYGm), k ä n n e t e c k n a d av att de fysiska gränssnitten adresseras genom ett adressfält som adderas till cellen, där nämnda adressfält består av två delar, varav '3 511 957 -det ena (FYG A) för att i Egress riktning medelst bitmapping identifiera vilket fysiskt gränssnitt cellen är destinerad till och i Ingress riktning definiera från vilket fysiskt gränssnitt cellen härstammar, och -det andra (TKB A) för att i Egress riktning definiera vilken prioritetsklass cellen tillhör.