DE69510536T2

DE69510536T2 - Breitbandvermittlungsnetz

Info

Publication number: DE69510536T2
Application number: DE69510536T
Authority: DE
Inventors: John Adams; Avril Smith
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2015-03-09
Also published as: FI963522A0; AU697690B2; EP0749668B1; NO963695L; CN1147329A; JPH09510062A; FI963522A7; WO1995024812A1; EP0749668A1; NO963695D0; AU1855695A; JP4209940B2; HK1019132A1; DE69510536D1; CA2184830A1; CA2184830C; NZ281675A; US5504744A

Description

Die Erfindung betrifft ein Breitbandvermittlungsnetz zum Vermitteln asynchron übertragener Datenzellen, und sie betrifft ein Verfahren zum Vermitteln asynchron übertragener Datenzellen.
Es sind Breitbandvermittlungsnetze zum Vermitteln asynchron übertragener Zellen bekannt, bei denen einem Übertragungskanal, der einen ersten mit einem zweiten Kunden verbindet, ein vorbestimmtes Bandbreiteniveau zugeordnet wird. Bei einigen dieser bekannten Systeme wird ein Kommunikationssignal über eine erhebliche Zeitperiode bereitgestellt, tatsächlich vom Typ mit geleaster Leitung, und es werden manuelle Maßnahmen ergriffen, um eine derartige Verbindung aufzubauen, oder um eine Verbindung abhängig von speziellen Endstellen und dem Ausmaß des erfolgenden Verkehrs zu modifizieren. Demgemäß ist es üblich, dass sich Kunden einer Festgebühr als Teil der Gesamtgebühr für die Verbindung gegenübersehen, was dazu führt, dass die Zahlung unabhängig davon ist, ob die Verbindung genutzt wird oder nicht.
Es wurden alternative Systeme vorgeschlagen oder sie sind verfügbar. Insbesondere ist es möglich, Verbindungen auf Einwählbasis zu errichten, was es erforderte, dass Endstellenausrüstung mit Maßnahmen zum Errichten von Verbindungen dadurch, dass Signalgabebefehle ausgegeben werden und auf ähnliche, vom Netzwerk ausgegebene Befehle reagiert wird, errichtet werden.
Die Nutzung permanenter Verbindungen zum Unterhalten eines privaten Kommunikationsnetzwerks ist weit verbreitet. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach derartigen Verbindungen wächst, um Breitbandraten über 2 MBit/s zu umfassen, wobei die Verbindungen Verkehrsinformation führen, die von Quellen, die ihrer Art nach Signalbündel ausgeben, im Multiplex erzeugt wird, möglicherweise zusammen mit Verkehrsinformation, die mit konstanten Bitraten übertragen wird und empfindlich auf Verzögerungen reagiert, wie die Übertragung von Tonsignalen sowie Videosignalen mit konstanter Bitrate.
Zellen für den asynchronen Übertragungsmodus (ATM = Asynchronous Transfer Hode) enthalten alle ein festes Informationsfeld von achtundvierzig Oktetten, die Kundenverkehrsinformation oder vom Kunden herrührende Steuerungs information (Signalgabeinformation) führen können. Diese zwei Datenübertragungstypen werden dadurch unterschieden, dass Werte für einen virtuellen Pfad (VP) und eine virtuelle Verbindung (VC = Virtual Circuit) in den Zellenköpfen eingetragen werden. Ein anderes im ATM-Kopf bekanntes Feld ist als Zellenverwerfpriorität bekannt, die es ermöglicht, Zellen mit niedriger Priorität von solchen mit hoher Priorität zu unterscheiden. Im Fall eines Datenstaus können die Zellen mit niedriger Priorität als Erste verworfen werden.
Für private Verbindungen innerhalb eines auf ATM beruhenden Netzwerks werden die gewünschte Route, die erforderliche Bandbreite und die Dienstqualität (QOS = Quality Of Service) unter Verwendung von Netzwerkverwaltungsabläufen eingestellt. Private Verbindungen sind als permanente virtuelle Verbindungen (PVCs) bekannt, da keine tatsächliche physikalische Verbindung besteht, sondern nur ein VP/VC-Wert oder eine "Markierung", die in den Vermittlungsstellen gespeicherter Information zugeordnet ist, um die Route zu bestimmen und um die Bandbreite und QOS-Erfordernisse aufrechtzuerhalten.
Ein Nachteil aller bekannten permanenten Verbindungen besteht darin, dass die Bandbreite dem Schaltkreis selbst dann zugeordnet bleibt, wenn der Kunde nichts zu übertragen hat. Dies bedeutet, dass der Kunde höhere Gebühren bezahlen muss, als sie erhalten würden, wenn die Bandbreite nur bei Bedarf verfügbar gemacht würde. Die hier gemachte Annahme besteht darin, dass die Gebührenbelastung in Zusammenhang mit der reservierten Bandbreite steht, was hinsichtlich der Art nicht notwendigerweise korrekt ist, die die Betreiber öffentlicher Netzwerke u. U. wählen, um hinsichtlich virtueller Verbindungen abzurechnen. Jedoch wird erwartet, dass eine Gebührenbelastung auf Grundlage der reservierten Bandbreite in der Zukunft ein wesentlicher Faktor wird.
Eine übliche Vorgehensweise besteht darin, eine permanente virtuelle Verbindung so aufzubauen, dass sie nur während bestimmter Tagesstunden oder während bestimmter Wochentage verfügbar ist. Eine Schwierigkeit bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass es dem Kunden nicht möglich ist, das Nutzungsmuster schnell zu ändern, und es kann nur grob die vom Nutzer erforderliche Nutzung widerspiegeln.
Es erfolgte ein zweiter Vorschlag dahingehend, den Kunden mit einem gesonderten Kommunikationskanal zur Netzwerkverwaltungsebene zu versehen, um es dadurch zu ermöglichen, eine permanente virtuelle Verbindung umzukonfigurieren. Eine Schwierigkeit bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass sie eine gewisse Zeitverzögerung nach sich zieht, bevor der Kunde damit beginnen kann, die virtuelle Verbindung zu nutzen.
Ein dritter Vorschlag besteht darin, an jedem Vermittlungspunkt im Netzwerk eine Ausrüstung einzufügen, die eine schnelle Ressourcenverwaltungszelle erkennt, die anzeigt, dass nun der Verbindung Bandbreite zugewiesen werden sollte. Eine Schwierigkeit bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass für eine Bandbreite-anfordernde Zelle kein international vereinbarter Standard existiert, der durch die Vermittlungsausrüstungen erkannt würde, wie sie von den verschiedenen Herstellern hergestellt werden.
Die Veröffentlichung mit dem Titel "Bandwidth Advertising for MAN/ATM Connectionless internetting" by P. Crocetti et al., veröffentlicht in IEEE ONFOCOM '91, Vol. 3, S. 1145 offenbart eine Technik zum Abschätzen der durch Impulsbündel-Signalquellen benötigten Bandbreite, wie lokalen Netzwerken, die Daten mittels eines ATM-Systems übertragen.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung ist folgendes geschaffen: ein Breitbandvermittlungssystem mit mindestens einem Netzeingang zum Anschließen einer jeweiligen Signalquelle sowie mindestens einem Netzausgang zum Anschließen eines ausgewählten Signalempfangssystems, wobei das Vermittlungssystem mindestens eine Vermittlungsstelle zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen vom Netzeingang zum Netzausgang, eine Systemsteuerungseinrichtung zum Akzeptieren und Errichten einer Verbindung zwischen dem Netzeingang und dem Netzausgang über die genannte Vermittlungsstelle sowie eine Bandbreite-Steuerungseinrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Information enthaltenden, am Netzeingang empfangenen Datenzellen erfasst und, automatisch auf eine derartige Zellenerfassung hin, die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst, der Übertragung der Zellen zum Netzausgang Bandbreite zuzuweisen. Auf diese Weise ist es möglich, die im System verfügbare Bandbreite für einen gegebenen Pfad auf das erfasste Nutzungsniveau hin dynamisch zu ändern, wodurch das Erfordernis vermieden ist, eine Anforderung nach Bandbreite anzuzeigen, bevor es möglich ist, Zellen auf dem System zu übertragen. Es ist auch möglich, die Situation zu vermeiden, gemäß der Bandbreite selbst dann einer virtuellen Verbindung zugeordnet bleibt, wenn der Kunde nichts zu übertragen hat.
Vorzugsweise enthält die Bandbreite-Steuerungseinrichtung einen Übertragungsbegrenzer mit einer Speichereinrichtung zum Einspeichern eines Maximalausgangswerts für die Zellenrate, der aus einem durch den Begrenzer von der System-Steuerungseinrichtung empfangenen Steuerungssignal hergeleitet wurde, und eine Einrichtung zum Begrenzen der Übertragung von Zellen an die genannte Vermittlungsstelle, wenn die Rate, mit der Zellen am Netzeingang empfangen werden, den Maximalausgangswert der Zellenrate überschreitet. Der Begrenzer kann einen Puffer zum Verzögern der Übertragung der Zellen zur Vermittlungsstelle enthalten.
Die Bandbreite-Steuerungseinrichtung kann eine Rückkopplungseinrichtung enthalten, die so aufgebaut ist, dass sie den Maximalausgangswert für die Zellenrate (CR = Cell Rate) zur Übertragung an eine die Datenzelle erzeugende Signalquelle an den Netzeingang gibt. Der Maximalausgangswert für die Zellenrate zeigt eine Zellenrate an, die von der zugewiesenen Bandbreite abhängt oder zu dieser passt, und sie bildet vorzugsweise einen Teil einer Ressourcenverwaltungs(RM = Resource Management)zelle. Demgemäß kann die Rate, mit der Daten durch die Quelle zum Netzeingang geliefert werden, in einer Situation gesteuert werden, in der die zugewiesene Bandbreite in der vom Vermittlungssystem verfügbaren Bandbreite abhängt.
Im Fall einer Bandbreite-Steuerungseinrichtung, die für Datenzellen von einer Anzahl von Signalzellen arbeitet, kann der Übertragungsbegrenzer so betreibbar sind, dass er Zellen von einer der Quellen mit einer Rate überträgt, die von der Anzahl der Zellen abhängt, die durch die Vorrichtung gespeichert wird und von einer oder mehreren der anderen Signalquellen empfangen wird. So kann die Bandbreite, wie sie für von der Bandbreite- Steuerungseinrichtung ausgegebene Signale zur Verfügung steht, gemeinsam für Zellen von verschiedenen Signalquellen genutzt werden, insbesondere dann, wenn mehrere Übertragungsvorgänge mit verschiedenen Routenkennungen gleichzeitig Impulsbündel ausgeben. Dies kann dadurch erzielt werden, dass Zellen, die für mehr als eine vorbestimmte Periode gepuffert wurden, mit einem Flag versehen werden, um derartigen Zellen bei einem Abrufvorgang höhere Priorität zu verleihen.
Die Bandbreite-Steuerungseinrichtung kann zusätzlich eine Zellenüberwachungsstufe enthalten, die so betreibbar ist, dass sie Routenkennungen liest, die von verschiedenen Signalquellen ankommenden Zellen zugeordnet sind, und sie Aktivitätsstatuswerte aktualisiert, die den Routenkennungen zugeordnet sind, wobei die Übertragung eines Aktivitätszustandswerts, der in Zusammenhang mit einer speziellen Kennung von einem aktiven in einen inaktiven Zustand in Beziehung steht, die System-Steuerungseinrichtung dazu veranlasst, Zellen, die dieser Kennung zugeordnet sind, Bandbreite zuzuweisen.
Vorzugsweise ist die Bandbreite-Steuerungseinrichtung so ausgebildet, dass sie die Rate erfasst, mit der Zellen an den Netzeingang geliefert werden, und von der System-Steuerungseinrichtung Bandbreite im Allgemeinen auf derjenigen Grundlage angefordert wird, dass der sendenden Signalquelle so viel Bandbreite zugewiesen werden sollte, wie im System für die angegebene Route verfügbar ist. Derartige Bandbreite wird abhängig vom Umfang des Verkehrs im System zum Zeitpunkt, zu dem die Systemsteuerungseinrichtung veranlasst wird, Bandbreite zuzuweisen, zugewiesen. Jedoch wird beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Rate überwacht, mit der Zellen von einer gegebenen Signalquelle an den Netzeingang geliefert werden, und wenn die zugewiesene Bandbreite größer als diejenige ist, die dazu erforderlich ist, die Zellen bei der überwachten Rate zu übertragen, wird die Systemsteuerungseinrichtung durch die Bandbreite-Steuerungseinrichtung dazu veranlasst, diesen Zellen weniger Bandbreite zuzuweisen, z. B. nach einem vorbestimmten Zeitintervall, um dadurch anderen Kunden Bandbreite verfügbar zu machen.
Die Bandbreite-Steuerungseinrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass sie einen Bandbreite-Kennungsteil einer eintreffenden Zelle liest und die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst, der Zelle entsprechend der gekennzeichneten Bandbreite eine Bandbreite zuzuweisen. Die Bandbreite- Steuerungseinrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass sie die Rate begrenzt, mit der eintreffende Zellen im Netzwerk aufgenommen werden, und zwar auf Grundlage einer Vorgabebandbreite, bis Zuweisung von Bandbreite durch die Systemsteuerungseinrichtung erfolgt ist.
Ein Pufferungsvorgang, wie er in der Bandbreite-Steuerungseinrichtung bereitgestellt sein kann, um Zellen zu puffern, während Bandbreite zugewiesen wird, kann bei anderen Gelegenheiten verwendet werden, wenn eine Signalquelle mit höherer Rate als derjenigen Rate sendet, die zu einem gegebenen Zeitpunkt vom Netzwerk akzeptiert werden kann. Tatsächlich ist es bevorzugt, dass der Puffer eine Einrichtung zum Erkennen, wann er bis auf ein vorbestimmtes Schwellenniveau gefüllt ist, aufweist, wobei die Rückkopplungseinrichtung auf den Puffer reagiert, um eine Neuübertragung eines Zellenrate-Anzeigesignals an die Signalquelle zu veranlassen, wenn Verbin dung mit dem Netzeingang besteht. Vorzugsweise sorgt die Erkennung, dass der Puffer bis auf ein vorbestimmtes Schwellenniveau gefüllt ist, dafür, dass ein Anzeigesignal für verringerte Zellenrate an die Signalquelle gesendet wird, wobei die Signalquelle über eine Maßnahme verfügt, um dann ihre eigene Zellenrate herabzusetzen, um einen Pufferüberlauf und sich daraus ergebenden Datenverlust zu vermeiden.
Die Bandbreite-Steuerungseinrichtung kann einen Zellenzähler zum Zählen von jeweiligen mit der Bandbreite-Steuerungseinrichtung verbundenen Signalquellen empfangenen Zellen enthalten, um dadurch Gebührenbelastungssignale zur Rechnungsstellung an Kunden und für andere Zwecke zu erzeugen. Dieser Zähler kann Teil eines Aktivitätsdetektors sein, der einer Steuerungseinheit in der Bandbreite-Steuerungseinrichtung zugeordnet ist, wobei der Aktivitätsdetektor so betreibbar ist, dass er eintreffende Zellen erfasst und die die erfassten Zellen sendende Signalquelle identifiziert, wobei die Steuerungseinheit auf die Erfassung und Identifizierung hin so betreibbar ist, dass sie eine Bandbreite-Anforderungsmeldung an die Systemsteuerungseinrichtung sendet, um den durch die identifizierte Signalquelle gesendeten Zellen speziell einen Bandbreiteumfang zuzuweisen.
Die Systemsteuerungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Identifizieren verfügbarer Bandbreite im System für die genannte Bandbreitenzuweisung enthalten, wobei die Bandbreite-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung enthält, die so betreibbar ist, dass sie von der Identifiziereinrichtung ein Steuerungssignal empfängt, das die verfügbare Bandbreite repräsentiert. Es ist möglich, dass das System Bandbreite von anderen existierenden Verbindungen im System neu zuweist, wenn die Bandbreite-Steuerungseinrichtung anfordert, Bandbreite verfügbar zu machen. Zugewiesene Bandbreite kann während der Übertragung von Zellen verringert werden, wenn ein Datenstau erfasst wird und ein Datenstausignal an die Bandbreite-Steuerungseinrichtung übertragen wird, die ihrerseits dafür sorgt, dass ein Rückkopplungssignal oder eine Anweisung "Verkehrsumfang verringern" an den Netzeingang geliefert wird, um eine Verringerung der Eingangssignalrate von der jeweiligen Signalquelle zu veranlassen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Betreiben eines Brandbandvermittlungssystems zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang des Systems an einen Netzausgang des Systems über mindestens eine Vermittlungsstelle, wobei das Verfahren das Steuern der Bandbreite zum Übertragen der Zellen durch Erfassen derselben sowie, automatisch auf die Erfassung hin, ein Veranlassen der Systemsteuerungseinrichtung des Systems zum Zuweisen von Bandbreite zur Übertragung der Zellen vom Netzeingang zum Netzausgang umfasst.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform umfasst die Erfindung die Verwendung, in einem Breitbandvermittlungssystem für die Übertragung von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang des Systems zum Netzausgang des Systems, einer Bandbreite-Steuerungseinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie am Netzeingang empfangene eintreffende Zellen erfasst und, automatisch auf eine derartige Zellenerfassung hin, die Systemsteuerungseinrichtung des Systems dazu veranlasst, Bandbreite für die Übertragung von Zellen an den Netzausgang zuzuweisen.
Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: eine Dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit für ein Breitbandvermittlungssystem, das zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang des Systems zu einem Netzausgang des Systems über mindestens eine Vermittlungsstelle dient, wobei die Steuerungseinheit eine Einrichtung zum Erfassen der am Netzeingang empfangenen Zellen sowie eine Einrichtung zum Ausgeben eines Bandbreite-Anforderungssignals automatisch auf eine derartige Zellenerfassung, um zu veranlassen, dass im System für die Übertragung der Zellen zum Netzausgang Bandbreite zugewiesen wird, aufweist.
Es ist bekannt, Nutzungssteuerungseinrichtungen oder sogenannte Nutzungsparametersteuerungen (UPC = Usage Parameter Control) bereitzustellen, um abhängig von Prioritätsspezifizierungen die Priorität von Zellen herabzustufen oder Zellen zu verwerfen, und zwar als Maßnahme zum Steuern der Einbringung von Verkehrsinformation von einem Endsystem in das Netzwerk. Wenn eine derartige Nutzungssteuerungseinrichtung vorhanden ist, kann die Bandbreite-Steuerungseinrichtung Signale für die Nutzungssteuerungseinrichtung auf die Zuweisung von Bandbreite hin dadurch erzeugen, dass ein erster vorbestimmter Schwellenpegel erhöht wird, mit dem die Nutzungssteuerungseinrichtung die Priorität übertragener Zellen herabstuft.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der erste vorbestimmte Pegel der Nutzungssteuerungseinrichtung auf Null gesetzt, wenn vom Endsystem keine aktuelle Nutzung des Netzwerks erfolgt, was dazu führt, dass Anfangszellen auf niedrige Priorität herabgestuft werden. Tatsächlich wird, nachdem eine Zeitablaufsperiode der Bandbreite-Steuerungseinrichtung für ein spezielles Endsystem, das keine Datenzellen übertragen hat, abgelaufen ist, die diesem Endsystem zugewiesen Bandbreite auf Null verringert.
Vorzugsweise stellt die Bandbreite-Steuerungseinrichtung den durch die Nutzungssteuerungseinrichtung eingestellten ersten vorbestimmten Pegel dadurch ein, dass sie an die Systemsteuerungseinrichtung eine Meldung überträgt, woraufhin diese eine Meldung an die Nutzungssteuerungseinrichtung ausgibt.
Durch die Erfindung ist auch ein Verfahren zum asynchronen Übertragen von Datenzellen über ein Vermittlungsnetz geschaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Rücksetzen einer Nutzungssteuerungseinrichtung, um die Priorität von Eingangszellen herabzustufen; Erfassen des Vorhandenseins von Eingangszellen, die einen Bandbreiteumfang durch das Netz benötigen; und Auffordern einer Vermittlungssteuerung, auf diese Erfassung hin Bandbreite zuzuweisen, woraufhin durch die Vermittlungssteuerung Bandbreite zugewiesen wird; und Einstellen der Nutzungssteuerungseinrichtung durch die Vermittlungssteuerung in solcher Weise, dass Zellen hoher Priorität als solche beibehalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann an die Vermittlungssteuerung eine Anfrage erfolgen, soviel Bandbreite bereitzustellen, wie verfügbar ist (typischerweise bis zur maximalen Kapazität der Übertragungsrate des sendenden Endsystems), woraufhin die Schaltungssteuerung die verfügbare Bandbreite identifiziert, die Bandbreite zugewiesen wird und Pufferraum bereitgestellt wird, und ein Rückkopplungssignal erzeugt wird, das wiederholt wird, wenn der Umfang der im Puffer gehaltenen Daten einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Nun wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Fig. 1 ist ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Breitbandvermittlungsnetzes;
Fig. 2 ist ein Diagramm eines anderen erfindungsgemäßen Breitbandvermittlungsnetzes;
Fig. 3 ist ein Diagramm eines Teils eines Breitbandvermittlungsnetzes, das zeigt, wie eine einzelne Bandbreite-Steuerungseinheit von mehreren Endsystemen gemeinsam genutzt werden kann;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer Bandbreite-Steuerungseinheit zur Verwendung in den Netzen der Fig. 1 und 2;
Fig. 5 ist ein Diagramm in einer Spezifikationen beschreibenden Sprache (SDL = Specification Description Language) für das in Fig. 4 dargestellte Aktivitätsdetektormodul;
Fig. 6-1 und 6-2 sind SDL-Diagramme für das Steuerungsmodul von Fig. 4;
Fig. 7 ist ein Diagramm einer Ressourcenverwaltungs(RM)-Datenzelle;
Fig. 8 ist ein SDL-Diagramm für das Rückkopplungsmodul von Fig. 4;
Fig. 9 ist ein Diagramm eines Puffers für die Bandbreite-Steuerungseinheit von Fig. 4;
Fig. 10 ist ein SDL-Diagramm für den Puffer;
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Former/Multiplexer-Moduls und seines Anschlusses an den Puffer von Fig. 6;
Fig. 12-1, 12-2 und 12-3 sind SDL-Diagramme für das Former/Multiplexer- Modul;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm eines Untervermittlungsnetzes eines alternativen erfindungsgemäßen Breitbandvermittlungsnetzes, mit einer breitbandigen, asynchronen Vermittlungsstelle, einer Nutzungsparameter-Steuerungsvorrichtung und einer dynamischen Bandbreite-Steuerungseinheit;
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm der dynamischen Bandbreite-Steuerungseinheit von Fig. 13, mit einer Zellenüberwachungseinheit; und
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm der Zellenüberwachungseinheit von Fig. 14.
In ihrer bevorzugten Form betrifft die Erfindung ein Breitbandvermittlungsnetz, das Teil eines öffentlichen Vermittlungsnetzes für die Übertragung asynchron übertragener Datenzellen zwischen Endsystemen sein kann oder dieses bilden kann.
Gemäß Fig. 1 verfügt das öffentliche Netz 10 über mehrere Vermittlungsstellen, die im asynchronen Übertragungsmodus (ATM) betreibbar sind. Bei diesem einfachen Beispiel gehören zu den Vermittlungsstellen zwei örtliche Vermittlungsstellen 12 mit jeweils einem Port zum Anschluss an ein jeweiliges Endsystem 14 sowie eine Transitvermittlungsstelle 16, die die örtlichen Vermittlungsstellen 12 miteinander verbinden. Den Vermittlungsstellen sind eine Verbindungsfreigabe-Steuerungsfunktion (CAC = Connection Admission Control) 18 und eine dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit (DBC = Dynamic Bandwidth Controller) 20 zum Steuern von Verkehrsinformation zugeordnet, die über eine der örtlichen Vermittlungsstellen 12 in das Netz eintritt. Diese Vermittlungsstelle 12 enthält auch eine Nutzungsparameter-Steuerungsvorrichtung 22 zum dynamischen Ändern der Priorität von Datenzellen, wie sie am Eingangsport 24 des Netzes vom Endsystem 14 empfangen werden.
Es ist zu beachten, dass das Netz 10 in der Praxis eine größere Anzahl von örtlichen und Transitvermittlungsstellen 12, 16 sowie mehrere DBCs 20 enthält, die alle so verbunden sind, dass ein Netz mit mehreren Ports wie dem Port 24 erzeugt ist, um mehrere Endsysteme wie das Endsystem 14 anzuschließen. Unter Verwendung der DBC 20 kann das öffentliche Netz 10 einen Dienst mit verfügbarer Bitrate (ABR = Available Bitrate) zur Verfügung stellen, wobei die DBC so wirkt, dass sie eintreffende, an den Eingangsport 24 gelieferte Zellen erfasst und automatisch, auf diese Erfassung hin, die CAC 18 dazu veranlasst, Bandbreite für die Übertragung der Zellen an das Ziel- Endsystem zuzuweisen. Im Allgemeinen sind Endsysteme 14, die den ABR-Dienst erfordern, einer festen DBC 20 zugeordnet. Für jede örtliche ATM-Vermittlungsstelle 12 kann mehr als eine DBC 20 vorhanden sein. Im Fall eines Fehlers können Endsysteme auf eine Bereitschafts-DBC (nicht dargestellt) umgelenkt werden.
Daten werden in Form von Zellen mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) übertragen, von denen jede ein Informationsfeld von achtundvierzig Oktetten aufweist, zusätzlich zu einem Kopf von fünf Oktetten, der Information enthält, die die Übertragung durch das Netzwerk selbst erleichtert. So wird die Wegeführung auf zellenbezogener Basis gesteuert, und für jede spezielle Verbindungsstrecke können mehrere Übertragungspfade und Zeitmultiplexschlitze verwendet werden. ATM-Zellen werden daher für virtuelle Pfade und virtuelle Verbindungen übertragen, wie durch die Kopfinformation definiert.
Die virtuellen Pfade und virtuellen Verbindungen werden durch eine Virtueller-Pfad-Kennung (VPI = Virtual Path Identifier) und eine Virtueller- Kanal-Kennung (VCI = Virtual Channel Identifier) im Kopf von fünf Oktetten identifiziert, wodurch die Verbindung zwischen den Endsystemen tatsächlich definiert wird, so dass Zellen, die Teil einer gemeinsamen Mitteilung bilden, über dieselbe Verbindung übertragen werden. ABR-Verkehrsinformation tritt dadurch in das öffentliche Netz 10 ein, dass Zellen entsprechend ihren VPIs und VCIs durch die DBC 20 und dann zu externen Routen herausgeführt werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Verkehr auf jedem virtuellen Pfad und in jedem virtuellen Kanal wird von der DBC 20 auf eine durch die CAC 18 bestimmte Zellenrate (die nachfolgend als "CR" bezeichnet wird) begrenzt.
In Fig. 2 ist eine alternative, veranschaulichende Anordnung dargestellt. In diesem Fall unterliegt das Endsystem 14a der Steuerung durch mehr als eine DBC. Tatsächlich wird die Verbindung zwischen zwei Endsystemen 14A, 14B über zwei öffentliche Netze 10-1 und 10-2 geführt. Jedes Netz 10-1, 10- 2 verfügt über seine eigene DBC 20-1, 20-2, die dafür zuständig ist, in das Netzwerk eintretende Verkehrsinformation entsprechend derjenigen Bandbreite zu begrenzen, die durch die eigene Verbindungsfreigabe-Steuerungsinformation (CAC) 18-1, 18-2 zugewiesen ist. Jede DBC 20-1, 20-2 ist auch dafür zuständig, das Endsystem 14a über die aktuell verfügbare CR zu informieren.
In den Systemen der beiden Fig. 1 und 2 fordern die DBC 20, 20-1, 20-2 Bandbreite von der jeweiligen CAC 18, 18-1, 18-2 an, während sie eintreffende Datenzellen puffern, die nicht unmittelbar an die jeweiligen Vermittlungsstellen 12, 16 übertragen werden können. Dann ordnet die CAC 18, 18-1, 18-2 denjenigen Zellen Bandbreite zu, die der schmalbandigsten Verbindung im Pfad entsprechen, wie er durch die VPI und VCI der relevanten Zellen identifiziert ist. Diese Zuweisung wird dann der DBC 20, 20-1, 20-2 angezeigt, die dem sendenden Endsystem die maximale CR mitteilt. Infolge dessen wird der Eindruck erweckt, dass das Netzwerk dauerhaft konfiguriert ist, um für Datenübertragung verfügbare Bandbreite zu schaffen, selbst wenn beim Nutzer kein Erfordernis besteht, die verfügbare Bandbreite zu nutzen. Wie es jedoch nachfolgend ersichtlich wird, muss der Nutzer nur dann mit Gebühren belastet werden, wenn er das Netz tatsächlich nutzt, vorzugsweise durch Gebührenbelastung auf Grundlage der Anzahl von Zellen, die über die logische Übertragungsstrecke zwischen Endsystemen übertragen wurden. So kann das Netz tatsächlich keinerlei Bandbreite für die Übertragung zwischen relevanten Endsystemen zuweisen, bevor nicht eine Übertragung durch z. B. einen Nutzer A ausgelöst wird. Ferner muss der Nutzer A keinerlei spezielle Steuerungsaktivität entfalten, um Bandbreite zugewiesen zu bekommen. Ein Umfang an Bandbreite wird dem Nutzer A bei Bedarf zugeordnet.
Es ist möglich, dass eine einzelne dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit (DBC) von mehreren Endsystemen oder Signalquellen gemeinsam genutzt wird. Z. B. ist in Fig. 3 eine DBC 20-3 dargestellt, die mit einer Breitband-ATM- Vermittlungsstelle 12-3 verbunden ist, die Teil des Netzes 10 bildet, wobei die Verkehrsinformation von drei Quellen 14C unter Verwendung eines Ausgangspuffers 28 gehandhabt wird. Die Anzahl der von der DBC 20-3 handhabbaren Quellen ist durch die Verbindungsstreckenrate L bestimmt (d. h., es dürfen nicht so viele Quellen vorhanden sein, dass immer die Verbindungsstreckenrate L den begrenzenden Faktor bildet, der die verfügbare Rate bestimmt). Die Gesamtzellenrate des ABR-Verkehrs von den Quellen 14C darf L nicht überschreiten. Dies bringt es mit sich, dass dann, wenn der Verkehr von jeder Quelle durch Impulsbündel erfolgt, Zeiten existieren können, in denen der Ausgangspuffer 28 überlastet ist. Dies kann dadurch vermieden werden, dass durch übergeordnete Flusssteuerungs(GFC = Generic Flow Control)signale, die so wirken, dass alle Übertragungsvorgänge von jeder Quelle unmittelbar angehalten werden, für eine Rückkopplung der Dauerzellenrate (CR) an die Endsysteme 14C gesorgt wird.
Immer dann, wenn die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit (DBC) in den Anordnungen der Fig. 1, 2 oder 3 enthalten ist, sind ihre Hauptfunktionen die folgenden.
Erstens sorgt sie für ein Puffern eintreffender Datenzellen, wobei das Ausmaß des Pufferungsvorgangs zu jedem gegebenen Zeitpunkt entsprechend dem die Zellen enthaltenden Übertragungsvorgang bestimmt wird, wobei der Übertragungsvorgang durch die oben genannte VPI- und VCI-Information gekennzeichnet ist. Die DBC steuert oder "formt" ferner die an das Netz 10 gelieferte Verkehrsinformation in solcher Weise, dass sie der aktuellen CR entspricht, die für diese spezielle Übertragung anwendbar ist, wobei die CR von der zugewiesenen Bandbreite abhängt.
Die zugewiesene Bandbreite, und demgemäß die CR, wird für jeden gegebenen Übertragungsvorgang durch die CAC 18 (siehe Fig. 1) auf Grundlage dessen bestimmt, dass die Route bestimmt wird, der der Übertragungsvorgang zu folgen hat, und eine faire gemeinsame Nutzung der verfügbaren Kapazität auf der Route auf Grundlage der bekannten Anzahl aktiver Übertragungsvorgänge zugewiesen wird.
Wenn eine Übertragung beginnt, wird dies in der DBC erkannt, die sofort eine niedrige Vorgabe-CR an das relevante Endsystem 14 überträgt (siehe Fig. 1). Dies gewährleistet, dass eine neu aktive Sendequelle für keine Überlastung im Netz 10 sorgt, bevor die CAC 18 dazu in der Lage war, Bandbreite zuzuweisen und eine CR für diese Übertragung herzuleiten. Die die DBC 20 verlassende Verkehrsinformation in Zusammenhang mit diesem Sendevorgang wird so geformt, dass sie der Vorgabe-CR entspricht. Dies ist Teil einer zweiten Hauptfunktion der DBC, d. h. ein Rückkopplungssignal an das Endsystem zu liefern, um dessen Übertragungszellenrate zu steuern. Tatsächlich wird jedesmal dann, wenn die CAC 18 eine neue CR für einen Übertragungsvorgang herleitet, ein CR-Empfehlungssignal an das Endsystem rückgekoppelt.
Der Pufferungsvorgang durch die DBC vor einem Sendevorgang wird dazu verwendet, einem mitwirkenden Endsystem ausreichend Zeit zu geben, seinen Ausgang auf die jüngsten CR-Rückkopplungsempfehlungen einzustellen. Dies bringt es mit sich, dass, während im DBC die jüngste CR dazu verwendet wird, Ausgangsverkehrsinformation von der DBC zu formen, ausreichende Pufferung in der DBC existiert, um es zu ermöglichen, dass überschüssige Zellen für eine Periode eintreten, die mindestens der Verzögerung für einen gesamten Umlauf zwischen der DBC und dem Endsystem entspricht. Wenn weiterhin Zellen vom Endsystem 14 mit einer Rate eintreffen, die größer als die Rückkopplungsempfehlung-CR ist (da z. B. die CR unterwegs verloren ging oder wegen eines fehlerhaften Endsystems), werden die überschüssigen Zellen in der DBC durch Überlauf des Puffers ausgelassen.
Bei der bevorzugten DBC ist es auch möglich, Fehlertoleranz dadurch einzuschließen, dass eine Pufferschwelle verwendet wird. Wenn die gespeicherten Zellen in Zusammenhang mit einem gegebenen Übertragungsvorgang die Schwelle erreichen, wird die Neuübertragung der Rückkopplungsempfehlung-CR an das Endsystem ausgelöst. Dieses Merkmal ist auch als Mechanismus zum Überwachen von Endsystemen von Nutzen, um ineffektive Bandbreitennutzung zu verhindern, sei es aufgrund einer fehlerhaften Endstelle oder aufgrund absichtlicher Nichteinhaltung von Vertragsregeln für die Übertragung. Auf diese Weise wird eine Störung der Qualität des Dienstes verhindert, wie er für andere, sich ordnungsgemäß verhaltende Endsysteme bereitgestellt wird. Tatsächlich definiert die DBC den ABR-Verkehrsvertrag mit dem Netz 10.
Nun werden die Module der DBC 10 unter Bezugnahme auf Fig. 4 detaillierter beschrieben.
Die in Fig. 4 dargestellte DBC 20 ist eine diskrete Einheit mit einem Eingangsport 30 zum Empfangen asynchron übertragener Datenzellen, einem Ausgang zum Liefern von Datenzellen zu einer Vermittlungsstelle 12 oder 16 (siehe Fig. 1 und 2), die Teil des Vermittlungsnetzes 10 bildet. Die Einheit verfügt auch über einen anderen Eingang 34 zum Empfangen von Rückmeldungen von der Vermittlungsstelle 12 oder 16, und sie verfügt über einen Rückkopplungsausgang 35 zum Übertragen von Rückkopplungsmitteilungen an das Endsystem 14 (in Fig. 1 dargestellt). Obwohl die DBC 20 als diskrete Einheit dargestellt ist, ist es zu beachten, dass die Fig. 4 als Funktionsdiagramm angesehen werden kann, das ein Untermengensystem einer größeren Datenverarbeitungseinheit repräsentiert, von der viel in Form von Softwarefunktionen realisiert sein kann.
Am Eingang 30 eintreffende Zellen treffen als Nutzerzellenstrom ein, der als Erstes an einen Aktivitätsdetektor 36 geliefert wird. Der Zweck des Aktivitätsdetektors besteht darin, Zustandsinformation zu jeder empfangenen Übertragung an ein Steuerungsmodul 38 zu liefern, wobei jede Übertragung durch ihre VPI und ihre VCI identifiziert ist, wie sie in den Zellenköpfen enthalten sind. Ein Übertragungsvorgang wird vom Aktivitätsdetektor 36 dann als aktiv markiert, wenn er zuvor ruhig war und beobachtet wird, dass eine Zelle mit geeigneten VPI- und VCI-Werten von einem Endsystem zum Eingang 30 übertragen wird. Die Synchronisierung des Aktivitätsdetektors 36 mit dem Beginn eines Zellenkopfs kann unter Verwendung eines im Zellenkopf enthaltenen Fehlerprüffelds ausgeführt werden. Ein Übertragungsvorgang wird dann als in einem inaktiven Zustand befindlich angesehen, wenn er zuvor aktiv war und für eine Zeitperiode T keine Zelle mit den geeigneten VPI- und VCI- Werten erkannt wurde. Der Aktivitätsdetektor 36 enthält einen Timer und eine Statustabelle für jedes VPI/VCI-Wertepaar, die für Abfrage durch die Steuerungseinheit 38 bereit ist. Vorzugsweise ist T auf einige Sekunden eingestellt, so dass Aktiv-Inaktiv-Aktiv-Übergänge in Zusammenhang mit einem beliebigen gegebenen VPI/VCI-Wertepaar, die in der Größenordnung von einigen Millisekunden sind, unerkannt bleiben, so dass der Übertragungsvorgang unter diesen Bedingungen als im aktiven Zustand verbleibend angezeigt wird. Dies hat die Wirkung einer Verringerung der Häufigkeit von Mitteilungen, wie sie von der DBC 20 an die Verbindungsfreigabe-Steuerungseinheit CAC 18 geliefert werden, in gewisser Weise auf Kosten einer Verringerung der Netznutzung.
Eine andere Funktion des Aktivitätsdetektors 36 besteht darin, dass er die Zellen für eine Übertragung während eines Intervalls zwischen Anforderungen "Zellenzählwert erfassen" und "Zellenzählung beenden" zählt. Diese Information kann z. B. für Gebührenbelastungszwecke und auch von der Steuerungseinheit 38 dazu verwendet werden, die tatsächliche Zellenrate empfangener Übertragungen zu bestimmen.
Nachfolgend ist der Pseudocode für den Aktivitätsdetektor aufgelistet, und das entsprechende SDL-Diagramm erscheint in Fig. 5.
BEGINN {Eintreffen einer Zelle}
Eintreffen einer Zelle von einem Endsystem
Lesen von VC
Rücksetzen des VC-Inaktivitätstimers
WENN VC neu aktiv ist DANN
Zustandstabelle aktivieren
STEUERUNGSEINHEIT über neu aktive VC informieren
ANDERNFALLS WENN Zählen.Zellen (VPI/VCI) DANN
Zellen.Zählwert (VPI/VCI) inkrementieren ANDERNFALLS nichts unternehmen ENDE
BEGINN {VC-Timer läuft ab}
VC-Inaktivitätstimer läuft ab, was eine stille VC anzeigt
Zustand aktualisieren
STEUERUNGSEINHEIT über stille VC informieren
Zählen.Zellen: = FALSE
ENDE
BEGINN {Empfangen eines Signals Start.Zellen.Zählung}
Empfangen eines Signals Start.Zellen.Zählung(VPI/VCI) von der Steuerungseinheit
Zellen.Zählwert(VPI/VCI): = 0
Zählen.Zellen: = TRUE
ENDE
BEGINN {Zellen.Zählvorgangstimer läuft ab}
Zellen.Zählvorgangstimer läuft ab
Senden von Zellen.Zählwert(VPI/VCI) an die STEUERUNGSEINHEIT
Neu starten des Zellen.Zellvorgangstimers
ENDE
Es ist erkennbar, dass, insoweit es um den eintreffenden Nutzerzellenstrom geht, der Aktivitätsdetektor 36 die VPI/VCI-Werte in jedem Zellenkopf des Stroms eintreffender Zellen liest, und diese Information wird dazu verwendet, die Zustandstabelle zu aktualisieren, die er für jedes VPI/VCI-Wertepaar aufrechterhält. Insoweit es um Kommunikation mit der Steuerunseinheit 38 geht, informiert der Detektor 36 die Steuerungseinheit über eine Zustandsänderung eines beliebigen VPI/VCI-Wertepaars. Die Steuerungseinheit kann den Aktivitätsdetektor über den zu verwendenden Timerwert t informieren. Vorzugsweise wird derselbe Wert von t für alle VPI/VCI-Wertepaare verwendet. Zellenzählwertinformation kann vom Aktivitätsdetektor 36 über eine Mitteilung "Start.Zellen.Zählvorgang" von der Steuerungseinheit 38 erhalten werden. Wenn der Aktivitätsdetektor diese Mitteilung empfängt, initialisiert er einen Timer und zählt das Eintreffen jeder Zelle. Bei Ablauf jedes Zyklus t liefert der Aktivitätsdetektor den Zellenzählwert an die Steuerungseinheit. Die am Eingang 30 eintreffenden Zellen des Nutzerzellenstroms werden ohne Verzögerung an ein Puffermodul 40 übertragen, wo sie in First-in-first-out(FIFO)-Pufferwarteschlangen eingespeichert werden, wobei jede Warteschlange Zellen mit einem gegebenen VPI/VCI-Wertepaar enthält. Der Detektor 36 ist unspezifisch über den Zellentyp. So wird das Eintreffen aller Datenzellen erfasst, und es kann potentiell den Aktivitätszustand in Zuordnung zu einem VPI/VCI-Wertepaar beeinflussen, unabhängig vom Vorliegen oder Fehlen von Steuerungs- oder Verwaltungszellen. Gepufferte Zellen werden vom Puffer 40 an ein Former/Multiplexer-Modul 42 geliefert, bevor sie über den Ausgang 32 an eine ATM-Vermittlungsstelle geliefert werden. Die Funktion des Puffermoduls und des Former/Multiplexer-Moduls 40, 42 werden unten detaillierter beschrieben. Aktuell reicht es aus, einfach anzugeben, dass das Puffermodul Signalgabeinformation an die Steuerungseinheit 38 liefern kann, wenn eine beliebige Pufferwarteschlange einen vorbestimmten Pufferfüllungs-Schwellenwert erreicht hat. Das Former/Multiplexer-Modul 42 ist dafür zuständig, Zellen aus dem Puffermodul 40 zu entnehmen und sie aufwärts zu ihrem Ziel zu übertragen. Es enthält Multiplexerfunktion, und der Speicher speichert für jedes VPI/VCI-Wertepaar einen CR-Wert, so dass der vom Ausgang gelieferte Zellenstrom geformt wird, um sicherzustellen, dass die Kapazität des jeweiligen Pfads durch das Netz für jeden Übertragungsvorgang, wie durch die zugewiesene Bandbreite bestimmt, nicht überschritten wird. Die Steuerungseinheit 38 steuert auch ein Rückkopplungsmodul 44 zum Empfangen von Rückkopplungsmitteilungen vom Netz am Eingang 34 sowie von der Steuerungseinheit 38 selbst, und zwar für Aufwärtsübertragung zum Endsystem 14 über den Ausgang 35. Die Funktionen des Puffermoduls, des Former/Multiplexer-Moduls und des Rückkopplungsmoduls 40, 42 und 44 werden unten detaillierter beschrieben. Als Erstes wird die Steuerungseinheit 38 betrachtet.
Der Zweck der Steuerungseinheit 38 besteht darin, der Verbindungsfreigabe- Steuerungseinheit (CAC) 18 durch Signalgabe mitzuteilen, dass ein Übertragungsvorgang vom ABR-Typ, wie durch ein beliebiges VPI/VCI-Wertepaar identifiziert, Bandbreite im Netz zugewiesen erhalten sollte, oder dass solche ausgehandelt werden sollte. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Bandbreite-Neuaushandlungssignal durch die Steuerungseinheit an die CAC 18 übertragen, so dass dann, wenn der Aktivitätsdetektor 36 anzeigt, dass ein Übertragungsvorgang mit einem speziellen VPI/VCI-Wertepaar still ist, der Bandbreiteparameter für diesen Übertragungsvorgang auf Null gesetzt werden sollte. Für einen neu aktiven Übertragungsvorgang sollte der Bandbreiteparameter entsprechend dem Verkehr im Netz eingestellt werden. Dieses Neuaushandlungssignal wird von der CAC 18 (Fig. 1) als Anfrage nach verfügbarer Bandbreite interpretiert, in welchem Fall die CAC Bandbreite an den Übertragungsvorgang, entsprechend den eigenen Steuerungsparametern, ausgibt.
Die Steuerungseinheit 38 zeigt eine Neuaushandlung immer dann an, wenn der Aktivitätsdetektor 36 eine Zustandsänderung für die fragliche Übertragung anzeigt. Die CAC 18 reagiert dadurch, dass sie einen neuen CR-Empfehlungswert an die Steuerungseinheit 38 liefert, die ihrerseits das Former/Multiplexer-Modul 42 aktualisiert und den neuen CR-Wert über den Ausgang 35 dem Endsystem 14 (Fig. 1) durch Signalgabe mitteilt. Während der Periode, in der die CAC eine Bandbreitenaushandlungs- oder Zuweisungsanforderung verarbeitet, stellt die Steuerungseinheit 38 eine Vorgabe-CR im Former/Multiplexer- und im Rückkopplungsmodul 42 und 44 ein.
Die Steuerungseinheit 38 ist auch für die Überwachung der tatsächlichen Senderate für Nutzer in Fällen von Übertragungen zuständig, denen eine große effektive Kapazität zugemessen ist. Dies erfolgt durch Initialisieren eines Timers im Aktivitätsdetektor 36, der eine Zeitablaufsperiode von einigen Sekunden aufweisen kann, wobei der Aktivitätsdetektor 36 am Ende dieser Periode einen Zellenzählwert an die Steuerungseinheit 38 liefert. Der Zellenzählvorgang dauert so lange an, wie das Signal für das relevante VPI/VCI-Wertepaar einen großen Bandbreiteanteil aufweist, damit die Bandbreite nicht durch die Signalquelle bemessen wird, die dann zunächst mit voller Kapazität sendet und anschließend ihre Ausgangsmenge auf ein Rinnsal herabsetzt. Die Zellenzählwert-Information wird zusammen mit dem letzten, durch die CAC empfohlenen CR-Wert verarbeitet, um diejenige Netzkapazität abzuschätzen, die der tatsächlichen Senderate durch den Nutzer entspricht. Wenn diese Kapazität wesentlich kleiner als die aktuell zugewiesene Kapazität ist, kann dies andeuten, dass der Nutzer versucht, große Kapazität einfach dadurch aufrechtzuerhalten, das er ein relativ langsames Rinnsal von Zellen an den Eingang 30 liefert, um den Aktivitätsdetektorstatus für den relevanten Übertragungsvorgang im aktiven Zustand zu halten. Selbstverständlich führt diese Situation zu einer ineffizienten Nutzung des Netzes, und die folgenden Schritte werden von der Steuerungseinheit 38 ausgeführt, wenn eine wesentliche Fehlanpassung zwischen der zugewiesenen und der aktuell genutzten Kapazität besteht. Als Erstes wird das Formermodul 42 unmittelbar rückgesetzt, um die tatsächliche CR für das relevante VPI/VCI- Wertepaar fallen zu lassen. Als Nächstes wird das Rückkopplungsmodul 44 angewiesen, die aktuelle CR über den Ausgang 35 an den Nutzer auszugeben. Abschließend liefert die Steuerungseinheit 38 ein Bandbreite-Neuaushandlungssignal an die CAC, wobei das Signal einen Bandbreitewert enthält, der entsprechend der aktuell vom Nutzer genutzten Äquivalenzkapazität entspricht. Dieses Signal wird dann durch die CAC als Option auf freie Kapazität für andere Kunden interpretiert. Als Alternative kann die Fehlanpassung dadurch gehandhabt werden, dass dem Former- und dem Rückkopplungsmodul 42, 44 eine Vorgabe-CR statt die tatsächliche CR zugewiesen wird.
Wie oben angegeben, ist die Steuerungseinheit 38 auch so beschaffen, dass sie ein Signal vom Puffermodul 40 empfängt, wenn die Pufferfüllung für ein gegebenes VPI/VCI-Wertepaar einen gegebenen Schwellenwert erreicht hat. Dieses Signal veranlasst die Steuerungseinheit 38 dazu, das Rückkopplungsmodul 44 anzuweisen, eine sogenannte Ressourcenverwaltungs(RM)zelle auszugeben, die nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Steuerungseinheit 38 kann auch einen DBC-Kennungswert für jede errichtete Neuübertragung (durch ein neues VPI/VCI-Wertepaar gekennzeichnet) empfangen, wobei dieser DBC-Kennungswert von der CAC empfangen wird. Alternativ kann die DBC eine Vorgabekennung verwenden, wenn keine zugeführt wird.
Nachfolgend ist der Pseudocode für die Steuerungseinheit angegeben:
BEGINN
Empfangen einer CR von der CAC
Herleiten eines Minimum.Zellen.Zählwerts
WENN Minimum.Zellen.Zählwert C > M {wobei m einen großen Bandbreiteanteil anzeigt}
DANN
Senden eines Signals an den AKTIVITÄTSDETEKTOR zum Starten von Zellen.Zählvorgang (VPI/VCI)
ANDERNFALLS
nichts unternehmen
ENDE
BEGINN {Empfangen von Zellen.Zählwert(VPI/VCI) vom AKTIVITÄTSDETEKTOR
WENN Zellen.Zählwert (VPI/VCI) < Minimum.Zellen.Zählwert
DANN
Senden der aktuellen CR an das Formermodul
Senden der aktuellen CR an das Rückkopplungsmodul
Empfehlung an die CAC betreffend die aktuelle Rate
ANDERNFALLS
nichts unternehmen
ENDE
BEGINN {Empfangen eines VPI/VCI-Pufferschwellenwertsignals}
Empfangen eines VPI/VCI-Pufferschwellenwertsignals vom VPI/VCI-Puffer
Empfehlung an das RÜCKKOPPLUNGSMODUL, die CR neu an das Endsystem zu übertragen
ENDE {Empfangen eines VPI/VCI-Pufferschwellenwertsignals}
BEGINN {Empfangen eines VPI/VCI-Aktivsignals}
Empfangen eines VPI/VCI-Aktivsignals vom AKTIVITÄTSDETEK TOR
Empfehlung an die CAC betreffend ein neu aktives VPI/VCI-Wertepaar
Empfehlung an das FORMERMODUL zum neu aktiven VPI/VCI-Wertepaar und zur Vorgabe-CR
Empfehlung an das RÜCKKOPPLUNGSMODUL, die Vorgabe-CR in der RM-Zelle an das Endsystem zu übertragen
ENDE {Empfangen eines VPI/VCI-Aktivsignals}
BEGINN {Empfangen eines VPI/VCI-Inaktivsignals}
Empfangen eines VPI/VCI-Inaktivsignals vom AKTIVITÄTSDETEKTOR
Empfehlung an die CAC zum inaktiven VPI/VCI-Wertepaar
ENDE {Empfangen eines VPI/VCI-Inaktivsignals}
Entsprechende SDL-Diagramme für die Steuerungseinheit sind in den Fig. 6-1 und 6-2 dargestellt. In Fig. 6-2 hat L typischerweise den Wert 1 MBit/s.
Wie es aus dem obigen Pseudocode erkennbar ist, gibt die DBC 20 eine Bandbreite-Neuaushandlungsanforderung an die CAC für eine gegebene Übertragung (mit einem gegebenen VPI/VCI-Wertepaar) aus, wenn sich ihr durch den Aktivitätsdetektor 36 angegebener Aktivitätszustand geändert hat. Dieser Zustand kann sich absichtlich nur langsam ändern, wenn der Aktivitätsdetektor 36 so eingestellt ist, dass er keine Perioden mit stillem Verhalten erkennt, die eine kleinere Dauer aufweisen, als sie mehreren Sekunden entspricht. Daraufhin empfängt die DBC 20 von der CAC ein Signal, das den neuen CR-Wert empfiehlt. Die DBC kann auch für jede Übertragung eine Empfehlung für die korrekte DBC-Kennung erhalten.
Die Steuerungseinheit 38 kann so ausgebildet sein, dass sie ein Kennungswertepaar für DBC, VPI/VCI in das Rückkopplungsmodul 44 schreibt. Sie ist auch so beschaffen, dass sie das Rückkopplungsmodul 44 anweist, einen Ressourcenverwaltungsbefehl für ein spezielles VPI/VCI-Wertepaar auszugeben. Diese Anweisung kann auch ein geeignetes CR-Paar T, τ enthalten (T ist eine mittlere Zellen-Zwischeneintreffzeit, und τ ist eine Impulsbündeltoleranz). Es sei darauf hingewiesen, dass für jedes neue VPI/VCI-Wertepaar nur eine Änderung der in einer RM-Zelle spezifizierten Werte immer dann geliefert wird, wenn die CAC den CR-Wert aktualisiert. Typischerweise kann dies ein Mal alle 30 Sekunden oder länger in einem öffentlichen Netz sein, und dies hängt von der Empfindlichkeitseinstellung des Aktivitätsdetektors in der DBC 20 ab. Daraus folgt, dass die erforderliche Regelungsbandbreite relativ klein sein kann.
Wie es aus dem Pseudocode erkennbar ist, empfängt die Steuerungseinheit 38 immer dann Signale vom Puffermodul 40, wenn ein Pufferfüllungs-Schwellenwert durch Zellen mit einem spezifischen VPI/VCI-Wertepaar erreicht ist.
Die Schnittstelle zum Aktivitätsdetektor 36 wurde bereits beschrieben.
Hinsichtlich des Pseudocodes der Steuerungseinheit für die Schnittstelle mit dem Former/Multiplexer-Modul 42 ist erkennbar, dass die Steuerungseinheit 38 die Formereinheit mit dem aktuellen CR-Wert, wie er für eine gegebene Übertragung anzuwenden ist, immer dann aktualisiert, wenn sie eine CR- Empfehlung von der CAC empfängt, oder immer dann (unter Verwendung der Vorgabe-CR), wenn sie Information zu einer neu aktiven Übertragung vom Aktivitätsdetektor 36 empfängt.
Nun wird der Zweck des Rückkopplungsmoduls 44 kurz beschrieben.
Wie oben angegeben, überträgt das Rückkopplungsmodul 44 aktuelle CR-Werte (wie durch Signalgabe durch die Steuerungseinheit 38 mitgeteilt) über den Ausgang 35 an das Endsystem. Die CR wird unter Verwendung einer Ressourcenverwaltungszelle übertragen, wie in Fig. 7 dargestellt. Wahlweise ist ein Feld dieser Zelle der DBC-Kennungswert, der dazu verwendet wird, ein Endsystem 14 (siehe Fig. 1) in die Lage zu versetzen, zwischen CR-Empfehlungen und verschiedenen DBCs (z. B. die DBCs 20-1 und 20-2, wie in Fig. 2 dargestellt) im Endsystem zu verschiedenen Endsystempfaden zu unterscheiden. Dieses DBC-Kennungsfeld ist in Fig. 7 als Feld 50 gekennzeichnet. Die CR ist im Feld 52 untergebracht. Diese RM-Zelle verfügt, wie andere Zellen, über einen Kopf mit fünf Oktetten, der ein Feld PT 54 enthält, das anzeigt, dass die Zelle eine Ressourcenverwaltungs(RM)zelle ist.
Es wird vorgeschlagen, dass DBC-Kennungswerte, wenn sie verwendet werden, nicht festgelegt sind, sondern beim Einstellen des Übertragungspfads durch das Netzwerk für ein gegebenes VPI/VCI-Wertepaar gewählt werden. Dies besagt, dass die CAC 18 für jedes VPI/VCI-Wertepaar einen Wert für die DBC- Kennung zuordnet und das Rückkopplungsmodul 44 eine Tabelle von (DBC, VPI/VCI)-Kennungspaaren aufrechterhält. Z. 8. ist in Fig. 2 das öffentliche Netz 10-1 so beschaffen, dass es für ein gegebenes VPI/VCI-Paar eine DBC- Kennung wählt und diese Information weiter signalisiert, so dass das öffentliche Netz 10-2 nicht denselben Wert wählt (z. B. ordnet das öffentliche Netz 10-1 die Kennung 1 zu, das öffentliche Netz 10-2 ordnet die Kennung 2 zu usw.). Der DBC-Kennungswert wird in einer durch das Rückkopplungsmodul 44 unterhaltenen Tabelle gespeichert.
Das CR-Feld 52 in der RM-Zelle (siehe Fig. 7) enthält die CR-Empfehlung von der CAC, die als mittlere Zellen-Zwischeneintreffzeit T zuzüglich einer Impulsbündeltoleranz τ geliefert wird.
Der Betrieb des Rückkopplungsmoduls 44 wird durch die Steuerungseinheit 38 dann ausgelöst, wenn (a) von der CAC 18 eine neue CR empfohlen wird, und (b) wenn das Pufferfüllungsniveau im Puffermodul 40, wie es einem beliebigen VPI/VCI-Wertepaar entspricht, über den Pufferfüllungs-Schwellenwert ansteigt. Dann wird eine RM-Zelle an das Endsystem geliefert.
Der Pseudocode für das Rückkopplungsmodul 44 ist der folgende, und das entsprechende SDL-Diagramm ist in Fig. 8 dargestellt.
BEGINN {Empfangen einer CR}
Empfangen einer CR für ein VPI/VCI-Wertepaar von der Steuerungseinheit
Vorgabe_CR: = CR
ENDE {Empfangen einer CR}
Beginn {RM.Zellentimer läuft ab}
RM.Zellentimer läuft ab
Erzeugen einer RM.Zelle
Vorgabe.CR in die RM.Zelle einschreiben
Liefern der RM.Zelle an das Endsystem
Neustarten des RM.Zellentimers
ENDE {Eintreffen einer Zelle vom Netz}
Als nächstes wird das Puffermodul 40 betrachtet.
Das Puffermodul ist in Fig. 9 detaillierter dargestellt. Sein Zweck besteht darin, eintreffende Datenzellen auf Grundlage der in den Zellen enthaltenen VPI/VCI-Wertepaare zu speichern. Das Puffern der Zellen ermöglicht es einem Endsystem 14 (Fig. 1), zeitlich auf ein Rückkopplungssignal vom Modul 44 zu reagieren. Eine andere Funktion des Puffermoduls 40 besteht darin, ein Signal an die Steuerungseinheit 38 zu liefern, wenn der Pufferfüllungs- Schwellenwert erreicht ist, das anzeigt, dass ein Endsystem nicht auf ein Rückkopplungssignal reagiert (dies wiederum bewirkt, dass die Steuerungseinheit 38 erneut ein Zellenrate-Dauersignal (CR) an das Endsystem liefert, wie oben angegeben). Das Puffermodul 40 verwirft auch empfangene Zellen, wenn die maximale Pufferzuweisung für ein gegebenes VPI/VCI-Wertepaar überschritten ist. Dies erfolgt durch einen Pufferüberlauf.
Die Größe des für eine DBC 20, die den Zugriff auf das Vermittlungsnetz 10 steuert, erforderlichen Puffers könnte relativ klein sein. Wenn z. B. die DBC 20 eine kombinierte Eingangsrate von allen Quellen von 150 MBit/s auf weist, würden, wenn die Umlaufverzögerung zum Endsystem 100 us beträgt, weniger als 35 Zellen unterwegs sein, wann immer die CR-Werte geändert werden.
Die Größe des gemeinsam genutzten Speicherbereichs 56 dient hauptsächlich dazu, Änderungen der Impulsbündeltoleranz gerecht zu werden, da eine Änderung dieser Rate nur zu einer kleinen Anzahl überschüssiger Zellenankünfte führt (z. B. ungefähr 35 Zellen). Die festen Zellpositionen, wie sie jeweiligen VPI/VCI-Wertepaaren zugeordnet sind, sind in Fig. 9 durch die Bezugszahl 58 gekennzeichnet. Die Zellen an diesen Positionen repräsentieren die vorderen Zellen mehrerer Warteschlangen, wobei jede Warteschlange ihr eigenes VPI/VCI-Wertepaar aufweist. Anders gesagt, können die Warteschlangen so veranschaulicht werden, dass sie in Fig. 9 horizontal verlaufen, wobei sich die Frontzellen rechts befinden. Am Puffermodul 40 eintreffende Zellen werden mit First-in-first-out(FIFO)-Reihenfolge in den Warteschlangen untergebracht.
Zellen werden aus dem Puffermodul 40 dann entfernt, wenn vom Formerabschnitt des Former/Multiplexer-Moduls 42 ein geeignetes Signal empfangen wird, wie es durch den folgenden Pseudocode des Puffermoduls definiert ist:
BEGINN {Empfangen einer Zelle}
Empfangen einer Zelle
WENN sich Platz im Puffer befindet, DANN
Zelle in den Puffer geben
Pufferfüllungsniveau inkrementieren
WENN Pufferfüllungsniveau = Schwellenwert, DANN
Übertragen eines Puffer-Voll-Signals an die Steuerungseinheit
ANDERNFALLS
nichts unternehmen
ENDE {Empfangen einer Zelle}
BEGINN {Empfangen eines Abrufsignals}
Empfangen eines VPI/VCI-Abrufsignals vom FORMER/MUX-Modul
Durchlassen einer Zelle vom Puffer zum FORMER/MUX-Modul
Inkrementieren des Pufferfüllungsniveaus
ENDE {Empfangen eines Abrufsignals}
Das entsprechende SDL-Diagramm erscheint in Fig. 10.
Es wird nun auf Fig. 4 in Kombination mit Fig. 11 Bezug genommen, gemäß denen das Former/Multiplexer-Modul 42 so arbeitet, dass es Zellen aus dem Puffermodul 40 entnimmt und sie aufwärts über die Netzvermittlungen zu ihrem Ziel überträgt. Das Modul 42 verfügt über zwei Teile, die ein Multiplexer 60 und ein Former 62 sind. Für jedes VPI/VCI-Wertepaar unterhält der Former 62 einen Zellenrate(CR)-Dauerwert und einen Timer.
Der an den Ausgang 32 gelieferte Zellenstrom wird durch den Former so geformt, dass Impulsbündel, die nicht größer als die Impulsbündeltoleranz τ sind, durchlaufen, ohne vom Former 62 verzögert zu werden. Jedoch kann die Multiplexfunktion eine Zelle verzögern, wenn mehrere durch verschiedene VPI/VCI-Wertepaare gekennzeichnete Übertragungsvorgänge gleichzeitig Impulsbündel liefern. In diesem Fall ordnet der Multiplexer 60 jedem aktiven VPI/VCI-Wertepaar einen fairen Anteil der DBC-Ausgangsbandbreite zu. Er unternimmt dies durch Abrufen aktiver VPI/VCI-Wertepaare in solcher Weise, dass jedes gegen alle anderen antritt. Zellen, die für eine Periode warten, die dem Ratenintervall T entspricht oder größer ist, werden mit einem Flag für einen höheren Prioritätswert "Zelle muss laufen" versehen. Der Multiplexer greift diese Zellen als Erste heraus (Fig. 11). Zellen werden durch die Formerfunktion zum Warten gezwungen, wenn Impulsbündel eintreffen, die länger als der Impulsbündeltoleranz-Guthabenwert sind. Der detaillierte Betrieb des Former/Multiplexer-Moduls 42 wird aus dem folgenden Pseudocode ersichtlich.
1. BEGINN {ZUSTAND = AKTIV}
Empfangen eines Zelle.Warte[VPI/VCI]signals vom Puffer
WENN Impulsbündelguthaben i. O. DANN
Zelle.kann.laufen: = WAHR
ZUSTAND: = WARTEN für den Multiplexer
ANDERNFALLS {Impulsbündelguthaben nicht i. O.}
ZUSTAND: = WARTEN auf den Ablauf des Guthabentimers
ENDE
2. BEGINN {ZUSTAND = WARTEN auf den Ablauf des Guthabentimers}
Guthabentimer läuft ab
Inkrementieren des Impulsbündeltoleranz-Guthabenzählers
Zelle.kann.laufen: = WAHR
Zelle.muss.laufen: = WAHR
ZUSTAND: = WARTEN auf den Multiplexer
ENDE
3. BEGINN {ZUSTAND = WARTEN auf den Multiplexer}
Empfangen einer Abruf.Zelle[VPI/VCI] vom Multiplexer
Dekrementieren des Guthabenzählers
Zelle.kann.laufen: = FALSCH
Zelle.muss.laufen: = FALSCH
ZUSTAND: = AKTIV
ENDE
4. BEGINN {ZUSTAND = WARTEN auf den Multiplexer}
Guthabentimer läuft ab
WENN Guthabenzähler < τ DANN
Guthabenzähler inkrementieren
ANDERNFALLS
nichts unternehmen
Zelle.muss.laufen: = WAHR
ENDE
5. BEGINN {ZUSTAND = FORMER AKTIV}
Guthabentimer läuft ab
WENN Guthabenzähler < τ DANN
Guthabenzähler inkrementieren
ANDERNFALLS
nichts unternehmen
Zelle.muss.laufen: = WAHR
ENDE
6. BEGINN {ZUSTAND = FORMER.CR AKTIV}
neue CR empfehlen (T, τ)
nächstes T: = T
nächstes Guthaben: = τ
ENDE
7. BEGINN {ZUSTAND = FORMERTIMER AKTIV}
Timer läuft ab
Timer rücksetzen (nächstes T)
ENDE
8. BEGINN {ZUSTAND = MULTIPLEXER AKTIV}
Ausgangszellentimer läuft ab
Index: = Zeiger
WIEDERHOLEN {1. Schleife zum Suchen nach Zelle.muss. laufen}
Index inkrementieren
WENN Zelle.muss.laufen[Index] DANN
Zeiger: = Index
Zelle[Index] aus dem Puffer abrufen
Zellenabrufsignal an den FORMER liefern
ZUSTAND: = MUX.AKTIV
ANDERNFALLS
WENN Index = max.Puffer.Größe DANN
Index: = 0
BIS Index = Zeiger
WIEDERHOLEN {2. Schleife zum Suchen nach Zelle.kann. laufen}
Index inkrementieren
WENN Zelle.kann.laufen[Index] DANN
Zeiger: = Index
Zelle[Index] aus dem Puffer abrufen
Zellenabrufsignal an den FORMER liefern
ZUSTAND: = MUX.AKTIV
ANDERNFALLS
WENN Index = max.Puffer.Größe DANN
Index: = 0
BIS Index = Zeiger
keine.Zelle.wartet.Signal liefern
ENDE
Es ist zu beachten, dass dann, wenn die DBC 20 eine Änderung der einer speziellen Übertragung zugewiesenen Bandbreite anfordert, die CAC anderen Verkehr im Netz so steuern muss, dass die Netzkapazität am wirkungsvollsten genutzt wird. Die folgende Beschreibung behandelt Verbindungsfreigabe- Steuerungsverfahren zum Überwinden des Problems, den Verkehr neu ins Gleichgewicht zu bringen.
Nun werden zwei Verbindungsfreigabe-Steuerungsstrategien beschrieben. Beide gehen das Problem an, den Verkehr neu ins Gleichgewicht zu bringen. Anders gesagt, ist es dann, wenn eine Übertragung still oder neu aktiv wird, erforderlich, zu ermitteln, wie viele andere Steuerungsmitteilungen für ande re Übertragungen erzeugt werden müssen. Die Aufgabe besteht darin, die Anzahl dieser Steuerungsmitteilungen so klein wie möglich zu machen.
Die erste Strategie umfasst ein relativ einfaches Verbindungsfreigabe- Steuerungsverfahren, das keinen tatsächlichen Neuausgleich beinhaltet. Bei diesem Verfahren erhält eine neu aktive Übertragung (VPI/VCI-Wertepaar) eine einzelne Zellendauerrate (CR), die beibehalten wird, bis die Übertragung wieder still ist. Nur wenn sie erneut reaktiviert wird, erhält die Übertragung eine andere CR. Dies bedeutet, dass ein stilles Signal in Zusammenhang mit einem VPI/VCI-Wertepaar nicht bewirkt, dass Steuerungssignale für andere VPI/VCI-Wertepaare erzeugt werden, die Kapazität gemeinsam mit ihm nutzen. Dies wird mit einem Füllverfahren kombiniert, das Folgendes umfasst: (i) einer ersten neu aktiven Verbindung wird eine effektive Kapazität zugewiesen, die die Hälfte der insgesamt verfügbaren Kapazität ist; (ii) die nächste neu aktive Verbindung erhält eine effektive Kapazität, die die Hälfte der Restkapazität ist; (iii) die nächste neu aktive Verbindung erhält eine effektive Kapazität, die die Hälfte der noch verbleibenden Kapazität ist usw. Dieses Verfahren wird Verbindungsstrecke für Verbindungsstrecke über die gesamte vom VPI/VCI-Wertepaar gekennzeichnete Route angewandt, und diejenige, die die niedrigste effektive Kapazität liefert, bestimmt die an die DBC 20 zugeführte CR.
Daraus folgt, dass ein neu aktives Signal mit einem VPI/VCI-Wertepaar keine Steuerungssignale für die anderen VPI/VCI-Wertepaare erzeugt, die die Kapazität gemeinsam nutzen.
Da die DBC 20 so konzipiert ist, dass ein Nutzer nur so lange eine große effektive Kapazität auf dem Netz unterhalten kann, wie das VPI/VCI-Wertepaar im Aktivitätsdetektor 36 (Fig. 4) im aktiven Zustand verbleibt und die vom Kunden erzeugte Zellenrate nahe am effektiven Bandbreitewert liegt (siehe die oben beschriebene Zellenzählfunktion des Aktivitätsdetektors), ergibt sich, dass Nutzer große effektive Bandbreiten nur so lange behalten können, solange sie dazu bereit sind, für die proportional größeren Lasten Gebühren zu zahlen, die sie liefern wollen.
Dieses Verfahren ist gegenüber Nutzern in dem Sinne fair, dass, über eine ausreichend lange Periode, kein Nutzer systematisch eine schlechtere Kapazität erhält.
Jedoch ist es unter manchen Umständen wünschenswert, die Anzahl von Nutzern zu erhöhen, die relativ große Bandbreitenzuweisungen sicher behalten können, und dem kann durch ein zweites, modifiziertes Verfahren wie folgt genügt werden.
In diesem Fall ist das zugrundeliegende Prinzip dasjenige, dass dann, wenn ein aktives Signal Steuerungssignale für andere VPI/VCI-Wertepaare verursacht, das Signal auf nur eines pro Übertragungsstrecke begrenzt wird, nämlich das umfangreichste VPI/VCI-Wertepaar (dasjenige mit der größten Kapazität). Dies kann als begrenztes Neuausgleichsverfahren oder als Verfahren, bei dem "nur von den Reichsten genommen wird" (Robin Hood) bezeichnet werden.
Dies kann am besten durch ein beispielhaftes Ausfüllverfahren veranschaulicht werden:
(i) dem ersten neu aktiven VPI/VCI-Wertepaar wird eine effektive Kapazität zugewiesen, die der Hälfte der verfügbaren Gesamtkapazität entspricht;
(ii) der nächsten neu aktiven Verbindung wird die Hälfte der verbliebenen Kapazität zuzüglich eines Fünftels der effektiven Kapazität des ersten VPI/VCI-Wertepaars (d. h. dem aktuell umfangreichsten) zugewiesen;
(iii) Der nächsten neu aktiven Verbindung wird die Hälfte der verbliebenen Kapazität zuzüglich einem Fünftel der aktuell umfangreichsten zugewiesen usw.
Um diesen Prozess zu veranschaulichen, kann man sich vorstellen, dass eine einzelne Übertragungsstrecke mit einer Kapazität von 100 MBit/s existiert. Dann führen die obigen Schritte zu den folgenden beispielhaften Schritten:
(i) das erste neu aktive VPI/VCI-Wertepaar erhält 50 MBit/s, und es verbleiben 50 MBit/s;
(ii) das nächste VPI/VCI-Wertepaar erhält die Hälfte des Rests (was 25 MBit/s ergibt) zuzüglich einem Fünftel des ersten, was bedeutet, dass das erste nun 40 MBit/s innehat und das zweite 35 MBit/s innehat;
(iii) das nächste VPI/VCI-Wertepaar erhält die Hälfte des Rests, was 12,5 MBit/s ergibt, zuzüglich einem Fünftel des ersten, so dass das erste nun 32 MBit/s innehat, das zweite immer noch 35 MBit/s innehat, das dritte 20,5 MBit/s innehat usw.
Es ist zu beachten, dass nun mehr Nutzer große Kapazitäten erhalten, dass jedoch nur eine zusätzliche Steuerungsmitteilung auf die Übertragungsstrecke zu geben ist. So existiert ein begrenzter Neuausgleich oder eine "Robin- Hood"-Strategie.
Um das Verfahren auf eine Route mit vielen Übertragungsstrecken auszudehnen, wird der obige Prozess Übertragungsstrecke für Übertragungsstrecke wiederholt. Diejenige Übertragungsstrecke, die die niedrigste effektive Kapazität ergibt, bestimmt den CR-Wert, wie er an die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit (DBC) rückgeliefert wird. Nun weist die CAC unter Nutzung dieses Werts der effektiven Kapazität dieselbe für eine Übertragungsstrecke nach der anderen dadurch zu, dass sie die Hälfte der verbliebenen Kapazität auf dieser Übertragungsstrecke verwendet, und jeglicher erforderliche Zusatz wird vom umfangreichsten VPI/VCI-Wertepaar auf dieser Übertragungsstrecke genommen. Demgemäß erzeugt dies höchstens eine zusätzliche CR-Steuerungsmitteilung pro Übertragungsstrecke für jedes an das Netz gelieferte aktive VPI/VCI-Signal. Ein stilles Signal erzeugt immer noch keine zusätzlichen Steuerungsmitteilungen.
Diese Strategie macht es auch unmöglich, dass ein Nutzer eine sehr große Kapazität beibehält, wenn andere aktiv werden. Außerdem erhalten soviele Nutzer wie möglich, eine vernünftig große Kapazität, während die Kompliziertheit des Verkehrsausgleichs minimal gehalten wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In diesem Fall wird der Betrieb einer dynamischen Bandbreite-Steuerungseinheit (DBC) in Kombination mit einer Nutzerparameter-Steuerungseinheit (UPC) 22 unter Verwendung einer modifizierten DBC-Konfiguration beschrieben.
Es wird in Erinnerung gerufen, dass jede ATM-Zelle ein Informationsfeld von 48 Oktetten und einen Kopf von 5 Oktetten aufweist.
Der Zellenkopf kann ein Zellenverwerf-Prioritätsbit enthalten, das es ermöglicht, jede Zelle dahingehend zu identifizieren, ob sie hohe oder niedrige Priorität aufweist. Wenn ein Datenstau auftritt, d. h., wenn Elemente innerhalb des Gesamtvermittlungsnetzes ihre Kapazität erreichen, ist das Netz so ausgebildet, dass Zellen niedriger Priorität bevorzugt gegenüber Zellen hoher Priorität verworfen werden. Ferner wäre in jedem betriebenen Netz das Netz selbst so konzipiert, dass, bei normalen Betriebsbedingungen, Zellen hoher Priorität immer für den Lauf durch das Netzwerk zugelassen wären, so dass eine Überlastung, die zu einem Verlust von Zellen niedriger Priorität führt, nur während Perioden mit Spitzenbedarf auftreten würde.
Für einige Formen der Datenübertragung, wie bei Sprachsignalübertragung mit 64 kBit/s, können Zellenverluste akzeptiert werden. Jedoch kann es in anderen Umständen hoch unerwünscht sein, dass Zellen verloren gehen, insbesondere dann, wenn nicht redundante Daten übertragen werden, unter welchen Umständen ein Nutzer erwartet, dass es die Verkehrssteuerungsvorgänge gewährleisten, dass alle Datenzellen mit sehr wenig Verlusten über das Netz übertragen werden.
Die Anordnung der Fig. 13 bildet einen Teil eines Netzes, das auf verschiedene Arten arbeiten kann, wobei jedoch zwei bevorzugte Betriebsmodi angegeben werden. Ein Modus besteht darin, für permanente Verbindungen zwischen Nutzern, vom Typ mit geleaster Leitung, zu sorgen. In diesem Betriebsmodus wird ein Kommunikationskanal zwischen einem ersten und einem zweiten Nutzer errichtet, und danach verbleibt dieser Kanal dauerhaft angeschlossen. In einem zweiten Betriebsmodus arbeitet das Netz auf eine Vermittlungsart, bei der von einem Nutzer Signalgabebefehle ausgegeben werden. Diese Signalgabebefehle werden ihrerseits von der Vermittlungsstelle 12 interpretiert, was dazu führt, dass die Verbindung errichtet wird. Jedoch ist bei einigen Datennetzanwendungen ins Auge gefasst, dass dann, wenn eine Verbindung einmal errichtet ist, dieselbe für eine wesentliche Zeitdauer, möglicherweise Tage, errichtet bleibt. Daher unterscheidet sich eine derartige Übertragungsstrecke deutlich von Verbindungen, wie sie z. B. über das öffentliche Telefonvermittlungsnetz (PSTN = Public Switch Telephone Network) errichtet werden, bei dem die Verbindungszeit normalerweise in Minuten bemessen ist. In diesem zweiten Modus sorgt dann das Netz für einen Dienst ähnlich demjenigen, wie er durch geleaste Leitungen bereitgestellt wird. In seinem ersten Betriebsmodus, der die Grundlage für das nun beschriebene Ausführungsbeispiel bildet, verhält sich das Endsystem so, als wäre zwischen Kommunikationsorten eine geleaste Leitung bereitgestellt. Bei diesem bevorzugten Betriebsmodus ist es nicht erforderlich, dass das Endsystem irgendwelche Mechanismen zum Erzeugen von Signalgabeinformation enthält, was es dem ersten Nutzer ermöglicht, unmittelbar Kommunikation mit dem zweiten Nutzer zu starten.
So werden vom ersten Nutzer erzeugte Signale durch die Nutzerparameter- Steuerungsvorrichtung 22 an die Vermittlungsumgebung geliefert, und sie werden über die DBC 20 und mehrere Vermittlungsstellen wie die Vermittlungsstelle 12 an den zweiten Nutzer gerichtet. Am Ort des zweiten Nutzers ist eine Nutzerausrüstung für Sende- und Empfangsvorgänge betreffend Datenverkehr vorhanden. Daher existiert Übertragung zwischen Nutzern nur in Form von Daten, wobei andere Kommunikationskanäle vom ersten Nutzer dazu benötigt werden, Kommunikation von Ton- und Videosignalen über das Netz auszuführen.
Die Breitbandvermittlungsstelle 12 verfügt über mehrere Eingangsports und mehrere Ausgangsports. So werden Ausgangssignale von einem Nutzer an einen Eingangsport 70 der Breitbandvermittlungsstelle 12 geliefert, und die Vermittlungsstelle ist so ausgebildet, dass sie an diesem Port empfangene Zellen an einen Ausgangsport 72 liefert, der seinerseits die Zellen über ähnliche Vermittlungsvorrichtungen an den zweiten Nutzer lenkt. In ähnlicher Weise werden Ausgangszellen vom zweiten Nutzer letztendlich an die Breitbandvermittlungsstelle 12 an einem Eingangsport 74 geliefert, was es der Vermittlungsstelle 12 ermöglicht, die Zellen an einen Ausgangsport 76 zu richten.
Die Errichtung logischer Pfade innerhalb der Breitbandvermittlungsstelle 12 erfolgt durch einen Netzverwaltungscomputer 78, der auch dafür zuständig ist, den Betrieb mehrerer oder ähnlicher Breitbandvermittlungsstellen zu überblicken.
Kommunikation zwischen dem Netzverwaltungscomputer 78 und der Breitbandvermittlungsstelle 12 erfolgt über einen jeweiligen Elementmanager 80, der vermittlungsstellenspezifisch ist und für eine Schnittstelle zwischen der Vermittlungsstelle und dem Netzverwaltungscomputer sorgt. So können private Brandvermittlungsstellen von mehreren Herstellern innerhalb eines Gesamtnetzes konfiguriert werden, wobei Schnittstellenbildung über jeweilige Elementmanager 80 erfolgt.
Die Verkehrssteuerung der Breitbandvermittlungsstelle 12 erfolgt über eine Anwahlsteuerungseinheit 82. So ist es erforderlich, dass die Anwahlsteuerungseinheit 82 Information empfängt, die das Bandbreiteerfordernis für jede spezielle logische Verbindung definiert, um dadurch sicherzustellen, dass ein geeigneter Betrieb der Breitbandvermittlungsstelle 12 unter Steuerung der Anwahlsteuerungseinheit so erfolgt, dass Zellenverluste minimiert sind. Die Anordnung sollte so konfiguriert sein, dass mit hoher Priorität gekennzeichnete Zellen nie verloren gehen und Zellen mit niedriger Priorität nur dann verloren gehen, wenn die Breitbandvermittlungsstelle 12 bei Datenstau überlastet ist.
Das Netz enthält Nutzungsparameter-Steuerungsvorrichtungen 22, die den innerhalb der Empfehlung I 371 definierten Betriebsvorgängen genügen. So ist für jeden Nutzer eine Nutzungsparameter-Steuerungsvorrichtung 22 vorhanden, und sie ist entsprechend dem erforderlichen, vom Nutzer benötigten Dienstumfang programmiert. So spezifiziert ein Nutzungsvertrag des Nutzers einen ersten Verkehrschwellenwert, unter dem alle mit hoher Priorität identifizierten Zellen mit dieser Priorität verbleiben, um dadurch ihre erfolgreiche Übertragung über das Netz zu gewährleisten. Wenn jedoch der Verkehr einmal den ersten Schwellenwert überschritten hat, wird die Priorität einiger Zellen auf eine niedrige Priorität herabgestuft, so dass nicht gewährleistet werden kann, dass die Übertragung erfolgreich über das Netz abläuft. So verfügt ein Nutzer über eine garantierte Bandbreite, jenseits derselben Datenverkehr angenommen wird, wobei jedoch die Übertragung über das Netz nicht garantiert werden kann.
Die Nutzungsparameter-Steuerungsvorrichtung 22 definiert einen zweiten Verkehrsschwellenwert, jenseits desselben Zellen völlig aus dem Datenstrom herausgenommen werden, um dadurch zu gewährleisten, dass das Bandbreiteerfordernis der Vermittlungsstelle für diesen speziellen Nutzer nie das durch den zweiten Schwellenwert definierte Datenverkehrsniveau überschreitet.
So würde ein Nutzer im Normalbetrieb darauf abzielen, unter dem ersten Schwellenwert zu verbleiben, um dadurch sicherzustellen, dass alle Zellen über das Netz übertragen werden. Wenn jedoch (möglicherweise wegen des Auftretens irgendwelcher unerwarteter Fälle) der Verkehrsbedarf ansteigt, kann das Netz Kapazität aufweisen, um diesem Datenverkehrsanstieg zu genügen, um dadurch. Datenunversehrtheit für den Kunden aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig ein Mechanismus zum Beseitigen von Zellen, die einen Verstoß bilden, geschaffen ist, um dadurch zu gewährleisten, dass Zellen, für die Bandbreite garantiert wurde, über das Netz übertragen werden.
So können innerhalb jeder Breitbandvermittlungsstelle 12 und unter Steuerung durch die Anwahlsteuerungseinheit 82 Zellen niedriger Priorität zugewiesen werden, wenn Überlastung auftritt. Jedoch wäre, wie bereits ausgeführt, das Gesamtnetz so konfiguriert, dass für Zellen hoher Priorität Übertragung über das Netz garantiert wäre.
Beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Nutzer dauerhaft physikalisch mit dem Netz verbunden bleiben, und er kann den Eindruck haben, dass das Netz dauerhaft so konfiguriert ist, dass es Bandbreite verfügbar macht, selbst wenn er nicht das Erfordernis hat, diese verfügbare Bandbreite zu nutzen. Jedoch wird der Nutzer nur dann mit Gebühren belastet, wenn eine tatsächliche Nutzung des Netzes erfolgt, vorzugsweise durch Gebührenbelastung des Nutzers auf Grundlage der Anzahl von über die logische Übertragungsstrecke übertragenen Zellen. So kann, bevor durch den Nutzer ein Übertragungsvorgang aufgerufen wird, die Breitbandvermittlungsstelle 12 tatsächlich keine Bandbreite für irgendwelche Übertragung zwischen dem Eingangsport und dem Ausgangsport zuweisen. Ferner ist es nicht erforderlich, dass vom Nutzer irgendeine spezielle Aktivität erfolgt, damit Bandbreite zugewiesen wird. Ein Umfang an Bandbreite wird dem Nutzer bei Bedarf zugewiesen.
Nachdem übertragene Zelle die Nutzerparameter-Steuerungsvorrichtung 22 durchlaufen haben, werden sie auf eine dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 gelenkt. Die Anwahlsteuerungseinheit 82 kann ein kurzes Intervall benötigen, um den erforderlichen Umfang an Bandbreite herauszufinden, wie er von der Bandbreite-Steuerungseinheit 20 benötigt wird, so dass während des Intervalls, den die Anrufsteuerung benötigt, um die Bandbreiteanforderung zu bearbeiten, alle übertragenen Zellen auf niedrige Priorität herabgestuft werden.
Zusätzlich zu den vom Nutzer erzeugten Signalen, die, wie bereits ausgeführt, an den Eingangsport 70 geliefert werden, werden Signale auch über den Ausgangsport 76 an den Nutzer zurückübertragen. Diese Ausgangssignale werden auch an die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 geliefert, wodurch diese Steuerungseinheit Signale an den Nutzer zurückübertragen kann. So kann die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 insbesondere ein Signal an den Nutzer zurückliefern, das ihn anweist, einen Datenausgang herabzusetzen, um die Gefahr zu vermeiden, dass Zellen verloren gehen.
Die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 ist in Fig. 14 detaillierter dargestellt, und sie enthält einen Aktivitätsdetektor oder einen Zellenmonitor 36, eine Steuerungseinheit oder einen Prozessor 38, ein Rückkopplungsmodul 44 und einen Attributdatenspeicher 84.
Daten werden an den Port 70 übertragen, und ähnliche Daten werden vom Port 76 in Form diskreter Zellen empfangen, die achtundvierzig Oktette an Nutzerinformation zuzüglich fünf Oktetten am Kopf enthalten.
Wie oben angegeben, ist das letzte 8-Bit-Oktett des Kopfs ein Kopf-Fehlerprüffeld, das für einen Redundanzgrad sorgt, durch den ein Fehlerprüfvor gang für die Kopfinformation ausgeführt werden kann. So besteht der Hauptgrund für das Bereitstellen des Kopf-Fehlerprüffelds darin, zu gewährleisten, dass die Kopfinformation korrekt ist.
Innerhalb des Zellenmonitors 36 wird das Kopf-Fehlerprüffeld auch dazu verwendet, den Start einer Zelle zu kennzeichnen.
Zusätzlich dazu, dass vom Kunden herrührende Daten in Form von Zellen übertragen werden, ist es auch möglich, dass der Prozessor 38 mit Kundenausrüstung und Untermittlungsnetzen innerhalb einer Gesamtvermittlungsumgebung dadurch kommuniziert, dass er Steuerinformationszellen erzeugt.
Wie bereits ausgeführt, kann die in Fig. 13 dargestellte Nutzungsparameter- Steuerungseinheit 22 die Priorität übertragener Zellen modifizieren. Die Verkehrsschwellenwerte der Nutzerparameter-Steuerungseinheit 22 können auf Signale hin eingestellt werden, wie sie vom Netzmanager 78 empfangen werden.
Bei bisherigen Systemen werden Signale nur dann an die Nutzungsparameter- Steuerungseinheit 22 geliefert, wenn ein Kundenvertrag modifiziert wurde, der eine Änderung der Bandbreiteerfordernisse seitens des Kunden widerspiegelt. Jedoch wird beim vorliegenden System die Zuweisung von Bandbreite an Kunden dynamisch so gesteuert, dass einem Kunden effektiv ein Übertragungspfad zugewiesen wird, der in seinem nicht aktiven Zustand die Bandbreitenkapazität Null aufweist. So wird vom Netzmanager 78 eine Anweisung zum Widerspiegeln dieses Zustands an die Nutzerparameter-Steuerungseinheit 22 ausgegeben, durch die das erste Schwellenniveau auf Null gesetzt wird. Unter diesen Umständen werden alle von der Nutzungsparameter-Steuerungseinheit empfangenen Zellen zu Zellen niedriger Priorität modifiziert, so dass nicht garantiert werden kann, dass die Zellen über das Netz übertragen werden. Jedoch ist während dieser nicht aktiven Perioden angenommen, dass kein Bedarf für das Netz existiert und dass Vermittlungskapazität anderen Nutzern zugewiesen werden kann.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, dass ein Kunde irgendwelche Signalgabefunktionen vornimmt, um einen Anruf auszulösen. Die Daten selbst werden durch die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 22 erkannt, und sie triggern die Erzeugung von Bandbreiteanforderungen an die Netzwerkverwaltung oder die Anwahlsteuerung.
Gemäß Fig. 14 werden Zellen niedriger Priorität während des Startens eines Übertragungsvorgangs an den Zellenmonitor 36 geliefert, der diese Zellen für Neuübertragung, mit minimaler Verzögerung, an den Port 70 in ein First- in-first-out(FIFO)-Schieberegister einschreibt. Das Schieberegister enthält Ausgänge, die Werte an eine Kombinationslogik liefern, die, wie bereits beschrieben, dazu in der Lage ist, unter Bezugnahme auf das Kopf-Fehlerprüffeld die Zellenphase zu erkennen.
Beim Erkennen des Vorliegens von Zellen innerhalb seines Schieberegisters erzeugt der Zellenmonitor ein Übertragungs-Aktivitätssignal, das zusammen mit der VCI- und der VPI-Kennung, in Zusammenhang mit den übertragenen Zellen, an den Prozessor 38 geliefert wird. Auf diese Information hin fragt der Prozessor 38 den Datenspeicher ab, um die diesen Kennungen zugewiesene Bandbreitezuweisung zu identifizieren. Auf diese Abfrage hin werden Daten an den Prozessor 38 rückgeliefert, die die Bandbreitebereitstellung für den speziellen Kommunikationsvorgang, wie vom Anwahlmonitor 36 identifiziert, kennzeichnen.
Der Prozessor 38 ist so ausgebildet, dass er Steuerungszellen für die Übertragung an andere Elemente im Netz konfiguriert, und auf das vom Zellenmonitor 36 erzeugte Signal "Übertragung aktiv" und die aus dem Attributdatenspeicher 84 ausgelesenen Daten hin wird eine Mitteilung für Übertragung an den Netzmanager 78 zusammengestellt, die den Aufbau von Bandbreite innerhalb der Breitbandvermittlungsstelle 12 anfordert, um Kommunikation zwischen dem Eingangsport 70 und dem Ausgangsport 72 zu erleichtern. Auf diese Anforderung hin bestimmt der Netzmanager 78, ob dieser Umfang an Bandbreite verfügbar ist, und wenn dies der Fall ist, wird der Verbindung Bandbreite zugewiesen.
Außerdem überträgt der Netzmanager 78 auch eine Mitteilung für die Nutzungsparameter-Steuerungseinheit 22 an den Port 76, die auf diese Mitteilung hin ihre Schwellenwerte so einstellt, dass Zellen nicht mehr mit niedriger Priorität markiert werden, vorausgesetzt, dass die Rate kleiner als die nun der Verbindung gewährte Bandbreite ist oder dieser entspricht.
In einigen Situationen kann es ein Kunde wünschen, wichtige Daten zu übertragen, wobei Garantie dafür erforderlich ist, dass die Daten an ihrem Ziel empfangen werden. Wenn die Endstelle eine Abfolge von Versuchszellen sendet, die alle mit hoher Priorität gekennzeichnet sind, ist aus dem oben beschriebenen Szenarium erkennbar, dass das Prioritätsniveau anfänglicher Zellen durch die Nutzerparameter-Steuerungseinheit 22 herabgestuft wird, bis ein Zustand erreicht ist, in dem Bandbreitenzuweisung durch die Breitbandvermittlungsstelle 12 garantiert ist. So kann beim Empfänger eine Abfolge von Versuchszellen niedriger Priorität empfangen werden, bevor Zellen hoher Priorität empfangen werden, die erst übertragen werden, nachdem Bandbreite gewährt wurde.
So ist es möglich, wenn es ein Kunde wünscht, eine garantierte Kommunikation zu errichten, dass ein Empfänger den Zustand empfangener Zellen untersucht und dann an den auslösenden Kunden ein Signal zurückliefert, wenn Zellen hoher Priorität zu empfangen sind. Der Empfang von Zellen hoher Priorität zeigt an, dass Zellen hoher Priorität aufrechterhalten werden, und in diesem Zustand kann der auslösende Kunde dann Daten hoher Priorität übertragen, wobei er sicher sein kann, dass die Prioritätszellen während der ganzen Übertragung über das Netz als solche verbleiben; es handelt sich nur um die Startperiode, in der ein Herabstufen der Zellenpriorität erfolgt. So reagiert das Netz automatisch auf eine Anforderung nach Bandbreitebereitstellung, ohne dass eine Start- oder Signalgaberoutine ausgeführt wird. Der Kompromiss hinsichtlich dieser Funktion liegt darin, dass das Prioritätsniveau anfänglicher Zellen herabgestuft wird und die Dauer, während der diese Herabstufung auftritt, von der Kapazität des Netzes beim Errichten des Bandbreiteerfordernisses abhängt, um dadurch ein Modifizierungssignal an die relevanten Nutzerparameter-Steuerungsvorrichtungen auszugeben; daher ist die Bereitstellung von Bandbreite garantiert.
Der Zellenmonitor 36 kann auch das Fehlen von ihn durchlaufenden Zellen erkennen. Wie bereits beschrieben, ist für die Erkennung der Übertragung von Zellen gesorgt, und der Zellenmonitor 36 enthält eine Zeitablaufschaltung, die gewährleistet, dass eine periodische Untersuchung dahingehend erfolgt, ob weiterhin Zellen übertragen werden. Wenn die Übertragung endet, zeigt der Zellenmonitor 36 einen effektiven Zeitablauf und liefert ein Signal an den Prozessor 38 dahingehend, dass die Übertragung aufgehört hat. Auf dieses Signal hin konfiguriert der Prozessor 38 eine Mitteilung und überträgt diese Zelle über den Zellenmonitor 36 an den Netzmanager 78. Auf diese Mitteilung hin lässt der Netzmanager 78 eine Neuzuweisung von Bandbreite innerhalb der Breitbandvermittlungsstelle 12 zu, und er gibt eine Mitteilung an die Nutzungsparameter-Steuerungseinheit 22 aus, die erneut das Schwellenniveau auf Null zurücksetzt, so dass bei der nächsten Iteration das Prioritätsniveau anfänglicher Zellen auf niedrige Priorität rückgesetzt wird.
Es ist zu beachten, dass über gemeinsame physikalische Übertragungsstrecken viele logische Verbindungen erzielt werden können. So kann ein Eingangsport an einem speziellen Eingang in das Gesamtnetz, wie der Port 70, Zellen empfangen, die sich auf mehrere logische Verbindungen beziehen; in ähnlicher Weise steuert die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 die Bandbreitezuweisung für jede dieser logischen Verbindungen.
Die Zuweisung von Bandbreite wurde für die in Fig. 13 dargestellte Breitbandvermittlungsstelle 12 beschrieben, bei der es sich um die erste Breitbandvermittlungsstelle handelt, die beim Eintritt in das Gesamtnetz vom in Fig. 1 dargestellten Typ angetroffen wird. Die durch die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 erfolgte Bandbreiteanforderung führt dazu, dass Abfragevorgänge für jede Vermittlungsstelle, durch die die Verbindung hindurchgeht, erfolgen, um die Verfügbarkeit der Bandbreite zu erkennen. So kann es erforderlich sein, in mehreren Breitbandvermittlungsstellen eine Bereitstellung vorzunehmen, bevor eine Mitteilung an die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 zurückgeliefert wird, die bestätigt, dass Bandbreite zugewiesen wurde, um dadurch zu gewährleisten, dass Zellen hoher Priorität über das Gesamtnetz übertragen werden.
Wie bereits ausgeführt, wird durch den Prozessor 38 Kopfinformation identifiziert, und auf diese Information hin werden aus dem Attributdatenspeicher 84 Attributdaten gelesen, die die diesem speziellen Kanal zugewiesene Bandbreite identifizieren. So kann z. B. der Attributdatenspeicher 84 den Kanal als 1-MBit/s-Kanal, als 5-MBit/s-Kanal oder als 10-MBIT/s-Kanal usw. identifizieren, und zwar abhängig vom Dienstumfang gemäß dem Vertrag mit dem Kunden.
Ein weiteres Merkmal, wie es von der dynamischen Bandbreite-Steuerungseinheit 20 bereitgestellt wird, ist dasjenige, dass Kundenzugriff auf jede Bandbreite ermöglicht ist, die zum speziellen Zeitpunkt verfügbar ist, zu dem eine Anforderung erfolgt. Demgemäß wird, wenn Zellen von einem Kunden eintreffen, für den diese Bereitstellung verfügbar gemacht wurde, ein Hinweis an den Prozessor 38 aus dem Attributdatenspeicher 84 zum Zweck geliefert, dass die Zellen irgendeine verfügbare Bandbreite erhalten, um einen Kanal zwischen den zwei Kommunikationsstationen bereitzustellen.
Der Prozessor 38 baut eine Mitteilung auf und überträgt diese Zelle, die die Kundenanfrage identifiziert, an den Netzmanager 78. Auf diese Anfrage hin muss der Netzmanager 78 den verfügbaren Bandbreiteumfang von der Kommunikationsquelle zum Kommunikationsziel bestimmen. Die verfügbare Bandbreite über den logischen Kanal ist durch diejenige physikalische Übertragungsstrecke beschränkt, die die minimal verfügbare Bandbreite aufweist. Demgemäß beträgt dann, wenn ein Kommunikationskanal über drei serielle physikalische Übertragungsstrecken aufgebaut wird, nämlich eine erste, bei der 10 MBit/s verfügbar sind, eine zweite, bei der 10 MBit/s verfügbar sind, während bei einer dritten nur 2 MBit/s verfügbar sind, die über die Kombination verfügbare Bandbreite nur 2 MBit/s beträgt, und die restlichen 8 MBit/s in der ersten und zweiten Stufe der Übertragungsstrecke können nicht genutzt werden, da an der Station, bei der nur 2 MBit/s verfügbar sind, ein Engpass existiert. So bestimmt der Netzmanager 78 auf die vom Prozessor 38 erfolgende Anfrage hin die verfügbare Gesamtbandbreite, und er liefert diese Information an die dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit 20 zurück.
Eine Komplikation tritt dann auf, wenn dafür gesorgt ist, auf eine Kundenanforderung hin jede verfügbare Bandbreite zuzuweisen. Zum Zeitpunkt, zu dem die Anforderung erfolgt, erkennt der anfordernde Kunde nicht, welcher tatsächliche Bandbreiteumfang verfügbar ist. Ferner erkennt das Netz das Ausmaß nicht, in dem der anfordernde Kunde Bandbreite benötigt. So liefert das Netz jede verfügbare Bandbreite; unter gewissen Umständen kann dies für die Anforderungen des Kunden unzureichend sein. Unter diesen Bedingungen ist es erforderlich, dass das Netz Anweisungen an den Kunden in Form geeignet aufgebauter Zellen zurückliefert, um den Kunden darüber zu informieren, dass eine Überlastung bevorsteht und dass Aktivität ergriffen werden muss, um den Umfang des an das Netz gelieferten Datenverkehrs zu verringern.
Zellen dieses Typs, die die Endstelle eines sendenden Kunden anweisen, den Ausgangsverkehr zu verringern, werden vom Prozessor 38 erzeugt und über die Rückkopplungssteuereinheit 44 an die auslösende Endstelle geliefert. Um zu bestimmen, ob eine derartige Rückkopplungsanweisung erzeugt werden muss, enthält der Zellenmonitor 36 Puffer, die so ausgebildet sind, dass sie eintreffende Daten dieses Typs puffern und Überlaufsignale erzeugen, wenn erkannt wird, dass Daten mit schnellerer Rate in die Puffer geschrieben werden, als sie aus den Puffern gelesen werden.
Der Zellenmonitor 36 von Fig. 14 ist in Fig. 15 detaillierter dargestellt. Es ist zu beachten, dass Zellen dieses Typs aufgrund ihrer tatsächlichen Art, dass sie Zellen entsprechend der verfügbaren Bandbreite übertragen können, mit verschiedenen Raten abhängig von der verfügbaren Bandbreite übertragen werden, wenn die spezielle Anforderung erfolgt, und dass für jede spezielle Rate gesonderte Pufferungsvorrichtungen vorhanden sind.
In der Theorie ist der Umfang der verfügbaren Bandbreite kontinuierlich variabel, und auf eine derartige Anfrage hin könnte eine beliebige Anzahl (innerhalb der Definition des Systems) an den anfordernden Prozessor rückgeliefert werden. Unter derartigen Umständen wäre es erforderlich, um aus der verfügbaren Bandbreite vollständigen Nutzen zu ziehen, Pufferungsvorrichtungen für jede mögliche Übertragungsrate bereitzustellen, oder Puffer für variable Raten für jeden über das System übertragenen logischen Kanal bereitzustellen. Jede dieser Alternativen ist unerwünscht.
Wie es in Fig. 15 dargestellt ist, sind vier physikalische Puffer 86, 88, 90 und 92 bereitgestellt. Der erste Puffer 86 ist so ausgebildet, dass er mit 1 MBit/s übertragene Zellen puffert, der zweite Puffer 88 ist so ausgebildet, dass er mit 2 MBit/s übertragene Zellen puffert, der dritte Puffer 90 ist so ausgebildet, dass er mit 5 MBit/s übertragene Zellen puffert, und der vierte Puffer 86 ist so ausgebildet, dass er mit 10 MBit/s übertragene Zellen puffert. In der Praxis hängt die tatsächliche Anzahl bereitgestellter Puffer von den Betriebserfordernissen und den tatsächlichen Datenraten ab, für die sie Zellen aufnehmen.
Zellen werden von der Kundenausrüstung als serieller Strom übertragen und an den Port 70 geliefert. Jedoch wird der serielle Strom im Zellenmonitor 36 durch einen Seriell/Parallel-Wandler 94 in Oktette mit parallelen Bits umgesetzt, wobei dieser seinerseits diese Oktette an ein Parallelschieberegister 96 liefert. Das Schieberegister 96 verfügt über Abgriffe, die es ermöglichen, mehrere Oktette gleichzeitig durch eine Logikschaltung 98 zu lesen, wobei diese Logikschaltung, wie bereits beschrieben, so ausgebildet ist, dass sie das Vorliegen von Datenübertragung und die Position von Köpfen innerhalb Zellen erkennt und Kopfinformation an den Prozessor 38 liefert. Der Prozessor 38 erkennt seinerseits die gespeicherte Bandbreitenzuweisung für die spezielle übertragene Zelle und liefert, auf diese Ermittlung hin, Steuerungssignale an einen Vermittlungsstelle 100.
Wenn eine Zelle als zu einem logischen Kommunikationskanal gehörig erkannt wird, für den die erforderliche Bandbreite spezifiziert ist, ist die Vermittlungsstelle 100 so ausgebildet, dass sie auf vom Prozessor 38 empfangene Signale hin Zellen unmittelbar an einen Multiplexer 102 liefert. Wenn jedoch die erfassten Zellen vom Typ sind, der zu einer Anfrage nach "jeder verfügbaren Bandbreite" führt, die für ihre Übertragung bereitzustellen ist, werden an die Vermittlungsstelle 100 gelieferte Zellen auf einen der Puffer 86 bis 92 geführt, anstatt dass sie unmittelbar an den Multiplexer 102 geliefert werden.
Nachdem vom Prozessor 38 eine Anfrage erfolgte, um "jede verfügbare Bandbreite" bereitzustellen, liefert der Netzmanager 78 Information in Form einer geeignet adressierbaren Mitteilung an den Prozessor 38 zurück, die den verfübaren Bandbreitenumfang kennzeichnet. Wenn der verfügbare Bandbreitenumfang im Prozessor 38 empfangen wird, macht dieser diese Bandbreite nicht unmittelbar für die Übertragung verfügbar. Um bevorzugt jede tatsächlich verfügbare Bandbreite für Übertragungszwecke tatsächlich verfügbar zu machen, verringert der Prozessor 38 den verfübaren Bandbreiteumfang auf einen Umfang, der dem nächstniedrigeren Wert entspricht, für den ein Puffer bereitgestellt ist. So beträgt, gemäß den in Fig. 15 angegebenen Pufferwerten dann, wenn die verfügbare Bandbreite als größer als 10 MBit/s zurückgeliefert wird, die tatsächlich verfügbar gemachte Bandbreite 10 MBit/s, und es wird der Puffer 92 verwendet. In ähnlicher Weise werden, wenn die verfügbare Bandbreite größer als 5 MBit/s, jedoch kleiner als 10 MBit/s ist, 5 MBit/s verfügbar gemacht, und es wird der Puffer 90 verwendet. In ähnlicher Weise wird, wenn die tatsächlich verfügbare Bandbreite zwischen 2 MBit/s und 5 MBit/s liegt, die tatsächlich zugewiesene Bandbreite auf 2 MBit/s eingestellt, und es wird der Puffer 88 verwendet. Auf ähnliche Weise wird, wenn die tatsächlich verfügbare Bandbreite zwischen 1 MBit/s und 2 MBit/s beträgt, die tatsächlich zugewiesene Bandbreite auf 1 MBit/s eingestellt, was es ermöglicht, den Puffer 86 zu verwenden. Schließlich wird angenommen, wenn die tatsächlich verfügbare Bandbreite weniger als 1 MBit/s beträgt, dass aktuell keine Bandbreite verfügbar ist, und es wird keine Maßnahme ergriffen, um die Übertragung mit hoher Priorität zu erleichtern.
So wandelt, wie oben beschrieben, der Prozessor 38 den tatsächlich verfügbaren Bandbreitenumfang in eine der verarbeitbaren Übertragungsraten um und liefert entsprechend ein geeignetes Signal an die Vermittlungsstelle 100. Wenn z. B. bestimmt wird, dass die aktuell verfügbare Bandbreite 3 MBit/s beträgt, wird ein dieses Bereitstellungsniveau anzeigendes Signal vom Netzmanager 78 an den Prozessor 38 geliefert. Auf dieses Signal hin wählt der Prozessor 38 eine der verarbeitbaren Übertragungsraten aus, die bei diesem Beispiel 2 MBit/s beträgt, um es dadurch zu möglichen, dass Übertragung mit hoher Priorität bis zu einer Grenze von 2 MBit/s erfolgt. An die Vermittlungsstelle 100 wird vom Prozessor 38 ein Signal geliefert, um dadurch Zellen von dieser Übertragungsstrecke in den Puffer 88 zu lenken. Die Zellen werden durch den 2-MBit/s-Puffer 88 auf First-in-first-out-Weise getaktet, was schließlich dazu führt, dass diese Zellen an den Multiplexer 102 geliefert werden. Es ist zu beachten, dass der Puffer 88 auch von anderen logischen Übertragungsstrecken Zellen von 2 MBit/s empfängt, wobei alle diese Übertragungsstrecken mit geeigneter Rate von diesem Puffer ausgehend getaktet werden. Im Multiplexer 102 werden diese Zellen mit von den anderen Puffern empfangenen Zellen sowie Zellen kombiniert, die direkt von der Vermittlungsstelle 100 empfangen werden, um während geeigneter Zeitschlitze an den Eingangsport 70 übertragen zu werden. Wie es in Fig. 15 dargestellt ist, ist der Multiplexer 102 auch so beschaffen, dass er Zellen unmittelbar vom Prozessor 38 empfängt, die, wie bereits beschrieben, für Haushaltungszwecke innerhalb der Vermittlungsumgebung erforderlich sind.
Zusammengefasst gesagt, gilt für die Anwendung des oben unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15 beschriebenen Ausführungsbeispiels innerhalb existierender Netze, dass eine Endstelle über eine physikalische Übertragungsstrecke mit einer lokalen Vermittlungsstelle verbunden wird, die Verbindungsherstellungsfunktion, Steuerungsfunktionen für Zellenverarbeitung, Verwaltungsfunktionen zum Verwalten von Ressourcen sowie Nutzungsparameter- Steuerungsfunktionen zur Überwachung von in das öffentliche Netz eintretendem Informationsverkehr enthält. Alle diese Funktionen sind vorhandenen Maschinen auf ATM-Basis gemeinsam. Jedoch wird vorgeschlagen, dass die örtliche Vermittlungsstelle eine Zusatzfunktion enthält, die als dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit (DBC) bezeichnet wird, die mit den Verwaltungs- und/oder Anwahlsteuerungsfunktionen wechselwirken kann.
Die DBC-Funktionen können wie folgt zusammengefasst werden:
I. Überwachen spezieller privater, virtueller Leitungskreise (PVCs) innerhalb der Übertragungsstrecke, die die Endstelle mit anderen Endstellen über Verbindungsfunktionen verbindet, und Erfassen, ob in irgendeiner PVC Verkehrsaktivität startet.
II. Eine Option des Zellenmonitors 36 besteht darin, die CLP-Bits für alle Zellen eines überwachten PVC auf niedrige Priorität zu setzen, wenn eine neue Aktivität erfasst wurde und während der PVC keine andere Bandbreite als die Vorgabebandbreite zugewiesen ist. Alternativ Anfordern, dass der Parameter für die Nutzungsparametersteuerung (UPC = Usage Parameter Control) aktualisiert wird, um Standards zu genügen, die vorschreiben, dass das CLP-Bit nur durch die UPC geändert wird, um eine Steuerungsmitteilung an die Netzverwaltungs/Anwahlsteuerungs-Einheit zu übertragen, wenn einmal Inaktivität in einem PVC erkannt wurde, um dadurch zu gewährleisten, dass alle folgenden Zellen durchgelassen werden (bis zu einer vereinbarten Maximalrate), diese jedoch mit niedriger Priorität markiert werden, "mit einem Verletzungsetikett versehen werden".
III. Wenn Verkehrsaktivität in einem PVC erkannt wird, sind Signalgabemitteilungen an die Anwahlsteuerungsfunktion und/oder die Verwaltungsfunktionen zu erzeugen, und es ist anzufordern, dass die Verbindungsattribute geändert werden, d. h., dass dem PVC Bandbreite zugewiesen wird, bei der es sich entweder um einen mit dem Kunden für diesen PVC vereinbarten festen Wert handelt oder die die höchste verfügbare Bitrate ist.
IV. Empfangen von Signalgabemitteilungen von der Zellensteuerungsfunktion und/oder der Verwaltungsfunktion, die die Anforderung "Ändern des Attributs" bestätigen und anzeigen, dass diesem PVC Bandbreite gewährt wurde, falls vorhanden.
V. Beenden des Überschreibens der CLP mit einem Hinweis auf niedrige Priorität immer dann, wenn Bandbreite gewährt wurde. Alternativ Herstellung von Übereinstimmung mit Standards, die feststellen, dass das CLP-Bit von der UPC nur modifiziert werden soll, um eine Steuerungsmitteilung an die Netzverwaltungs/Anwahlsteuerungs-Einheit immer dann zu erzeugen, wenn Bandbreite für einen PVC gewährt wurde, wodurch angefordert wird, dass die UPC- Parameter aktualisiert werden, so dass Zellen bis zur gegebenen Maximalrate ohne Modifizierung, d. h. ohne Vergabe eines Verletzungsetiketts, hinsichtlich der CLP durchgelassen werden.
VI. Bereitstellen von Regelung für die Endstelle, wie erforderlich, um den Verkehr in Zusammenhang mit diesem PVC auf einer Rate zu halten, die nicht größer als diejenige ist, die durch die gewährte Bandbreite unterstützbar ist.
VII. Erfassen, wann Verkehrsaktivität für eine Periode von mehr als n Millisekunden endet, und, falls dies auftritt, Erzeugen einer Signalgabemitteilung, die die Anwahlsteuerungsfunktion und/oder die Verwaltungsfunktion darüber informiert, dass die Verbindungsattribute so geändert werden sollten, dass die Bandbreite Null zugewiesen wird.
Die Zellenmonitorfunktion entscheidet, für jeden PVC, ob Verkehrsaktivität begonnen oder aufgehört hat. Durch eine andere Endstelle, oder ein anderes PVC-Endsystem, übertragene Zellen werden über eine Schnittstelle an die DBC durchgelassen. Die Zellenmonitorfunktion kann Seriell-Parallel-Umsetzung der eintreffenden digitalen Signale und ein Schieberegister zum Einspei chern des gesamten Zellenkopfs oder eines Teils desselben enthalten, um die Verarbeitung des VPI/VCI-Wertepaars und des CLP-Bits zu erleichtern. Die Zellenmonitorfunktion enthält die Fähigkeit, dass sie das CLP-Bit für jede Zelle auf niedrige Priorität setzen kann. Jedoch kann dies durch die Prozessorfunktion abgeschaltet werden. Bevor Zellen aufwärts zum Netz über eine Schnittstelle durchgelassen werden, kann die Zellenmonitorfunktion an den digitalen Signalen nach Bedarf eine Parallel-Seriell-Umsetzung ausführen.
Die Zellenmonitorfunktion informiert die Prozessorfunktion immer dann, wenn sich die Verkehrsaktivität in einem PVC geändert hat. Die Prozessorfunktion erzeugt geeignete Steuerungssignale zum Aktivieren/Deaktivieren der CLP- Überschreibfunktion innerhalb des Zellenmonitors. Die CLP-Überschreibfunktion wird für einen speziellen PVC immer dann aktiviert, wenn die Anwahlsteuerung oder die Netzverwaltung den Prozessor darüber informiert, dass diesem PVC keine Bandbreite zugewiesen ist. Alternativ erzeugt die Prozessorfunktion ein Steuerungssignal, das dazu übertragen wird, um die Anwahlsteuerung oder die Netzverwaltung dazu aufzufordern, den UPC-Parameter zu aktualisieren, so dass alle Zellen für diesen PVC ein Verletzungsetikett erhalten. Die CLP-Überschreibfunktion wird für einen speziellen PVC immer dann deaktiviert, wenn die Anwahlsteuerung oder die Netzverwaltung den Prozessor darüber informiert, dass dem PVC eine garantierte Bandbreite zugewiesen wurde. Falls erforderlich, erzeugt die Prozessorfunktion auch eine Anforderung an die Anwahlsteuerung oder die Netzverwaltung zum Zweck, dass UPC-Parameter geändert wurden, um das Anhängen von Verletzungsetiketten zu beenden.
Die Prozessorfunktion erzeugt auch Steuerungssignale für die Anwahlsteuerung und die Netzverwaltung, die Bandbreiteänderungen für den PVC anfordern. Bandbreiteanforderungs- und Bestätigungssignale werden über eine Schnittstelle gesendet und empfangen. Die korrekte Erzeugung dieser Signale durch den Prozessor beruht auf im PVC-Attributdatenspeicher gespeicherten Daten, wobei dieser Speicher Information zum Ausmaß der garantierten, erforderlichen Bandbreite oder dazu enthält, ob irgendeine verfügbare Bitrate bis zu einem gegebenen Maximalwert und über einem gegebenen Minimalwert zugewiesen werden kann.
Zellen, die in der Gegenrichtung zur Endstelle laufen, werden über eine Schnittstelle zu einer DBC-Rückkopplungsfunktion durchgelassen. Der Zweck dieser Funktion besteht darin, Endstellen dazu anzuweisen, anzuhalten oder mit irgendeiner Geschwindigkeit zu senden, die die Spitzenrate oder Zellendauerrate nicht verletzt, die im durch die UPC überwachten Verkehrsvertrag spezifiziert ist. Die Rückkopplungsfunktion kann diese Signale entweder dadurch an die Endstelle zurückgeben, dass sie entweder das Ursprungsflusssteuerungs(GFC = Genetic Flow Control)feld eines beliebigen Zellenkopfs modifiziert oder eine Steuerungszelle anstelle einer nicht zugeordneten Zelle, wenn eine solche eintrifft, einfügt.
Die Rückkopplungsfunktion kann eine Seriell-Parallel-Umsetzung der eintreffenden Datensignale enthalten, und es ist ein Schieberegister vorhanden, das die Verarbeitung der Zellenköpfe und eine Parallel-Seriell-Umsetzung digitaler Ausgangssignale ermöglicht.
Die Prozessorfunktion informiert die Rückkopplungsfunktion über die korrekte Rate, mit der Rückkopplungssignale an die Endstellen zu liefern sind. Es müssen keine Rückkopplungssignale erzeugt werden, wenn der Kunde angefordert hat, dass eine feste Bandbreite statt irgendeiner verfügbaren Bitrate zuzuweisen ist. In diesem Fall wird angenommen, dass die Endstelle immer mit der festen Rate sendet, die durch die UPC überwacht wird. Daher ist keine weitere Steuerungsfunktion erforderlich, die dafür sorgt, dass die Endstelle mit der korrekten Rate sendet.
Jedoch wird für Kunden, die angefordert haben, dass dem PVC jede beliebige verfügbare Bitrate zwischen gegebenen Minimal- und Maximalwerten zugewiesen werden sollte, angenommen, dass die UPC nur prüft, dass der Maximalwert nicht überschritten ist.
Zellen von PVCs mit verfügbarer Bitrate werden, wenn sie an der DBC eintreffen, intern zu einem von mehreren Puffern innerhalb der Zellenmonitorfunktion geleitet. Die Zellen von PVCs mit fester Bitrate müssen durch keinen Puffer geführt werden, da keine zusätzlichen Bitrateprüfungen erforderlich sind, abweichend von solchen, wie sie von der UPC geliefert werden, in welchem Fall zwei charakteristische Verzögerungseigenschaften existieren. Erstens existieren PVCs mit fester Bitrate, die Verkehr mit Impulsbündeln mit niedriger Verzögerung führen, wie für Video mit variabler Bitrate geeignet, und zweitens existieren PVCs für die verfügbare Bitrate, die Verkehr mit Impulsbündeln mit großer Pufferverzögerung führen, wie für Daten geeignet, die nicht verzögerungsempfindlich sind.
Die Puffer innerhalb der Zellenmonitorfunktion sind alle einer Verkehrs klasse aufgrund einer Ausgangsbitrate zugeordnet. Alle PVCs mit verfügbarer Bitrate sind einer dieser Klassen auf Grundlage der Bandbreite zugeordnet, wie sie von der Anwahlsteuerung und der Netzverwaltung gewährt wird.
Wenn für einen PVC jede verfügbare Bitrate angefordert wird, kann die DBC entweder die akzeptierbaren Klassenraten als Parameter für die Anforderung liefern, oder sie kann mit einer Anforderung für die für den PVC akzeptierbare höchste Klassenrate, wie im PVC-Attributdatenspeicher gespeichert, starten, und wenn die Anwahlsteuerung oder die Netzverwaltung diese Anfrage nicht gewährt, wird für die für den PVC akzeptierbare niedrigste Klassenrate eine zweite Anforderung erzeugt. Wenn diese Anforderung gewährt wird, erfolgen keine weiteren Anforderungen, und der PVC wird dieser Klasse zugeordnet. Es werden keine Zellen an keinen der Puffer verteilt, solange nicht ein PVC für verfügbare Bitrate einer Klasse zugeordnet ist, und alle Zellen werden mit niedriger Priorität markiert. Ferner haben Zellen, die an der DBC eintreffen und die nicht an einen Puffer verteilt werden, entweder von PVCs mit fester Bitrate oder von PVCs mit verfügbarer Bitrate, denen noch keinerlei Bandbreite gewährt wurde, Priorität gegenüber Zellen in einem Sendepuffer. Ein Sendepuffer ist ein gemeinsamer Puffer, in den Zellen von Klassenpuffern vor der Ausgabe übertragen werden.
Diese Regel betreffend die Übertragungspriorität ist erforderlich, um Zellenabfolge-Unversehrtheit für PVCs mit verfügbarer Bitrate zu gewährleisten, und um zu gewährleisten, dass PVCs mit fester Bitrate minimale Verzögerung aufweisen. Um die Garantie der Zellenabfolge-Unversehrtheit für PVCs mit verfügbarer Bitrate zu verstehen, muss man sich verdeutlichen, dass dann, wenn die ersten R Zellen vor einer Garantiegewährung von Bandbreite übertragen werden, und wenn die Zelle R+1 und alle restlichen Zellen (bis Inaktivität erkannt wird) an einen Klassenpuffer verteilt werden, die Zelle R+1 wegen der obigen Prioritätsübertragungsregel nicht vor den R Zellen übertragen werden kann.
Wenn sich n PVCs in der 2 MBit/s-Klasse befinden, werden Zellen mit einer Rate des n-fachen von 2 MBit/s an den Sendepuffer übertragen. Dies gewährleistet, dass PVCs für verfügbare Bitrate der vom Netz erwarteten Rate entsprechen. Wenn die Endstelle schneller sendet, als es dieser Rate entspricht, ist die Wirkung diejenige, dass sich der Klassenpuffer zu füllen beginnt, jedoch existiert zusätzlicher unerwarteter Verkehr, der über die DBC in das Netz eintritt.
Die Zellenüberwachungsfunktion sorgt für einen Hinweis an die Prozessorfunktion immer dann, wenn ein Klassenpuffer über einen vorab zugewiesenen Schwellenwert aufgefüllt ist oder wenn er unter einen anderen vorbestimmten Schwellenwert gefüllt ist. Wenn die Prozessorfunktion einen Hinweis empfängt, dass ein Klassenpuffer bis über den genannten ersten Schwellenwert gefüllt ist, weist er die Rückkopplungsfunktion an, Signale "Senden beenden" an die geeigneten Endstellen zu liefern. Die PVC-Kennungen der geeigneten Anschlüsse werden von der Prozessorfunktion an die Rückkopplungsfunktion durchgelassen, und die Rückkopplungsfunktion kann dann eine Reihe von Steuerungszellen mit denselben PVC-Werten einfügen, die alle diese Endstellen anweisen, anzuhalten. Alternativ kann sie alle PVCs unter GFC-Verwendung anhalten, wenn eine große Anzahl von PVCs anzuhalten ist, z. B. dann, wenn nur eine kleine Anzahl verschiedener Klassen existiert.
Wenn die Prozessorfunktion einen Hinweis empfängt, dass ein Klassenpuffer bis unter den zweiten Schwellenwert gefüllt ist, weist sie die Rückkopplungsfunktion dazu an, dass die Zellenübertragung für diese PVCs wieder beginnen kann. In diesem Fall sendet die Rückkopplungssteuerung keine Steuerungszellen mehr an diese PVCs, oder dies Funktion ändert die GFC- Einstellung, wenn sie eine große Anzahl von PVCs steuerte.

Claims

1. Breitbandvermittlungssystem mit mindestens einem Netzeingang (24) zum Anschließen einer jeweiligen Signalquelle sowie mindestens einem Netzausgang zum Anschließen eines ausgewählten Signalempfangssystems, wobei das Vermittlungssystem mindestens eine Vermittlungsstelle (16) zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen vom Netzeingang zum Netzausgang, eine Systemsteuerungseinrichtung (18) zum Akzeptieren und Errichten einer Verbindung zwischen dem Netzeingang und dem Netzausgang über die genannte Vermittlungsstelle sowie eine Bandbreite- Steuerungseinrichtung (20) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Information enthaltenden, am Netzeingang empfangenen Datenzellen erfasst und, automatisch auf eine derartige Zellenerfassung hin, die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst, der Übertragung der Zellen zum Netzausgang Bandbreite zuzuweisen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Identifizieren verfügbarer Bandbreite für die genannte Bandbreitenzuweisung enthält.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite- Steuerungseinrichtung eine Einrichtung enthält, die so betreibbar ist, dass sie von der Identifiziereinrichtung ein Steuerungssignal empfängt, das die verfügbare Bandbreite repräsentiert.

4. System nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuerungseinrichtung einen Überlastungssensor aufweist, um ein Überlastungssignal an die Bandbreite-Steuerungseinrichtung zu übertragen, und dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung eine Rückkopplungseinrichtung zum Übertragen einer Anweisung zum Verringern des Verkehrsumfangs an den Netzeingang für die Signalquelle enthält.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung einen Übertragungsbegrenzer mit einer Speichereinrichtung zum Einspeichern eines Maximalausgangswerts für die Zellenrate, der aus einem durch den Begrenzer von der System-Steuerungseinrichtung empfangenen Steuerungssignal hergeleitet wurde, und eine Einrichtung zum Begrenzen der Übertragung von Zellen an die genannte Vermittlungsstelle aufweist, wenn die Rate, mit der Zellen am Netzeingang empfangen werden, den Maximalausgangswert der Zellenrate überschreitet.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer einen Puffer zum Verzögern der Übertragung von Zellen an die Vermittlungsstelle enthält.

7. System nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung eine Rückkopplungseinrichtung enthält, die so ausgebildet ist, dass sie den Maximalausgangswert der Zellenrate an den Netzeingang zur Übertragung an eine die Datenzellen erzeugende Signalquelle überträgt.

8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzeingang so ausgebildet ist, dass er Datenzellen von mehreren Signalquellen empfängt und dass der Sendebegrenzer so betreibbar ist, dass er Zellen von einer der Quellen mit einer Rate überträgt, die von der Anzahl von Zellen von einer oder mehreren der anderen Quellen, wie durch die Vorrichtung gespeichert, abhängt.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzeingang so ausgebildet ist, dass er Datenzellen von mehreren Signalquellen empfängt, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung eine Zellenüberwachungsstufe enthält, die so betreibbar ist, dass sie Wegführüngskennungen liest, die den Zellen zugeordnet sind, und sie den Wegführungskennungen zugeordnete Aktivitätszustandswerte aktualisiert, und dass die Übertragung eines Aktivitätszustandswerts, der in Zusammenhang mit einer Kennung von einem inaktiven in einen aktiven Zustand in Zusammenhang steht, die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst, Bandbreite für Zellen zuzuweisen, die dieser Kennung zugeordnet sind.

10. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Rate erfasst, mit der Zellen an den Netzeingang geliefert werden.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite- Steuerungseinrichtung so ausgebildet ist, dass dann, wenn die zugewiesene Bandbreite größer als diejenige ist, die dazu erforderlich ist, Zellen mit der überwachten Rate zu übertragen, die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst wird, den Zellen weniger Bandbreite zuzuweisen.

12. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie einen die Bandbreite identifizierenden Teil der eintreffenden Zellen liest und die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst, den Zellen Bandbreite entsprechend der durch diesen Teil identifizierten Bandbreite zuzuweisen.

13. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Rate, mit der die eintreffenden Zellen vom System angenommen werden, entsprechend einer Vorgabebandbreite begrenzt, bis Zuweisung von Bandbreite zu den eintreffenden Zellen durch die Systemsteuerungseinrichtung erfolgt ist.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite- Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Zuweisen eines Zustands mit niedriger Priorität zu den eintreffenden Zellen, während den Zellen keine andere Bandbreite als die Vorgabebandbreite zugewiesen ist, enthält.

15. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung einen Zellenzähler zum Zählen von Zellen enthält, wie sie von jeweiligen Signalquellen empfangen werden, die mit der Bandbreite-Steuerungseinrichtung verbunden sind, um dadurch Gebührenabrechnungssignale für Kunden-Rechnungsstellung zu erzeugen.

16. System nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Puffer eine Einrichtung zum Erfassen des Füllzustands des Puffers bis auf ein vorbestimmtes Schwellenniveau aufweist, und dass die Rückkopplungseinrichtung auf den Puffer reagiert, um eine Neuübertragung des Maximalausgangswerts der Zellenrate für die zugeordnete Signalquelle zu veranlassen, wenn Verbindung mit dem Netzeingang besteht, wenn der Puffer bis auf das Schwellenniveau gefüllt ist.

17. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgebildet ist, dass die Übertragung der genannten Datenzellen an den Netzausgang ausgeführt werden kann, ohne dass ein vorhergehendes Bandbreite-Anforderungssignal am Netzeingang erforderlich ist.

18. Verwendung, in einem Breitbandvermittlungssystem für die Übertragung von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang (24) des Systems zum Netzausgang des Systems, einer Bandbreite- Steuerungseinrichtung (20), die so ausgebildet ist, dass sie am Netzeingang empfangene eintreffende Zellen erfasst und, automatisch auf eine derartige Zellenerfassung hin, die Systemsteuerungseinrichtung (19) des Systems dazu veranlasst, Bandbreite für die Übertragung von Zellen an den Netzausgang zuzuweisen.

19. Verwendung einer Bandbreite-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite-Steuerungseinrichtung so ausgebildet ist, dass die Übertragung der genannten Datenzellen an den Netzausgang ausgeführt werden kann, ohne dass ein vorhergehendes Bandbreite-Anforderungssignal an den Netzeingang erforderlich ist.

20. Verfahren zum Betreiben eines Brandbandvermittlungssystems zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang (24) des Systems an einen Netzausgang des Systems über mindestens eine Vermittlungsstelle (16), wobei das Verfahren das Steuern der Bandbreite zum Übertragen der Zellen durch Erfassen derselben sowie, automatisch auf die Erfassung hin, ein Veranlassen der Systemsteuerungseinrichtung (18) des Systems zum Zuweisen von Bandbreite zur Übertragung der Zellen vom Netzeingang zum Netzausgang umfasst.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuweisung von Bandbreite eine Erkennung verfügbarer Bandbreite vorangeht, und dass dem Netzeingang Überlastung mitgeteilt wird, um eine Verringerung des Eingangsverkehrsumfangs zu veranlassen.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximalausgangswert der Zellenrate, wie aus einem von der Systemsteuerungseinrichtung empfangenen Steuerungssignal hergeleitet, gespeichert wird und die Übertragung von Zellen zur Vermittlungsstelle begrenzt wird, wenn die Rate, mit der Zellen am Netzeingang empfangen werden, den Maximalausgangswert der Zellenrate überschreitet.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsschritt ein Verzögern der Übertragung von Zellen zur Vermittlungsstelle in einem Puffer enthält.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalausgangswert der Zellenrate an eine die Datenzellen erzeugende Signalquelle als Rückkopplungssignal übertragen wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass Datenzellen von mehreren Signalquellen empfangen werden, und dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsschritt das Übertragen von Zellen, wie sie von einer der Quellen empfangen werden, mit einer Rate, die von der Anzahl der von einer oder mehreren der anderen Quellen empfangenen Zellen abhängt, enthält.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, gekennzeichnet durch das Empfangen von Datenzellen von mehreren Signalquellen und das Überwachen der eintreffenden Zellen durch Lesen von Wegführungskennungen, die den Zellen zugeordnet sind, und Aktualisieren von den Wegführungskennungen zugeordneten Aktivitätszustandswerten, wobei das Verfahren es ferner umfasst, die Systemsteuerungseinrichtung dazu zu veranlassen, Bandbreite für Zellen zuzuweisen, die der Kennung zugeordnet sind, wenn ein Übergang eines Aktivitätszustandswerts in Zusammenhang mit der genannten Kennung von einem aktiven in einen inaktiven Zustand vorliegt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsschritt das Erfassen der Rate beinhaltet, mit der Zellen von einer identifizierten Signalquelle an den Netzeingang geliefert werden.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die zugewiesene Bandbreite größer als diejenige ist, die dazu erforderlich ist, die Zellen mit der erfassten Rate zu übertragen, die Systemsteuerungseinrichtung dazu veranlasst wird, den Zellen weniger Bandbreite zuzuweisen.

29. Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 26, mit dem Lesen eines die Bandbreite identifizierenden Teils der eintreffenden Zellen und zum Veranlassen, dass die Systemsteuerungseinrichtung den Zellen Bandbreite entsprechend der durch den Teil gekennzeichneten Bandbreite zuweist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, gekennzeichnet durch ein Begrenzen der Rate, mit der eintreffende Zellen im Netzwerk akzeptiert werden, entsprechend einer Vorgabebandbreite, bis eine Zuweisung von Bandbreite für die eintreffenden Zellen durch die Systemsteuerungseinrichtung erfolgt ist.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, gekennzeichnet durch das Zählen von Zellen, wie sie von jeweiligen Signalquellen empfangen werden, um dadurch Gebührenbelastungssignale für Kunden-Rechnungsstellung zu erzeu gen.

32. Verfahren nach Anspruch 23 und Anspruch 24, gekennzeichnet durch das Erfassen des Füllzustands eines Puffers auf ein vorbestimmtes Schwellenniveau und, wenn das vorbestimmte Schwellenniveau erreicht ist, Veranlassen einer Neuübertragung des Maximalausgangswerts der Zellenrate für die zugeordnete Signalquelle, wenn der Puffer bis auf das Schwellenniveau gefüllt ist.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Datenzellen an den Netzausgang ausgeführt werden kann, ohne dass ein vorheriges Bandbreite-Anforderungssignal am Netzeingang erforderlich ist.

34. Dynamische Bandbreite-Steuerungseinheit (20) für ein Breitbandvermittlungssystem, das zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang (24) des Systems zu einem Netzausgang des Systems über mindestens eine Vermittlungsstelle (16) dient, wobei die Steuerungseinheit eine Einrichtung (36) zum Erfassen der am Netzeingang empfangenen Zellen sowie eine Einrichtung (38) zum Ausgeben eines Bandbreite-Anforderungssignals automatisch auf eine derartige Zellenerfassung, um zu veranlassen, dass im System für die Übertragung der Zellen zum Netzausgang Bandbreite zugewiesen wird, aufweist.

35. Steuerungseinheit nach Anspruch 34, die so ausgebildet ist, dass sie es Zellen erlaubt, das System zu durchlaufen, während die Bandbreitenanforderung im System verarbeitet wird, und vor der Bandbreitenzuweisung.

36. Steuerungseinheit nach Anspruch 34 oder Anspruch 35, gekennzeichnet durch eine Übertragungsbegrenzungseinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie auf ein Systemsteuerungssignal hin einen Zellenrate-Anzeigewert speichert und die Aufwärtsübertragung von Zellen begrenzt, wenn die Rate, mit der Zellen am Netzeingang empfangen werden, die durch das Zellenrate-Anzeigesignal angezeigte Zellenrate überschreitet.

37. Steuerungseinheit nach einem der Ansprüche 34 bis 36, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, dass die Datenzellen an den Netzausgang übertragbar sind, ohne dass ein vorheriges Bandbreite-Anforderungssignal am Netzeingang erforderlich ist.

38. Breitbandvermittlungssystem mit mindestens einem Netzausgang (24) zum Anschluss an eine jeweilige Signalquelle sowie mindestens einem Netzausgang zum Anschließen an ein ausgewähltes Signalempfangssystem, wobei das Vermittlungssystem mindestens eine Vermittlungsstelle (16) zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen vom Netzeingang zum Netzausgang, eine Systemsteuerungseinrichtung (18) zum Akzeptieren und Errichten einer Verbindung zwischen dem Netzeingang und dem Netzausgang über die genannte Vermittlungsstelle sowie eine Bandbreite-Steuerungseinrichtung (20) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie eine neu aktive Quelle der genannten Information enthaltenden Datenzellen erfasst und zusammen mit der Systemsteuerungseinrichtung automatisch so betreibbar ist, dass sie Bandbreite zur Übertragung der Zellen durch das System zuweist, ohne dass ein vorheriges Bandbreite-Anforderungssignal von der Quelle erforderlich ist.

39. System nach Anspruch 38, bei dem die Bandbreite-Steuerungseinrichtung einen Aktivitätsdetektor zum Erfassen einer neu aktiven Signalquelle, die die genannten Datenzellen sendet, aufweist, der auf die genannte Erfassung hin eine unmittelbare Zuweisung zumindest einer Vorgabezellenrate zur Übertragung der Datenzellen veranlasst, um dadurch eine Zurückweisung irgendeiner neu aktiven Quelle zu vermeiden.

40. Verfahren zum Betreiben eines Breitbandvermittlungssystems zum Übertragen von Information enthaltenden, asynchron übertragenen Datenzellen von einem Netzeingang (24) des Systems zum einem Netzausgang des Systems über mindestens eine Vermittlungsstelle (16), wobei das Verfahren den Schritt des Steuerns der Bandbreite zum Übertragen der Zellen umfasst, wobei der Steuerungsschritt das Erfassen einer neu aktiven Quelle der genannten Datenzellen enthält, wobei, automatisch auf eine derartige Erfassung hin, und ohne dass ein vorheriges Bandbreite-Anforderungssignal von der Quelle erforderlich ist, die Systemsteuerungseinrichtung (18) des Systems dazu veranlasst wird, Bandbreite zur Übertragung von Datenzellen von der Quelle durch das System zum Netzausgang zuzuweisen.

41. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem die Bandbreitezuweisung für die neu aktive Quelle die sofortige Zuweisung mindestens einer Vorgabezellenrate zur Übertragung der Datenzellen umfasst, um dadurch die Zurückweisung irgendeiner neu aktiven Quelle zu vermeiden.