DE3908838A1

DE3908838A1 - Verfahren und vorrichtung zum schalten von datenpaketen

Info

Publication number: DE3908838A1
Application number: DE3908838A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Amada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1989-10-05
Also published as: JPH01238248A; US5091905A; CA1317360C; JP2595025B2; DE3908838C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten von Datenpaketen konstanter Länge mit hoher Ge schwindigkeit unter Verwendung eines optischen Raumschal ters.

Es ist eine Anzahl von Systemen zum Schalten von Datenpa keten bekannt. Neuerdings wird versucht, durch die Verwen dung eines vereinfachten Protokolls eine hohe Geschwindig keit zu erzielen. Die Hauptfunktion eines solchen Systems ist das Durchschalten bzw. Vermitteln von Paketen entspre chend deren Kopfinformationen von einer Anzahl von Ein gangsanschlüssen oder Kanälen zu einer Anzahl von Ausgangs anschlüssen oder Kanälen durch Paket-Multiplexen mit einer hohen Geschwindigkeit von beispielsweise etwa 150 Mbps. Ein Vorteil solcher Hochgeschwindigkeitssysteme zum Schalten von Paketen ist es, daß das Schalten mittels Hardware ausgeführt wird. Ein solches System ist beispielsweise in der JP-OS 59-1 35 994 und der US-PS 45 16 238 beschrieben.

Bei der aus der JP-OS 59-1 35 994 bekannten Anordnung werden die Pakete von einer Anzahl von Eingangskanälen in einen ge meinsamen Paketpufferspeicher multiplexed. Die Adressen, die als Teil der Paketinformationen eingeschrieben sind, werden zu den Ausgangskanälen übertragen, an die die jeweiligen Pa kete auszugeben sind. Seitens der Ausgangskanäle werden die übertragenen Adressen in FIFO-Pufferspeichern ("FIFO" für "first-in-first-out") gespeichert, aus denen die Adressen nacheinander ausgelesen und dazu verwendet werden, die aus zugebenden Pakete aus dem gemeinsamen Paketpufferspeicher auszulesen und zur Ausgabe einer Parallel/Seriell-Umwandlung zu unterwerfen.

Gemäß der US-PS 45 16 238 werden Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen verwendet, die in mehreren Stufen ange ordnet sind, um das Durchschalten der Pakete auszuführen. Die Schalter verwenden einen Teil oder alle Bits der Adres seninformation des Paketkopfes zum Schalten der Pakete in einer selbststeuernden Art. Das System besteht aus einer Hintereinanderschaltung von drei Netzwerken, einem Klassifi kationsnetzwerk, einem Trap-Netzwerk und einem Erweiterungs netzwerk. Jedes dieser drei Netzwerke wird durch eine mehr stufige Verbindung der erwähnten Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen aufgebaut.

Die bekannten Anordnungen zum Schalten von Datenpaketen haben bezüglich der Leistungsfähigkeit einige Nachteile.

Bei dem System der JP-OS 59-1 35 994 ist die Zugriffsgeschwin digkeit des gemeinsamen Paketpufferspeichers umgekehrt pro portional zu dem Produkt aus der Anzahl von Eingangskanälen und der Übertragungsrate eines jeden Eingangskanales. Das Schaltvermögen der Vorrichtung ist daher durch die Geschwin digkeit des verwendeten Speichers begrenzt.

Bei der Anordnung nach der US-PS 45 16 238 ist das Lei stungsvermögen durch den Anstieg der Anzahl von Verbindungen zum Bewerkstelligen des Schaltens begrenzt. Die Anzahl von Leitungen zum Verbinden der Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen ist nämlich proportional zu dem Quadrat von log₂ N, wobei N die Anzahl von Eingangs-/Ausgangskanälen ist. Ein spezielles Problem stellen hier Schwierigkeiten beim Schalten von Paketen mit gegebener Priorität und von Paketen für einen Rundsendebetrieb dar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten von Datenpaketen mit hoher Lei stungsfähigkeit zu schaffen, wobei gegebenenfalls eine Be rücksichtigung von Prioritäten und von Paketen für einen Rundsendebetrieb möglich sein soll.

Die zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehene Vorrrichtung zum Schalten von Datenpaketen enthält Eingangs puffer für die jeweiligen Eingangskanäle, einen optischen Raumschalter zum Übertragen der Pakete von den Eingangspuf fern zu einem gewünschten Ausgangskanal und eine Steuerung zum Steuern des Schaltens auf der Basis der Kopfinformati onen der Datenpakete. Die Steuerung analysiert das Kopfeti kett der Pakete von jedem Eingangskanal, um ausgebbare Da tenpakete festzustellen, so daß diese ausgebbaren Pakete alle auf einmal ausgegeben werden können, nachdem die ent sprechenden Verbindungen hergestellt worden sind. Durch Wie derholen dieses Vorganges werden die Pakete kontinuierlich durchgeschaltet.

Durch die erfindungsgemäß für jeden Eingangskanal vorgese henen Paketpufferspeicher wird verhindert, daß das Lei stungsvermögen aufgrund der Geschwindigkeit der Pufferspei cher herabgesetzt ist. Darüberhinaus ist als Raumverteiler schalter ein optischer Raumschalter vorgesehen, so daß die Geschwindigkeit des Vermittelns von den Eingangs- zu den Ausgangskanälen bei verringerter Anzahl von Leitungen erhöht ist. Da das Schalten der Datenpakete durch eine zentrale Steuerung kontrolliert wird, ist es leicht, gegebenenfalls Prioritäten von Datenpaketen zu berücksichtigen und Pakete im Rundsendebetrieb zu verarbeiten.

Ausführungsbeispiele für das Verfahren und die Vorrichtung zum Schalten von Datenpaketen werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh rungsform der Vorrichtung;

Fig. 2 eine Darstellung der zeitlichen Abstimmung beim Schalten von Paketen;

Fig. 3 den Aufbau eines Verteilers von Prioritäten, wie er in der Schaltung der Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 4 die zeitliche Abstimmung bezüglich der Signalspei cher der Fig. 3;

Fig. 5 den Aufbau der Steuerung in der Fig. 3;

Fig. 6 die abstrakte Struktur des optischen Raumschalters der Fig. 1;

Fig. 7 den Aufbau eines Eingangspuffers und einer Ausgabe steuerschaltung der Fig. 1;

Fig. 8 die Struktur eines Datenpaketes;

Fig. 9 die zeitliche Abfolge beim Schalten von Datenpaketen bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 10 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 11 die Struktur von Bitinformationen bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 12 den Aufbau eines Eingangspuffers bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 13 den Aufbau des Verteilers von Prioritäten bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 14 den Aufbau einer Prioritätssteuereinheit bei der zweiten Ausführungsform; und

Fig. 15 eine Anordnung zum Multiplexen und Trennen der Takt- und Paketdaten und zum erneuten zeitlichen Abstimmen der Daten.

Die Fig. 1 bis 9 zeigen eine erste Ausführungsform der Vor richtung zum Schalten von Datenpaketen, und die Fig. 10 bis 14 eine zweite, erweiterte Ausführungsform der Vorrichtung. Anhand des Blockschaltbildes der Fig. 15 wird die Abfolge beim Schalten von Datenpaketen bei beiden Ausführungsformen beschrieben.

Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, daß bei der er sten Ausführungsform die Anzahl der Eingangs- und der Aus gangskanäle jeweils gleich 32 ist. Die Geschwindigkeit der Eingangs- und Ausgangskanäle sei gleich 4,8 Gbps. Der Kürze wegen wird von mehrfach vorhandenen Strukturen nur jeweils eine beschrieben. Beispielsweise wird bei der Fig. 1 nur die Struktur für den ersten und den letzten Eingangskanal (1-1 bzw. 1-32) zusammen mit dem Aufbau erläutert, der allen Ein gangskanälen gemeinsam ist.

Jeder der Eingangskanäle 1 führt die Datenpakete zu einem Eingangspuffer 2, der die Pakete zu einer Ausgabesteuerung 3 weitergibt, von wo sie durch eine Leitung 102 zu einem elek trooptischen Wandler 4 zur Umwandlung von einem elektrischen in ein optisches Signal laufen, wobei das entstehende opti sche Signal über eine Leitung 103 unter der Kontrolle eines Verteilers 6 von Prioritäten zu einem optischen Raumschalter 5 geführt werden. Das Ausgangssignal des optischen Raum schalters 5 gelangt als optisches Signal durch eine Leitung 104 zu einem elektrooptischen Wandler 7, der die optischen Signale wieder in elektrische Signale umwandelt, die über eine Leitung 106 ausgegeben und unter der Kontrolle eines Taktgebers 9 und eines Rücksetzsignales 11 in einem Zeitge ber 8 erneut zeitlich abgestimmt werden und zu einem Aus gangskanal 10 gelangen. Der Taktgeber 9, das Rücksetzsignal 11, der Verteiler 6 und der optische Raumschalter 5 sind für alle Eingangs- und Ausgangskanäle gemeinsam vorgesehen.

Beim Betrieb der Vorrichtung werden die über einen der Ein gangskanäle 1-1 bis 1-32 ankommenden Datenpakete in den je weiligen Eingangspuffern 2-1 bis 2-32 vorübergehend abge speichert. Die Eingangspuffer 2-1 bis 2-32 werden aus FIFO- Pufferspeichern (First-in-first-out-Speichern) oder aus Di rektzugriffsspeichern (RAMs) gebildet. Die Ausgabesteuerun gen 3-1 bis 3-32 bestimmen jeweils die zeitliche Steuerung der Abgabe der Datenpakete aus den Eingangspuffern 2-1 bis 2-32 über die entsprechenden Leitungen 102-1 bis 102-32, die zu den jeweiligen elektrooptischen Wandlern 4-1 bis 4-32 führen, so daß die entsprechenden optischen Signale über die Leitungen 103-1 bis 103-32 zu dem gemeinsamen optischen Raumschalter 5 gelangen. Die Ausgabesteuerungen 3-1 bis 3-32 werden von dem gemeinsamen Verteiler 6 kontrolliert. Zu die sem Zweck wird wenigstens jeweils die Kopfinformation der in jedem der Eingangspuffer 2-1 bis 2-32 gespeicherten Daten pakete von der entsprechenden Ausgabesteuerung 3-1 bis 3-32 über Leitungen 100-1 bis 100-32 zum Verteiler 6 gesendet. Der Verteiler 6 stellt fest, ob von einer Anzahl von Paketen der gleiche Ausgangskanal angefordert wird und bestimmt dann gegebenenfalls, welcher der Eingangskanäle, die den gleichen Ausgangskanal anfordern, zur Ausgabe ausgewählt wird. Die Entscheidungen des Verteilers 6 werden über Leitungen 101-1 bis 101-32 zu den Ausgabesteuerungen 3-1 bis 3-32 geführt, so daß die Ausgabesteuerungen jeweils die Verbindung ihres Eingangspuffers mit dem optischen Raumschalter 5 entspre chend steuern können. Des weiteren steuert der Verteiler 6 die Verbindungen innerhalb des optischen Raumschalters 5 durch Steuersignale, die über Leitungen 107 gesendet werden.

Diejenigen der Ausgabesteuerungen 3-1 bis 3-32, die zur Aus gabe von Datenpaketen durch den Verteiler 6 ausgewählt wur den, nehmen dann die Datenpakete aus ihren Eingangspuffern 2-1 bis 2-32 und geben sie in serieller Form unter Verwen dung von Taktsignalen 108 vom Taktgeber 9 aus. Diese ausge gebenen Datenpakete werden in den Wandlern 4-1 bis 4-32 einer Umwandlung von elektrischen zu optischen Signalen un terworfen, so daß zum optischen Raumschalter 5 nur optische Signale gesendet werden.

Der optische Raumschalter 5 ist ein Koppelpunktschalter mit 32 Eingängen und 32 Ausgängen. Die Ein/Aus-Steuerung eines jeden Koppelpunktes des Schalters 5 wird durch den Verteiler 6 ausgeführt, der dadurch den Verbindungsweg von jedem Ein gangskanal zu dem Ausgangskanal, der im Kopfetikett der Da tenpakete bezeichnet ist, festlegt. Die optischen Signale, die die Datenpakete darstellen und den optischen Raumschal ter 5 an den Ausgangsleitungen 104-1 bis 104-32 in Überein stimmung mit ihrer Kopfinformation verlassen, werden dann durch die elektrooptischen Wandler 7-1 bis 7-32 von opti schen in elektrische Signale umgewandelt, und die so erzeug ten elektrischen Signale werden von den Zeitgebern 8-1 bis 8-32 erneut zeitlich abgestimmt.

Die an den einzelnen Ausgangsleitungen 106-1 bis 106-32 der Wandler 7-1 bis 7-32 ankommenden Datenpakete weisen Verzöge rungen auf, die sich in Abhängigkeit von der Nummer des Ein gangskanals und von dem Verbindungsweg im optischen Raum schalter 5 ändern. Es ist deshalb günstig, diese Datenpakete für eine Bitphasensynchronisation erneut zeitlich abzustim men, bevor sie die Ausgangskanäle 10-1 bis 10-32 erreichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Taktgeber 9, der zur zeitlichen Steuerung der Ausgabe der Pakete aus den Ausgabesteuerungen 3-1 bis 3-32 verwendet wird, auch dazu benutzt, mittels eines Signales 109 durch Wellenlängenmulti plextechniken und Taktsignalen auf den Leitungen 105-1 bis 105-32 und mittels der Zeitgeber 8-1 bis 8-32 die erneute zeitliche Abstimmung der Datenpakete an den Ausgangskanälen 10-1 bis 10-32 zu steuern.

Die Fig. 2 zeigt die zeitlichen Zusammenhänge bei dem Aufbau der Fig. 1. Es erfolgt nacheinander die Bestimmung oder Aus wahl der ausgebbaren Datenpakete durch den Verteiler 6, die Steuerung der Schaltungsverbindung, die den Verbindungsweg im optischen Raumschalter 5 und den Datenaustausch innerhalb des Schalters 5 einstellt, und der Austausch oder die Über gabe der Pakete im optischen Raumschalter 5. Als Ergebnis der Auswahl werden die Verbindungen im Schalter 5 so einge stellt, daß alle Pakete auf einmal von den Ausgabesteuerun gen 3 abgegeben werden. Wenn die Paketlänge gleich 34 Byte und die Übertragungsgeschwindigkeit des optischen Schalters innerhalb der Schalters gleich 4,8 Gbps ist, werden 56,7 ns (34 × 8/(4,8 × 10⁹)) für die Übermittlung eines Datenpaketes benötigt. Wenn die Verbindungseinstellzeit des Schalters gleich 1 ns ist, ist eine Periode des Übergabevorganges für ein Paket 57,7 ns lang, so daß maximal 5,5 × 10⁸ Datenpakete ausgetauscht werden können.

Die Fig. 3 zeigt den Aufbau des Verteilers 6 der Fig. 1. Aus dem Kopfetikett eines jeden Datenpaketes werden die Paket adresseninformationen jeweils über Leitungen 100-1 bis 100-32 zu dem Verteiler 6 gesandt. Diese Paketadresseninfor mationen beinhalten jeweils sechs Bit, von denen fünf Bit einen der 32 Ausgangskanäle des optischen Raumschalters 5 bezeichnen. Das verbleibende sechste Bit zeigt das Vorhan densein einer Paketausgabeanforderung an. Dekoder 60-1 bis 60-32 dekodieren jeweils die fünf Bit auf den Leitungen 100-1 bis 100-32 und erzeugen für jeden der Dekoder jeweils ein Einbit-Ausgangskanal-Anforderungssignal auf einer der 32 Dekoder-Ausgangsleitungen, beispielsweise den Dekoder-Aus gangsleitungen 6001-1 bis 6001-32 des Dekoders 60-1. Wenn zum Beispiel alle sechs Bit auf der Leitung 100-1 auf dem hohen Pegel sind, das heißt wenn das Signal gleich "111111" ist, werden die ersten fünf Bit zur Anzeige des Ausgangska nales 32 dekodiert, so daß der Pegel auf der Ausgangskanal- Anforderungsleitung 6001-32 auf einen hohen Wert geht und die Pegel auf den Ausgangskanal-Anforderungsleitungen 6001-1 bis 60 001-31 auf dem niedrigen Wert bleiben. Das sechste Bit auf der Leitung 100-1 mit einem hohen Pegel zeigt an, daß eine Ausgabeanforderung vorliegt. Wenn einer oder mehrere der Eingangspuffer 2-1 bis 2-32 kein Datenpaket enthalten, so ist das sechste Bit für diese Pufferspeicher gleich der logischen Null, wenn es über die Leitungen 100-1 bis 100-32 zu den jeweiligen Dekodern 60-1 bis 60-32 gegeben wird. Wenn das sechste Bit gleich Null ist, bewirkt es eine aktive Freigabe des jeweiligen Dekoders, so daß alle Ausgangslei tungen des Dekoders ausgeschaltet sind. Wenn beispielsweise das sechste Bit auf der Leitung 100-32 vom Eingangspuffer 2-32 gleich der logischen Null ist, wodurch angezeigt wird, daß keine Paketausgabeanforderung vorliegt, dann wird der Dekoder 60-32 nicht aktiviert, und die Pegel aller seiner Ausgangskanal-Anforderungssignalleitungen 6032-1 bis 6032-32 bleiben auf dem niedrigen Pegel.

Den 32 Ausgangskanälen des optischen Raumschalters 5 sind jeweils Verbindungssteuerungen 61-1 bis 61-32 zugeordnet. Beispielsweise erhält die Verbindungssteuerung 61-32 alle Signale auf den Leitungen 6001-32 bis 6032-32 als Eingangs signale. Jedes dieser Eingangssignale enthält eine logische Eins, die anzeigt, daß es für diesen bestimmten Ausgangska nal eine Ausgabeanforderung gibt. Wenn daher auf mehr als einer der zu beispielsweise der Verbindungssteuerung 61-32 führenden Leitungen eine logische Eins anliegt, so heißt das, daß eine entsprechende Anzahl von Datenpaketen gleich zeitig diesen Ausgangskanal, nämlich den Ausgangskanal 32, anfordert, und die Verbindungssteuerung bestimmt dann, welcher der Eingangspuffer 2-1 bis 2-32, die gleichzeitig eine Anforderung für den einen Ausgangskanal abgegeben haben, geschaltet wird. Das heißt, daß aus der Anzahl der Eingangspuffer, die den Ausgangskanal 32 anfordern, ent sprechend einer Prioritätsfestlegung, die ein geeigneter Algorithmus sein kann, nur einer durch die Verbindungssteue rung ausgewählt wird. Gemäß dieser Festlegung wird nur eine aus der Anzahl von logischen Einsen auf den Eingabeleitungen 6001-32 bis 6032-32 zu der entsprechenden einen der Leitun gen 6132-1 bis 6132-32, die zu einem Signalspeicher 62-32 führt, geleitet, und der Signalspeicher 62-32 wird von einem Taktsignal 110 angesteuert, dieses Ergebnis anzunehmen und als Ausgangssignal auf der ausgewählten einen der Ausgangs leitungen des Signalspeichers 62-32, das heißt einer der Leitungen 6232-1 bis 6232-32 festzuhalten. Obwohl auf den Leitungen 6001-32 bis 6032-32 für die Verbindungssteuerung 61-32 eine Anzahl von logischen Einsen existieren, wird somit nur auf einer der Ausgangsleitungen 6232-1 bis 6232-32 des entsprechenden Signalspeichers 62-32 eine logische Eins vorhanden sein, die anzeigt, welcher der Eingangspufferspei cher ausgewählt wurde, sein Datenpaket zum Ausgangskanal 32 des optischen Raumschalters 5 zu senden.

Diese Ausgangsleitungen der Signalspeicher 62-1 bis 62-32 sind jeweils zu ODER-Gattern 63-1 bis 63-32 geführt. Wenn beispielsweise der Eingangspuffer 2-1 eine Ausgabe am Kanal 32 des optischen Raumschalters 5 angefordert hat und ausge wählt wurde, obwohl auch andere Anforderungen für diesen Ausgangskanal 32 vorlagen, dann befindet sich nur die Lei tung 6232-1 von allen Leitungen 6232-1 bis 6232-32, die zu dem ODER-Gatter 63-1 führt, auf einem hohen Pegel. Da sich nur eine der Leitungen von dem Dekoder 60-1, das heißt nur eine der Leitungen 6201-1 bis 6232-1 auf dem hohen Pegel befindet, geht das Ausgangssignal des ODER-Gatters 63-1 auf der Leitung 101-1 zu dem Eingangskanal 1-1 auf den hohen Pegel, um den Ausgang des Eingangspuffers 2-1 freizugeben.

Alle Ausgangssignale aus allen Signalspeichern 62-1 bis 62-32, das heißt alle Signale auf den Leitungen 6201-1 bis 6232-32 (32 x 32 Leitungen) werden als Schaltsteuersignale über Leitungen 107 zu dem optischen Raumschalter 5 gegeben, um die Verbindungen innerhalb des optischen Raumschalters 5 zu steuern.

Die Fig. 4 zeigt die zeitliche Steuerung des Taktsignales 110 aus dem Taktgeber 9, das den Signalspeichern 62-1 bis 62-32 der Fig. 3 zugeführt wird.

Am Ende der Auswahl wird das Ergebnis der Auswahl zum Steu ern der Verbindungen des Schalters festgehalten bzw. gespei chert und zu den Ausgabesteuerungen 102-1 bis 102-32 zu rückgeführt, um die Ausgabe der Datenpakete aus den Ein gangspuffern und dem optischen Raumschalter 5 vorzubereiten.

Die Fig. 5 zeigt den Schaltungsaufbau der Verbindungssteue rung 61-1. Der Aufbau der anderen Verbindungssteuerungen 61-2 bis 61-32 der Fig. 3 ist identisch. Der Schaltungsauf bau zwischen jedem der Eingänge und Ausgänge der Verbin dungssteuerung ist wiederum identisch, so daß nur einer da von beschrieben wird. Für den ersten Eingangskanal bzw. Eingangspuffer 1 ist ein D-Flipflop 615-1 vorgesehen, dem das Taktsignal 110 zugeführt wird. Die Flipflops 615-1 bis 615-32 speichern Informationen über den Eingangspuffer, der zuletzt ein Datenpaket zu dem jeweiligen Ausgangskanal abgegeben hat, in diesem Fall dem Ausgangskanal 1. Wenn beispielsweise vom Eingangskanal 1 zuletzt ein Datenpaket abgegeben wurde, befindet sich nur das Flipflop 615-1 im logischen H-(high)-Zustand, und die übrigen Flipflops 615-2 bis 615-32 sind im logischen L-(low)-Zustand. Beim Rück setzen wird nur das Flipflop 615-1 geschaltet, die übrigen Flipflops 615-2 bis 615-32 bleiben in ihrem Aus-Zustand.

Die Schaltung 5 arbeitet auf folgende Weise:

1. Wenn der Ausgangskanal 1 des optischen Raumschalters 5 von keinem Eingangspuffer zur Ausgabe eines Paketes angefor dert wird, behalten alle Flipflops 615-1 bis 615-32 ihren vorherigen Zustand bei.
2. Wenn der Ausgangskanal 1 nur von einem Eingangspuffer angefordert wird, wird dasjenige Flipflop geschaltet, das diesem Eingangspuffer entspricht. Wenn beispielsweise der Eingangspuffer 2-2 der einzige Eingangspuffer ist, der den Ausgangskanal 1 anfordert, dann wird von allen Flipflops in der Verbindungssteuerung 61-1 nur das Flipflop 615-2 ge schaltet.
3. Wenn der Ausgangskanal 1 von einer Anzahl von Eingangs puffern angefordert wird, wird anhand eines Algorithmus bestimmt, welcher der Flipflops geschaltet wird. Beispiels weise wird jener Flipflop gewählt, der numerisch der Nummer des Eingangspuffers am nächsten kommt, der zuletzt ein Da tenpaket ausgegeben hat und eine höhere Nummer aufweist (die zu eins zurückkehrt, wenn 32 überschritten wird).

Es sei beispielsweise nur der Flipflop 615-1 an und der Aus gangskanal 1 werde zur Ausgabe von Datenpaketen vom Ein gangspuffer 2-2 angefordert. Da das Ausgangssignal des Flip flops 615-1 an ist bzw. auf dem hohen Pegel ist, ist das ODER-Gatter 613-1 ebenfalls auf dem hohen Pegel, wodurch zusammen mit dem hohen Eingangspegel auf der Leitung 6002-1 ein hoher Pegel am Ausgang eines UND-Gatters 611-2 er scheint, der zu einem ODER-Gatter 616-2 führt, so daß der Dateneingang für das Flipflop 615-2 auf dem hohen Pegel ist und das Flipflop 615-2 durch den nächsten Taktimpuls 110 gesetzt wird. Bevor der Taktimpuls erscheint, sind die Aus gänge des Flipflops 615-2 und eines Inverters 614-2 auf niedrigem Pegel, so daß das Ausgangssignal eines UND-Gatters 612-2 auf dem niedrigen Pegel und auch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 613-2 auf dem niedrigen Pegel ist. Im Er gebnis befinden sich die Ausgänge 6101-1 und 6101-3 bis 6101-32 der Verbindungssteuerung 61-1 auf dem niedrigen Pegel. Wenn von dem Eingangspuffer 2-2 keine Paketausgabe angefordert wird, ist der Ausgang des UND-Gatters 611-2 auf dem niedrigen Pegel; der Ausgang des Inverters 614-2 auf hohem Pegel; der Ausgang des UND-Gatters 612-2 auf dem hohen Pegel und der Ausgang des ODER-Gatters 613-2 auf dem hohen Pegel. Im Ergebnis wird derjenige Eingangskanal ausgewählt, der zuerst die Ausgabe eines Datenpaketes angefordert hat, gesehen in der Richtung eines Ansteigens der Nummer vom Eingangspuffer 2-2 aus. Wenn andererseits für den Ausgangs kanal 1 keine Anforderung vorliegt, nehmen die Ausgänge des ODER-Gatters 613-32 und des Flipflops 615-1 einen hohen Pe gel an, so daß der Flipflop 615-1 seinen vorherigen H-Zu stand beibehält, während die anderen Flipflops 615-2 bis 615-32 unverändert in ihren vorherigen Zuständen gehalten werden.

Die Fig. 6 zeigt den abstrakten Aufbau des optischen Raum schalters 5. Der Schalter 5 hat 32 Eingänge 103-1 bis 103-32 und 32 Ausgänge 104-1 bis 104-32. Der Schalter weist weiter hin Schaltelemente 5-1-1 bis 5-32-32, das heißt insgesamt 32 × 32 Schaltelemente auf, die an den jeweiligen Schnittpunk ten der Eingänge und Ausgänge angeordnet sind. Durch Ein/ Aus-Steuern der Schaltelemente 5-1-1 bis 5-32-32 kann zwi schen beliebigen Eingängen und Ausgängen eine Verbindung hergestellt werden. Beispielsweise wird durch Einschalten des Schalters 5-1-1 und Ausschalten der Schalter 5-1-2 bis 5-1-32 der Eingang 103-1 mit dem Ausgang 104-1 verbunden. Die erforderliche Verbindung wird durch Ansteuern der Schaltelemente der Fig. 6 über die Steuerinformationen auf den Leitungen 107 vom Verteiler 6 der Fig. 1 und 3 einge stellt. Beispielsweise können die Signale auf den Leitungen 107-1-1 bis 107-1-32 der Fig. 3 anzeigen, welches Eingangs puffer-Datenpaket an den Ausgangskanal 1 auszugeben ist, derart, daß nur das Signal 103-1-K angeschaltet ist, das dem Eingangspuffer K entspricht, der das Datenpaket ausgeben soll. Im Ergebnis kann die Verbindung zwischen dem Eingangs puffer K und dem Ausgangskanal 1 durch Steuern der Schalt elemente 5-1-1 bis 5-1-32 mittels der Signale auf den Lei tungen 107-1-1 bis 107-1-32 geschaltet werden.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen den Aufbau und die Arbeitsweise des Eingangspuffers 2-1 und der Ausgabesteuerung 3-1 der Fig. 1. Die anderen Eingangspuffer 2-2 bis 2-32 und die Ausgabe steuerungen 3-2 bis 3-32 sind entsprechend aufgebaut und werden entsprechend betrieben.

Die Fig. 8 zeigt die Struktur eines typischen Datenpaketes. Das Datenpaket ist aus einem Informationsabschnitt mit 32 Byte und einem Kopfabschnitt mit 2 Byte zusammengesetzt, so daß die feste Länge des Paketes gleich 34 Byte ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, daß die Ver bindungsnummer (oder die Nummer des logischen Kanals) bei jeder Verbindungseinstellung abgegeben wird, so daß jedes Datenpaket mit Bezug auf die Verbindungsnummer in seinem Kopfetikett weitergegeben wird. Die Eingangspuffer sind FIFO-Pufferspeicher.

Bei der Schaltung der Fig. 7 wird auf die Nummer des Aus gangskanals für die Ausgabe durch Ableiten des Verbindungs nummernabschnittes im Kopfetikett des Datenpaketes am Kopf des Eingangspuffers und einer Tabelleninformation zugegrif fen. Das heißt, daß die Kanaladressennummer aus fünf Bits, wie vorstehend beschrieben, für den optischen Raumschalter 5 in einer Tabelle in einem RAM 22 an einem Speicherplatz ge speichert wird, der der Adresse einer bestimmten Verbin dungsnummer 21 entspricht. Die Adresse aus dem Kopfetikett des nächsten Paketes vom Eingangspuffer 2-1 wird daher als Adresse auf der Leitung 21 zum RAM 22 verwendet, um die Kanalnummer des Schalters 5 aus der im RAM 22 enthaltenen Tabelle zu erhalten. Diese Kanalnummer ist der Fünf-Bit-Aus gangskanalkode für die Leitung 100 A-1. Die Ausgabeanforde rung, das sechste Bit, ist auf der Leitung 100 B-1 enthalten. Die sechs Bits dieser Information werden zu dem Verteiler 6 gesandt. Die Leitung 100 A-1 besteht selbstverständlich in Wirklichkeit aus fünf Einzelleitungen, um die Fünf-Bit-In formation parallel auf einem Bus 100-1 zu übermitteln. Das Ergebnis der Auswahl des Verteilers 6 wird als Signal auf der Leitung 101-1 vom Verteiler 6 zu der Ausgabesteuerung 3-1 der Fig. 7 zurückgegeben. Ein Schieberegister 23 liest die Datenpakete mit 34 Byte parallel vom Bus 20 aus dem Eingangspuffer 2-1 ein. Das Schieberegister 23 gibt diese Paketinformation von 34 Byte seriell auf der Leitung 102-1 aus. Wenn die Datenpakete von dem Eingangspuffer 2-1 aus gegeben werden können, wird das Steuersignal auf der Leitung 101-1 auf einen hohen Pegel gesetzt, und die Taktsignale 108 und 109 vom Taktgeber 9 werden UND-Gattern 24 und 25 zuge führt. Das Gatter 24 steuert die Eingabe am Schieberegister 23, während das Gatter 25 die Ausgabe des Schieberegisters 23 kontrolliert. Aus der Fig. 9 ist ersichtlich, daß das Taktsignal 109 einen Impuls für die parallele Eingabe der Daten in das Schieberegister 23 enthält, während die Takt impulse des Taktsignales 108 die serielle Ausgabe der Pa ketdaten aus dem Schieberegister 23 über die Leitung 102-1 zu dem elektrooptischen Wandler 4-1 der Fig. 1 bestimmen.

Die Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrich tung zum Schalten von Datenpaketen. Während die Fig. 1 eine allgemeine Darstellung einer solchen Vorrichtung beinhaltet, sind bei der zweiten Ausführungsform der Fig. 10 zusätzliche Einrichtungen vorgesehen, die zu der ersten Ausführungsform hinzugefügt werden können. So enthält die Ausführungsform der Fig. 10 eine Prioritätsverarbeitungseinrichtung für Da tenpakete mit gegebenen Prioritäten und eine Rundsendeein richtung zur Ausgabe eines Paketes zu einer ganzen Anzahl von Ausgangskanälen. Die Datenpakete enthalten in ihren Kopfetiketten jeweils ein Prioritätsbit zur Anzeige der Priorität des Paketes und ein Rundsendebit zur Anzeige, daß das Paket zur Rundsendung vorgesehen ist; auch sind 14 Bit für die Verbindungsnummer vorhanden. Es gibt dabei zwei Prioritätsebenen. Die Struktur eines solchen Kopfetikettes ist in der Fig. 11 dargestellt. Im Vergleich zu der Fig. 1 ist bei der zweiten Ausführungsform jeder der Eingangspuffer 2-1 bis 2-32 der Fig. 1 durch jeweils zwei Eingangspuffer 2 A-1 bis 2 A-32 und 2 B-1 bis 2 B-32 ersetzt, die jeweils Aus gangsleitungen 111 A-1 bis 111 A-32 und 111 B-1 bis 111 B-32, die zu den betreffenden Ausgabesteuerungen führen, und Eingangskanäle 12-1 bis 12-32 mit Ausgangsleitungen 12 A-1 bis 12 A-32 und 12 B-1 bis 12 B-32 aufweisen.

Paketaufteilungsschaltungen prüfen die Prioritätsbits in den Kopfetiketten der eingegebenen Datenpakete, um die Pakete zwischen der Anzahl von Eingangspuffern in der Reihenfolge ihrer Prioritäten aufzuteilen. Die Eingangspuffer 2 B-1 bis 2 B-32 sind hier für die höhere Priorität vorgesehen. Aus gabesteuerungen 3′-1 bis 3′-32 verarbeiten die Signale von den Eingangspuffern 2 B-1 bis 2 B-32 für die höhere Priorität, bevor sie Signale von den Eingangspuffern 2 A-1 bis 2 A-32 für die niedrigere Priorität verarbeiten. Falls die Eingangspuf fer 2 B-1 bis 2 B-32 keine Pakete enthalten, verarbeiten die Ausgabesteuerungen 3′-1 bis 3′-32 die Datenpakete der Ein gangspuffer 2 A-1 bis 2 A-32 für die niedrigere Priorität.

Im Rundsendemodus sind die Datenpakete gleichzeitig auf einer Anzahl von Ausgangskanälen des optischen Raumschalters 5 auszugeben. In einer Austausch- oder Übergabeperiode ist bei diesem Vorgang nur ein Rundsendepaket zu verarbeiten. Das heißt, daß im Nicht-Rundsendemodus der optische Raum schalter eine Anzahl von ankommenden Paketen zu einer Anzahl von Ausgangskanälen geben kann, daß jedoch der Raumschalter im Rundsendemodus eine geringere Aufnahmefähigkeit für an kommende Pakete hat, da eine ganze Anzahl von Ausgangska nälen von einem einzigen Paket belegt wird. Im Rundsendemo dus legt die Paketausgabeanforderung der jeweiligen Ausgabe steuerung 3 fest, welcher Eingangspuffer das Datenpaket für die Rundsendung abgibt. Zum Beispiel kann die Schaltung der Fig. 10 so eingestellt werden, daß während des Rundsende betriebs nur ein Eingangspuffer ein Datenpaket abgibt, und eine Rundsendesteuerung bestimmt, welcher der Eingangspuffer dieses Paket bereitstellt. Die Rundsendesteuerung 13, die Informationen über die Leitungen 112-1 bis 112-32 erhält, gibt über die Leitungen 113-1 bis 113-32 Ausgabesteuerin formationen ab, um festzulegen, welche der Ausgabesteuerun gen 3′-1 bis 3′-32 aktiviert wird, um ihr Datenpaket im Rundsendebetrieb abzugeben, wenn zum Raumschalter 5 nur ein Paket für die Rundsendung gegeben wird. Die Ausgabesteuerun gen geben die Adresseninformation und die Priorität des Datenpaketes gleichzeitig an den Verteiler 6′, und der Ver teiler 6′ wählt das auszugebende Paket aus den Paketen mit der höchsten Priorität, die auf den gemeinsamen Ausgangska nal adressiert sind, aus. Dem Datenpaket für die Rundsendung wird dabei die höchste Priorität gegeben, so daß es an alle angeforderten Ausgangskanäle ausgegeben werden kann.

Die Fig. 12 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 10 mit den Eingangspuffern und Ausgabesteuerungen. Die Eingangspuffer sind wieder FIFO-Pufferspeicher.

In der Fig. 12 entspricht das Signal auf der Leitung 30 A der Paketinformation, das Signal auf der Leitung 31 A enthält die Verbindungsnummer, das Signal auf der Leitung 32 A zeigt den Rundsendemodus an, das Signal auf der Leitung 33 A das Prio ritätsbit, während das Signal auf der Leitung 34 A ein einem Selektor 29 zugeführtes Freigabesignal enthält. Der Selektor 29 ist Teil der Ausgabesteuerung 3-1. Für den Eingangspuffer 2 B-1 entsprechen die Signale 30 B bis 33 B den vorstehend erwähnten Signalen 30 A bis 33 A. Das Signal auf einer Leitung 34 B wird für einen Wählschalter verwendet, um gemäß einer höheren Priorität anstelle einer oberen Hälfte eine untere Hälfte zu wählen. Das heißt, daß das Paketanforderungssignal vom Eingangspuffer 2 B-1 für eine hohe Priorität als Freiga besignal für den Selektor 29 verwendet wird, um die höhere Priorität vorzugeben. Wenn das Signal auf der Leitung 113-1 zur Anzeige einer Rundsendung auf hohem Pegel ist und das Signal auf einer Leitung 34 zur Anzeige des Vorhandenseins eines Pakets ebenfalls auf hohem Pegel ist, geht der Ausgang eines UND-Gatters 26 auf den hohen Pegel, so daß auch der Ausgang eines ODER-Gatters 27 auf den hohen Pegel geht, um ein Ausgangsanforderungssignal auf einer Leitung 35-1 zu erzeugen, das einen hohen Pegel hat und zur Anzeige des Rundsendebetriebs zu dem Verteiler 6′ geführt wird. Ohne dem Rundsendesignal auf der Leitung 113-1 ist andererseits die Ausgangsleitung 35-1 auf niedrigem Pegel, so daß die Aus gabeanforderung für den Rundsendebetrieb nicht an den Ver teiler 6′ ausgegeben wird. Das Signal auf der Leitung 112-1 ist auf dem niedrigen Pegel, wenn eine Ausgabeanforderung für ein Paket in einem Nicht-Rundsendemodus vom Eingabe puffer vorliegt, und als Ergebnis davon nimmt der Ausgang eines Inverters 28 einen hohen Pegel an, so daß der Ausgang 35-1 des ODER-Gatters 27 auch auf den hohen Pegel geht, mit dem Ergebnis, daß die Paketausgabeanforderung an den Vertei ler 6′ übertragen wird. Der Betrieb des Parallel/Seriell- Schieberegisters 23 der Fig. 12 ist der gleiche wie im Zu sammenhang mit der Fig. 7 beschrieben.

Die Fig. 13 zeigt den Aufbau des Verteilers 6′ der Fig. 10. Der Verteiler 6′ unterscheidet sich von dem Verteiler 6 der Fig. 1 dadurch, daß die Umsetzung von der Paketverbindungs nummer zu der Ausgangskanaladresse durch einen Direktzu griffsspeicher (RAM) 64 im Verteiler 6′ ausgeführt wird. Für den Rundsendebetrieb weisen die Pakete eine Anzahl von Adressen auf. Der Ausgang des Direktzugriffsspeichers 64 für die Umsetzung der Verbindungsnummer zur Ausgangskanaladresse hat daher die Anweisung für jeden Ausgangskanal zu enthal ten, ob das Paket an diesen Ausgangskanal ausgegeben werden soll, und für die beschriebene Ausführungsform ist es er forderlich, daß das Ausgangssignal des Direktzugriffsspei chers 32 Bit aufweist. Es ist daher zur Verringerung der Anzahl von Verbindungsleitungen 6401-1 bis 6432-32 zwischen den Ausgabesteuerungen günstig, wenn der Direktzugriffsspei cher 64 beim Verteiler angeordnet ist. Wenn keiner der Prio ritätspuffer eines jeden Eingangspuffers Pakete enthält, sind alle Ausgänge der Direktzugriffsspeicher 64-1 bis 64-32 auf niedrigem Pegel. Um die Datenpakete im Rundsendebetrieb in einer Übergabeperiode verarbeiten zu können, sind sie durch die Prioritätssteuerung mit der höchsten Priorität auszustatten. In der Fig. 13 enthält zum Beispiel die Lei tung 35-1 eine Ausgabeanforderung, die Leitung 31-1 eine Verbindungsnummer, die Leitung 32-1 eine Rundsendeanfor derung und die Leitung 33-1 eine Prioritätsanzeige. Die Leitungen 6401-1 bis 6432-32 enthalten die Paketausgabe-An forderungssignale, die den Prioritätssteuerungen 65-1 bis 65-32 zugeführt werden. Von den Prioritätssteuerungen führen Leitungen 6501-1 bis 6532-32 zu den Verbindungssteuerungen 61-1 bis 61-32. Die Verbindungssteuerungen, die Signalspei cher 62-1 bis 62-32 und die ODER-Gatter 63-1 bis 63-32 sind wie bereits erwähnt aufgebaut und haben die beschriebenen Funktionen.

Um die Datenpakete im Rundsendemodus für die Übergabe zu verarbeiten, sind sie durch die Prioritätssteuerungen 65-1 bis 65-32 in die höchste Priorität einzuordnen. Zu diesem Zweck werden den Prioritätssteuerungen über die Leitungen 33-1 bis 33-32 die Paketprioritäten zugeführt. Wie in der Fig. 11 gezeigt, weisen die Pakete zwei Prioritätsebenen auf, die in der Vorrichtung zum Austauschen der Pakete in vier Prioritätsebenen erweitert werden. Mit anderen Worten haben die Pakete für den Rundsendemodus die beiden höheren Prioritäten und die Pakete für den Nicht-Rundsendemodus die beiden niedrigeren Prioritäten. Das heißt, daß jedes Paket für eine Rundsendung eine Priorität hat, die über der ir gendeines Paketes liegt, das nicht für eine Rundsendung vorgesehen ist, wobei die Rundsendepakete in eine höhere und niedrigere Priorität und auch die Nicht-Rundsendepakete in eine höhere und niedrigere Priorität unterteilt sind, wo durch sich die erwähnten vier Prioritätsebenen ergeben.

Da die Rundsendesteuerungen 61-1 bis 61-32 die Steuerung derart ausführen, daß von den Eingabepuffern jeweils nur ein Paket für die Rundsendung ausgegeben wird, braucht die Priorität der Pakete für den Rundsendebetrieb an sich nur eine Ebene zu enthalten, die beiden Ebenen sind lediglich zur Vereinfachung des Schaltungsaufbaues vorgesehen. Bei der Vorrichtung der Fig. 13 werden beispielsweise mit Bezug auf den ersten Eingabepuffer die beiden Bits auf den Leitungen 32-1 für eine Rundsendeanforderung und 33-1 zur Anzeige einer Priorität dazu verwendet, die Priorität der Pakete auszudrücken. Die Pakete für eine Rundsendung haben daher die beiden höheren Prioritäten. Die Prioritätssteuerungen 65-1 bis 65-32 bestimmen die zu den jeweiligen Ausgangska nälen des optischen Raumschalters 5 unter Berücksichtigung der Priorität auszugebenden Pakete.

Die Fig. 14 zeigt den Aufbau der Prioritätssteuerung 65-1. Die anderen Prioritätssteuerungen 65-2 bis 65-32 haben den gleichen Aufbau. Die an die jeweiligen Ausgangskanäle aus zugebenden Pakete werden von den Prioritätssteuerungen 65-1 bis 65-32 und den Verbindungssteuerungen 61-1 bis 61-32 festgelegt. In den Fig. 13 und 14 bezeichnen die Bezugszei chen 6401-1 bis 6432-1 Paketausgabeanforderungssignale, und die Bezugszeichen 32-1 bis 32-32 und 33-1 bis 33-32 Priori tätssignale bzw. die Leitungen für diese Signale.

Der Betrieb wird unter der Annahme erläutert, daß ein Signal vom Eingangspuffer 2-1 erhalten wird.

Wenn keine Paketausgabeanforderung vorliegt, ist das Signal 6401-1 auf dem niedrigen Pegel. Die Priorität wird daher durch UND-Gatter 651-1 und 652-1 auf die niedrigste Ebene "00" herabgesetzt. Beim Vorhandensein eines Paketausgabean forderungssignales 6401-1 auf hohem Pegel wird die Priori tätsebene an einen Dekoder 653-1 ausgegeben wie sie ist. Dieser Dekoder 653-1 wandelt ein Signal aus zwei Bits in vier Ausgangssignale um, um jeweils einen von vier MOS- Schaltern 659-1, 660-1, 661-1 und 662-1 anzuschalten. Das heißt, daß der Schalter 659-1 eingeschaltet wird, wenn 32-1 und 33-1 gleich "11" sind, und daß der Schalter 662-1 einge schaltet wird, wenn "00" vorliegt. Signalleitungen 663, 664, 665 und 666 sind jeweils über Widerstände 654, 655, 656 und 657 mit einer Energiequelle Vcc 658 verbunden, so daß sie auf dem niedrigen Pegel liegen, wenn einer der mit den ein zelnen Signalleitungen verbundenen Schalter eingeschaltet ist. Der Status der Signalleitungen 663 bis 666 repräsen tiert daher die Priorität der auszugebenden Pakete. Ein Kodierer 670 wandelt die höchste Prioritätsebene der ange forderten Pakete in ein Signal mit zwei Bit um. Wenn die höchste Prioritätsebene auf der Signalleitung 663 angezeigt wird, gibt der Kodierer 670 das Signal "11" aus, bei der Signalleitung 664 das Signal "10", bei der Signalleitung 665 das Signal "01" und bei der Signalleitung 666 das Signal "00". Das Ausgangssignal des Kodierers 670 wird mit der Prioritätsebene der Paketausgabeanforderung aus dem Ein gangspuffer 2-1 durch UND-Gatter 667-1, 668-1 und 669-1 verglichen. Nur für den Fall des Übereinstimmens mit dem Signal des Kodierers 670 wird ein Ausgangssignal zu einem UND-Gatter 671-1 gesendet, und wenn auch auf der Leitung 6401-1 eine Ausgabeanforderung mit hohem Pegel vorliegt, wird eine Anforderung auf der Leitung 6501-1 an die Verbin dungssteuerung 61-1 abgegeben. Die Schaltung der Fig. 14 wählt daher die Ausgabeanforderung mit der höchsten Priori tät für die vorliegenden Paketausgabeanforderungen aus und gibt diese ab. Wenn der Eingangskanal, dessen Paket aus zugeben ist, anhand des Ausgangssignals der Prioritätssteue rung 65-1 durch die Verbindungssteuerung 61-1 bestimmt ist, ist es möglich, die Auswahl unter Berücksichtigung der Prio rität zu treffen.

In der Beschreibung ist bisher die Prioritätsebene der Pa kete für die Rundsendung nicht erwähnt. Wenn auch für die Pakete für den Rundsendemodus die Prioritätsebene zu be rücksichtigen ist, ist eine Schaltung (für zwei Prioritäts ebenen) ähnlich der der Fig. 14 der Rundsendesteuerung 13 der Fig. 10 nachzuordnen, und das Prioritätsbit ist zusammen mit der Rundsendepaket-Ausgabeanforderung einzugeben, so daß die entsprechenden Vorgänge für die Rundsendepakete ausge führt werden können.

Die Prioritätsebenen für den Rundsendebetrieb werden durch einen Teil der Bits des Kopfetikettes angegeben. Die Prio ritätsebene und/oder der Rundsendemodus können jedoch auch aus der Verbindungsnummer abgeleitet werden. Dabei können in den Paketaufteilschaltungen 12-1 bis 12-32 der Fig. 10 die Prioritätsebenen oder der Rundsendemodus aus dem Direktzu griffsspeicher unter Verwendung der Verbindungsnummern der Pakete als Adressen abgeleitet werden. Wenn die Ergebnisse zusammen mit den Paketinformationen in die Eingangspuffer eingeschrieben werden, ist die darauffolgende Verarbeitung die gleiche wie bei der obigen zweiten Ausführungsform.

Die Fig. 15 zeigt in einem Blockschema eine Anordnung zum Multiplexen und Trennen der Taktsignale für einen Eingang/ Ausgang des optischen Raumschalters 5. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 23 wird durch eine Laserdiode 42-1 in ein optisches Signal umgewandelt. Das Taktsignal 108 wird dem Schieberegister 23 über eine einstellbare Verzögerungs schaltung 41-1 mit einer geeigneten Verzögerung zugeführt und durch eine Laserdiode 43-1 in ein optisches Signal um gewandelt. Dieses optische Signal wird über den Ausgang der Laserdiode 42-1 Wellenform-multiplexed und dem optischen Raumschalter 5 eingegeben. Die Laserdioden 42-1 und 43-1 geben optische Signale mit verschiedenen Wellenlängen ab. An der Ausgangsseite des optischen Raumschalters werden die Wellenformen durch einen Wellenlängenseparator 71-1 ge trennt, und die Paketdaten und der Takt werden durch La winen-Photodioden 72-1 und 73-1 sowie einem elektronischen Verstärker, falls erforderlich, in elektrische Signale um gewandelt. Die Paketdaten werden durch eine einstellbare Verzögerungsschaltung 81-1 geeignet verzögert und durch ein Flipflop 82-1 erneut zeitlich abgestimmt. Wenn die Verzö gerungsschaltung 41-1 an der Eingangsseite und die Verzö gerungsschaltung 81-1 an der Ausgangsseite so eingestellt sind, daß die Paketdaten und der Takt eine gleiche Verzö gerung erfahren, können die Paketdaten mit einer optimalen zeitlichen Abstimmung in Verbindung mit der Verzögerung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des optischen Raum schalters eingestellt werden. Andererseits ist der Flip flop-Ausgang 10-1 mit dem Takt an der Ausgangsseite zu synchronisieren, diese Synchronisation kann jedoch durch bekannte und hier nicht mehr beschriebene Schaltungen ausgeführt werden.

Die Paketdaten können darüberhinaus durch Wellenlängenmulti plexen übertragen werden. Wenn zum Beispiel Paketdaten mit acht Bit parallel angeordnet und mit acht verschiedenen Wellen übertragen werden, kann die Betriebsgeschwindigkeit der optischen Elemente und der logischen Elemente auf 1/8 ver ringert werden.

Erfindungsgemäß können die optischen Elemente als Leitungen und Schalter verwendet werden, so daß die Übertragungskapa zität einer Leitung angehoben werden kann, wodurch das Lei stungsvermögen der Vorrichtung zum Austauschen der Pakete insgesamt einfach erhöht werden kann. Die Austauschvorgänge werden durch die konzentrierten Steuerungen gesteuert. Es ist einfach, Pakete entsprechend ihrer Priorität zu verar beiten und auch Pakete in einem Rundsendebetrieb auszusen den.

Raumschalter sind zwar an sich bekannt, wurden jedoch bisher nicht zum Schalten von Paketen mit hoher Geschwindigkeit verwendet. Für ein Beispiel eines optischen Schalters, der zum zeitlichen Multiplexen verwendet wird, wird auf die US-PS 43 97 016 vom 2. August 1983 verwiesen.

Wenn keine Rundsendung erfolgt, können viele Verbindungen zur gleichen Zeit ausgeführt werden, wobei die Geschwin digkeit im Vergleich zu dem bisherigen Schalten von Paketen sehr groß ist. Der erfindungsgemäß zum Schalten der Pakete verwendete optische Raumschalter hat eine wesentlich größere Geschwindigkeit als entsprechende elektrische Schalter und auch eine höhere Kapazität. Mittels fester Paketlängen und Kopfetiketten kann eine Vielzahl von Verbindungen gleich zeitig aufgebaut werden, da die Zeit für das Durchlaufen des optischen Raumschalters durch die verschiedenen Pakete sehr kurz ist, was für die Kapazität sehr vorteilhaft ist.

Die Verarbeitungsgeschwindigkeit kann dadurch weiter angeho ben werden, daß die Verbindungsnummern und die anderen Kopfinformationen dem Datenpaket entnommen werden, das sich als nächstes vor dem Eingabepuffer befindet, das heißt es kann dem Paket entnommen werden, bevor das Paket am Eingang des Puffers angekommen ist, so daß Entscheidungen über eine Rundsendung, die Priorität, die Auswahl und die Schaltung der Verbindung auch so weit wie erforderlich vorab erfolgen können, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit anheben zu können. Von Kanal zu Kanal ist die Geschwindigkeit bei der erfindungsgemäßen Schaltung insgesamt gleich etwa 9,6 Gbps.

Zur Übertragung eines ganzen Paketes sind etwa 28 ns erfor derlich, und es ist eine Verzögerung von 5 bis 6 ns pro Meter möglich, so daß Phasenunterschiede entstehen können. Ein Übertragungs-Taktsignal kann daher in der Schaltung 8-1 der Fig. 15 den Ausgang und einen Filter steuern, um die Signale wieder richtig zu formen.

Claims

1. Vorrichtung zum Schalten von Datenpaketen gleichbleiben der Länge, gekennzeichnet durch

- eine Anzahl von Eingangspuffern (2-1 bis 2-32) für eine entsprechende Anzahl von Eingangskanälen (1-1 bis 1-32) zum Speichern einer Anzahl von Datenpaketen bei deren Ankunft am jeweiligen Eingangskanal;
- einen Raumschalter (5) zum Übermitteln der Datenpakete von einer Anzahl von Schaltereingängen (103-1 bis 103-32) zu einer Anzahl von Schalterausgängen (104-1 bis 104-32), wobei die Anzahl der Schalterausgänge der Anzahl von Aus gangskanälen (10-1 bis 10-32) entspricht;
- Übertragungseinrichtungen (3-1 bis 3-32), die die Ein gangspuffer mit den Schaltereingängen verbinden; und durch
- eine Steuereinrichtung, die in Reaktion auf Kopfinforma tionen in den Datenpaketen den Raumschalter (5) derart steuert, daß zwischen den Schaltereingängen und den Schal terausgängen entsprechende Verbindungswege aufgebaut werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (3-1 bis 3-32) synchron eine Anzahl von Datenpaketen von den Eingangspuffern (2-1 bis 2-32) zu den Schaltereingängen und abwechselnd mit dem in ternen Einstellen der Schaltverbindungen in dem Raumschalter übermitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Verteiler (6), der in Reaktion auf die Kopfinformationen der Datenpakete das Vorhandensein von Datenpaketen feststellt, die zum gleichen Ausgangskanal adressiert sind, und der die Eingabe-Übertragungseinrichtungen (3-1 bis 3-32) derart steuert, daß nur eines der für den gleichen Ausgangskanal adressierten Datenpakete zu dem Raumschalter (5) übertragen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (23, 41, 42, 43) zum Multiplexen eines Taktsignales und einer Anzahl von Datenpaketen zur Erzeugung eines Multiplexsignales und zum Übertragen des Multiplexsi gnales durch einen Verbindungsweg im Raumschalter (5).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Multiplexeinrichtung (23, 41, 42, 43) gleichzeitig eine Anzahl von Bits multiplexed, die jeweils verschiedenen Datenpaketen und einem einzigen Taktsignal entsprechen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine dem Raumschalter (5) nachgeordnete zweite Multiplexeinrich tung (71, 71, 73) zum Trennen der multiplexten Paketsignale, und durch einen Filter (81, 82), der in Reaktion auf das Taktsignal die getrennten Paketsignale erneut formt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (6) mit der Steuereinrichtung zum Einstellen der Schaltverbindungen parallel arbeitet, so daß der Vertei ler die Priorität von Datenpaketen in den Eingangspuffern (2-1 bis 2-32), die aufeinanderfolgend am Eingang der Ein gangspuffer ankommen, feststellt und bestimmt, welches Da tenpaket als nächstes übertragen wird.

8. Vorrichtung zum Schalten von Datenpaketen, ge kennzeichnet durch

- eine Anzahl von Eingangskanälen (1-1 bis 1-32);
- eine Anzahl von Ausgangskanälen (10-1 bis 10-32);
- eine Anzahl von Eingangspuffern (2-1 bis 2-32), die je weils Datenpakete konstanter Länge aus den Eingangskanälen übernehmen und die Datenpakete auf der Basis first-in- first-out speichern;
- eine Anzahl von Ausgabesteuerungen (3-1 bis 3-32), die die Datenpakete von den Eingangspuffern erhalten;
- einen optischen Koppelpunkt-Raumschalter (5) mit einer An zahl von Schaltereingängen (103-1 bis 103-32), die jeweils mit den Ausgängen der Ausgabesteuerungen verbunden sind, und mit einer Anzahl von Schalterausgängen (104-1 bis 104-32), deren Anzahl der Anzahl von Ausgangskanälen ent spricht, wobei der Raumschalter selektiv eine optische Verbindung zwischen einem der Schaltereingänge und einem der Schalterausgänge herstellt; und durch
- einen Verteiler (6), der in Reaktion auf die Kopfinforma tionen in den Datenpaketen, die sich an einer bestimmten Stelle in den Eingangspuffern befinden, die Priorität der für einen gleichen Ausgangskanal adressierten Datenpakete feststellt und der den optischen Raumschalter derart steuert, daß eine Anzahl von optischen Verbindungswegen zwischen den Schaltereingängen und den Schalterausgängen hergestellt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (6) die Ausgabe bestimmter ausgewählter Daten pakete am Kopf der Eingangspuffer (2-1 bis 2-32) derart steuert, daß die Datenpakete zu dem optischen Raumschalter (5) übertragen werden, und daß der Verteiler die Herstellung von optischen Wegen zwischen den Schaltereingängen und den Schalterausgängen des optischen Raumschalters entsprechend der Kopfinformation der ausgewählten Datenpakete steuert, während gleichzeitig Kopfinformationen der den ausgewählten Paketen folgenden Pakete angenommen werden, so daß die Auswahl der auszugebenden Pakete und die Herstellung der Schalterverbindungen parallel erfolgen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangspuffer (2-1 bis 2-32) die Datenpakete als elek trische Daten speichern, und daß jeweils zwischen jedem Ein gangspuffer und dem entsprechenden Schaltereingang (103-1 bis 103-32) des optischen Raumschalters (5) ein elektroopti scher Wandler (4-1 bis 4-32) zum Umwandeln der elektrischen Signale in optische Signale vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangspuffer (2-1 bis 2-32) die Datenpakete als elek trische Daten speichern, und daß jeweils zwischen jedem Ein gangspuffer und dem entsprechenden Schaltereingang (103-1 bis 103-32) des optischen Raumschalters (5) ein elektroopti scher Wandler (4-1 bis 4-32) zum Umwandlen der elektrischen Signale in optische Signale vorgesehen ist.

12. Verfahren zum Schalten von Datenpaketen, gekenn zeichnet durch die Verfahrensschritte

- des Vorgebens einer Anzahl von Datenpaketen konstanter Länge an einer Anzahl von Eingangskanälen (1-1 bis 1-32);
- des Speicherns einer Anzahl von Datenpaketen entsprechend deren Ankunft an jedem der Eingangskanäle;
- des Dekodierens der Adresse wenigstens eines der Datenpa kete von jedem der Eingangskanäle und des Erzeugens eines Ausgabeanforderungssignales für jedes Datenpaket entspre chend einem aus einer Anzahl von Ausgangskanälen (10-1 bis 10-32);
- des Auswählens eines der Datenpakete aus der Anzahl von Datenpaketen, die gleichzeitig eine Übertragung zum glei chen Ausgangskanal angefordert haben, und des Auswählens aller Datenpakete, die eine Übertragung zu verschiedenen Ausgangskanälen angefordert haben;
- des Einstellens einer Anzahl von optischen Wegen zwischen Schaltereingängen und Schalterausgängen eines optischen Raumschalters (5) in Übereinstimmung mit den Kopfadressen informationen in den ausgewählten Datenpaketen; und
- des Umwandelns der ausgewählten Datenpakete aus der elek trischen Form in eine optische Form und des gleichzeitigen Übertragens der Pakete durch die eingestellten optischen Verbindungswege.

13. Verfahren zum Schalten von Datenpaketen konstanter Länge in einer Vorrichtung mit Eingangspuffern (2-1 bis 2-32) zum vorübergehenden Speichern der auf Eingangskanälen (1-1 bis 1-32) ankommenden Datenpakete und zum Schalten der zu über tragenden Datenpakete aus den Eingangspuffern zu bestimmten Ausgangskanälen (10-1 bis 10-32), dadurch gekenn zeichnet, daß

- die Schalter durch Verwendung der Kopfinformationen der Datenpakete in den Eingangspuffern durch eine Dekodierung der Adresse des Datenpaketes in jedem Eingangspuffer i (i=1 bis N; wobei N die Anzahl der Eingangskanäle ist) gesteuert werden, um ein Paketausgabeanforderungssignal A (i, j) für die Übertragung des Datenpaketes zu einem Aus gangskanal j (j=1 bis M; wobei M die Anzahl der Aus gangskanäle ist) zu erzeugen;
- die zu bestimmten Ausgangskanälen zu übertragenden Daten pakete auf der Basis der Ausgabeanforderungssignale A (i, j) (i=1 bis N) bestimmt werden, die für diese Aus gangskanäle zusammengestellt wurden, und daß ein Paket ausgabe-Freigabesignal P (i, j) (das es ermöglicht, daß das Datenpaket vom Eingangskanal i zum Ausgangskanal j gesendet wird) ausgegeben wird; und daß
- die logische Summe an jedem Eingangskanal (B (i, j), j=1 bis M) festgestellt wird, um zu entscheiden, ob das Daten paket vom Eingangspuffer i ausgegeben werden soll.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nummern der Eingangskanäle gespeichert werden, von denen die einzelnen Ausgangskanäle Datenpakete erhalten haben, und daß ausgewählt wird, welches aus einer Anzahl von Datenpa keten mit der gleichen Ausgangskanalanforderung abzusenden ist, so daß das nächste Datenpaket von einem Eingangskanal ausgegeben werden kann, der sich von dem vorhergehenden Kanal unterscheidet.