-
Verwandte Anmeldungen
-
Diese
Anmeldung steht zu dem US-Patent
US
6 917 630 mit Anmeldetag vom 6. Oktober 1998 (Nortel Networks-Aktenzeichen
ID1048) mit dem Titel „CONCATENTION
OF CONTAINERS IN SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY NETWORK", zu dem US-Patent
US 6 584 118 mit dem Anmeldetag vom
27. August 1998 (Nortel Networks-Aktenzeichen ID0889) mit dem Titel „PAYLOAD
MAPPING IN SYNCHRONOUS NETWORKS",
zu dem US-Patent
US 6 522 671 mit
dem Titel „PROTOCOL
INDEPENDENT-RATE DEVICE" mit
Anmeldetag vom 10. Mai 1999, das auf die Nortel Networks Corporation übertragen
wurde, und zu dem US-Patent
US
7 002 986 auf den Namen von Roberts mit dem Titel „MAPPING ARBITRARY
SIGNALS INTO SONET" mit
Anmeldetag vom 8. Juli 1999 in Beziehung, das auf die Nortel Networks
Corporation, Aktenzeichen 10420RO übertragen wurde.
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung bezieht sich auf Schnittstellen zur Umwandlung eines ankommenden
digitalen Signals in ein Format zur Übertragung auf ein synchrones
digitales Netzwerk, auf Netzwerk-Elemente, die derartige Schnittstellen
umfassen, auf entsprechende Empfänger-Schnittstellen,
auf Netzwerk-Elemente, die eine derartige Schnittstelle haben, auf
entsprechende Verfahren und Software, auf Verfahren zur Verwendung
von Datenübertragungsdiensten,
um zu bewirken, dass Daten über
derartige Schnittstellen übertragen
werden, und auf Verfahren zur Feststellung von Übertragungsfehlern bei der
Verwendung derartiger Schnittstellen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Es
ist bekannt, lokale Netzwerke bereitzustellen, die Protokolle, wie
z.B. IEE 802.3 und Ethernet verwenden (verfügbar in Versionen mit 10 Megabit
pro Sekunde, 100 Megabit pro Sekunde und 1 Gigabyte pro Sekunde),
und lokale Netzwerke miteinander zu koppeln, um Weitbereichs-Netzwerke (WAN)
zu schaffen. Weitbereichs-Netzwerke verwenden in vielen Fällen das öffentliche
Telekommunikations-Netzwerk. Eine Umwandlung ist von LAN-Protokollen
auf konventionelle Telekommunikations-Schnittstellen erforderlich,
beispielsweise E1, E3, T1 und STM-1. ESCON (Unternehmens-Systemverbindungen)
und Fibrechannel sind weitere Beispiele von bekannten LANs oder
von Speicherbereichs-Netzwerken zur Verbindung mehrfacher Speichereinrichtungen.
-
Es
ist weiterhin bekannt, LANs unter Verwendung optischer Übertragungsstrecken
oder optischer Übertragungs-Netzwerke
miteinander zu verbinden. Es gibt eine große installierte Basis von SONET/SDH-Systemen,
die einen Transportdienst für ATM,
SMDS, Frame Relay, T1, E1 usw. bereitstellen können.
-
Die
Umsetzung einer Rate oder eines Formates in eine andere bzw. ein
anderes ist gut bekannt. Das Standard- oder proprietäre Schema
ermöglicht
jedoch nur einen Transport eines sehr spezifischen Satzes von Formaten
mit formatspezifischer Hardware. Im Allgemeinen ist getrennte Hardware
erforderlich, um jede Art von Signal auf SONET umzusetzen. Es ist
bekannt, sowohl kontinuierliche Signale, die mit einem Takt synchronisiert
sind, als auch ein Burst-Format aufweisende Signale umzusetzen,
die keinen kontinuierlichen Takt haben. Um kontinuierliche Signale
zu übertragen,
wird ein Umschlag oder Wrapper zu dem kontinuierlichen Signal hinzugefügt. Dies
erzeugt jedoch Formate, die keine vordefinierte feste Bitrate haben.
Das resultierende Signal kann nicht zeitmultiplexiert werden, um
auf einem Hochgeschwindigkeits-Netzwerk transportiert zu werden,
weil anderenfalls die Phase oder Synchronität der Information verloren
geht.
-
Es
wurde weiterhin vorgeschlagen, LAN-Signale, wie Ethernet-Signale,
direkt über
eine DWDM-(dichte Wellenlängen-Multiplex-)Verbindungsstrecke
ohne die Verwendung eines synchronen Protokolls, wie SONET/SDH zu übertragen.
Dies bedingt, dass eine der Wellenlängen ausschließlich für das LAN-Signal
verwendet wird, weil es keine Möglichkeit
zum Multiplexieren weiterer Signale auf die gleiche Wellenlänge gibt.
Hierdurch kann der größte Teil
der Bandbreite der vorgegebenen Wellenlänge ungenutzt bleiben, was
in manchen Umständen
unbefriedigend sein kann.
-
Das
US-Patent US-6 522 671 (Solheim et al., mit dem Titel „Protocol
Independent-Rate
Device" mit dem
Anmeldetag vom 10. Mai 1999, das auf die Nortel Networks Corporation übertragen
wurde) beschreibt ein Verfahren zum Transport unterschiedlicher
Arten von Klienten (IP, ATM, SONET, Ethernet usw.) zusammen. Die
irgendeinem vorgegebenen Teil-Raten-Kanal zugeteilte Bandbreite
kann ohne Änderung
der Hardware oder Software bereitgestellt werden.
-
Das
US-Patent US-7 002 986 (Roberts, mit dem Titel „Mapping Arbitrary Signals
Into SONET" mit
Anmeldetag vom 18. Juli 1999, das auf die Nortel Networks Corporation übertragen
wurde, Aktenzeichen 10420RO) beschreibt die Umsetzung willkürlicher
Signale in SONET, um es zu ermöglichen,
dass die Signale mit niedrigem Zeitsteuer-Jitter bei niedrigen Kosten zurückgewonnen
werden. Eine Umsetzungseinrichtung multiplexiert mehrere Teil- oder
Zubringerkanäle
in das eine hohe Rate aufweisende SONET-Netzwerk. Die Umsetzungseinrichtung
wirkt auf der Bit-Ebene, um Stopfbits zu verteilen, die gleichförmig über einen
Rahmen hinweg eingefügt werden,
um die Umsetzung eines willkürlichen
Eingangssignals auf die vordefinierte feste Rate des SONET/SDH-Ausganges
zu ermöglichen.
Dieses Schema und das vorstehende DWDM-Schema erhalten beide die
Zwischenrahmen-Information aufrecht, und sie sind beide für irgendein
beliebiges Rahmenformat transparent, was bedeutet, dass sie in der
Lage sind, irgendein Rahmenformat zu transportieren. Keines hiervon
ist jedoch Rahmen-sensitiv, so dass sie den Nachteil haben, dass
sie nicht in der Lage sind, eine Betriebsverhalten-Überwachung
auszuführen.
-
Weitere
bekannte Schemas schließen
die Einkapselung von Rahmen für
die Übertragung
ein, beispielsweise HDLC (Datensicherungsschicht-Steuerung hoher
Ebene) und SDL (einfache Datenverbindungsstrecke), die von der Firma
Lucent auf den IETF-Web-Seiten veröffentlicht sind. Die SDL-Veröffentlichung
ist ein Vorschlag zum Einkapseln von Rahmen, wie z.B. von PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll)
unter Verwendung von SDL auf SONET/SDH. Derartige Einkapselungsschemas
sind Rahmen-sensitiv und können
daher eine Betriebsverhalten-Überwachung
ausführen.
Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie die Information in den Zwischen-Rahmen-Lücken nicht aufrecht erhalten,
und dass die Umsetzung für
das Rahmenformat spezifisch ist, so dass diese Schemas nicht transparent
sind.
-
Es
ist weiterhin bekannt, eine Schnittstelle zwischen einem Ethernet-Netzwerk
und einem SONET/SDH-System an einem Router oder einer Brücke vorzusehen.
In diesem Fall muss der Router oder die Brücke Schnittstellen haben, die
für mehr
als ein LAN-Protokoll bestimmt sind, und er muss Daten auf das SONET/SDH-System
multiplexieren, doch bedingt dies die Erkennung des Schicht 2/3-Protokolls, das
die Inhalte jedes Rahmens oder Paketes definiert.
-
Ein
Nachteil derartiger Geräte
besteht in der Kompliziertheit der Verarbeitung der Schicht 2/3-Information
und des Pufferns von Paketen, die für verschiedene Ziele bestimmt
sind. Entsprechend sind derartige Geräte dediziert und können keine
Rahmen oder Pakete eines beliebigen Schicht 2/3-Protokolls abwickeln.
-
Es
ist aus der Patentanmeldung WO98/04072 bekannt, dass von einem LAN
empfangene Daten über
eine SONET-Punkt-zu-Punkt-Verbindungsstrecke ohne die Zwischenschritte
der Erzeugung von ATM-Zellen oder anderer umformatierter Mitteilungs-Einheiten übertragen
werden können. Statt
dessen können
die LAN-Daten direkt über die SONET-Verbindungsstrecke
als „Rohdaten" (natives LAN-Rahmenformat) in
SONET-Transportrahmen übertragen
und direkt an dem Empfangsende der SONET-Verbindungsstrecke rekonstruiert
werden.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es
ist ein Ziel der Erfindung, die bekannten Schemas zu verbessern.
-
Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Sende-Schnittstelle
geschalten, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
-
Dies
ist das erste Mal, dass die Vorteile der Betriebsleistungs-Überwachungsfähigkeit
und der Transparenz zusammen möglich
werden, wie dies nunmehr erläutert
wird. Ein Vorteil der Identifikation von Leitungscodes besteht darin,
dass dies ein größeres Ausmaß an Fehlerkorrektur
und damit Betriebsleistungs-Überwachung
ermöglicht,
verglichen mit einer Bit-basierten Schnittstelle. Dies kann von besonderer
Bedeutung sein, wenn sich die Schnittstelle an einer Grenze zwischen
Betriebseinheiten befindet, wie z.B. an einer Klient-Diensteanbieter- Grenze. Besonders
in einem derartigen Fall kann dies ermöglichen, dass eine QoS (Dienstgüte) angeboten
und an einer Klient-/Diensteanbieter-Grenze gemessen wird.
-
Ein
weiterer Vorteil der Tatsache, dass die Umwandlung Leitungscode-sensitiv
ist, besteht darin, dass die Synchronisation einfacher sein kann, weil
Leitungscodes für
die Auffüllung
einfacher hinzugefügt
und entfernt werden können,
wobei Hardware mit niedrigeren Anforderungen verwendet wird, als sie
zum Hinzufügen
oder Entfernen von Bits erforderlich ist. Die Schnittstelle kann
in dem Sinne semi-transparent
sein, dass die Identifikation von Leitungscodes die Schnittstelle
auf solche Formate beschränkt,
die identifizierbare Leitungscodes verwenden, ohne jedoch eine Begrenzung
auf ein bestimmtes OSI-Schicht 2- oder 2-Rahmenformat zu ergeben.
-
Weil
weiterhin die OSI-Schicht 2- oder -3-Verarbeitung, wie sie beispielsweise
in einem konventionellen Router ausgeführt ist, relativ kompliziert ist,
kann die Schnittstelle der Erfindung sehr stark vereinfacht und
damit einfacher in andere Ausrüstungen
integriert werden, verglichen mit beispielsweise dem Router. Ein
Vorteil der Verwendung eines synchronen digitalen Netzwerkes besteht
darin, dass dies die Multiplexierung vereinfacht und weitere Übertragungs-Vorteile
ergibt.
-
Bevorzugte Merkmale
-
Vorzugsweise
umfasst die Schaltung zur Identifikation eines Leitungscodes Schaltungen
zur Identifikation eines Leerlaufcodes in dem ankommenden digitalen
Signal. Ein Vorteil hiervon besteht darin, dass dies die Identifikation
des Anfangs und Endes von Informationsströmen ermöglicht, wie z.B. Paketen mit
veränderlicher
Länge.
-
Vorzugsweise
umfasst die Schaltung zur Identifikation eines Leitungscodes Schaltungen
zur Identifikation eines Typs eines Leerlaufcodes, und die Schaltung
zur Durchführung
der Umwandlung ist so angeordnet, dass sie in das synchrone Datensignal
dem Typ des identifizierten Leitungscodes einschließt. Ein
Vorteil hiervon besteht darin, dass Information, die unter Verwendung
unterschiedlicher Arten von Leerlaufcode übertragen wird, bei der Umwandlung
nicht verloren geht.
-
Vorzugsweise
umfasst das ankommende digitale Signal Pakete, und die Schaltung
zur Durchführung
der Umwandlung ist so angeordnet, dass sie einen oder mehrere der
Leerlaufcodes durch ein Kopffeld zur Anzeige der Länge eines
zugehörigen
der Pakete ersetzt. Dies kann es einem netzabwärts gelegenen Empfänger ermöglichen,
das Ende des zugehörigen
Paketes zu identifizieren und damit die Leerlaufcodes zu identifizieren,
und eine Synchronität
bezüglich
der Pakete und der Lücken
zwischen Paketen aufrecht zu erhalten.
-
Vorzugsweise
hat das Kopffeld eine feste Größe. Dies
kann die Synchronisation in dem Empfänger einfacher machen.
-
Vorzugsweise
ist die Schnittstelle so angeordnet, dass sie sich an den Empfang
ankommender digitaler Signale mit mehr als einer Rate anpasst. Ein Vorteil
hiervon besteht darin, dass die Notwendigkeit einer getrennten Hardware
und Software für
jede Rate nicht mehr länger
besteht. Die Anpassung könnte
automatisch sein oder unter der Steuerung eines Netzwerk-Verwaltungssystems
ausgeführt
werden.
-
Vorzugsweise
umfasst das Format für
das synchrone digitale Netzwerk virtuelle SONET-/SDH-Container.
-
Vorzugsweise
umfasst die Schnittstelle Schaltungen zur Durchführung einer virtuellen Verkettung
der virtuellen SONET-/SDH-Container. In dieser Beschreibung wird
der Ausdruck „virtuelle
Verkettung" verwendet,
wenn das grundlegende Netzwerk keine spezielle Beziehung zwischen
den virtuellen Containern erkennt, die eine Gruppe von virtuell verketteten
virtuellen Containern bilden. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich können derartige
Rahmen-basierte Daten OSI-Schicht 2-Datenrahmen umfassen.
-
Ein
Vorteil besteht darin, dass Verzögerungsänderungen
zwischen unterschiedlichen Pfaden in einem SDH-/SONET-Netzwerk gehandhabt werden
können.
-
Vorzugsweise
umfasst die Schnittstelle einen Multiplexer zum Multiplexieren von
mehr als einem ankommenden digitalen Signal auf das synchrone digitale
Signal. Ein Vorteil besteht darin, dass die Bandbreite effizienter
verwendet werden kann.
-
Weitere Gesichtspunkte der
Erfindung
-
Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Schnittstelle geschaffen,
wie sie im Anspruch 10 angegeben ist.
-
Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Empfänger-Schnittstelle geschaffen,
wie sie im Anspruch 11 angegeben ist. Ein Vorteil hiervon besteht
darin, dass es dies ermöglicht, dass
eine Betriebsleistungs-Überwachungsfähigkeit und
eine Transparenz kombiniert werden können.
-
Vorzugsweise
umfasst die Schnittstelle eine Taktnachsteuerung zum Einfügen oder
Entfernen von einem oder mehreren der Leitungscodes, um die ankommende
Datenrate an die erforderliche abgehende Datenrate anzupassen.
-
Vorzugsweise
ist die Empfänger-Schnittstelle
so angeordnet, dass sie virtuelle SONET-/SDH-Container empfängt.
-
Vorzugsweise
umfasst die Empfänger-Schnittstelle
Schaltungen zur Kombination von Information von virtuell verketteten
Containern, bevor das ursprüngliche
ankommende digitale Datensignal zurückgewonnen wird.
-
Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein entsprechendes Verfahren
und entsprechende Software zur Umwandlung eines ankommenden digitalen
Signals in ein synchrones digitales Signal.
-
Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein SDH-/SONET-Netzwerk-Element,
das die vorstehende Schnittstelle umfasst.
-
Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein System, das die
vorstehende Empfangs-Schnittstelle und Schaltungen zur Überwachung
der QoS-Betriebsleistung umfasst.
-
Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein Verfahren zur Verwendung
eines Datenübertragungsdienstes,
der über
ein Telekommunikations-Netzwerk bereitgestellt wird, und das den
Schritt des Bewirkens umfasst, dass Daten über die vorstehende Schnittstelle übertragen
werden.
-
Irgendeines
der bevorzugten Merkmale kann mit irgendeinem der vorstehend genannten
Gesichtspunkte kombiniert werden, wie dies für den Fachmann ersichtlich
ist.
-
Weitere
Vorteile sind für
den Fachmann ersichtlich, insbesondere bezüglich irgendeines anderen bekannten
Standes der Technik als dem, der vorstehend erläutert wurde.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nunmehr im Einzelnen in Form eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 und 2 typische
Telekommunikations-Netzwerke für
die Datenübertragung
zeigen, die Ausführungsformen
der Schnittstelle verwenden;
-
3 in
schematischer Form Hardware-Elemente einer Ausführungsform der Schnittstelle
zeigt;
-
4 funktionelle
Elemente einer Ausführungsform
der Schnittstelle zeigt;
-
5 funktionelle
Elemente einer Ausführungsform
der Empfänger-Schnittstelle zeigt;
-
6 in
schematischer Form zeigt, wie eine Zwischen-Paket-Lücke mit
Kopffeld-Information in einer Ausführungsform der Schnittstelle
ersetzt wird; und
-
7 zeigt,
wie das Format eines ankommenden FIBRECHANNEL-Rahmens in der Schnittstelle geändert wird.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Die
nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele
wurden unter Berücksichtigung
einer Anzahl von Erwägungen
entwickelt, unter Einschluss von Folgendem:
- • Um eine
Anzahl von unterschiedlichen Paketprotokollen zwischen Endbenutzern über ein
SONET-/SDH-Netzwerk zu transportieren.
- • Um
eine Zubringer- oder Teilkanal-Karte (Trib) für SONET-/SDH-ADMs zu implementieren,
die den weitestmöglichsten
Bereich von Paketprotokollen und Datenraten übertragen kann.
- • Um
die Transporte so effizient wie möglich hinsichtlich der erforderlichen
Netzwerk-Bandbreite zu transportieren, indem eine virtuelle Verkettung verwendet
wird, falls passend.
-
Die
beschriebenen Beispiele beruhen auf der Tatsache, dass eine Anzahl
von unterschiedlichen Paketprotokollen ein Schlüsselmerkmal gemeinsam hat.
Dies ist die Übertragung über ein
Medium mit einem konstanten Bitstrom, wobei spezielle Codes zur
Anzeige der Lücke
zwischen Paketen (und damit dem Anfang und dem Ende von Paketen)
verwendet werden. Wenn daher eine Schnittstelle wie z.B. ein SONET-/SDH-Trib
den „Lücken"-Code (der üblicherweise
als „Leerlauf"-Code bezeichnet
wird) der an der Endbenutzer-Schnittstelle erscheint, erkennen kann,
so kann sie auch vollständige
Pakete an dieser Schnittstelle erkennen. Bei der Erkennung eines
vollständigen
Paketes kann der SONET-/SDH-Trib das Paket über das SONET-/SDH-Netzwerk
an das abschließende
Ziel übertragen.
Das Paket muss mit einer Rate übertragen
werden, die gleich oder höher
als die maximale Datenankunftsrate ist.
-
Bei
Empfang des Paketes an dem Ziel-SONET-/SDH-Trib (es ist lediglich
erforderlich, auf den Start des Paketes zu warten), kann der Trib
das Paket an den Endbenutzer mit einer „nominellen" Rate liefern. Einige
Protokolle verwenden unterschiedliche Leerlaufcodes zur Übertragung
von Information. Der Typ des Leerlaufcodes wird ebenfalls über die SDH-Verbindungsstrecke übertragen
und wird an dem Ziel reproduziert.
-
1 und 2.
SONET-/SDH-Daten-Netrwerke
-
Die 1 und 2 zeigen
in schematischer Form typische Telekommunikations-Netzwerke für die Datenübertragung,
bei denen Ausführungsformen
der Schnittstelle verwendet werden. Das SONET-/SDH-Format für ein synchrones
Daten-Netzwerk wird nunmehr kurz beschrieben.
-
Datenübertragungsformate
können
in synchrone oder kontinuierliche Formate, wie z.B. SONET/SDH und
asynchrone oder Burst-Formate unterschieden werden. Burst-Formate haben keinen kontinuierlichen
Takt, und die Übertragung
derartiger Signale erfordert keine vorgegebene Phasenbeziehung zwischen
Bursts. Andererseits hat die Phase des Taktes von kontinuierlichen
Formaten eine Kontinuität
unter normalen Bedingungen, und die Frequenz des Taktes ist begrenzt.
Beispiele derartiger Begrenzungen sind ±20 ppm (Teile pro Million
der Bitrate) und ±100
ppm.
-
Das
dominierende Signalformat in Lichtleitfaser-Netzwerken folgt der
synchronen Norm SONET in Nordamerika und SDH an anderen Orten. In
dieser Beschreibung wird der Ausdruck SONET/SDH als ein allgemeiner
Ausdruck für
beide Formate verwendet. SONET ermöglicht das Multiplexieren,
Hinzufügen
und Abzweigen und den allgemeinen Transport von Signalen. Für einen
Dienst stellt es ein wertvolles Merkmal dar, in einfacher Weise über ein
SONET-Netzwerk transportiert werden zu können, weil es dies dem Netzwerk-Anbietern
ermöglicht,
eine große
Basis von installierten SONET-kompatiblen Ausrüstungen zu nutzen.
-
SONET
ist eine physikalische Träger-Technologie,
die einen Transportdienst für
ATM, SMDS, Frame Relay, T1, E1 usw. bereitstellen kann. Weiterhin
ergeben die Verwaltungs-Wartungs- und Bereitstellungs-(OAM&P-)Merkmale von
SONET die Fähigkeit,
das Ausmaß der
Rücken-zu-Rücken-Multiplexierung
zu reduzieren, und, was noch wichtiger ist, die Netzwerk-Anbieter
können
die Betriebskosten des Netzwerkes verringern.
-
Die
SONET-Normen ANSI T1.105 und Bellcore GR-253-CORE definieren die
physikalische Schnittstelle, die optischen Leitungsraten, die als
optische Träger-(OC-)Signale bekannt
sind, ein Rahmenformat und ein OAM&P-Protokoll. Die optoelektrische
Umwandlung erfolgt am Rand des SONET-Netzwerkes, wo die optischen
Signale in ein elektrisches Standardformat umgewandelt werden, das
als das synchrone Transportsignal (STS) bezeichnet wird, das das Äquivalent
des optischen Signals ist. Im Einzelnen werden die STS-Signale von
einem jeweiligen optischen Träger übertragen,
der entsprechend dem STS definiert ist, das er überträgt. So wird ein STS-192-Signal
von einem optischen OC-192-Signal übertragen.
-
Der
STS-1-Rahmen besteht aus 90 Spalten × 9 Reihen von Bytes, die Rahmenlänge beträgt 125 Mikrosekunden.
Ein Rahmen umfasst Transport-Zusatzdaten (TOH), die 3 Spalten × 9 Reihen
von Bytes belegen, und einen synchronen Nutzdaten-Umschlag (SPE)
der 87 Spalten × 9
Reihen von Bytes belegt. Die erste Spalte des SPE wird durch Pfad-Zusatzdatenbytes
belegt.
-
Als
solches hat ein STS-1 eine Bitrate von 51840 Mb/s. Niedrigere Raten
sind Teilmengen von STS-1 und sind als virtuelle Zubringer oder
Teilkanäle (VT)
bekannt, die Raten unterhalb von DS3 transportieren können. Höhere Raten,
STS-N, wobei N = 1, 3, 12, ..., 192 oder höher ist, werden durch Multiplexieren
von Zubringern mit einer niedrigeren Rate aufgebaut, wobei SONET-Hinzufügungs-/Abzweigungs-Multiplexer verwendet
werden. Ein STS-N-Signal wird durch Verschachteln von N STS-1-Signalen gewonnen.
Beispielsweise besteht ein STS-192 aus 192 STS-1-Zubringern, die jeweils getrennt sichtbar sind,
und die getrennt innerhalb des Umschlages ausgerichtet sind. Die
einzelnen Zubringer könnten eine
unterschiedliche Nutzlast übertragen,
jeweils mit einem unterschiedlichen Ziel.
-
Das
STS-N hat einen TOH, der aus allen N TOHs der einzelnen Zubringer
besteht, und eine SPE, die aus allen N SPEs der Zubringer aufgebaut ist,
jeweils mit ihrem eigenen POH. Einige Dienste, die mit einer höheren Rate
arbeiten, werden in einem STS-Nc-Signal (c für Verkettung) übertragen.
Die STS-1s in dem STS-Nc-Signal werden zusammengehalten. Der gesamte
Umschlag des STS-Nc-Signals wird als eine einzige Einheit statt
in Form von N einzelnen Einheiten gelenkt, multiplexiert und transportiert.
Die TOH am Beginn des SPE für
die N Bestandteile sind alle miteinander ausgerichtet, weil alle die
Bestandteile von der gleichen Quelle mit dem gleichen Takt erzeugt
werden. Das erste St-1 in dem verketteten Signal überträgt den einzelnen
Satz von POH was alles ist, was für ein STS-Nc erforderlich ist.
-
Die
Umsetzung von einer Rate oder einem Format in eine oder ein anderes
ist gut bekannt. Bellcore TR-0253 beschreibt im Einzelnen die Standard-Umsetzungen
der üblichen
asynchronen Übertragungsformate
(DS0, DS1, D52, DS3 usw.) in SONET. Ähnliche Umsetzungen sind für die ETSI-Hierarchie-Umsetzung
in SDH definiert. Optische Übertragungs-Ausrüstungen
haben ein proprietäres
Format in ein anderes umgesetzt. Beispielsweise könnte FD-565
das proprietäre
FD-135-Format der Firma Nortel sowie das DS3-Standardformat übertragen. Die
Normen oder proprietären Schemas
ermöglichen jedoch
nur den Transport eines sehr spezifischen Satzes von Signalen mit
einer formatspezifischen Hardware. Diese Verfahren der Umsetzung
können nicht
zur Umsetzung von Raten verwendet werden, die erheblich von der
Norm abweichen. Weiterhin sind diese Umsetzungen jeweils präzise auf
ein bestimmtes Format und eine bestimmte Bitrate abgeglichen, mit
einer Toleranz von beispielsweise ±20 ppm. Wenn ein Signal beispielsweise
eine Bitrate hat, die nur 1% von der eines DS3 abweicht, so kann
es nicht im SONET übertragen
werden. Zusätzlich
ist im Allgemeinen eine unterschiedliche Hardware-Einheit erforderlich,
um die Umsetzung jeder Art von Signal durchzuführen. Eine Leitungscodierung,
wie z.B. 8B/10B oder 4B/5B kann verwendet werden und erzeugt ein
Format mit einer höheren
Rate als das ursprüngliche
Signal.
-
1
-
1 zeigt,
wie ein ESCON-Gerät 110,
ein FIBRECHANNEL 100 und ein Ethernet-LAN 120 mit anderen ähnlichen
Geräten über ein
synchrones digitales Netzwerk gekoppelt werden kann, wie z.B. über ein
SONET-/SDH-Netzwerk. Die ESCON-, FIBRECHANNEL- und Ethernet-Geräte sind
mit einem SONET-/SDH-Endgeräte-Multiplexer 130 gekoppelt, der
ein 16Xe-Gerät
sein kann, wie dies ange-geben ist. Der ESCON-Lichtleitfaserkanal
und die Ethemet-Eingänge
werden als Zubringer betrachtet. Sie können in elektrischer oder optischer
Form vorliegen. Sie werden in dem Endgeräte-Multiplexer unter Verwendung
einer Sende-Schnittstelle 190 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zusammengefügt, für die Beispiele
nachfolgend ausführlicher
beschrieben werden. Das SONET-/SDH-Netzwerk schließt Zwischen-Elemente 140,
wie z.B. Hinzufügungs-/Abzweigungs-Multiplexer
(ADM) oder Kreuzverbindungen ein (von denen eine mit 64X bezeichnet
ist).
-
Ein
weiterer Endgeräte-Multiplexer 150 empfängt das
SONET-SDH-Signal (das wiederum entweder elektrisch oder optisch
sein kann). Der Endgeräte-Multiplexer
umfasst eine Empfangs-Schnittstelle 200 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, die zum Demultiplexieren und Rückgewinnen der ursprünglichen
ESCON- und Ethernet-Signale
verwendet werden kann und sie dann an jeweilige Ziel-ESCON-, FIBRECHANNEL-
und Ethernet-Geräte 170, 160, 180 weiterleitet.
Der Sendepfad kann selbstverständlich
bidirektional sein, wenn eine Empfangs- und Sende-Schnittstelle
an beiden Enden gibt.
-
2
-
2 zeigt
ein ähnliches
Netzwerk, das dieses Mal sowohl einen SONET-/SDH-Teil als auch einen
optischen Teil in Form eines Ringes einschließt. Drei ADMs 200, 210, 220 sind
auf dem Ring gezeigt. Soweit anwendbar wurden die gleichen Bezugsziffern,
wie in 1 verwendet. Die FIBRECHANNEL-Geräte wurden
aus Gründen
der Klarheit fortgelassen. Verschiedene unterschiedliche Architekturen sind
für ein
SONET-/SDH-Netzwerk vorstellbar. Der optische Ring kann ein WDM-Ring
sein. In diesem Fall ist eine Sende-Schnittstelle 190 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung in dem 16Xe-Endgeräte-Multiplexer 130 vorgesehen.
Die Empfangs-Schnittstelle 230 ist
teilweise an dem ADM-Gerät 220 auf
dem optischen Ring und teilweise an der Grenze der SONET-/SDH- und
optischen WDM-Teile vorgesehen. An dem ADM 220 werden die
Zubringer oder Teilkanäle
angepasst und auf ein virtuelles Container-Format multiplexiert,
das für
SONET-/SDH geeignet ist, sie werden jedoch auf einer Wellenlänge des
WDM-Netzwerkes ausgesandt. An der Verbindung mit dem SONET-/SDH-Netzwerk
können
an einem weiteren ADM 200 die virtuellen Container in Zeitmultiplex-Verfahren
mit anderen virtuellen Containern zusammengeführt werden, und es können zusätzliche
Zusatzdaten hinzugefügt
werden. Das Senden kann in beiden Richtungen ausgeführt werden,
wenn eine Sende-Schnittstelle und eine Empfangs-Schnittstelle an
jedem Ende vorgesehen sind.
-
Steuerung der Rate
-
Ein
Implementierungs-Ziel besteht darin, dass ein Zubringer oder Trib,
der von dem Netzwerk-Betreiber eingesetzt wird, in der Lage ist,
mehrere Endbenutzer-Datenprotokolle
zu übertragen. Unter
Verwendung einer physikalischen Schnittstelle ist es möglich, die
Tatsache auszunutzen, dass FIBRECHANNEL-, ESCON- und optische Gigabit-Ethernet-Protokolle
alle den gleichen Leitungscode und „Leerlauf/Spezial"-Zeichen verwenden.
Daher kann ein Trib diese Protokolle unter Verwendung der gleichen
physikalischen Schnittstelle abwickeln, wenn der Trib sich an die
spezielle Datenrate der Endbenutzer-Daten anpassen kann. An dem
Zielende muss diese Datenrate ebenfalls bekannt sein, um die Daten
auszugeben. Die Anpassung an die Endbenutzer-Datenrate könnte automatisch
sein, wobei die aktuelle Datenrate gemessen und automatisch an das
ferne Ende übertragen
würde,
oder sie könnte durch
ein Netzwerk-Verwaltungssystem konfiguriert werden.
-
Die
Konfiguration durch ein Verwaltungssystem kann bevorzugt werden,
weil dies es einem Netzwerk-Betreiber ermöglicht, für die Bandbreiten-Nutzung Gebühren zu
erheben. Jede Alternative einer automatischen Anpassung oder Konfiguration
könnte unter
Befolgung gut bekannter Konstruktionsprinzipien implementiert werden,
so dass sie hier nicht ausführlicher
beschrieben werden muss. Es ist weiterhin möglich, mehrfache physikalische
Schnittstellen zu unterstützen,
um zusätzlich
andere Protokolle wie Ethernet 100bT zu unterstützen. Die Benutzung dieser
physikalischen Schnittstelle durch den Endbenutzer würde wiederum
automatisch erfasst und konfiguriert werden. Auch die Implementierung
hiervon könnte
unter Befolgung gut bekannter Konstruktionsprinzipien ausgeführt werden,
so dass sie hier nicht ausführlicher
beschrieben werden muss.
-
Steuerung von Leerlaufcodes
-
Um
unterschiedliche Protokolle zu berücksichtigen, ist es erforderlich,
dass der Trib entweder automatisch das verwendete Protokoll feststellt
oder dass er konfiguriert wird. Sobald das Protokoll bekannt ist,
können
die verschiedenen „Leerlaufcodes" und ihre Bedeutungen
an einem Empfänger
erkannt werden. Die Bedeutung kann über die SDH-Verbindungsstrecke übertragen
werden. Ein Beispiel hiervon ist der FIBRECHANNEL, der geordnete
4-Oktett-Sätze
verwendet, die jeweils mit einem „speziellen Zeichen" beginnen. Die speziellen
Zeichen werden unter Verwendung des 10-Bit-Formates auf der seriellen
Verbindungsstrecke codiert, sie können nicht in SDH-Oktetten
codiert werden.
-
Eine
Alternative würde
darin bestehen, dass die Zubringer die verschiedenen Codes, die
zwischen Paketen verwendet werden, nachbilden („Spoof"). Ein Vorteil der Nachbildung besteht
darin, dass dies die Verzögerungen
verringern kann, die durch das Warten auf eine Bestätigung von
einem Ziel während
eines Quittungsaustausch-Protokolls hervorgerufen
werden. Derartige Verzögerungen können in
erheblichem Ausmaß die
Datenrate für eine
Langstrecken-Kommunikation (beispielsweise > 10 km) für manche Protokolle verringern.
Für ESCON ist
die Nachbildung bereits eine akzeptierte Technik, und sie kann in
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung implementiert werden, falls dies gewünscht ist.
-
Ein
Nachteil der Nachbildung entsteht, wenn die Rolle des semi-transparenten
Zubringers eine Alternative zu einer dunklen Lichtleitfaser/Wellenlänge ist,
die die Zwischen-Paket-Information übertragen würde. Ein Antworten würde bedeuten,
dass der Zubringer eine Rolle in dem Endbenutzer-Netzwerk übernimmt,
die außerhalb
der Kontrolle des Benutzers liegt und möglicherweise nicht das ist,
was der Benutzer wünscht.
-
Die
Datenrate in einem SDH-Zubringer an einem Ende und die Datenrate
aus einem SDH-Zubringer an dem anderen wird nicht identisch sein.
Dies bedeutet, dass es von Zeit zu Zeit erforderlich sein wird,
einen Puffer-Unter-/Überlauf
an dem Ziel zu verhindern. Dies wird durch Verlängern oder Verkürzen der
Zwischen-Paket-Lücke
erzielt. Für
FIBRECHANNEL erfolgt dieses Strecken oder Schrumpfen in Schritten
von 4 Oktetten (dies ist das Verhalten, das von dem FIBRECHANNEL
als „Zeitnachsteuerung" bezeichnet wird).
-
Vorzugsweise
erfolgt ein Strecken/Schrumpfen lediglich während Leerlaufzuständen (und
nicht während
anderer spezieller Sequenzen) und lediglich wenig häufig, wie
dies durch Taktdifferenzen bestimmt wird. Daher muss die verwendete
Datenübertragungstechnik
die ursprünglichen
Zwischen-Paket-Lücken
so weit wie möglich
aufrecht erhalten. Speziell sollte eine nicht vorhersagbare Vergrößerung der
Zwischen-Paket-Lücke
vermieden werden, weil eine zusätzliche
SDH-Bandbreite erforderlich sein würde, um dies zu berücksichtigen.
Die Aufrechterhaltung der Zwischen-Paket-Lücken erfordert, dass die zur Übertragung
von Paketen über
das SONET-/SDH-Netzwerk verwendete Paket-Abgrenzungstechnik eine
bekannte Größe hat und
die Zwischen-Paket-Lücken
mit der feinstmöglichen
Auflösung „quantisiert".
-
3
-
3 zeigt
in schematischer Form Hardware-Merkmale einer Ausführungsform
der Sende-Schnittstelle und der Empfangs-Schnittstelle zusammen
auf einer einzigen Karte. Auf der linken Seite ist eine Rückwandebenen-Schnittstelle
gezeigt, die die SONET-/SDH-Signale überträgt. Zwei getrennte Pfade sind
für eine
Redundanz vorgesehen, gefolgt von gut bekannten Schutzumschalt-Pfad-Anordnungen.
Eine SDH-Rahmenbildungs-Einrichtung 300 wird von einem
Multiplexer/Demultiplexer 310 gespeist. Dieser multiplexiert
oder demultiplexiert in der Zeitdomäne eine Anzahl von getrennten
Datenpfaden, um die SDH-Rahmenbildungseinrichtung mit virtuellen
Verkettungs-Logikblöcken 320 zu
koppeln.
-
Jeder
virtuelle Verkettungs-Logikblock ist nicht wesentlich, doch ermöglicht er
bei seiner Implementierung eine effizientere Nutzung der Bandbreite, weil
eine Anzahl von kleineren virtuellen Containern anstelle eines großen virtuellen
Containers verwendet werden kann. Einzelheiten, wie dieses virtuelle Verkettungs-Verfahren
zu implementieren ist, stehen in der vorstehend genannten US-Patent-anmeldung mit
dem Titel „CONCATENTION
OF CONTAINERS IN SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY NETWORK" zur Verfügung und
wurden vor den betreffenden Normungsorganisationen veröffentlicht,
so dass sie dem Fachmann gut bekannt sind und hier nicht ausführlich beschrieben
werden müssen.
-
Jeder
virtuelle Verkettungsblock ist mit einem Leitungscode-Erkennungs-
und Umsetzungsblock 330 gekoppelt. Diese Blöcke werden
weiter unten ausführlicher
unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
Zusammengefasst ist festzustellen, dass sie zur Erkennung des Leitungscodes des
ankommenden digitalen Signals dienen und eine geeignete Umsetzung
ausführen,
um das Signal für die
Einfügung
in das synchrone digitale Ausgangssignal bereit zu machen. Der Leitungscode
des ankommenden digitalen Signals wird erkannt und dazu verwendet,
um den Anfang und das Ende von Rahmen zu bestimmen und daher die
Zwischen-Rahmen-Information
zu bestimmen.
-
Andere
Elemente auf der Karte schließen physikalische
Schnittstellen 340 für
jeden der Leitungscode-Erkennungs- und Umsetzungsblöcke, und
ein Transport-Steuer-Teilsystem 370 ein.
Der Rahmenbildungsblock, der Multiplexer, die virtuellen Verkettungsblöcke und
die Leitungscode-Erkennungs- und Umsetzungsblöcke können vorzugsweise in einem
Bauteil 30 von einem ASIC- oder FPGA-Typ implementiert
werden. Andere Teile können eine
konventionellere im Handel erhältliche
Hardware verwenden. Eine typische Anordnung von physikalischen Schnittstellen
könnte
2 ESCON, 2 FIBRECHANNEL- und 4 Ethernet (100BasisT) mit geeigneten
Seriell/Parallel und Parallel/Seriell-Wandlern und Taktschaltungen
einschließen.
-
Beim
Betrieb als einer Empfangs-Schnittstelle, wie dies nachfolgend anhand
der 5 beschrieben wird, verläuft der Signalfluss in der
Rückwärtsrichtung.
Die Erkennungs- und Umsetzungsblöcke müssen das
ursprüngliche
Signal durch Erkennen spezieller Kopffelder, durch deren Ersetzen
durch die ursprüngliche
Zwischen-Rahmen-Information und durch Einfügen oder Löschen unnötiger Leitungscodes wieder
herstellen, um es zu ermöglichen,
dass das Signal mit der ursprünglichen
Rate unabhängig von
der präzisen
Rate des synchronen Digitalsignals ausgegeben wird.
-
4
-
4 zeigt
funktionelle Elemente in einer Ausführungsform des Leitungscode-Erkennungs- und Umsetzungsblockes 330 nach 3.
Sie zeigt, was mit den Daten in einer Richtung geschieht. Die andere
Richtung ist in 5 gezeigt.
-
Eine
physikalische Schnittstelle 400, 410, 420 ist
an unterschiedliche digitale Datensignale anpassbar, die auf der
gleichen physikalischen Lichtleitfaser oder einem Leiter ankommen
können.
Sie kann für
die Durchführung
mehrfacher Decodier-Operationen parallel und die Auswahl von dem,
was auch immer arbeitet, anpassbar gemacht werden. Sie gewinnt den
Takt, die Bit- und Byte/Wort-Ausrichtung zurück, sie
decodiert den Leitungscode und sie kann eine Seriell/Parallel-Umwandlung
ausführen.
Die resultierenden Ausgänge
würden
einen 8-Bit-Datenbus plus eine Anzeige von normalen oder speziellen
Zeichen (KD) einschließen,
die weiter unten ausführlicher
beschrieben wird, und sie zeigt weiterhin an, wenn sie eine Leitungscode-Verletzung
feststellt.
-
Ein
Wähler 470 wählt aus,
welche physikalische Schnittstelle oder welche Art von decodiertem ankommenden
Datensignal der nächsten
Stufe zugeführt
wird. Eine Überwachungs-
und Steuerfunktion 480 verwendet diese Information und
erkennt den Start eines Rahmens und das Ende eines Rahmens und zählt Codeverletzungen
sowie die Anzahl von guten/schlechten Rahmen zur Verwendung durch
ein Betriebsleistungs-Überwachungssystem.
-
Die
Daten unter Einschluss der Zwischen-Paket-Daten werden an einen
FIFO (Speicher, bei dem das erste Datenelement als erstes ausgegeben
wird) 490 für
eine Zeitnachsteuerung gesandt. Wie dies gezeigt ist, überbrückt der
FIFO die Domäne
des Datentaktes auf der Grundlage des ankommenden Datensignals und
die des SDH-Container-Taktes. Der Ausgang des FIFO wird einem Registerblock
zugeführt,
der zum Ersatz von zumindest einem Teil der Zwischen-Paket-Information
durch Kopffeld-Information verwendet wird. Diese Einkapselung der
Pakete erfolgt so, dass Pakete an dem Empfänger in zuverlässiger Weise
detektiert werden können,
selbst wenn die Pakete eine veränderliche Länge aufweisen,
ohne dass es erforderlich ist, den Inhalt der Pakete zu kennen.
Dies macht die Übertragung
unabhängig
von den Inhalten des Paketes und damit unabhängig von Information für die OSI-Schicht
2 oder 3-Verarbeitung.
-
Ein
Block 500 ist für
die FIFO-Steuerung und zur Erzeugung von Kopffeld-Information, Spezial-Kopffeldern
und normalen Kopffeldern zum Ersatz von Leitungscodes, wie z.B.
Lückencodes
zu passenden Zeiten vorgesehen, in Abhängigkeit davon, von welcher
Art das Eingangs-Datensignal ist und auf welchen Eingangssignalen
Lückencodes
vorliegen. Normale Kopffelder können
nicht erzeugt werden, bevor sich nicht ein vollständiger Rahmen
in dem FIFO befindet. Spezial-Kopftelder
zum Stopfen in den SDH-Container werden entweder während des Wartens
auf einen vollständigen
Rahmen in dem FIFO oder dann erzeugt, wenn der FIFO die geordneten
Sätze ausgibt.
Um spezielle Kopffelder zum Ersetzen von geordneten Sätzen zu
erzeugen, ist es erforderlich, Sequenzen von geordneten Sätzen zu überprüfen (beispielsweise
Synchronisations-Takt-Anforderungen), und eine Nicht-Modulo-4-Anzahl
von Oktetten vor einem Start eines Rahmens zu erfassen.
-
Es
sei bemerkt, dass ein normales Kopffeld an den Anfang eines Paketes
gelangt und den Abstand zu dem nächsten
Kopffeld angibt, das ein spezielles Kopffeld an dem Ende sein wird.
Daher kann die sendende Schnittstelle das Senden eines Paketes erst
dann beginnen, wenn das Ende in einem FIFO empfangen wurde. Daher
können
die Daten über
das SDH-Netzwerk nicht während
eines Paketes auslaufen. Damit treten Stopf-Spezialkopffelder lediglich
während
der Intervalle zwischen Paketen auf.
-
Der
Block 520 ist ein Wähler
zur Ermöglichung
des Einfügens
von Kopffeldern, zur Schaffung einer Parallel-Seriell-Umwandlung
und zur Steuerung der Ausgangs-Zeitsteuerung,
in Bereitschaft für die
nächste
Stufe, die eine Multiplexierung und SHD-Rahmenbildung sein würde. Die
Erzeugung des SDH-Containers ist eine übliche Praxis (es kann ein
Container, eine reale Verkettung oder eine virtuelle Verkettung
sein), und sie ist Ausrüstungs-spezifisch.
-
5. Empfangs-Schnittstellen-Funktionen
-
Die
Empfangs-Schnittstelle umfasst einen Block 550 zur Aufrechterhaltung
einer Synchronisation mit den Kopffeldern, so dass Paket-Start-
und End-Punkte selbst für
Pakete mit veränderlicher
Länge identifiziert
werden können.
Irgendwelche Kopffelder, die ausschließlich zum Stopfen hinzugefügt werden,
ohne dass sie eine Zwischen-Paket-Information übertragen, werden hier verworfen.
Ein Alarm kann ausgelöst
werden, wenn eine Kopffeld-Synchronisation verloren geht, weil dies
einen Datenverlust hervorrufen kann, wenn die Paket-Start- und End-Punkte
nicht erkannt werden können.
Eine Seriell-Parallel-Umwandlung würde an den Daten durchgeführt. Ein
kleiner FIFO 560 ist an der nächsten Stufe vorgesehen und
wird durch eine FIFO-Füll-Überwachungseinrichtung 550 gesteuert,
um die zwei Taktdomänen zu überbrücken, den
SDH-Containerblock und die Ausgangs-Datentakt-Domäne. Die
FIFO-Größe sollte
ausreichend sein, um SDH-Zusatzdaten-Lücken zu überwinden, Stopf-Kopffelder
zu verwerfen und Datenraten-Differenzen auszugleichen.
-
Ein
Registerblock 570 ist unter der Steuerung eines Blockes 580 vorgesehen,
um einen Ersatz von Kopffeldern durch entsprechend geordnete Sätze zu ermöglichen,
um eine Rückgewinnung
des ursprünglichen
Signals zu erreichen. Weiterhin wird eine spezielle Verarbeitung
von FIBRECHANNEL-SoF und und EoF hier ausgeführt, wie dies anhand der 7 beschrieben
wird. Der Wählerblock 590 wird
ebenfalls durch den Block 580 gesteuert und ermöglicht das
Einfügen
von Kopffeldern zu der richtigen Zeit. Dieser Block gibt ein 8-Bit-Signal
mit einer Anzeige von normalen oder speziellen Zeichen (K/D) und
eine Anzeige von Codeverletzungen, falls erforderlich, an die physikalische
Schnittstelle 600 für eine
Ausgabe aus. Die oben erwähnte
Nachbildung würde
durch den Block 580 durchgeführt. Dies würde das Abfangen einer Quittungsaustausch-Anforderung
und der Antwort mit einer künstlichen
Bestätigung
stellvertretend für
das wahre Ziel der Daten beinhalten.
-
Ein
Betriebsleistungs-Überwachungsblock 590 kann
hier oder an einer entfernten Stelle vorgesehen sein, um die Betriebsleistung
zur Verwendung in QoS-Messungen festzustellen, die als Grundlage für die Rechnungsstellung
an einen Kunden durch einen Diensteanbieter für die Datenübertragung verwendet werden
kann.
-
Die Takte an der Empfangs-Schnittstelle
-
Bei
Empfang von Daten von der SDH-Verbindungsstrecke werden Spezial-Kopffelder, die zum Stopfen
auf der Verbindungsstrecke verwendet werden, verworfen. Andere spezielle
Kopffelder werden auf die passenden geordneten Sätze umgewandelt.
-
Sobald
dies erfolgt ist, ist die Datenrate die gleiche wie die Endbenutzer-Eingangs-Datenrate an dem
anderen Ende der Verbindungsstrecke, so dass zwei Alternativen zur
Ableitung eines Taktes für
die Ausgabe der Daten verfügbar
sind:
-
- a) Verwendung einer Phasenregelschleife, die
auf die Daten verriegelt ist:
dies hat den Vorteil einer angepassten
Datenrate, hat jedoch die Nachteile von Jitter, Glättungsschaltungen
usw.
- b) Synthetisieren der nominellen Datentakt-Frequenz:
dies
hat den Vorteil, dass ein sauberer Takt erzeugt wird, erfordert
jedoch eine Datenraten-Anpassung durch das Einfügen/Entfernen von Verbindungsstrecken „Leerläufen" zwischen Paketen.
Die Leerlauf-Einfügung
ist relativ einfach zu implementieren (sollte jedoch in der Mitte
einer Sequenz von geordneten Sätzen
auftreten). In jedem Fall ist das Einfügen oder Entfernen von Leerlaufcodes
beträchtlich
einfacher als das Einfügen
oder Entfernen von Bits bei hohen Datenraten. Ein Entfernen von
Leerlaufcodes kann ein Warten über
eine Anzahl von Rahmen für
eine Gelegenheit erfordern.
-
Eine
bevorzugte Implementierung beinhaltet die Verwendung eines SDH-Knotentaktes (+/–4,6 ppm),
um einen Datentakt an dem oberen Ende der zulässigen Toleranz zu erzeugen.
Dies würde
eine größere Wahrscheinlichkeit
der Notwendigkeit eines Einfügens
anstelle eines Entfernens von Leerlaufcodes ergeben.
-
Die
Takttoleranz ist +/–100
ppm für
FIBRECHANNEL. Für
Ethernet/schnelles Ethernet gilt +/–50 ppm (RMII-Konsortium-Spezifikation).
Die RMII-Konsortium- Spezifikationen
schließen
einige nützliche
Bemerkungen über
das zulässige Schrumpfen
von Zwischen-Paket-Lücken
ein. Die Gigabit-Ethernet-Spezifikation ist +/–100 ppm. Es wurde vorgeschlagen,
dass Geräte
ungefähr
+/–150
ppm tolerieren sollten, um Daten von irgendwelchen NICs zu akzeptieren.
-
6 Paket-Abgrenzung
in dem Empfänger:
-
Um
den Anfang und das Ende eines Paketes an dem Empfänger zu
erkennen, kann die gut bekannte HEC-(Kopffeld-Fehlerkorrektur-)Technik,
die für
ATM verwendet und genormt ist, nicht verwendet werden, wenn die
Abgrenzung unbekannte und sich ändernde
Paketlängen
berücksichtigen
muss. Daher wird sie modifiziert, wie dies in 6 gezeigt
ist.
-
Die
Abgrenzung verwendet nunmehr eine Sequenz von 4 Oktetten, wobei
das 2 Oktette umfassende Längenfeld
die „Kenntnis" der eine feste Länge aufweisenden
ATM-Zellen ersetzt und die anderen 2 Oktette die CRC-16 der Länge sind.
Die Länge zeigt
die Entfernung in Bytes bis zum nächsten „Kopffeld" an. Dies macht die Synchronisation
aufgrund der Möglichkeit
von Bitfehlern kompliziert, die in dem Längenfeld hervorgerufen werden,
doch gibt es bekannte Techniken, um dies zu handhaben.
-
Es
ist zu erkennen, dass ein 4 Oktett-Kopffeld die Benutzer-Zwischen-Paket-Lücke in Schritten von
4 Oktetten quantisiert. Die maximale Zwischen-Paket-Lücke in Lichtleitfaser-Kanälen ist
6 „Grundelemente" von einem Sender,
was auf ein Minimum von 2 „Grundelementen" an einem Empfänger reduziert
werden kann. Die Lücke ändert sich
in Schritten von einem „Grundelement". Die minimale Ethernet-Zwischen-Paket-Lücke von
einem Sender ist 12 Oktette, was reduziert werden kann. An einem Empfänger ändern sich
Gigabit-Ethernet-Lücken
in Schritten von 1 Oktett. Das Kopffeld muss weiterhin die Art der „Grundelemente" übertragen, die auf der Verbindungsstrecke
während
der Zwischen-Paket-Lücken
verwendet werden (beispielsweise verwendet die FIBRECHANNEL „synchronisiere
Taktanforderung" 6
Grundelemente).
-
Eine
derzeitige Annahme für
FIBRECHANNEL besteht darin, dass an der empfangenden Schnittstelle
das normale Kopffeld (das den Anfang und die Länge eines Paketes anzeigt)
immer durch den geordneten Satz ersetzt werden kann, der Leerlauf
bedeutet. Wenn diese Annahme nicht immer gültig ist, kann es erforderlich
sein, zusätzliche
Codeoptionen in die speziellen Kopffelder einzuführen, damit das vorhergehende
spezielle Kopffeld auf den geordneten Satz für das nächste anzeigt. Für Gigabit-Ethernet
wird dies durch das SofF-Spezialzeichen und 3 Oktette der Präambel ersetzt.
-
Es
sollte zumindest zwei Kopffelder zwischen Rahmen geben (der Zubringer
sollte wahrscheinlich in der Lage sein, mit Ausrüstungen zu arbeiten, die die
Zwischen-Paket-Lücke bereits
in gewisser Weise verringert haben). Dies könnte zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
des Erreichens einer Synchronisation mit den Kopffeldern verwendet
werden. Der Übertrag
der Zwischen-Paket-Lücken-Information könnte dazu
ausgenützt
werden, ein WAN mit dem Äquivalent
einer Ethernet-Autoaushandlung herzustellen.
-
Spezial-Kopffelder
-
Um
das Spezial-Kopffeld von dem normalen Kopffeld zu unterscheiden,
besteht eine Möglichkeit darin,
die maximal mögliche
Paketlänge
zu verringern.
-
Es
gibt viele Möglichkeiten
dies zu tun, wobei die am einfachsten zu erklärende Möglichkeit in der Verringerung
von 2^16 auf 2^16-X besteht. Irgendwelche Längen-Werte in dem Bereich von 2^16-X bis 2^16
bedeuten, dass dies ein Spezial-Kopffeld (mit einer Länge von
4 Oktetten) ist, auf das ein normales Kopffeld folgt. Daher sind
nunmehr X Codes verfügbar,
um die Bedeutung des Grundelementes (4 Oktette) zu codieren, das
dieses Kopffeld ersetzt.
-
Ein
Code ist für
ein Kopffeld reserviert, das ausschließlich zum Stopfen der Datenrate
zur Anpassung an die SDH-Datenrate verwendet wird. Es wird lediglich
(wie alle Kopffelder) zwischen Paketen eingefügt, und es wird an dem anderen
Ende der SHD-Verbindungsstrecke verworfen. Zur Verwendung mit Protokollen
(beispielsweise Ethernet), bei denen die Zwischen-Paket-Lücke nicht
in Einheiten von 4 Oktetten quantisiert ist, sollten genügend Codes
vorhanden sein, um die Information einzufügen, das dieses Kopffeld entweder
4, 5, 6 oder 7 Oktette des Zwischen-Paket-Lückencodes
Z ersetzt.
-
Es
sind nicht viele Codes für
die Information erforderlich, die sich in den Leerlaufcodes befinden kann,
zumindest für
die ankommenden digitalen Datenformate, die vorstehend beschrieben
wurden. Der FIBRECHANNEL hat ungefähr 9 „Grundelemente", unter Einschluss
derjenigen, die für
den Leerlauf und für
die Taktsynchronisationen verwendet werden. Alle weisen 4 Oktette
auf. Für
Ethernet gibt es 4 Längen-Optionen,
von denen jede auch den grundlegenden Verbindungsstreckencode darstellen
muss. Die Anzahl von Verbindungsstreckencodes für Gigabit-Ethernet scheint
2 (4 Oktette) für
die Konfiguration, effektiv einer für den Leerlaufbetrieb (2 Oktette) und
2 oder 3 für
das Rahmenende zu sein, um das Ende mi Leerlaufbetriebs oder Trägererstreckung
zu bezeichnen. Jede Codegruppen-Begrenzung kann in unterschiedlicher
Weise behandelt werden müssen. Das
Fehlerfortpflanzungs-Spezialzeichen sollte nicht von anderen Gigabit-Ethernet-Geräten als
Repeatern erzeugt werden, so dass es angenommen wird, dass der Zubringer
keine hiervon empfängt.
Es kann wünschenswert
sein, einige in der Verbindungsstrecke nach der Feststellung von
Eingangs-Codeverletzungen zu erzeugen.
-
7 Spezialfall
für die
Abgrenzung des FIBRECHANNEL-Rahmens
-
Die
Anzeigen für
den Start eines Rahmens und das Ende eines Rahmens bei FIBRECHANNEL sind
ebenfalls geordnete Sätze,
die nach ihrer Decodierung von 8b/10b nicht direkt über eine
Oktett-strukturierte Verbindungsstrecke gesandt werden können. Es
gibt verschiedene mögliche
SOF- und EOF-Begrenzer mit unterschiedlichen Bedeutungen.
-
Eine
Möglichkeit,
dies zu handhaben, besteht in der folgenden Spezifikation:
Die
ersten 4 Oktette, die auf ein normales Kopffeld folgen, codieren
den Typ des SOF. Die letzten 4 Oktette in einem Paket (vor irgendeiner
Art von Kopffeld) codieren den Typ von EOF.
-
Die „Kenntnis", dass die Verbindungsstrecke ein
FIBRECHANNEL ist, könnte
bereitgestellt werden, oder sie könnte automatisch sein (was
die Erkennung von Benutzer-Datenraten/geordneten Sätzen und
die Codierung geordneter Sätze
in Kopffelder beinhaltet, so dass das fernliegende Ende ebenfalls
Kenntnis hat. Es würde
möglich
sein, die geordneten Sätze
direkter zu codieren (im Gegensatz zu „Code y=FIBRECHANNEL SOF,
Normalklasse 2"). Die
laufende Disparität,
die in 8b/10b verwendet wird, beruht normalerweise auf der derzeitigen
laufenden Disparität
auf einer Zeichen-für-Zeichen-Grundlage. Für geordnete
Sätze ist
sie jedoch für
jedes Zeichen definiert. Daher ist es wahrscheinlich sicherer, an
einem „Codebuch" von geordneten Sätzen festzuhalten
(was in der Zukunft aufgerüstet
werden müsste).
-
Zur
Abgrenzung von Gigabit-Ethernet-Rahmen: Es gibt ein einziges Spezialzeichen,
das für SofF
(K27.7) verwendet wird, das das erste Präambel-Oktett ersetzt. Daher
ersetzt ein normales Kopffeld das SofF und die folgenden 3 Präambel-Oktette. Ein
einzelnes Spezialzeichen wird für
EofF verwendet, das auf das letzte Oktett von Daten folgt, doch dies
scheint von einem Trägererstreckungs-Spezialzeichen
und dann entweder weiteren Träger-Erweiterungen
oder Leerlaufzuständen
gefolgt zu sein. Das erste spezielle Kopffeld, das auf einen Rahmen
folgt, muss diese Differenz codieren.
-
Abwicklung von Code-Verletzungen
-
FIBRECHANNEL
ermöglicht
die Modifikation des geordneten EOF-Satzes zur Anzeige eines Rahmens
mit Code-Verletzungen. Möglicherweise
ist die transparentere Lösung
die Übertragung
der Information, dass eine Code-Verletzung aufgetreten ist, an das
Zielende, und dass dann das Ziel eine weitere Code-Verletzung an ungefähr der richtigen
Stelle erzeugt.
-
Verwürfelung:
-
Die
Verwürfelung
kann nützlich
sein, um zu verhindern, dass „Killer-Pakete" entweder die SDH-Synchronisations-Rückgewinnung
stören
oder (möglicherweise)
die Kopffeld-Synchronisation stören.
Verfügbare
Optionen schließen
Folgendes ein: Eigensynchronisation über Paket-Inhalte oder die
gesamten Nutzdaten (wenn dies über
Paket-Inhalte erstreckt wird, wird angenommen, dass die Eigensynchronisation
kontinuierlich von einem Satz von Paket-Inhalten zum nächsten läuft), oder
ein Setz-/Rücksetz-Typ.
Wenn ein Setz-/Rücksetz-Typ verwendet
wird, der zu Beginn jedes Paketes neu gestartet wird, so können die üblichen
Sicherheitseinwände
durch die Verwendung von zufälligen Start-Werten überwunden
werden. Der Start-Wert könnte
durch Warten auf eine lange Strecke von Leerlaufzuständen zwischen
Paketen und die nachfolgende Verwendung eines speziellen Kopffeldes übertragen
werden.
-
Bemerkungen über andere Dinge:
-
Normale
Kopffelder können
eine andere Information als Länge übertragen,
so dass das fernliegende Ende wissen muss (aus vorhergehenden Spezial-Kopffeldern),
dass die Verbindungsstrecke Ethernet ist. Es gibt zwei Optionen
für die
Position des normalen Kopffeldes bei Gigabit-Ethernet. Es könnte beginnend
mit dem /S/-Start der Paketanzeige auf dem „enet" angeordnet sein, oder es könnte beginnend
mit 4 Oktetten vorher ausgerichtet sein, wie dies für FIBRECHANNEL
vorgeschlagen wurde. Wenn die Position 4 Oktette vorher ist, so
würden
die ersten 4 Oktette des Paketes eine Präambel oder ein Code zur Anzeige
der Präambel
sein.
-
Die
Gigabit-Ethernet-Trägererstreckung
wird lediglich auf Halbduplex-Verbindungsstrecken verwendet, was über ein
WAN unlogisch (sehr langsam) sein würde. Daher werden Pakete, die
mit einer Träger-Erstreckung
enden, ignoriert, anderefalls würde ein
Code für
ein spezielles Kopffeld zur Anzeige von EofF mit einer Trägererstreckung
und ein Code zur Anzeige der „Trägererstreckungs-Leerlauf-4/5/6/7-Oktette" erforderlich sein.
-
Andere Beispiele und Abänderungen
-
Obwohl
die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen den Ersatz von
Leerlaufcodes durch Kopffelder zur Aufrechterhaltung der Bitrate
zeigen, würde
es möglich
sein, einfach Kopffelder ohne den Ersatz von Leerlaufcode hinzuzufügen. Dies
würde zu
der Bitraten-Änderung
für die
Aussendung führen.
-
Die
Paket-Abgrenzung könnte
unter Verwendung von SDL-Einkapselungs-Techniken als eine Alternative
zu der vorstehend beschriebenen Paketabgrenzung unter Verwendung
normaler Kopffelder ausgeführt
werden. Der Ersatz von Leerlauf-Codes durch spezielle Kopffelder
und die Einfügung
oder Entfernung von Leerlauf-Codes zur Kompensation von Taktunterschieden
könnte
mit einer derartigen Einkapselung vom SDL-Typ kombiniert werden.
-
Vorstehend
wurde eine Schnittstelle zur Umwandlung einer Vielzahl von ankommenden
digitalen Signalen in das SDH/SONET-Format zur Übertragung auf ein synchrones
digitales Netzwerk durch Identifizieren des Leitungscodes des ankommenden digitalen
Signals beschrieben, ohne dass die Information für die OSI-Schicht 2 oder 3-Verarbeitung, das heißt das Format
jedes Paketes, identifiziert wurde. Kopffelder werden zum Einkapseln
ankommender Pakete verwendet, um die Unterscheidung von Paketen
an den Empfänger
zu ermöglichen.
Vorteile der Betriebsleistungs-Überwachungs-Möglichkeit und
der Transparenz werden kombiniert. Die Identifikation von Leitungscodes
ermöglicht
ein größeres Ausmaß an Fehlerdetektion
als eine Bit-basierte Schnittstelle. Weiterhin kann die Synchronisation
einfacher sein, weil Leitungscodes für die Auffüllung einfacher hinzugefügt oder
entfernt werden können,
als Bits hinzuzufügen
oder zu entfernen. Die Schnittstelle ist semi-transparent in dem
Sinne, dass die Identifikation von Leitungscodes die Schnittstelle
auf diejenigen Formate beschränkt,
die identifizierbare Leitungscodes verwenden, jedoch ohne dass sie
auf ein bestimmtes OSI-Schicht 2 oder 3-Rahmenformat beschränkt sind.
-
Weitere Änderungen
der beschriebenen Ausführungsformen
und andere Anwendungen der Erfindung können in Betracht gezogen werden,
ohne von dem Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen. Bezugnahmen
auf Software sollen sowohl Software auf einem Computer lesbaren
Medium als auch Software umfassen, die über ein Übertragungsmedium geliefert
wird.