Verfahren zum Betrieb eines ATM-basierten Multiplexers
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Betrieb eines ATM-basierten Multiplexers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur kompakten und exakten Darstellung der Sachverhalte werden nachstehend für die Telekommunikationsgebiete Zugangstechno- logie («access») und Transport («core network») die fachspe¬ zifischen Begriffe und die üblichen Akronyme verwendet. Diese Akronyme sind am Schluss als integraler Teil dieser Schrift aufgeführt. Deshalb wird im nachfolgenden Text meist verzich¬ tet, jeden Begriff speziell einzuführen.
Für den höherbitratigen Zugang zum Teilnehmer wird die soge- nannte xDSL-Übertragungstechnik in zunehmend breiterem Umfang eingesetzt. Eine Mehrzahl von ADSL- oder xDSL-Modems ATU-R ist dabei auf Seite der Anschlussstelle eines Telekommuni¬ kationsbetreibers an einen Multiplexer DSLAM angeschlossen. Die typische Anbindung eines xDSL-Zugang an ein Telekommuni- kationsnetz zeigt Figur 2. Ein ADSL-Modem ist hier mit dem generischen Begriff ATU-R gekennzeichnet. Ein solches Modem weist typischerweise ein Ethernet-Port auf, an dem ein Per¬ sonalcomputer angeschlossen ist. Oft weist ein solches «ADSL- Modem» integriert noch einen Router (Schicht 3) sowie eine Firewall auf, dies ist jedoch in Zusammenhang mit der vor¬ liegenden Erfindung nicht von Bedeutung.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit «Ethernet over ATM» oder «IP over ATM»; für «Ethernet over ATM» bedeutet dies, dass über eine ATM-Transportstrecke ein Ethernetlink realisiert wird. Auf der Transportebene dient dabei eine ATM- Verbindung mittels ATM-Zellen.
Herkömmliche DSLAMs sind ATM-basiert und sind daher den rele- vanten Standards entsprechend in der Lage, pro ATM-Zelle aufgrund einer in dieser Zelle enthaltenen Forwarding-Infor¬ mation oder Header-Information eine Entscheidung zu treffen.
Die Grundlage einer solchen Entscheidung beruht ausschliess- lich auf im empfangenen ATM-Header enthaltenen Informationen. In zunehmendem Masse wird von der Funktionalität eines Multi- plexers, z.B. ein DSLAM, erwartet, Forwarding-Entscheidungen für empfangene Informationseinheiten nicht auf ATM-Zellen¬ ebene zu treffen, sondern auf grosseren Informationsein¬ heiten, in der Regel auf der Ebene von Ethernet- oder IP- Paketen. Diese Entwicklung wird zur Zeit durch die Einführung Ethernet-basierter DSLAMs Rechnung getragen. Derartige DSLAMs sind aber nicht mehr in der Lage, ATM-Zellen transparent zu transportieren und somit können bereits eingeführte ATM- Dienste möglicherweise nicht weiter betrieben werden bzw. die Weiterführung solcher Dienste erfordert andere technische Lösungen. Dabei ist es zusätzlich von Nachteil, dass durch dieses Verfahren Überwachungsmechanismen in der ATM-Schicht nicht mehr end-to-end gegeben sind wie z.B. ATM Cell Loop- backs oder ATM Continuity Checks.
Um in ATM-basierten Netzen Forwarding-Entscheidung aufgrund sich auf grosseren Informationseinheiten wie Ethernet- oder
IP- beziehenden Informationen treffen zu können, müssen die auf verschiedene ATM-Zellen verteilten Informationspakete reassembliert werden. Dabei wird die ATM-Verbindung termi¬ niert. Der üblicherweise verwendete Adaption Layer AAL5 ver- wendet eine Markierung der letzten Zelle eines jeden AAL5- Paketes, nämlich die ATM to ATM User Indication im Feld PT des ATM-Kopfes, siehe dazu Figur 4/1.363.5 im Dokument [I]. Dabei bedeutet ein Wert 0, dass es sich um den Beginn oder ein nachfolgendes Teilstück einer SAR-SDU handelt, während mit einem Wert 1 deren Ende angezeigt wird. Dem Reassemblie- rer wird so die Möglichkeit gegeben, die jeweils letzte Zeile eines in verschiedene Zellen aufgeteilten Informationspaketes im Datenstrom eines virtuellen ATM Channels zu identifizieren und so den Empfang eines vollständigen AAL5-Paketes abzu- schliessen.
Nach der Reassemblierung können dann aufgrund der in den je¬ weiligen AAL5-Paketen enthaltenen Informationen Entschei¬ dungen wie beispielsweise Ethernet MAC-Bridging, Ethernet MAC-FiItering oder Ethernet Multicast getroffen werden. Die nach dem Stand der Technik gebräuchliche Protokollhierarchie ist in Figur. 3a gezeigt.
Eine weitere Anwendung ist das Lesen von Multicast Ethernet MAC-Adressen und somit das Weiterleiten der Nutzinformation an mehrere Teilnehmeranschlüsse, ohne dabei die ATM-Schicht zu terminieren. Dies kann insbesondere bei einem Video Multi¬ cast Dienst Anwendung finden. Ist auf der Teilnehmerseite des DSLAMs ebenfalls ATM als Schicht 2 Protokoll verwendet - meist als de facto Standard für ADSL-Anschlüsse - so muss im DSLAM die ATM-Schicht neu aufgesetzt werden, dies wird als Segmentation bezeichnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren für den Betrieb eines ATM-basierten Multi- plexers anzugeben, das erlaubt, i) gewöhnliche ATM-Verbindungen auf die klassische Weise aufgrund des VPI/VCI zu behandeln und ii) grossere Informationseinheiten wie «Ethernet over ATM» oder «IP over ATM» so zu behandeln, dass für die darun- ter liegende ATM-Schicht die komplette Reassemblierung und nachfolgende Segmentierung entfallen kann.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die nachteilige Be¬ triebsweise der Terminierung und erneuten Generierung der ATM-Schicht bei gleichzeitiger Unterstützung von sogenannten Forwarding-Entscheidungen, aufgrund von in Ethernet- oder IP- Paketen enthaltenen Informationen. Die Erfindung ermöglicht somit die Behandlung von Informationseinheiten auf Schicht 2
(ATM) , wobei die Informationen, aufgrund derer die Behandlung erfolgt, nicht aus Schicht 2 bezogen wird, sondern aus in der ATM-Nutzlasten enthaltenen Informationen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er¬ läutert. Dabei zeigen:
Figur 1 Darstellung einer ATM Header Translation aufgrund der enthaltenen Ethernet MAC-Adressen; Figur 2 Anbindung eines ADSL-Modems an eine
Telekommunikationsinfrastruktur; Figur 3a Darstellung der verschiedenen Protokollstacks gemäss dem Stand der Technik;
Figur 3b Darstellung der verschiedenen Protokollstacks gemäss der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 Aufbau und Inhalt einer ersten ATM-Zelle;
Figur 5 Prinzipelle Darstellung einer CPCS-PDU Typs AAL5 mit der erfindungsgemässen Belegung von ATM-Header und ATM-Informationsfeldern; Figur 5a Belegung des Anhangs eines CPCS-PDU.
Der Begriff «Forwarding» bezieht sich auf die Weiterleitung der Nutzdaten, dabei kann auf Ethernet (Schicht 1) ein «Bridging» (Schicht I)7 «Routing» (Schicht 2) oder auch nur «Filtering» erfolgen. Bei «Multicast» ist ein Vervielfachen des Nutzbitstromes auf die einzelnen Ports erforderlich. Beim Weiterleiten des Nutzbitstromes in einem DSLAM erfolgt eine Umwertung der virtal path connections VPC bzw. der Virtual Channel connections (VCC) zwischen Uplink «NNI Schnittstelle» und User Port «UNI Schnittstelle». Dies ist unter anderem erforderlich aufgrund der Voreinstellungen von VPI/VCI Werten in den Network Termination Units .
Figur 1 zeigt die Darstellung einer ATM Header Translation aufgrund der enthaltenen Ethernet MAC-Adressen.
Die erfindungsgemässe Lösung wird nun anhand der Figur 3b erläutert. Zur Erläuterung der Struktur der AAL5 Schicht wird hier auf ITU-T 1.365.5 [1] verwiesen. Diese Empfehlung ITU-T 1.365.5 stellt hiermit einen integrierenden Bestandteil dieser Schrift dar. Insbesondere wird für die Belegung der einzelnen Felder in den verschiedenen Schichten auf die Figur B.2/I.365.5 auf Seite 19 von [1] hingewiesen. Die Darstellung der Figur 5 dient lediglich zur Erläuterung der Position ge- mäss der Belegung in Figur 5a.
Ein Segmentation/Reassembly der AAL5 Schicht ist nach der er¬ findungsgemäßen Lösung nicht erforderlich, da die CPCS-Sub- schicht CPCS-UU des AAL5 transparent weitergeleitet wird, siehe dazu die Figur 5a. Dies geht indirekt auch aus Figure B.l/I.363.5 auf Seite 18 von [1] hervor. Lediglich durch ein Mitlesen der ATM to ATM user Indication im PT-FeId des ATM- Zellheaders kann erreicht werden, dass relevante Forwarding- information im Nutzbitstrom (Ethernet- oder IP-Frame) loka¬ lisiert und ausgewertet werden kann. Dadurch wird die ATM- Schicht nicht terminiert und somit kann das eigentliche
Forwading der Nutzinformation auch mit den Mechanismen der ATM-Schicht realisiert werden:
Zuordnen der ATM Zellen einer ATM-Verbindung zwischen Netz¬ seite und Teilnehmerseite bzw. Vervielfältigen des Nutzbit- Stromes durch mehrfaches Auslesen der entsprechenden ATM Zellspeicher, dies im Fall wo ein DSLAM-MuItiplexer vorge¬ sehen ist.
Eine weitere Bearbeitung des Ethernetframes zur Realisierung des Forwardings der Nutzinformation, wie z.B. speichern oder ein Buffering von Ethernetframes ist dabei nicht erforder¬ lich.
Figur 4 zeigt die Ablage von Zieladresse «dest addr» und Ur- Sprungsdresse «src addr» für eine Ethernet-Verbindung als 48 Bit umfassende MAC-Adressen. In analoger Weise können an¬ stelle von MAC-Adressen IP-Adressen angegeben werden, die je
nach Protokoll-Version - Ipv4 oder Ipvβ - 4 oder 6 Byte umfassen.
Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist nicht auf DSLAMS beschränkt, sondern kann generell in ATM-MuIitplexern eingesetzt werden, über die z.B. eine «IP over ATM» - oder eine «Ethernet over ATM» - Verbindung geführt wird.
Liste der verwendeten Akronyme
AAL5 ATM Adaption Layer
ATM Asynchroner Transfer-Modus
ATM CC ATM Crossconnect
ATU-C ADSL Termination Unit - Central office
ATU-R ADSL Transceiver Unit, Remote (terminal end) CLPRAS Cell Loss Priority ???
CPCS Common Part Convergence Sublayer (OSI)
CPCS-UUCPCS User to CPCS User
DSL Digital Subscriber Line
DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer GFC Generic Flow Control
HDSL high bitrate digital subscriber line
HEC Header Error Control
LLC Logical Link Control
MAC Medium Access OSI Open Systems Interconnection
PAD Padding Field
PDU Protocol Data Unit
PHY Physical Layer
PID Protocol Identifier PPP Point to Point Protocol
PPPoE PPP over Ethernet
PT Payload Type
PVC Permant Virtual Connection
SAR Segementation and Reassembly Sublayer SDH Synchrone Digitale Hierarchie
SDU Service Data Unit (OSI)
SDSL Symmetrie DSL
VCI Virtual Channel Identifier
VPI Virtual Path Identifier xDSL Bezeichnung für verschiedene DSL- Übertragungstechnologien wie, ADSL, SDSL7usw.
Liste der verwendeten Bezugszeichen und Bezeichner
10 Classic Ethernet switching (based on MAC addresses)
20 ATM switching (based on MAC addresses) K Kopffeld, ATM-Header 5 Byte
A Anhang, Trailer
A3 Anhang einer SPCS-PDU
Literaturliste
[1] ITU-T 1.363.5 (08/96)
B-ISDN ATM Adaptation Layer speeification : Type 5 AAL