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DE10209787A1 - Verfahren zur verlustfreien Übertragung von Nachrichten in einem geswitchten Übertragungsnetzwerk - Google Patents

Verfahren zur verlustfreien Übertragung von Nachrichten in einem geswitchten Übertragungsnetzwerk

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DE10209787A1 DE10209787A DE10209787A DE10209787A1 DE 10209787 A1 DE10209787 A1 DE 10209787A1 DE 10209787 A DE10209787 A DE 10209787A DE 10209787 A DE10209787 A DE 10209787A DE 10209787 A1 DE10209787 A1 DE 10209787A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verlustfreien Übertragung von Nachrichten in einem geswitchten Übertragungsnetzwerk, bei dem einzelne Stationen mit jeweils zwei Kanälen an einen Switch angeschlossen sind, ein Kanal für das Senden und ein Kanal für das Empfangen von Nachrichten verwendet wird, wobei über einen Kanal Nachrichten nacheinander übertragen werden und von dem Switch die Übertragung der Nachrichten von der sendenden an die empfangende Station gesteuert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Station ein Budget für das Senden von Nachrichten zur Verfügung gestellt wird, wobei die einzelnen Budgets eines Übertragungsnetzwerkes insgesamt so festgelegt werden, das ein Verwerfen von Nachrichten im Switch durch einen Pufferüberlauf verhindert wird und die den Stationen zugewiesenen Budgets von jeder Station selbst verwaltet werden. DOLLAR A Das Verfahren ist geeignet, um auf einem Netzwerk Daten in Echtzeit zu übertragen, also eine Garantie für die Zeit der Nachrichtenübermittlung zu geben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verlustfreien Übertragung von Nachrichten in einem geswitchten Übertragungsnetzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung erlaubt es zum einen, den Verlust von Nachrichten im Netzwerk zu vermeiden. Zum anderen erlaubt sie eine Datenübertragung in Echtzeit, da das erfolgreiche Übertragen einer Nachricht innerhalb einer bestimmten Zeit zugesichert werden kann.
  • Das Übertragungsnetzwerk, auf das sich die Erfindung bezieht, ist ein sogenanntes "geswitchtes Netzwerk": Die einzelnen Stationen sind mit jeweils zwei Kanälen an einen Switch angeschlossen, einem Kanal für das Senden, und einem Kanal für das Empfangen von Nachrichten. Über einen Kanal können Nachrichten nacheinander Übertragen werden. Die Übertragung einer Nachricht über einen Kanal dauert eine bestimmte, aber beschränkte Zeit. Ein Switch verfügt über ein Paar von Kanälen für jede angeschlossene Station. Möchte eine Station A eine Nachricht an Station B senden, so vermerkt sie in der Nachricht die Empfängerstation B und sendet diese modifizierte Nachricht über ihren Ausgabekanal an den Switch. Der Switch sendet diese Nachricht nun weiter an Station B. Möchten mehrere Stationen, etwa A und C, Nachrichten an B senden, kann es zu Kollisionen oder Überlastungen des Switches oder der Nachrichtenkanäle kommen. Um bei kurzzeitigem, hohen Nachrichtenaufkommen eine Überlastung und Nachrichtenverlust zu vermeiden, besitzt der Switch Pufferspeicher. Im Switch eingehende Nachrichten können in diesem Puffer gespeichert werden, bis sie vom Switch auf dem entsprechenden Ausgabekanal gesendet werden können. Die Puffer sind entweder fest einem Eingabekanal zugeordnet, oder sind fest einem Ausgabekanal zugeordnet oder werden vom Switch je nach Bedarf belegt und zugeordnet. Reicht der Pufferspeicher im Switch nicht aus, um eingehende Nachrichten, die nicht sofort gesendet werden können, zu speichern, müssen diese Nachrichten vom Switch verworfen werden. Es wird angenommen, dass der Switch hinreichend schnell arbeitet, dass das Puffern einer Nachricht im Switch und das Entnehmen einer Nachricht aus dem Puffer des Switches für ein anschließendes Senden also nicht zu einer Verringerung des Nachrichtendurchsatzes führt.
  • Ein solches Übertragungsnetzwerk ist in den IEEE-Standards 802.3 (Ethernet) und 802.1z (Ethernet Switching)-Realisierung eines geswitchten Übertragungsnetzwerks beschrieben.
  • Ein verbreitetes Zugriffsverfahren bei Übertragungsnetzen mit einem gemeinsamen Bus ist das sogenannte CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)-Verfahren, bei dem mehrere gleichberechtigte Stationen gleichzeitig Sendeversuche unternehmen können. Bei diesen Verfahren kann es zu Kollisionen der Nachrichten kommen, was ein erneutes Senden der Nachrichten erfordert. In DE 39 30 316 A1 wird ein Verfahren beschrieben, welches auf dieser CSMA/CD-Technik basiert und die Gesamtauslastung des Busses erhöht. All diesen CSMD/CD- Verfahren ist gemein, dass keine zeitliche obere Schranke für das erfolgreiche Übertragen von Nachrichten gegeben werden kann, und sie daher prinzipiell nicht für eine Echtzeitübertragung geeignet sind.
  • Sogenannte tokenbasierte Zugriffsverfahren, etwa Token-Ring-Verfahren, virtuelle Token-Ring Verfahren, aber auch zentrale Token-Verfahren, benutzen explizite Nachrichten, um die Sendeberechtigung auf einem gemeinsamen Netzwerk zu erteilen. Dadurch kann ein Sender exklusiv gewählt werden, es kommt nicht zu einem Verlust von Nachrichten durch Kollisionen. Der Nachteil dieser Verfahren ist eine aufwendige Verwaltung der Token, welche entweder über eine zentrale Instanz oder verteilt erfolgt. Ein Verfahren mit einem virtuellen Token-Ring, bei dem das Token von einer Station zur nächsten gereicht wird, wird in EP 0 604 668 beschrieben. Bei zentralisierten Token-Verfahren verschickt eine Instanz Sendeanforderungen (Token) an die einzelnen Stationen. Ein solches Verfahren beschreibt DE 43 26 276.
  • Eine weitere Gruppe von Verfahren, Verlust von Nachrichten auf einem gemeinsamen Nachrichtennetz zu vermeiden, sind Zeitschlitzverfahren. Jede Sendestation kann zu Bestimmten Zeiten Nachrichten versenden. In DE 38 27 688, EP 0 692 168 und US-5933430 werden solche Verfahren beschrieben. Diese Zeitschlitzverfahren setzen für das Senden der einzelnen Nachrichten zeitlich synchronisierte Stationen voraus.
  • Der ATM-Netzwerkstandard (Asynchronous Transfer Mode) beinhaltet Möglichkeiten einer Reservierung von Netzwerkbandbreite. ATM ist ein geswitches Netz. Es erlaubt eine Echtzeitübertragung bzw. verlustfreie Übertragung von Nachrichten, setzt dazu aber eine vorherige Reservierung auf allen beteiligten Switches voraus. Die Switches kontrollieren den Verkehr jeder Verbindung über ein Kontensystem. Diese Verfahrensweise ist recht aufwendig, und daher mit hohen Kosten verbunden. DE 196 17 816 beschreibt ein Verfahren zur optimierten Übertragung von Nachrichten in einem solchen ATM-Switch.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine verlustfreie Übertragung von Nachrichten in einem geswitchten Übertragungsnetzwerk ohne einen großen Hardwareaufwand im Switch gewährleistet wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass jeder Station ein Budget für das Senden von Nachrichten zur Verfügung gestellt wird, wobei die einzelnen Budgets eines Übertragungsnetzwerkes insgesamt so festgelegt werden, das ein Verwerfen von Nachrichten im Switch durch einen Pufferüberlauf verhindert wird, und die den Stationen zugewiesenen Budgets von jeder Station selbst verwaltet werden.
  • Vorteilhafte Varianten des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Vorteilhaft werden die Budgets durch die Festlegung von Zeitintervallen mit einer bestimmten Menge von sendbaren Nachrichten verwaltet. Dabei müssen die einzelnen Stationen für Sendeentscheidungen während des Sendebetriebs weder untereinander noch mit einer zentralen Instanz kommunizieren. Insbesondere sind die Sendeentscheidung nicht von dem Besitz einer Art Token abhängig, welches einzelnen Stationen zeitlich nacheinander übermittelt werden muss. Der Switch macht die Entscheidung für das Verwerfen von Paketen ausschließlich von dem Vorhandensein von Pufferspeicher abhängig.
  • Ein Verfahren, wie es für einen Switch geeignet sein könnte, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird in DE 198 41 447 A1 beschrieben. DE 43 28 862 A1 stellt ein erweitertes Switch-Verfahren vor, welches ein gezieltes Verwerfen von Nachrichten innerhalb eines Switches bei Überlast ermöglicht. Dieses Verfahren kann zwar das Verwerfen von priorisierten Paketen aufgrund erzeugter Überlast durch nichtpriorisierte Pakete vermeiden, bei einer Überlast durch priorisierte Pakete müssen aber auch bei diesem Verfahren Pakete verworfen werden. Die vorliegende Erfindung hingegen vermeidet solche Überlastsituationen gänzlich.
  • Durch das Verfahren wird der im Switch vorhandene Speicherplatz zwischen den sendenden Stationen aufgeteilt. Die Pufferaufteilung wird nicht durch den Switch überwacht und durchgesetzt, sondern durch die budgetbasierte Sendebeschränkung in den sendenden Stationen.
  • Die Erfindung erlaubt es, mit Hilfe preiswerter Standardnetzwerktechnik Echtzeitübertragungen durchzuführen, ohne zentrale Verwaltungsrechner, etwa für eine Tokenverwaltung, zu benutzen. Die Netzwerktechnik kann etwa ein geswitchtes FastEthernet sein. Vorraussetzung ist, dass der Switch über einen internen, hinreichend großen Puffer verfügt. Die Begrenzung der Sendeburstlänge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in der Treibersoftware der Ethernet-Karte erfolgen, einer Änderung der Hardware muß nicht erfolgen, i. a. auch keine Änderung der Firmware der Netzwerkkarten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dahingehend bemerkenswert, dass eine zeitliche Koordination oder Synchronisation der Rechner während des Sendebetriebes weder untereinander noch durch eine zentrale Instanz nötig ist. Auch muss der verwendete Switch keine Überwachung des Nachrichtenaufkommens durchführen. Damit kann das beschriebene Verfahren mit heute weitverbreiteter und preiswerter Netzwerktechnik eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine Darstellung eines Übertragungsnetzwerkes mit 4 Stationen;
  • Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens.
  • Es sei P die Anzahl der (gleichgroßen) Nachrichten, die der Switch gleichzeitig speichern kann, N die Anzahl der Stationen. Es sei ferner B die Anzahl der Pakete, die pro Sekunde über einen Kanal übertragen werden können. Ferner seien BI,J die maximale Anzahl der Nachrichten, die Station I je Sekunde an Station J sendet. Diese Erfindung beschreibt, welche Bedingungen diese BI,J erfüllen müssen, sie beschreibt also notwendige Bedingungen für eine Reservierung. Inhalt der Erfindung ist die Sicherstellung, dass eine sendende Station I die ihr zugewiesenen so BI,J einhält, dass es im Switch nicht zu Nachrichtenverlusten kommt. Inhalt dieser Erfindung ist nicht, wie diese BI,Jentsprechend den in dieser Erfindung genannten Bedingungen ermittelt werden und den Stationen mitgeteilt werden, also eine konkrete Realisierung eines Reservierungsvorgangs. Es ist auch nicht Inhalt der Erfindung, wie die empfangenden Stationen die einkommenden Nachrichten annehmen und verarbeiten. Es wird angenommen, dass dies hinreichend schnell im Einklang mit den konkret ermittelten BI,J passiert, so dass es auf dem Empfangskanal einer Station nicht zu Nachrichtenverlusten kommt.
  • Um einen Verlust von Nachrichten auszuschließen, muss grundsätzlich gelten:


  • Außerdem darf der Puffer des Switches nie überfüllt werden.
  • Es wird zunächst ein Ausgabekanal A des Switches betrachtet, dem ein Puffer der Größe PA zugeordnet ist. Wäre dieser Puffer komplett gefüllt, so würde es


    Sekunden dauern, bis alle PA Nachrichten dieses Puffers auf dem Ausgabekanal A gesendet worden sind.
    • Bedingung 1
  • Es ist also hinreichend, um den Verlust von Nachrichten im Switch zu vermeiden, wenn in einem Zeitintervall der Länge TA nicht mehr als PA Nachrichten für Kanal A am Switch eintreffen.
  • Senden alle Stationen I innerhalb eines Zeitintervalls von TA nicht mehr als


    Nachrichten an Station A, müssen im Switch keine Nachrichten durch Pufferknappheit verworfen werden. Dabei müssen die Stationen nicht untereinander synchronisiert sein.
    • Bedingung 2
  • Um Bedingung 1 zu erfüllen, ist es hinreichend, dass
    2.1: Gleichung (1) gilt.
    2.2: Gleichung (2) gilt.
    2.3: Gleichung (3) gilt.
    2.4: eine Station I im Zeitintervall TA maximal MI,A Nachrichten an Station A sendet
    Bedingung 2 kann nun leicht erfüllt werden: 2.1 ist durch eine geeignete Bandbreitenverwaltung zu sichern. Um 2.2 und 2.3 zu erfüllen, sind die Werte auszurechnen und auf eine geeignete Weise an die sendenden Stationen zu übermitteln. 2.4 ist zum Beispiel durch eine kontenbasierte Beschränkung der Sendeburstlänge wie folgt zu erreichen:
    • Variante 1
  • Jede sendende Station I verwaltet ein Konto für jede Station, an die sie Nachrichten senden möchte. Für den Transfer von Station I an Station A sei dies KI,A. Alle TA/MI,A Sekunden wird Konto KI,A um 1 erhöht, maximal auf den Stand MI,A. Möchte Station I m Nachrichten senden, wird Konto KI,A mit m belastet. Ist dies möglich, werden die Nachrichten unmittelbar nacheinander gesendet. Im anderen Fall werden so viele Nachrichten gesendet, wie es dem Kontostand entspricht, und das Konto dann geleert (es kann passieren, dass in diesem Moment gar keine Nachrichten gesendet werden). Anschließend wird einige Zeit W gewartet, bis das Konto wieder etwas gefüllt wurde, und der Sendeprozess wiederholt sich. Je größer W gewählt wird, umso seltener findet ein Senden von (mehreren) Nachrichten statt. W sollte dabei aber TA nicht überschreiten. Die Zeit W kann eine zusätzliche, zeitlich begrenzte Verzögerung beim Senden von Nachrichten bewirken. Je kleiner W gewählt wird, umso kleiner ist auch diese Verzögerung. Fig. 2 beschreibt das Verfahren: Es dürfen hier maximal 3 Nachrichten in 5 Zeiteinheiten gesendet werden. Zum Zeitpunkt 13 darf keine neue Nachricht gesendet werden, da sonst innerhalb des Zeitabschnitts von 9 bis 14 (5 Zeiteinheiten) 4 Nachrichten gesendet würden.
    • Variante 2
  • Wir betrachten nun mehrere Ausgabekanäle.
    • Variante 2.1
  • Hat jeder Ausgabekanal O einen ihm fest zugeordneten Puffer der Größe PO, kann der Fall eines Ausgabekanals jeweils auf alle Ausgabekanäle O angewendet werden. Dazu ist in den Gleichungen lediglich A durch O zu ersetzen, das Verfahren bleibt gleich.
    • Variante 2.2
  • Hat der Switch hingegen einen Puffer der Größe P, welcher dynamisch den einzelnen Ausgabekanälen zugeordnet wird, gibt es zwei Varianten: Der Puffer kann entweder partitioniert werden, oder für alle Kanäle gemeinsam verwendet werden. Im folgenden werden beide Varianten beschrieben:
    • Variante 2.2.1
  • Jedem Ausgabekanal O wird gedanklich ein Teil PO des Puffers zugewiesen, wobei gilt:


    Dann wird die Variante für mehrere Ausgabekanäle mit jeweils fest zugeordnetem Puffer angewandt.
  • Dieses Variante stellt sicher, dass kein Pufferüberlauf auftritt, da für jeden Ausgabekanal O nie mehr Speicher als für PO Nachrichten benötigt wird.
  • Der Nachteil dieser Variante ist, dass durch die kleineren Puffer der Größe PO, auch die Zeitintervalle TO kleiner werden. Das heißt, die Burstlängen beim Senden von Nachrichten werden kleiner, und damit müssen öfter, dafür aber weniger, Nachrichten gesendet werden. Das kann einer effizienten Implementierung in Software entgegenstehen.
    • Variante 2.2.2
  • Alle Nachrichtenübertragungen nutzen den Puffer der Größe P gemeinsam, er wird je nach Bedarf vom Switch zugewiesen.
  • Wir setzen für alle O: PO = P. Nach Gleichung (2) ist daher für alle O, TO = PO/B. Wir setzen:

    T = P/B., (4)
  • Gilt dann zusätzlich zu Gleichungen (1-3) auch


    so wird zu jedem Zeitpunkt im Switch nicht mehr Pufferspeicher als für P Nachrichten benötigt: Für jeden Ausgabekanal O des Switches O ergibt sich der maximal benötigte Pufferspeicher PO,Max zu


    Über alle Ausgabekanäle des Switches summiert ergibt sich somit:


  • Nach Gleichung (4) ist P = B.T, und somit Pmax ≤ P.
  • Diese Variante benutzt also für alle sendenden Stationen, unabhängig von der Zielstation, das gleiche Zeitintervall für die Bestimmung der maximalen Sendeburstlänge. Da sich das Zeitintervall auf den kompletten Puffer des Switches bezieht, fällt es größer aus als beim Verfahren der Partitionierung des Puffers.
  • Switches mit einem Nachrichtenpuffer von mindestens 512 Kbyte gehören heute zum Standard. Bei einer maximalen Nachrichtengröße für FastEthernet von 1514 Byte passen damit 346 Nachrichten in den Puffer des Switches. Die Bandbreite von FastEthernet beträgt 100 Mbit/s, bzw. 12.5 Mio Byte/s. Damit ist das Zeitintervall nach Gleichung (2) T = 41.9 ms. Das heißt, die Treibersoftware muss selbst bei maximaler Senderate der Ethernet-Karte nicht öfter als alle 41.9 ms Nachrichten übermitteln (und das Sendekonto anpassen). Dabei werden jeweils mehrere Nachrichten auf einmal übermittelt, sodass eine Bandbreite von bis zu 100 Mbit/s auch tatsächlich erreicht werden kann. Das ist für aktuelle Rechner kein Problem.

Claims (9)

1. Verfahren zur verlustfreien Übertragung von Nachrichten in einem geswitchten Übertragungsnetzwerk, bei dem einzelne Stationen mit jeweils zwei Kanälen an einen Switch angeschlossen sind, wobei ein Kanal für das Senden und ein Kanal für das Empfangen von Nachrichten verwendet wird, wobei über einen Kanal Nachrichten nacheinander übertragen werden, und von dem Switch die Übertragung der Nachrichten von der sendenden an die empfangende Station gesteuert wird, wobei der Switch über einen Pufferspeicher verfügt, der entweder dynamisch den Ein- oder Ausgabekanälen zur Zwischenspeicherung von Nachrichten zugewiesen wird, oder aber statisch einzelnen Ein- oder Ausgabekanälen zur Zwischenspeicherung von Nachrichten zugeordnet ist, und der Switch bei nicht ausreichendem Pufferspeicher einzelne Nachrichten verwirft, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Station ein Budget für das Senden von Nachrichten zur Verfügung gestellt wird, wobei die einzelnen Budgets eines Übertragungsnetzwerkes insgesamt so festgelegt werden, das ein Verwerfen von Nachrichten im Switch durch einen Pufferüberlauf verhindert wird, und die den Stationen zugewiesenen Budgets von jeder Station selbst verwaltet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung der Budgets die Größe des Pufferspeichers im Switch und die Bandbreite der Nachrichtenkanäle herangezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwaltung eines Budgets ein Zeitintervall bestimmt wird, und eine einzelne Station solange Nachrichten senden kann, dass in allen Zeitabschnitten mit der Länge des ermittelten Zeitintervalls und einem beliebigen Anfangszeitpunkt nicht mehr als eine bestimmte, dem Budget entsprechende Anzahl von Nachrichten gesendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Kanäle B Nachrichten je Zeiteinheit übertragen können, der Switch einen Pufferspeicher für das Speichern von P Nachrichten hat, und dieser Pufferspeicher dynamisch den Ausgangskanälen oder Eingangskanälen je nach Bedarf zugeordnet wird, außerdem jede Station über einen längeren Zeitraum BINachrichten je Zeiteinheit senden darf, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall mit T = P/B bestimmt wird, und jede Station I in einem solchen Zeitintervall T über ein Budget von nicht mehr als MI = T.BI zu sendenden Nachrichten vertilgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Kanäle B Nachrichten je Zeiteinheit übertragen können, der Switch einen Pufferspeicher für das Speichern von P Nachrichten hat, und dieser Pufferspeicher durch den Switch dynamisch den Ausgangskanälen oder Eingangskanälen je nach Bedarf zugeordnet wird, außerdem jedem Ausgangskanal, der mit Station J verbunden ist, logisch ein Puffer der Größe PJ zugeordnet wird, wobei die Summe aller PJ P nicht übersteigt, außerdem jede Station I über einen längeren Zeitraum BI,J Nachrichten je Zeiteinheit an Station J senden darf, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall mit TJ = PJ/B bestimmt wird, und jede Station I in einem solchen Zeitintervall TJ über ein Budget von nicht mehr als MI,J = TJ.BI,J zu sendenden Nachrichten verfügt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Kanäle B Nachrichten je Zeiteinheit übertragen können, der Switch einen Pufferspeicher für das Speichern von P Nachrichten hat, und dieser Pufferspeicher durch den Switch dynamisch den Ausgangskanälen oder Eingangskanälen je nach Bedarf zugeordnet wird, außerdem jedem Eingangskanal, der mit Station I verbunden ist, logisch ein Puffer der Größe PI zugeordnet wird, wobei die Summe aller PI P nicht übersteigt, außerdem jede Station I über einen längeren Zeitraum BI Nachrichten je Zeiteinheit senden darf, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall mit TI = PI/B bestimmt wird, und jede Station I in einem solchen Zeitintervall TI über ein Budget von nicht mehr als MI = TI.BI zu sendenden Nachrichten verfügt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Kanäle B Nachrichten je Zeiteinheit übertragen können, der Switch einzelnen Ausgangskanälen Pufferspeicher fest zugeordnet hat, der Puffer am Ausgangskanal, der mit Station J verbunden ist, PJ Nachrichten speichern kann, außerdem jede Station I über einen längeren Zeitraum BI,J Nachrichten je Zeiteinheit an Station J senden darf, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall mit TJ = PJ/B bestimmt wird, und jede Station I in einem solchen Zeitintervall TJ über ein Budget von nicht mehr als MI,J = TJ.BI,J zu sendenden Nachrichten verfügt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Kanäle B Nachrichten je Zeiteinheit übertragen können, der Switch einzelnen Eingangskanälen Pufferspeicher fest zugeordnet hat, der Puffer am Eingabekanal, der mit Station I verbunden ist, PI Nachrichten speichern kann, außerdem jede Station I über einen längeren Zeitraum BI Nachrichten senden darf dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall mit TI = PI/B bestimmt wird, und jede Station I in einem solchen Zeitintervall TI über ein Budget von nicht mehr als MI = TI.BI zu sendenden Nachrichten verfügt.
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Übertragung der Nachrichten Echtzeitforderungen genügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahren einen Verlust von Nachrichten ausschließen, und ein wiederholtes Senden von Nachrichten nicht notwendig ist, so dass neben einer Garantie für das erfolgreiche Übertragen einer Nachricht auch eine obere Schranke für die Zeit für das Übertragen von Nachrichten angegeben werden kann.
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