DE69428107T2

DE69428107T2 - Atm-vermittlung mit kontrolliertem zugang

Info

Publication number: DE69428107T2
Application number: DE69428107T
Authority: DE
Inventors: Lars-Goeran Petersen
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2014-01-29
Also published as: AU5982494A; EP1051001A3; DE69428107D1; WO1994017617A1; CN1097535A; AU693084B2; MX9308193A; FI953594L; CN1386021A; NO952980D0; FI953594A0; US5467347A; JP2003224582A; JPH08505991A; FI113826B; EP1051001A2; CN1138380C; BR9406142A; CA2153172A1; KR960700599A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Asynchronous Transfer Mode (ATM) Vermittlungen (Vermittlungen mit asynchronem Übertragungsmodus) und insbesondere die Implementierung einer Flusssteuerung und einen isochronen (in gleichmäßigem Abstand) Verkehr innerhalb ATM-Vermittlungssystemen.

Beschreibung des Standes der Technik

Asynchronous Transfer Mode (ATM), auch als "Zellenvermittlung" bekannt, ist eine Technologie, die auf Telekommunikationsstandards basiert, die ausgelegt ist, die Anforderung an öffentliche Netzwerke zu erfüllen, in einem breiten Spektrum von Datenraten gleichzeitig Daten zu multiplexen und zu vermitteln. Diese Anforderungen sind das Ergebnis von sich entwickelten Multimedia-, Hochgeschwindigkeitsdaten- und Bildverarbeitungsanwendungen. ATM ist ein statistisches Multiplex- und Vermittlungsverfahren, das auf schnellen Paketvermittlungskonzepten basiert, und ist eine klare Abkehr von den Schaltvermittlungstechniken, die in heutigen digitalen Vermittlungen verwendet werden. ATM liefert angepasste Schaltungen für Sprache, Daten und Videokommunikationen, indem der Informationsfluss innerhalb jeder dieser drei Verkehrstypen in individuelle "Zellen" unterteilt wird, wobei jede Zelle eine Adresse oder Wegangaben umfasst, die den Ort bestimmen, an den die in der Zelle enthaltene Information geliefert werden soll. Richtungsangaben werden der durch die Zelle mitgeführten Information in der Form eines Kennsatzes hinzugefügt, das durch die ATM-Vermittlung verarbeitet wird, wenn die Zelle durch die Vermittlung geführt wird.
Mehrere Faktoren bedingen die Auslegung von Breitband-ATM- Vermittlungsarchitekturen:
1. Die Notwendigkeit, ein breites Spektrum von Verkehrstypen von Sprache zu Video zu Daten unterzubringen;
2. die hohe Geschwindigkeit, auf der die Vermittlung zu arbeiten hat (von 155 Mb/s bis über 1,2 Gb/s); und
3. die stoß(burst)artige Eigenschaft der Datenübermittlung.
Wenn Kommunikationsnetzwerke weiterhin mit großen Vermittlungen an zentralen Orten aufgebaut werden, dann sind großdimensionierte ATM-Vermittlungen notwendig. Wenn solch ein System 50.000 bis 100.000 Teilnehmer bedienen soll, wobei jeder auf der SONET STS-3 Rate (155 Mb/s) arbeitet, dann ist die gesamte Teilnehmerzugangskapazität an der Vermittlungs- Teilnehmerschnittstelle ungefähr 10 Terabit pro Sekunde (Tb/s) in jeder Richtung. Falls nur einer von zehn Teilnehmern seine zugewiesene Zugangskapazität zu einem Zeitpunkt verwendet, dann muss der Kern dieser großdimensionierten ATM-Vermittlung in der Lage sein, ungefähr 1 Tb/s Verkehrsvolumen zu vermitteln, was einige Größenordnungen größer als die Kapazität von heutigen lokalen, digitalen Vermittlungen ist.
Verschiedene Hochleistungspaketvermittlungs-Netzgewebe wurden in der Vergangenheit vorgeschlagen. Diese Vermittlungsnetze können in unterschiedliche Architekturen kategorisiert werden, Internpuffer, Eingangspuffer, Ausgangspuffer, gemeinsamer Puffer oder unterschiedliche Kombinationen davon. Intern gepufferte Vermittlungen umfassen das gepufferte Banyan-Netzwerk. Unter der Annahme, dass Einzelzellenpuffer an der zwischengelagerten Stufe vorhanden sind und ein ausgewogenes und gleichmäßiges Verkehrsmuster vorliegt, ist die Banyan-Vermittlungsmaximaldurchleitung ungefähr 45% dessen, was für großdimensionierte ATM-Vermittlungen erforderlich ist. Eingang gepufferte Architekturen umfassen Batcher-Banyan-Netzwerke mit Ringreservierung oder ein selbstvermittelndes Kreuzungsleitungs (Crossbar) -Netzwerk mit paralleler, zentralisierter Konfliktlösung. Aufgrund des Head-of-Line (HOL) Blockierens ist dessen maximale Durchlagerung ungefähr 59% dessen, was erforderlich ist. Bestimmte Techniken, wie beispielsweise, es zwei Zellen an jedem Eingangsanschluss zu erlauben, mit anderen zu konkurrieren, erhöht die Maximaldurchleitung von eingangs gepufferten Architekturen auf ungefähr 70%.
Die anderen Typen von ATM-Vermittlungsarchitekturen haben ihre eigenen Vorteile. Vermittlungen mit Ausgangspufferung haben beispielsweise gezeigt, dass sie die besten Verzögerungs-Durchleitungsleistungen in großdimensionierten Vermittlungsarchitekturen bereitstellen. Die gemeinsamen Pufferarchitekturen haben gezeigt, dass sie eine Speichernutzung wesentlich verbessern. Andere Vermittlungen im Stand der Technik umfassen solche, die mit gemischten Eingangs- und Ausgangspuffern ausgerüstet sind, und eine Sunshine-Vermittlung, die mit sowohl internen als auch Ausgangspuffern implementiert ist. Neben Punkt-zu-Punkt- Vermittlungen wurden mehrere Multicast-ATM-Vermittlungen auch vorgeschlagen.
Jeder Vermittlungsarchitekturtyp weist seine eigenen Vorteile und Nachteile auf. Beispielsweise weist das Batcher-Banyan- Netzwerk weniger Vermittlungselemente auf als ein Kreuzungsleitungs (Crossbar) -Netzwerk, hat jedoch mehr Schwierigkeiten beim Synchronisieren aller Signale auf jeder Stufe, da Verbindungsleitungen zwischen Stufen nicht identisch sind, und die Leitungslängendifferenz sich erhöht, wenn das Netzwerk wächst. Dagegen weist das Kreuzungsleitungsnetzwerk einheitlichere und gleichmäßigere Zwischenverbindungen auf, was eine einfachere Synchronisation zur Folge hat, weist jedoch mehr Vermittlungselemente auf.
Alle Vermittlungen aus dem Stand der Technik und ein Großteil der momentanen Forschung im Bereich von ATM-Vermittlungen ist auf ein Entwickeln von Vermittlungskernen mit größerer Größenordnung und Komplexität ausgerichtet, um die Vermittlungskapazität bereitzustellen, die für eine großdimensionierte Zentralvermittlung notwendig ist, die mit ihrer maximal vorgesehenen Verkehrsbelastung beaufschlagt ist. Netzwerke mit einem Dutzend oder mehr ATM-Chips wurden ausgelegt in solchen Vermittlungen, um die großen Puffer und multiplen Pfade bereitzustellen, die notwendig sind, um eine hohe Wahrscheinlichkeit sicherzustellen, dass eine Zelle durch die Kernvermittlung hindurchtreten wird. Es gibt jedoch auch einen großen Bedarf für hochqualitative ATM- Vermittlungen, die optimal für kleinere Vermittlungsknoten innerhalb unterschiedlicher Kommunikationsnetzwerke ausgelegt sind.
Im US-Patent 5038343 wird eine Datenübertragungsmatrix beschrieben, die eine Kernvermittlungsmatrix mit einer Vielzahl von Zeilen, Spalten und deren Kreuzungspunkte aufweist. Die Datenübertragungsvermittlung stellt auswählbare Routingpfade für das Vermitteln eines Stroms von Informationszellen von Eingangspunkten zu Ausgangspunkten der Matrix bereit. Weiter umfasst sie eine Schnittstellenvorrichtung zwischen externen Informationszellen-Kommunikationsvorrichtungen und der Kernvermittlungsmatrix, wobei die Schnittstellenvorrichtung umfasst: Eine Vielzahl von Eingangsvermittlungsanschlüssen, die mit der Kernvermittlungsmatrix an den Eingangspunkten verbunden sind, wobei jeder von den Eingangsvermittlungsanschlüssen mindestens einen Eingangspuffer umfasst und einer der Matrixzeilen zugeordnet ist; eine Vielzahl von Ausgangsvermittlungsanschlüssen, verbunden mit der Kernvermittlungsmatrix an den Ausgangspunkten, wobei jeder der Ausgangsvermittlungsanschlüsse einer der Matrixspalten zugeordnet ist; und eine Vorrichtung zum asynchronen Übertragen und Empfangen des Stroms von Informationszellen von der Kernvermittlungsmatrix. Die Eingangspuffer sind angeordnet, um Informationszellen zu speichern, bis ausgewählte Vermittlungspfade in der Matrix frei sind.
Keine der bekannten ATM-Vermittlungsarchitekturen, groß oder klein, lösen die Kapazitäts-, Durchleitungs- und Verlustprobleme unter Verwendung einer Zugangssteuerung, und keine ist in der Lage, einen isochronen (zeitlich gleichmäßigen) Service bereitzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Gesichtspunkt, in Übereinstimmung mit Anspruch 1, stellt die vorliegende Erfindung eine Vermittlung mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) bereit, die eine Kernvermittlungsmatrix umfasst, und eine Vielzahl von Vermittlungsanschlüssen, die elektronisch mit der Kernvermittlungsmatrix an Eingangs- und Ausgangspunkten verbunden sind. Die Vermittlungsanschlüsse übermitteln und empfangen Informationszellen von der Kernvermittlungsmatrix. Die Kernvermittlungsmatrix liefert Routingpfade für die Vermittlung der Informationszellen von den Eingangspunkten zu den Ausgangspunkten an der Matrix durch eine Vielzahl von Zeilen, Spalten und deren Kreuzungspunkte. Die Kernvermittlung weist Multicast- und Broadcastfähigkeiten auf. Die Vermittlungsanschlüsse liefern die Schnittstelle zwischen der ATM-Vermittlung und externen Kommunikationsvorrichtungen. Die Vermittlungsanschlüsse bilden auch eine Schnittstelle zu der Kernvermittlungsmatrix mittels einer Kernvermittlungsschnittstelle und steuern einen Zugang zu der Kernvermittlungsmatrix mittels einer Rückführung von Information von den Kernvermittlungsmatrix- Kreuzungspunkten. Ein Zugang zu der Kernvermittlungsmatrix kann durch einen oder mehrere Eingangspuffer gesteuert werden, die Informationszellen speichern, bis ausgewählte Routingpfade in der Kernvermittlungsmatrix frei sind. Eine Vielzahl von Kernvermittlungsmatrizen können verbindungsgekoppelt sein, um eine Vermittlungsleistung zu erhöhen.
Gemäß Anspruch 7 stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ein Verfahren zum Steuern des Flusses von Informationszellen innerhalb eines Kommunikationssystems bereit. Das Verfahren beginnt, indem es auswählbare Routingpfade für die Vermittlung von Informationszellen von Eingangspunkten zu Ausgangspunkten einer Kernvermittlungsmatrix mit einer Vielzahl von Zahlen, Spalten und Kreuzungspunkten davon bereitstellt. Eine Vielzahl von Vermittlungsanschlüssen sind dann elektronisch mit den Eingangs- und Ausgangspunkten der Kernvermittlungsmatrix verbunden, um Informationszellen dorthin zu übertragen, und Informationszellen von dort zu empfangen. Dies ist gefolgt durch ein Verbinden jedes der Vermittlungsanschlüsse zu einer externen Informationszellen-Kommunikationsvorrichtung, und Steuern eines Zugangs zu der Kernvermittlungsmatrix, der für jede der Informationszellen verfügbar ist. Der Schritt zum Steuern eines Zugangs zur Kernvermittlungsmatrix kann auch ein Speichern der Informationszellen in einer oder mehreren Eingangspuffern umfassen, die innerhalb jedes der Vermittlungsanschlüsse angeordnet sind, bis ausgewählte Routingpfade in der Kernvermittlungsmatrix frei sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ATM- Vermittlung mit einer Zugangssteuerung bereitzustellen, die es ermöglicht, die Qualität der Verbindung durch die zu steuernde Vermittlung von damit verbundenen Einheiten bereitzustellen, und die Notwendigkeit großer Puffer in der Kernvermittlungsmatrix zu eliminieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ATM-Vermittlung bereitzustellen, die die Nutzung einer verfügbaren Bandbreite für den Kommunikationsverkehr maximiert, der von stoß(burst)artiger Eigenschaft ist und die die Verlustrate der Vermittlung stark reduziert. Ein Zellenverlust tritt in bekannten Vermittlungen oft auf, wenn eine Stufe einer Vermittlung eine Informationszelle übermittelt, wenn der Puffer der Empfangsstufe voll ist. Unter Verwendung einer Zugangssteuerung werden Informationszellen in Eingangspuffern gehalten, die für den zu handhabenden Typ von Kommunikationen größenmäßig ausgelegt sind, bis Ausgangspuffer oder Anschlüsse verfügbar sind. Verluste werden stark reduziert, da sie nur auftreten, falls die Eingangspuffer überlastet sind, und falls die Eingangspuffer geeignet ausgelegt sind, ist ein Überlasten sehr selten.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ATM-Vermittlung bereitzustellen, die Eigenschaften aufweist, die einem Nahbereichsnetzwerk (Local Area Network) (LAN) ähnlich sind, wodurch ermöglicht wird, dass die Vermittlung zukünftige Datenkommunikationserfordernisse in öffentlichen Netzwerken besser handhabt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ATM-Vermittlung bereitzustellen, die Kommunikationsvorrichtungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufnimmt, wodurch ermöglicht wird, dass neue Vorrichtungen und zukünftige Aufrüstungen (upgrades) mit höheren Geschwindigkeitsfähigkeiten hinzugefügt werden, z. B. SONET STS 12c Vorrichtungen, ohne Vorrichtungen mit niedrigerer Geschwindigkeit zu beeinträchtigen, die bereits angefügt sind. Dieses Ziel stellt ein Aufrüsten von existierender Ausrüstung sicher, ohne Notwendigkeit, die gesamte ATM-Vermittlung auszutauschen, vorausgesetzt, dass der Vermittlungskern zur gleichen Zeit aufgerüstet wird, um die erhöhte Geschwindigkeit zu handhaben.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ATM-Vermittlung bereitzustellen, die modifiziert werden kann, um eine vorgegebene Verzögerung bereitzustellen, wenn Informationszellen übermittelt werden, wodurch ein sogenannter isochroner Verkehr (mit gleichen Zeitabständen) ermöglicht wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung ist besser zu verstehen, und ihre zahlreichen Aufgaben und Vorteile werden dem Fachmann mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen offensichtlicher:
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm der Hauptbestandteile einer zugangsgesteuerten ATM- Vermittlung des in dem System der vorliegenden Erfindung verwendeten Typs;
Fig. 2 veranschaulicht ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm der ATM-Vermittlung von Fig. 1, und veranschaulicht den Datenfluss zwischen Vermittlungsanschlüssen und dem Vermittlungskern, und zeigt, wo Eingangspuffer in den Vermittlungsanschlüssen in dem System der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm der ATM-Vermittlung und veranschaulicht die Weise, in der in dem System der vorliegenden Erfindung Betriebs- und Wartungsfunktionen von den Vermittlungsanschlüssen überwacht und gesteuert werden;
Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm, das veranschaulicht, wie alle Kommunikationsvorrichtungen, die mit der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung verbunden sind, Zugriff auf die Kernvermittlung über die Vermittlungsanschlüsse haben;
Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm, das die logischen Vermittlungsfunktionen und räumlichen Vermittlungsfunktionen veranschaulicht, die durch die zugangsgesteuerte ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden;
Fig. 6 zeigt ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm, das die logischen und räumlichen Vermittlungsfunktionen veranschaulicht, wenn mehrere zugangsgesteuerte ATM-Vermittlungen in einer Matrixarchitektur verbindungsgekoppelt sind;
Fig. 7 zeigt ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm, das die Struktur und die Beziehungen zwischen drei Kommunikationsprotokollschichten veranschaulicht, die die logischen und Raumvermittlungsfunktionen in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung durchführen.
Fig. 8 veranschaulicht in einem Blockdiagramm die physikalischen Leitungen der Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) zwischen einem Vermittlungsanschluss und einer Ebene der Kernvermittlung;
Fig. 8a zeigt eine Byte-Tabelle einer generischen Zelle, wie sie in jeder Richtung über die Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) übermittelt wird;
Fig. 8b zeigt eine Byte-Tabelle einer Informations(Verkehrs)-Zelle, wie sie in jeder Richtung über die Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) übermittelt wird;
Fig. 8c zeigt eine Byte-Tabelle einer Wartungszelle, wie sie in jeder Richtung über die Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) übermittelt wird;
Fig. 8d zeigt eine Byte-Tabelle einer Leerlaufzelle, wie sie in jeder Richtung über die Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) übermittelt wird;
Fig. 9 veranschaulicht in einem vereinfachten Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung, in der eine gleiche Anzahl logische Puffer in dem Eingangsvermittlungsanschluss und Ausgänge für Zielvermittlungsanschlüsse von der Kernvermittlungsmatrix vorhanden sind;
Fig. 10 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der zugangsgesteuerten ATM- Vermittlung der vorliegenden Erfindung, in der ein einzelner logischer Puffer für alle Kernvermittlungsausgänge zu Vermittlungsanschlüssen verwendet wird;
Fig. 11 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm, das eine Pufferprioritätsvergabe veranschaulicht, und die Verwendung von unterschiedlichen Puffergrößen an der Eingangsseite der Vermittlungsanschlüsse der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 zeigt ein Funktionaldiagramm der Verbindung der Vermittlungsanschlüsse der Kernvermittlung und veranschaulicht das für den Zugangsmechanismus auf die Vermittlungsmatrix in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung verwendete Prinzip;
Fig. 13 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm eine Minimallösung für die Positionierung von Puffern in der Kernvermittlungsmatrix, die immer noch die erwünschte Funktionalität der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung bereitstellt;
Fig. 14 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm die Positonierung von Puffern in der Kernvermittlungsmatrix, wenn eine mittlere Anzahl von Puffern in der zugangsgesteuerten ATM- Vermittlung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 15 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm die Positionierung von Puffern in der Kernvermittlungsmatrix in einer vollständigen Lösung, in der ein Puffer, eine Zelle tief, für jeden Matrixkreuzungspunkt in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 16 zeigt ein Toplevel-Blockdiagramm einer Kernvermittlungsmatrix;
Fig. 17 zeigt ein Blockdiagramm einer Zeilenfunktionseinheit (RFU) der Kernvermittlungsmatrix;
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm einer Spaltenfunktionseinheit (CFU) innerhalb der Kernvermittlungsmatrix;
Fig. 19 zeigt ein High-Level-Flussdiagramm eines Softwareprogramms, das die Funktionen eines CFU- Steuerers innerhalb der Spaltenfunktionseinheit (CFU) steuert;
Fig. 20 zeigt ein Blockdiagramm einer Kreuzungsfunktionseinheit (XFU) innerhalb der Kernvermittlungsmatrix;
Fig. 21 veranschaulicht die Zeitbeziehung zwischen den Vermittlungsanschluss-zu- Vermittlungskernzellenstrom und dem Kernvermittlungs-zu- Vermittlungsanschlusszellenstrom innerhalb der Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) für einen bestimmten Vermittlungsanschluss;
Fig. 22 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der zugangsgesteuerten ATM- Vermittlung der vorliegenden Erfindung, in der eine Einzelchip-Kernvermittlung auf einer rückwärtigen Wand befestigt ist, an der Vermittlungsanschlussplatten verbunden sind; und
Fig. 23 zeigt ein logisches Blockdiagramm der Vorrichtungen, die für eine Geschwindigkeitsumwandlung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm der Hauptbestandteile einer zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung 10 vom Typ, der bei der Implementierung der Grundsätze der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: Einen oder mehreren Vermittlungsanschlüssen 11 und einer Kernvermittlung 12. Jeder Vermittlungsanschluss 11 führt die Logikvermittlungs- und Pufferfunktionenn der ATM- Vermittlung 10 durch und ist in eine Eingangsseite 11A und einer Ausgangsseite 11B unterteilt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Kernvermittlung 12 führt im Wesentlichen nur Routingfunktionen durch, basierend auf einem Kennsatz (Label), das jeder Informationszelle hinzugefügt ist, und kann in einem einzelnen Chip implementiert sein. Dieses reduziert wesentlich die Hardware- und Wartungskosten der Kernvermittlung und erhöht wesentlich die Zuverlässigkeit, insbesondere, falls eine zweite Ebene 13 für Redundanzzwecke bereitgestellt ist, wie in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm, das den Datenfluss zwischen Vermittlungsanschlüssen 11 und der Kernvermittlung 12 veranschaulicht, und zeigt, wo die Eingangspuffer 14 in den Vermittlungsanschlüssen 11 angeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel ist die Kernvermittlung 12 der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu bekannten Vermittlungen stark vereinfacht. Dieses resultiert teilweise daher, dass die Eingangspuffer 14 von innerhalb der Kernvermittlung 12 bewegt wurden, wo sie in bekannten ATM- Vermittlungen angeordnet sind, zu der Eingangsseite des Vermittlungsanschlusses 11A. Die Kernvermittlung 12 umfasst daher nur eine Vermittlungsmatrix und ein Statusregister für jede Spalte in der Matrix mit einem angefügten Prioritätsvergabemaskenregister für eine glatte Übermittlung von Zellen. Die Kernvermittlung 12 weist eine Puffertiefe von nur einer Stufe für jeden Pfad oder Route auf, und weist keinen Prozessor oder anderen Kommunikationskanal für einen Betrieb und Wartung auf.
Die Wirkung einer Pufferung in dem Vermittlungsanschluss 11 ist es, dass die Bandbreite an der Eingangsseite 11A jeder individuellen Vermittlungsanschlussverbindung erhöht werden muss, um zu ermöglichen, dass der Vermittlungsanschluss eine große Datenmenge in einer kurzen Zeitperiode empfangen kann, oder Daten von mehreren Eingangsquellen nahezu gleichzeitig empfangen kann. Es kann jedoch die Speicherkapazität jedes Puffers 14 den individuellen Anforderungen an jedem Vermittlungsanschluss 11 und dem zu handhabenden Verkehrstyp angepasst werden, wodurch die insgesamten Systemeigenschaften und Kosten verbessert werden. Jeder Vermittlungsanschluss 11 kann mit einem anders dimensionierten Eingangspuffer 14 ausgelegt sein und kann entweder mehr oder weniger komplex ausgelegt sein, in Abhängigkeit von den vorliegenden Kommunikationsservicetypen. Beispielsweise reicht für konventionellen Telefondienst mit kontinuierlichem niederdatenratigem Fluss von Information durch die Vermittlung ein kleiner Eingangspuffer 14 aus. Für Datenkommunikationen, für die der Informationsfluss mehr von stoßartiger Natur ist, ist ein größerer Eingangspuffer erforderlich. Somit sind die Gesamtkosten der ATM-Vermittlung 10 reduziert, da die Auslegung der Eingangspuffer 14 dem erwarteten Diensttyp angepasst und nur der notwendige Pufferraum bereitgestellt werden kann.
Zusätzlich zu den Vorteilen einer angepassten, individuellen Pufferverteilung liefert die Einführung einer Zugangssteuerung und Pufferung in dem Vermittlungsanschluss 11 eine "Garantie", dass die Zellen durch die Kernvermittlung 12 hindurchtreten, da der Vermittlungsanschluss 11 die Zelle in seinem Puffer 14 hält, während der Status der zugeordneten Routen durch die Kernvermittlung 12 bestimmt wird, und er die Zelle nur freigibt, wenn eine Route und ein Zielvermittlungsanschluss frei ist.
Die gepunktete Linie 15 in Fig. 2 repräsentiert den Fluss einer Zugangsüberwachung und Protokollsteuerungsinformation (PCU), die bestimmt, wann jeder Vermittlungsanschluss 11 die Information in seinem Eingangspuffer 14 durch die Kernvermittlung 12 übermitteln kann. Dieser Überwachungs- und Steuervorgang wird detaillierter unterhalb diskutiert.
Die Kommunikation zwischen der Kernvermittlung 12 und den unterschiedlichen Vermittlungsanschlüssen 11 kann asynchron oder synchron sein. Die asynchrone Kommunikation wird durch jeden Vermittlungsanschluss 11 gesteuert und erlaubt es einem Vermittlungsanschluss, auf einer hohen Rate zu senden und zu empfangen, während ein anderer Vermittlungsanschluss auf einer niedrigen Rate sendet und empfängt. Die synchrone Kommunikation erfordert, dass die Vermittlungsanschlüsse 11, die eine Synchronisation erfordern, ein Taktverteilungssignal in der Kernvermittlung 12 verwenden. In diesem Fall arbeitet ein Vermittlungsanschluss als Master und die anderen Vermittlungsanschlüsse fungieren als Slaves. Der Mastervermittlungsanschluss liefert das Synchronisierungstaktsignal zu den Slavevermittlungsanschlüssen.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Funktionalblockdiagramm, das die Art illustriert, in der Betriebs- und Überwachungsfunktionen von den Vermittlungsanschlüssen 11 überwacht und gesteuert werden. Jeder Vermittlungsanschluss 11 steuert und überwacht den Betrieb und die Wartungs- (O&M) Funktionen auf den Routen in der Kernvermittlung 12, die durch jeden jeweiligen Vermittlungsanschluss 11 genutzt werden können. Die gestrichelten Linien 16a in Fig. 3 bezeichnen, dass die O&M Funktionen auf den Routen durch die Kernvermittlung 12 durchgeführt werden, jedoch nicht auf der Kernvermittlung selbst.
Fig. 4 veranschaulicht in einem vereinfachten Blockdiagramm, wie alle Kommunikationsvorrichtungen 17, die mit der zugriffsgesteuerten ATM-Vermittlung 10 verbunden sind, Zugang zu der Kernvermittlung 12 über die Vermittlungsanschlüsse 11 haben. Die Vermittlungsanschlüsse 11 liefern die Schnittstelle zwischen den Kommunikationsvorrichtungen 17 und der Kernvermittlung 12. Die Vermittlungsanschlüsse 11 können beispielsweise, wenn sie Standardtelefonverkehr leiten, das Signal vom Standard-C1-Trägerformat in ein ATM-Paketformat mit bis zu 56 Byte von Information in jeder Zelle umwandeln.
Fig. 5 veranschaulicht in einem vereinfachten Funktionalblockdiagramm die logischen Vermittlungs- und räumlichen Vermittlungsfunktionen, die durch die zugangsgesteuerte ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Die logischen und räumlichen Vermittlungsfunktionen werden mittels drei Protokollschichten implementiert: ATM Logic Switching (ALS) (ATM- Logikvermitteln) 18, ATM Space Switching (ASS) (Raumvermitteln) 19 und physikalisches Rahmenbilden (framing) 21. ALS 18 liefert die Schnittstelle zwischen der ATM- Vermittlung und externen Netzwerkvorrichtungen 17 und wird innerhalb der Vermittlungsanschlüsse 11 durchgeführt. ALS 18 übersetzt ankommende Virtual Channel Identifier/Virtual Path Identifier (VCI/VPI) (virtuelle Kanalidentifizierer/virtuelle Pfadidentifizierer) Nummern in Ausgangsnummern auf sowohl der Eingangs- als auch Ausgangsseite der ATM-Vermittlung 10. ASS 19 ist ein Protokoll, das Informationszellen zwischen Vermittlungsanschlüssen 11 und dem Vermittlungskern 12 leitet. ASS 19 wird durchgeführt, wenn die logische Adresse von dem Vermittlungsanschluss 11 in dem Vermittlungskern 12 in eine physikalische Adresse für eine Raumvermittlung übersetzt wird. Ein physikalisches Rahmenbereitstellen 21 besagt, dass die Übertragung von Zellen an einer Rahmenreferenz ausgerichtet sein kann, um die Vermittlungsanschlüsse 11 miteinander zu synchronisieren.
Von den drei beschriebenen Protokollen ist ATM Space Switching (ASS) 19 das Protokoll mit der größten Bedeutung hinsichtlich der vorliegenden Erfindung. ASS 19 ist eine Sammlung von Funktionen und Prozeduren, die in einer ATM Space Switch Schicht durchgeführt wird. Die Funktionen werden teilweise in dem Vermittlungsanschluss 11 und teilweise in der Kernvermittlung 12 ausgeführt. Die Funktionen ermöglichen die Extraktion eines Zellsync (Zellensynchronisation) und eines Bytesync (Bytesynchronisation), Wartung der Kernvermittlung 12, eine Steuerung eines Zugangs zur Kernvermittlung und Bestimmung des Status von gesendeten/empfangenen Zellen. Die Funktionen werden durch die Protokollsteuerinformation (PCI) 15 angesteuert, übermittelt von dem Vermittlungsanschluss 11 zur Kernvermittlung 12 (und umgekehrt) und durch die Elemente (primitives) von darüberliegenden oder Steuerschichten.
Fig. 6 veranschaulicht in einem vereinfachten Funktionalblockdiagramm die logischen und räumlichen Vermittlungsfunktionen, wenn mehrere zugangsgesteuerte ATM- Vermittlungen 10 in einer Matrixarchitektur oder einer beliebigen anderen Struktur, wie beispielsweise CLOS verbindungsgekoppelt sind. An Bereitstellen von großen Puffern 14 in den Vermittlungsanschlüssen (SWP) 11a-d erlaubt einen hohen Grad von Konzentration, ohne die Eigenschaften des Systems für einen Datenkommunikationsverkehr durch die Kernvermittlungen (SWC) 12a-c zu beeinträchtigen. Die Teilungslinie auf dem ALS-Niveau der inneren Vermittlungsanschlüsse 11b und 11c veranschaulicht symbolisch, dass zwei sich wechselseitig gegenüberstehende Auswahlanschlüsse (ports) vorhanden sind.
Fig. 7 veranschaulicht in einem vereinfachten Funktionalblockdiagramm die Struktur und Beziehungen zwischen den drei Kommunikationsprotokollschichten, die die logischen und räumlichen Vermittlungsfunktionen in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung durchführen. Eine ATM-Zelle 24, umfassend 53 Bytes Information, kann in der ALS-PDU gespeichert sein. Wenn die Zelle in die ALS-SDU 22 eingefügt wird, die 56 Bytes Information umfasst, dann sind drei (3) Bytes für freie Nutzung übrig. Die ALS-SDU 22, zusammen mit dem PCI 15 von 4 Bytes, wird dann in die ASS-PDU 27 eingefügt, die 60 Bytes umfasst, und dann zu der anderen ALS-Einheit 18 oder anders herum vermittelt. Die Funktionen werden teilweise in dem Vermittlungsanschluss 11 und teilweise in der Kernvermittlung 12 durchgeführt. Die Funktionen werden durch den PCI 15 angesteuert, übermittelt von dem Vermittlungsanschluss 11 zur Kernvermittlung 12 (und anders herum), und durch Elemente (primitive) von darüberliegenden oder Steuerungsschichten.
Die Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) ist die Schnittstelle zwischen den Vermittlungsanschlüssen 11 und der Kernvermittlung 12. Informationszellen, Wartungszellen und Leerlaufzellen sind auf dem SCI gemischt. Die Informationszellen werden durch die Kernvermittlung 12 vermittelt, während die Wartungs- und Leerlaufzellen auf beiden Seiten des SCI terminiert werden.
Fig. 8 veranschaulicht in einem Blockdiagramm die physikalischen Leitungen des SCI zwischen dem Vermittlungsanschluss 11 und einer Ebene der Kernvermittlung 12. Die physikalischen Leitungen umfassen eine bidirektionale CLOCK Ref Leitung 28, eine DCLOCK SWP-SWC Leitung 29 vom Vermittlungsanschluss 11 zur Kernvermittlung 12, eine DATA SWP-SWC Leitung 30 zum Vermittlungsanschluss 11 zur Kernvermittlung 12, eine DATA SWC-SWP Leitung 31 von der Kernvermittlung 12 zum Vermittlungsanschluss 11, und eine DCLOCK SWC-SWP Leitung 32 von der Kernvermittlung 12 zum Vermittlungsanschluss 11. Somit ist jede Leitung mit Ausnahme der CLOCK-Referenzleitung 28 als ein Balance-Paar implementiert.
Fig. 8a zeigt eine Byte-Tabelle einer generischen Zelle 101, wie sie in jeder Richtung über das SCI gesendet wird. Die Zelle umfasst 60 Bytes mit Bit 8 auf Byte 1 zuerst in einem seriellen Bitstrom übermittelt. Bytes 1-4 stellen ein Adress- und Validierungsfeld 102 dar, und Bytes 5-60 sind die Nutzlast (Information) 103, die durch die Zelle 101 geführt wird. Als eine Option für hohe Datenraten, insbesondere, wenn eine optische Übermittlungsleitung verwendet wird, kann ein Line code Bit (LCB) (Leitungs-Code-Bit) 104 jedes 24. Bit eingefügt werden. Zusammen mit einem Zwei-Schritt- Verschlüsseln liefert das LCB 104 eine gute DC- (Gleichspannungs) Balance. Die Kernvermittlung 12 erfasst das LCB 104 und verwendet die gleiche Technik in entgegengesetzter Richtung für jeden einzelnen Vermittlungsanschluss 11.
Ein Feld vom Zellentyp (CTF) 105 ist ein Zwei-Bit codiertes Feld, das in beiden Richtungen verwendet wird. Die Codes in dem CTF 105 zeigen an, welcher Zellentyp übermittelt wird. Die folgenden Codes mit ihren interpretierten Bedeutungen sind enthalten:
Ein Markierungsfehlerprüf-(TEC) Feld 106, umfassend ein Feld mit 6 bits, wird auf beiden Seiten des SCI erzeugt und überprüft. Das TEC 106 wird für sowohl Zellensynchronisation als auch Validierung der vorhergehenden 26 Bits in der Zelle verwendet.
Fig. 8b zeigt eine Byte-Tabelle einer Informations-(Verkehrs) Zelle 111, wie sie in jeder Richtung über das SCI gesendet wird. Bytes 1-3 der Informationszelle 111 umfassen eine Bitmap (Bit-Tabelle), die die individuellen Vermittlungsanschlüsse 11 am Äußeren der Kernvermittlung 12 bezeichnet. In der Senderichtung (Vermittlungsanschluss zu Kernvermittlung) umfassen Bytes 1-3 das Vermittlungsadressfeld (RAF) 25, wobei jedes Bit einen Ziel- (Empfangs) Vermittlungsanschluss auf der anderen Seite der Kernvermittlung 12 bezeichnet. In der Empfangsrichtung (Kernvermittlung zu Vermittlungsanschluss) umfassen Bytes 1-3 das Vermittlungsabfragefeld (RPF 26), und bezeichnen, welche Zielvermittlungsanschlüsse besetzt sind und welche frei sind.
Fig. 8c zeigt eine Byte-Tabelle einer Wartungszelle 121, wie sie in jeder Richtung über das SCI gesendet wird. Eine Anzahl von Wartungsbefehlen kann von einem Vermittlungsanschluss 11 zur Kernvermittlung 12 bezüglich der Teile der Kernvermittlung 12 ausgegeben werden, die dem sendenden Vermittlungsanschluss 11 entsprechen. In der Senderichtung umfasst Byte 1 ein Zwei-Bit-Ratendatenfeld (RDF) 122, in dem die folgenden Codes enthalten sind:

Code Bedeutung

00 Eine beliebige Ratendifferenz zwischen eigenem Vermittlungsanschluss und adressiertem Vermittlungsanschluss kann bedient werden.
01 Eigene Vermittlungsanschlusssenderate ist höher als Empfangsrate des adressierten Vermittlungsanschlusses.
10 Eigene Vermittlungsempfangsrate ist höher als Senderate vom adressierten Vermittlungsanschluss.
11 Eigene Vermittlungsanschlussrate ist mit adressiertem Vermittlungsanschluss synchronisiert.
In der Senderichtung enthält Byte 2 ein Sechs-Bit- Vermittlungsanschlussadressfeld (SPAF) 123, das die Adresse des Vermittlungsanschlusses 11 bereitstellt, der die Wartungszelle 121 sendet. Es gibt 24 Vermittlungsanschlüsse 11, binär 0-23 numeriert.
In der Senderichtung enthält Byte 3 ein Zwei-Bit Ebenenauswahlfeld (PLSF) 124, das auswählt, welche der Kernvermittlungsebene den Wartungsbefehl ausführen soll. Die folgenden Befehle sind enthalten:

Code Bedeutung

00 Der Befehl ist nicht ausgeführt.
01 Nur Ebene A führt den Befehl aus; beide Ebenen senden Bestätigung.
10 Nur Ebene B führt den Befehl aus; beide Ebenen senden Bestätigung.
11 Ebenen A und B führen den Befehl aus.
Byte 3 enthält auch ein Vier-Bit Betriebsanforderungsfeld (ORF) 125. Das ORF 125 kann verwendet werden, um Aktionen, wie beispielsweise ein Blockieren oder Freigeben eines adressierten Vermittlungsanschlusses anzufordern, ein adressiertes Taktreferenztor zu öffnen oder zu schließen, eine Rate zwischen eigenem und adressiertem Vermittlungsanschluss zu setzen, eine Drosselung für den eigenen Vermittlungsanschluss zu setzen, eine eigene Spalte oder Zeile zu löschen, und um eine kernvermittlungsinterne Zellenverzögerung einzustellen. Der interne Verzögerungsbefehl der Kernvermittlung kann verwendet werden, um die Verzögerung in der Kernvermittlung zu setzen, um so eine isochrone Serienübermittlung von Zellen zwischen angefügten Vorrichtungen ohne unnötige Verzögerungsverluste durchzuführen. Serielle isochrone Unterstützung erfordert eine Minimalverzögerung an den angefügten Vorrichtungen, während variable Zellenverkehrsunterstützung eine maximale Verzögerung in dem Vermittlungsanschluss erfordert, um die Puffersituation zu analysieren.
In der Empfangsrichtung enthält Byte 3 ein Zwei-Bit Betriebsanzeigefeld (OIF) 126, das den Vermittlungsanschluss 11 den Zustand der vorhergehenden Zelle von dem Vermittlungsanschluss 11 zur Kernvermittlung 12 anzeigt. Das OIF 21 zeigt an, ob die vorhergehende Zelle einen Fehler hatte, oder im Falle einer Wartungszelle zur Kernvermittlung 12, ob sie ausgeführt wurde oder nicht. Die folgenden Codes sind enthalten:

Code Bedeutung

00 Nicht verwendet.
01 Vorhergehender Wartungsbefehl von Vermittlungsanschluss zu Kernvermittlung ausgeführt.
10 TEC-Fehler in vorhergehender Zelle.
11 Fehler in Feldinterpretation von vorhergehender Vermittlungsanschluss-zu-Kernvermittlungs- Wartungszelle.
In Empfangsrichtung enthält Byte 5 eine Fünf-Bit Vermittlungsanschlussidentifikationsnummer 127, die anzeigt, welche Nummer die Kernvermittlung 12 dem Vermittlungsanschluss 11 gegeben hat. Die Vermittlungsanschlussidentifikationsnummer 127 entspricht der SPAF 123 in der Senderichtung.
Byte 5 enthält auch ein Ein-Bit Synchronisationsfensterfeld (W) 128, das die Größe des Synchronisationsfensters anzeigt. Das Synchronisationsfenster wird unterhalb detaillierter beschrieben. Die folgenden Codes sind enthalten:

Code Bedeutung

00 (default) Fenster entsprechend der Zeitvorgabe von Byte 2, eine zusätzliche Zeile erlaubend, entsprechend einem Byte für einen CLOCK ref Kernvermittlungsinternen Jitter.
01 Fenster ist 60 Bytes.
Die Kernvermittlung sendet auch ihre eigene Artikelnummer und Revisionsnummer in Byte 6 bis 9, wie im schattierten Bereich 129 in Fig. 8c gezeigt.
Fig. 8d zeigt eine Byte-Tabelle einer Leerlaufzelle 141, wie sie in jeder Richtung über das SCI gesendet wird. Die Leerlaufzelle 141 ist identisch zur Wartungszelle 121, mit der Ausnahme, dass die ersten drei Bytes 142 der Leerlaufzelle 141 in der Senderichtung (Vermittlungsanschluss zu Kernvermittlung) keine Bedeutung aufweisen.
Fig. 9 veranschaulicht in einem vereinfachten Blockdiagramm Kernelemente des bevorzugten Ausführungsbeispiels der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung, in der eine gleiche Anzahl logischer Puffern 14 in dem Eingangsvermittlungsanschluss 11a und Ausgänge für Zielvermittlungsanschlüsse 11b von der Kernvermittlungsmatrix 12 vorliegen. Im veranschaulichten Fall gibt es "n" Eingangsvermittlungsanschlüsse 11a und "n" Ausgangsvermittlungsanschlüsse 11b. Im bevorzugten Ausführungsbeispiele umfasst die Kernvermittlung eine Vermittlungsmatrix 12 mit n Zeilen 12a und n Spalten 12b. Demzufolge gibt es n Eingangsvermittlungsanschlüsse 11a und n Ausgangsvermittlungsanschlüsse 11b.
Fig. 9 wurde vereinfacht, um nur einen einzelnen Eingangsvermittlungsanschluss 11 (SWP Nr. X) zu veranschaulichen, eine einzelne Zeile 12a innerhalb der Kernvermittlung 12 und n Ausgangsausgangsvermittlungsanschlüsse 11b (SWP 1-n). Jeder Einlassvermittlungsanschluss 11a ist mit einer anderen Zeile der Kernvermittlung 12 verbunden. Beispielsweise ist der Einlassvermittlungsanschluss SWP Nr. 1 (nicht gezeigt) mit Zeile Nr. 1 der Kernvermittlungsmatrix 12 verbunden, Einlassvermittlungsanschluss SWP Nr. 2 ist mit Zeile Nr. 2 verbunden, Einlassvermittlungsanschluss SWP Nr. 3 mit Zeile Nr. 3, etc. In Fig. 9 ist Einlassvermittlungsanschluss SWP Nr. X mit der Zeile X (12a) verbunden. Jeder der Auslassvermittlungsanschlüsse SWP 1-n ist als mit der gleichen Matrixzeile 12a in der Kernvermittlung 12 verbunden gezeigt. In diesem besonderen Fall sind die Auslassvermittlungsanschlüsse mit Zeile X verbunden, mit der der Einlassvermittlungsanschluss SWP Nr. X verbunden ist. Jeder andere Einlassvermittlungsanschluss, nicht gezeigt in Fig. 9, ist mit seiner jeweiligen Matrixzeile, in Fig. 9 nicht gezeigt, verbunden, und jeder der Auslassvermittlungsanschlüsse 11b, in Fig. 9 gezeigt, weist zusätzliche Verbindungen auf, nicht in Fig. 9 gezeigt, mit jeder der anderen Zeilen der Kernvermittlungsmatrix 12.
Jeder Einlassvermittlungsanschluss 11a umfasst n Eingangslogikpuffer 14, alle mit einer einzelnen Zeile der Kernvermittlungsmatrix 12 verbunden. Die Zeile ist für jeden Einlassvermittlungsanschluss 11 unterschiedlich. Der einzelne in Fig. 9 veranschaulichte Einlassvermittlungsanschluss (SWP Nr. X) ist als n Eingangspuffer 14 enthalten gezeigt, alle mit Zeile X verbunden. Die Eingangslogikpuffer 14 speichern und rufen Informationszellen ab auf einer zuerst ein, zuerst hinaus (FIFO) Basis, und sind mit "FIFO 1" bis "FIFO n" in Fig. 9 bezeichnet. Jeder Puffer 14 ist physikalisch auf seinen entsprechenden Vermittlungsanschluss 11 zugeordnet.
Im Fall von Register eins (r1) wird ein Zuordnen von einer logischen Puffernummer zu einer physikalischen Puffernummer ausgeführt. Dies bedeutet beispielsweise, dass Puffer n-1 (FIFO n-1) in r1, Position n-1 landen wird, und FIFO n in r1, Position n landen wird. Von einer Zelle, die an einem Einlassvermittlungsanschluss 11a ankommt, wird das Zieladressfeld untersucht, und in den FIFO-Puffer 14 entsprechend dem physikalischen Ziel der Zelladresse gespeichert, d. h. die Zelle wird temporär in einem FIFO oder einer Reihe gespeichert, die zum Zielvermittlungsanschluss 11b geht. In Fig. 9 bezeichnen Bezeichnungen r1, r2 und r3 Register, die an dem Einlassvermittlungsanschluss 11a bereitgestellt sind. Jedes Register r1-r3 weist eine Anzahl von Bitpositionen entsprechend der Gesamtanzahl von Puffern 14 auf, wobei jede Position einem bestimmten Puffer entspricht. Diese Register r1-r3 werden verwendet, um jeden Puffer 14 auf seinen entsprechenden Vermittlungsanschluss 11a physisch zuzuordnen. Jeder andere Einlassvermittlungsanschluss 11a, nicht in Fig. 9 gezeigt, weist entsprechende Register auf.
Register r1 kann beispielsweise verwendet werden, indem eine Eins (1) in solche Bitpositionen entsprechend Puffern 14 eingefügt wird, die Informationszellen enthalten. Bitpositionen in r1, für die der entsprechende Puffer leer ist, können durch eine Null (0) angegeben werden. In Fig. 9 bezeichnen Bitpositionen des Registers r1, die schattiert gezeichnet sind, an, dass eine Informationszelle momentan in dem entsprechenden FIFO-Puffer 14 ist, und Bitpositionen, die leeren Puffern entsprechen, sind weiß gezeigt.
Register r2 enthält den letzten Status der Empfänger (Zielvermittlungsanschlüsse) 11b auf der anderen Seite der Kernvermittlung 12, d. h. den Inhalt von RPF 26. Jede Bitposition stellt einen Zielvermittlungsanschluss 11b dar. Insbesondere entspricht eine Bitposition 1 des Registers r2 dem Auslassvermittlungsanschluss 11b, an den die Zelle in Bitposition 1 von Register 1 adressiert ist; Bitposition 2 von Register 2 entspricht dem Auslassvermittlungsanschluss, an den die Zelle in Bitposition 2 von Register r2 adressiert ist, etc. Eine schattierte Bitposition zeigt an, dass der Zielvermittlungsanschluss 11b frei ist, und eine weiße Bitposition zeigt an, dass der Zielvermittlungsanschluss belegt ist. Durch bitweises und Verarbeiten der Inhalte von Register r1 und der Inhalte von Register r2 (d. h. r3 = r1 UND r2), und Speichern des Ergebnisses in Register r3, zeigt Register r3 in (schattierten) Registerpositionen, die eine Eins (1) speichern, nur solche FIFO-Puffer 14, die Zellen enthalten, die an Vermittlungsanschlüssen 11b empfangen werden können, die für einen Empfang bereit sind. Im in Fig. 9 gegebenen Beispiel zeigen die Inhalte von Register r1 an, dass FIFO 1, FIFO 3, FIFO 4 und FIFO n-1 zu sendende Zellen aufweisen. Die Inhalte von Register r2 zeigen an, dass Auslassvermittlungsanschlüsse SWP 1, SWP 4 und SWP n bereit sind, Zellen zu empfangen. Das Ergebnis der UND-Verarbeitung, d. h. die Inhalte von Register r3, zeigen an, dass es nur FIFO 1 und FIFO 4 erlaubt ist, seine jeweiligen Zellen zu senden. FIFO 3 ist es nicht erlaubt, seine Zellen zu senden, da der Status dessen Zielvermittlungsanschluss 11b, dargestellt durch die Null (0) an der Position 3 von Register r2, anzeigt, dass der Zielvermittlungsanschluss 11b nicht bereit ist, irgendwelche neue Zellen zu empfangen.
Um die Vermittlungskapazität des zugangsgesteuerten ATM- Vermittlungssystems der vorliegenden Erfindung zu hundert Prozent zu nutzen, und zur gleichen Zeit sicherzustellen, dass ein Puffer nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, wird ein rotierender Prioritätsindikator (als "Prio-Pointer" bezeichnet) implementiert. Zellen von zwei unterschiedlichen FIFO-Puffern 14 können nicht gleichzeitig durch die Kernvermittlung gesendet werden, da beide Zellen auf der gleichen Kernvermittlungsmatrix, Zeile 12a, übermittelt werden. Der Prioritätsindikator gibt daher die Priorität nur einem FIFO. In Fig. 9 zeigt der Prioritätsindikator auf FIFO 3 in Register r1. Die Prioritäts-Pointer steuernde Software kann jedoch eine Priorität an FIFO 4 geben, da der Zielvermittlungsanschluss 11b, wie durch Register r3 bezeichnet, belegt ist. FIFO 4 sendet eine Zelle, wie schematisch durch Pfeil 23 bezeichnet, zu der bezeichneten Matrixzeile 12a. Das Adressfeld der Zelle wird wiederum gelesen, und der adressierte Auslassvermittlungsanschluss 11b extrahiert die Zelle und übermittelt diese zu seiner zugeordneten Vorrichtung 17 (Fig. 4).
Der Auslassvermittlungsanschluss 11b, der die Zelle zuerst extrahiert, setzt ein Flag im RPF 26 der extrahierten Zelle und sendet dann die extrahierte Zelle zu seinem Zielvermittlungsanschluss. Das in den RPF 26 gesetzte Flag zeigt an, dass der Auslassvermittlungsanschluss 11b mit einem Empfangen einer Zelle belegt ist. In diesem speziellen Fall extrahiert Auslassvermittlungsanschluss SWP 4 die Zelle, setzt das Flag und leitet die Zelle zu seiner zugeordneten Vorrichtung 17 weiter. Zuletzt wird FIFO 1 erlaubt, seine Zelle zu senden.
Das Vorhergehende ist nur ein veranschaulichendes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Strukturieren von Puffern und Analysieren, welche Zelle als nächste zu übermitteln ist, und andere Verfahren können implementiert werden. Das veranschaulichte Verfahren kann innerhalb einer Zeitperiode von einer Mikrosekunde durchgeführt werden, mit einer einfachen Verarbeitung in beispielsweise einem Riskprozessor. Mit der Hilfe von spezieller Hardware ist eine Analysegeschwindigkeit von weniger als 200 Nanosekunden möglich.
Fig. 10 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung, in der ein einzelner Logikpuffer 14 für alle Kernvermittlungsauslässe zu den Zielvermittlungsanschlüssen 11b verwendet wird. In vielen Anwendungen, wie beispielsweise einem Switched Multimegabit Data Service (SMDS), wird ein einzelner Eingangspuffer 14 ausreichen, unabhängig von dem adressierten Ausgang auf der anderen Seite der Kernvermittlung 12. In SMDS verläuft der Hauptverkehr immer von einem Vermittlungsanschluss 11 zu einem anderen, für Kapazität kritische Pfade, wenn von mehreren Zugriffen auf einen Server konzentriert wird.
Der einzelne Puffer 14 kann einen einzelnen Zielvermittlungsanschluss 11b adressieren, oder kann mehrere Zielvermittlungsanschlüsse 11b gruppenmäßig adressieren. Ein einfacher, zweistufiger Vorgang zum Gruppenadressieren ist in Fig. 10 gezeigt. In Stufe 1 bezeichnet Register r1 in Schwarz die Zielvermittlungsanschlüsse 11b, an die eine Zelle in dem Puffer 14 zu senden ist, in diesem Beispiel Vermittlungsanschlüsse 1, 3, 4, und n-1. Register r2 bezeichnet in Schwarz die Zielvermittlungsanschlüsse 11b, die frei sind, um eine nächste Zelle (RPF 26) zu empfangen, in diesem Beispiel Vermittlungsanschlüsse 1, 4 und n. Register r3 ergibt sich aus der Verarbeitung "r3 = r1 UND r2" und bezeichnet so die Zielvermittlungsanschlüsse 11b, die in Stufe 1 zu adressieren sind (RAF 25), in diesem Beispiel Vermittlungsanschlüsse 1 und 4.
In Stufe 2 werden alle verbleibenden Gruppenadressen (Vermittlungsanschlüsse 3 und n-1) ausgeführt, wie in Register r1 in Schwarz gezeigt. Register r2 veranschaulicht wieder, welche Zielvermittlungsanschlüsse 11b für einen Empfang frei sind (2, 3, 4 und n-1). Nach der Verarbeitung "r3 = r1 UND r2" zeigt Register r3, dass Zellen zu Zielvermittlungsanschlüssen 3 und n-1 zu senden sind. Falls Zielvermittlungsanschlüsse 3 und/oder n-1 nicht frei sind, wird der Vorgang wiederholt, bis die Zelle zu allen der Gruppenadressaten übermittelt wurde.
Fig. 11 veranschaulicht in einem vereinfachten Blockdiagramm eine Pufferprioritätsvergabe und die Verwendung von variablen Puffergrößen an der Eingangsseite der Vermittlungsanschlüsse 11A der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung. Puffer 14 mit unterschiedlichen Kapazitäten können verwendet werden, in Abhängigkeit von dem betroffenen Typ von Kommunikationsverkehr. Fig. 11 veranschaulicht die unterschiedlichen Puffergrößen zwischen einem Puffer für Variable Bit Rate (VBR) (variabel bitartiger) Verkehr 35, und einen Puffer für Constant Bit Rate (CBR) (konstant bitratiger) Verkehr 36, wobei vom CBR-Verkehr angenommen wird, dass er weniger Pufferkapazität benötigt.
Fig. 11 veranschaulicht auch, dass ein Verfahren zum Prioritisieren der Information von jedem Puffer auch in der ATM-Vermittlung 10 implementiert werden kann. Der Hochprioritäts-(HPRIO) Block 37 bezeichnet ein Beispiel, um beispielsweise eine höhere Priorität für die Information von dem CBR-Puffer 36 bereitzustellen. Die Puffer und Prioritätsvergabefunktionen sind vollständig an der Eingangsseite der Vermittlungsanschlüsse 11A implementiert und für den betroffenen Typ von Kommunikationsdienst optimiert.
Fig. 12 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm die Verbindung der Vermittlungsanschlüsse 11 zur Kernvermittlung 12 und das in dem Zugangsmechanismus zu der Vermittlungsmatrix in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung verwendete Prinzip. Die Kernvermittlung 12 besteht aus einer Vermittlungsmatrix, in Fig. 12 als Zeilen R1 bis Rn und Spalten C1 bis Cn dargestellt. Die Zeilen stellen Eingänge von Eingabevermittlungsanschlüssen 11a dar, und die Spalten stellen Ausgänge zu Zielvermittlungsanschlüssen 11b dar. An den Punkten in der Vermittlungsmatrix, an denen die Zeilennummer und die Spaltennummer gleich sind, wird die Eingangsseite des entsprechenden Vermittlungsanschlusses 11A eine Zelle zu seiner eigenen Ausgabeseite 11B übermitteln. Beispielsweise übermittelt an der Überschneidung von Zeile 1 und Spalte 1 die Eingabeseite 11A von Vermittlungsanschluss SWP) 1 Zellen zu Zeile 1, und Spalte 1 übermittelt dann die Zelle in Spalte 1 zur Ausgabeseite 11B von Vermittlungsanschluss 1.
Die Verbindung der Vermittlungsanschlüsse 11 zu der Kernvermittlung 12 und das im Zugangsmechanismus verwendete Prinzip basiert auf einer Phasenverschiebung von ankommenden und ausgehenden Zellen. Das Ausmaß der Phasenverschiebung hängt von der Länge einer Zeit ab, die es benötigt, RAF 25 und RPF 26 unter Verwendung des in Fig. 9 und 10 veranschaulichten Verfahrens zu verarbeiten und zusammenzusetzen.
Fig. 12 veranschaulicht auch, wie RAF 25 und RPF 26 an dem ersten Vermittlungsanschluss SWP 1 zu unterschiedlichen Zeiten auftreten können. Zur Zeit to empfängt SWP 1 RPF 26, das alle Zielvermittlungsanschlüsse 11B identifiziert, die für ein Empfangen von Zellen frei sind. Der Vermittlungsanschluss vergleicht dann das RPF 26 mit dem ankommenden RAF 25, was anzeigt, welche Zielvermittlungsanschlüsse 11b durch die Zelle in dem SWP 1 Puffer 14 adressiert sind. Dieser Vergleich besteht aus einer einfachen UND-Funktion und ist in Fig. 12 durch gepunktete Linien 41 und 42 veranschaulicht. Dieser Vergleich wird zur Zeit t&sub1; beendet, und identifiziert Zielvermittlungsanschlüsse 1 und 4. SWP 1 übermittelt die adressierte Zelle zu Zeile R1 und zu Spalten 1 und 4, die solchen Zielvermittlungsanschlüssen 11b entsprechen, an die die Zelle gesendet werden kann, in diesem Beispiel SWP 1 und 4. Diese Übermittlung ist in Fig. 12 durch die gepunkteten Linien 43 und 44 veranschaulicht, die von dem RAF 25 zu Positionen R1, C1 und R1, C4 in der Vermittlungsmatrix verläuft.
Als nächstes kommt zum Zeitpunkt t&sub2; RPF 26 an und zeigt an, dass der Zielvermittlungsanschluss SWP 2 frei ist. SWP 1 vergleicht dann das RPF 26 mit dem ankommenden RAF 25, das anzeigt, dass SWP 2 durch die Zelle in dem SWP 1 Puffer 14 adressiert ist. Dieser Vergleich ist durch die gepunktete Linie 45 veranschaulicht und ist zum Zeitpunkt t&sub3; beendet, wenn die Zelle zu Position R1, C2, der dem SWP 2 entsprechenden Position, übermittelt ist. Die Übermittlung ist durch die gepunktete Linie 46 veranschaulicht und führt von dem RAF 25 zur Position R1, C2 in der Vermittlungsmatrix.
Zum Zeitpunkt t&sub4; bezeichnet RPF 26, dass alle Zielvermittlungsanschlüsse 11b für ein Empfangen von Zellen frei sind. Zum Zeitpunkt t&sub5; zeigt jedoch das ankommende RAF 25 an, dass SWP 1 keine zu sendenden adressierten Zellen hat, und daher resultiert die UND-Verarbeitung in keinen Zellen, die übermittelt werden.
Wie oben erwähnt, weist die Kernvermittlungsmatrix 12 eine Puffertiefe von nur einer Zelle für jeden Pfad oder Route auf. Die Puffer in der Kernvermittlung 12 können auf eine von unterschiedlichen Weisen implementiert werden, von einer Minimallösung zu einer Komplettlösung mit einem Puffer an jedem Kreuzungspunkt der Matrix.
Fig. 13 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm eine Minimallösung für die Positionierung von Puffern 51 in der Kernvermittlungsmatrix 12, was immer noch die erwünschte Funktionalität der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Auch diese Minimallösung liefert jedoch ausreichende Vermittlungsleistung für Dienste, wie beispielsweise Switched Multimegabit Data Service (SMDS).
Die Minimallösung von Fig. 13 stellt einen "Pool" von gemeinsamen Puffern an dem Eingang der Kernvermittlung 12 bereit. Vorausgesetzt, dass ein Puffer 51 frei ist, wird die Kernvermittlung 12 dem entsprechenden Vermittlungsanschluss 11 signalisieren, dass die Kernvermittlung 12 in der Lage ist, eine neue Zelle zu empfangen. Jeder Block 51 in Fig. 13 stellt von einem bis zwölf Puffer dar, organisiert als gemeinsamer Pool von Puffern. Die Anzahl von Puffern 51 kann variieren, jedoch ist zwölf das nützliche Maximum, da die periphere Logik auf solch ein Ausmaß wächst, das für mehr als zwölf Puffer 51 es ökonomischer wird, wie Puffer an jedem Kreuzungspunkt der Matrix zu verteilen. Der gemeinsame Pufferpool kann auch über der Kernvermittlungsmatrix 12 an solche Kreuzungspunkte verteilt werden, die am meisten verwendet werden.
Fig. 14 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm die Position von Puffern 51 in der Kernvermittlungsmatrix 12, wenn eine mittlere Anzahl von Puffern in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 14 veranschaulicht eine Lösung, in der jeder Puffer 51 von zwei Kreuzungspunkten in der Matrix 12 geteilt wird, jedoch sind andere Unterteilungen im Umfang der vorliegenden Erfindung auch möglich.
Fig. 15 veranschaulicht in einem Funktionaldiagramm die Position von Puffern in der Kernvermittlungsmatrix 12 in einer Komplettlösung mit einem Puffer, eine Zelle tief, verwendet für jeden Matrixkreuzungspunkt in der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung der vorliegenden Erfindung. Andere Lösungen sind möglich, in Abhängigkeit von einem Chiplayout oder anderer physikalischer Limitierung, und sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. In einem Ausführungsbeispiel hat eine 20 · 20 Matrix 12 und ein Puffer 51 für jeden Kreuzungspunkt eine ausreichende Speicherkapazität von 179.200 Bits, unterteilt auf 400 Puffer von 56 · 8 zur Folge.
Fig. 16 zeigt ein Toplevel-Blockdiagramm einer Kernvermittlungsmatrix 12. Die Kernvermittlungsmatrix 12 umfasst drei Grundeinheiten für jeden Vermittlungsanschluss, d. h. 24 von jeder Einheit in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Auf einer pro Vermittlungsanschlussbasis, terminiert eine Zeilenfunktionseinheit (RFU) 61 den ankommenden Zellenstrom 62. Eine Spaltenfunktionseinheit (CFU) 63 bildet ein synchronisiertes Paar mit der RFU 61 und erzeugt den ausgehenden Zellenstrom 64. Eine Kreuzungsfunktionseinheit (XFU) 65 empfängt Informationszellen 111 (Fig. 8a) von der RFU 61 über den Zeilenbus 66 und vermittelt die Informationszellen durch die Kernvermittlung 12. Die RFU 61 wirft Leerlaufzellen 141 (Fig. 8d) weg und decodiert und führt Wartungszellen 121 (Fig. 8c) aus.
Jede CFU 63 durchsucht die XFU 65, die an der CFU angefügt sind, nach zu vermittelnden Zellen, und extrahiert solche Zellen über einen Spaltenbus 67. Falls keine Zellen gefunden werden, erzeugt die CFU 63 eine Leerlaufzelle 141, die an den angefügten Vermittlungsanschluss 11 übermittelt wird. Falls eine eingehende Wartungszelle 121 erfasst wird, dann wird der aufgeführte Befehl ausgeführt, und eine Bestätigung wird an den Vermittlungsanschluss 11 gesendet. Falls ein Feld außerhalb des Bereichs ist, wird eine Fehlerbestätigung anstelle dessen gesendet.
Jede XFU 65 speichert eine adressierte Zelle und setzt ein Flag, das anzeigt, dass eine Zelle darauf wartet, durch die CFU 63 herausgeladen zu werden.
Fig. 17 zeigt ein Blockdiagramm einer Zeilenfunktionseinheit (RFU) 61 der Kernvermittlungsmatrix 12. Es ist zu sehen, dass die RFU 61 mit dem Vermittlungsanschluss 11 schnittstellenmäßig kommuniziert, dem Spaltenbus 76 und Zeilenbus 66, und der CFU 63. Ein Phasenausrichter 71 adaptiert an die ankommende Bitrate, die von einer sehr niedrigen Geschwindigkeit (einige wenige Bits/s) bis hinauf zu dem technologischen Limit variieren kann, das ungefähr 200 Mbit/s sein kann, und richtet die ankommende Bitrate mit dem ankommenden Takt aus. Ein Zellrahmenbilder (framer) 72 führt die Funktion einer Umwandlung des ankommenden Bitstroms in Byteformat durch, und ein Finden des Beginns einer Zelle, um die anderen internen Einheiten in der RFU 61, wie auch die zugeordnete CFU 63 und alle XFUs 65, die dem RFU-CFU-Paar beigefügt sind, zu synchronisieren. Die RFU 61 verwendet die Markerfehlerüberprüfung (TEC) 106, um den Beginn der Zelle zu finden. Ein Leitungscodedetektor 73 kann einen 5-Bit Modulo 25 Zähler umfassen, der ein Leitungscode-Polaritätsbit von dem Datenstrom entfernt, in dem jedes dritte Byte mit der Zeit des Line-Code-Bits verlängert wird. Ein RFU-Steuerer 74 leitet das Ebenenauswahlfeld (PLSF) 124 (Fig. 8c) ab, das Betriebsanforderungswerte (ORF) 125, und das Zellentypfeld (CTF) 105, und speichert ihre Werte zu den Zeilen, an denen sie auf dem Zelldatenbus vorliegen. Zu vorgegebenen Zeiten werden das PLSF 124, ORF 125 und CTF 105 über den Zeilenbus 66 zur CFU 63 übermittelt. Der Taktpuffer 75 ist ein bidirektionaler Puffer, der durch den RFU-Steuerern 74 gesteuert wird.
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm einer Spaltenfunktionseinheit (CFU) 63 innerhalb der Kernvermittlungsmatrix 12. Die CFU 63 kommuniziert schnittstellenmäßig mit dem Spaltenbus 76 (Fig. 16) mit dem RFU 61 und dem Vermittlungsanschluss 11. Wenn die CFU 63 ein Zellsync-Signal von RFU 61 empfängt, was anzeigt, dass eine an diese CFU adressierte Zelle zu einer Kreuzungsfunktionseinheit (XFU) 65 übermittelt wurde, lädt die CFU 63 die Zelle von dem XFU 65 über den Spaltenbus 76 heraus. Falls keine Zelle vorliegt, erzeugt die CFU 63 eine Leerlaufzelle 141 (Fig. 8d). Falls die RFU 61 zeigt, dass eine Wartungszelle 121 (Fig. 8c) gesendet wurde, erzeugte die CFU 63 eine Wartungszelle 121. Die herausgeladene Zelle, die Leerlaufzelle oder die Wartungszelle wird dem Vermittlungsabfragefeld (relay poll field) (RPF) 26 hinzugefügt und zu dem Vermittlungsanschluss 11 zusammen mit einem Taktsignal übermittelt, das ein gültiges Bit anzeigt.
Ein CFU-Steuerer 81 steuert die Aktionen der CFU 63. Fig. 19 zeigt ein High-Level-Flussdiagramm des Softwareprogramms, das die Funktionen des CFU-Steuerers 81 steuert. In das Programm wird im Schritt 82 eingetreten, wenn der Fluss von Zellen beginnt. Im Schritt 82 empfängt die CFU 63 eine Zellensynchronisationsanzeige von der RFU 61, die anzeigt, dass eine Zelle empfangen wurde, die an die CFU 63 adressiert ist. Im Schritt 84 wird bestimmt, ob oder ob nicht ein Wartungsbefehl vorliegt. Falls ein Wartungsbefehl vorliegt, schreitet das Programm zum Schritt 85 voran, indem die CFU 63 den Wartungsbefehl ausführt. Im Schritt 86 erzeugt die CFU 63 eine Wartungszelle 121 (Fig. 8c). Falls jedoch im Schritt 84 festgestellt wurde, dass ein Wartungsbefehl nicht vorlag, schreitet das Programm zum Schritt 87 voran, indem eine Überprüfung durchgeführt wird, in einem Versuch, eine Zelle von dem XFU 65 abzurufen. Im Schritt 88 wird bestimmt, ob oder ob nicht eine Zelle bei der Suche gefunden wurde. Falls keine Zelle gefunden wurde, fährt das Programm mit Schritt 89 voran, in der eine Leerlaufzelle 141 erzeugt wird. Falls jedoch im Schritt 88 eine Zelle gefunden wurde, schreitet das Programm zum Schritt 90 voran, indem die Zelle von dem XFU 65 herausgeladen wird.
Wiederum mit Bezug auf Fig. 18 erzeugt ein Leerlaufzellengenerator 91 Bits 5 bis 60 einer ausgehenden Leerlauf- und Wartungszelle, aufgrund eines Befehls von dem CFU-Steuerer 81. Eine Zellenanordnungsvorrichtung 92 ordnet die Zelleninformaten an, gezeigt in Fig. 8a-8d. Die ersten drei Bytes sind normalerweise Abfragedaten, und das vierte Byte enthält das Zellentypfeld (CTF) 105 und einen Markerfehlercheck (TEC) 106. Alle Daten in den ersten vier Bytes mit Ausnahme des TEC 106 werden in den Bytestrom nur durch Steuersignale von dem CFU-Steuerer 81 eingefügt. Zusätzlich wird die Nutzlast 103 geladen, die ein Leerlauf- oder Wartungsmuster oder eine Informationszelle sein kann, die von einem XFU 65 herausgeladen wurde. Eine Verzögerungslinie von 8 Bytes wird vor der Nutzlast 103 eingefügt, für ein spät ankommendes Abfrageergebnis.
Eine Prioritätsvorrichtung 93 unterstützt den CFU-Steuerer 81 beim Speichern der Ergebnisse von Überprüfungen, wenn die CFU 63 XFUs 65 hinsichtlich geladener Zellen absucht. Die Prioritätsvorrichtung 93 zeigt eine gefundene Zelle an und versieht den CFU-Steuerer 81 mit der ausgewählten XFU- Adresse. Falls das Prüfergebnis negativ ist, d. h. es gab keine zu vermittelnden Zellen, wird ein Fehlschlagen dem CFU- Steuerer 81 angezeigt.
Eine Drosselvorrichtung 94 ist phantomartig in Fig. 18 gezeigt, und ist eine optionale Vorrichtung. Die Drosselvorrichtung kann beispielsweise ein einstellbarer Modulo-Zähler von 5 Bit sein. Sie erlaubt, dass ein angeschlossener Vermittlungsanschluss 11 einen viel geringeren logischen Durchsatz erhält als die tatsächlich physikalische Rate es erlaubt.
Ein CFU-Leitungscodeejektor 95 fügt ein Leitungscodebit jedes 25. Bit ein, wenn es so durch die RFU 61 angegeben ist. Ein CFU-Phasenausrichter 96 adaptiert den gleichen Takt und Pegel wie der RFU-Phasenausrichter 71 (Fig. 17). Zusätzlich wandelt der CFU-Phasenausrichter 96 parallele Daten in einen seriellen Bitstrom um.
Fig. 20 zeigt ein Blockdiagramm einer Kreuzungsfunktionseinheit (CFU) 65 innerhalb der Kernvermittlungsmatrix 12. Die XFU 65 kommuniziert schnittstellenmäßig mit dem Zahlenbus 66 und dem Spaltenbus 67 (Fig. 16). Die Zellen auf dem Zahlenbus 66 werden in die XFU-Speichervorrichtung 151 geschrieben, wenn das Vermittlungsadressfeld (RAF) 25 der XFU-Zahlenadresse entspricht. Die Zellen werden von dem XFU 65 auf den Spaltenbus 67 herausgeladen, falls die fragliche XFU adressiert ist. Zusätzlich wird der momentane XFU-Status durch Abfragen des Zahlenbus 66 gelesen. Der momentane XFU- Status kann gelesen werden durch ein Scannen von der CFU 63.
Die XFU 65 wird durch einen XFU-Steuerer 152 gesteuert, der ankommende Signale von dem RFU 61 auf dem Zahlenbus 66, und ankommende Signale von der CFU 63 auf dem Spaltenbus 67 decodiert. Eine Eingabelogikvorrichtung 153 analysiert das 24-Bit Vermittlungsadressfeld (RAF) 25 in eingehenden Zellen auf dem Zahlenbus 66, um festzustellen, ob die fragliche XFU adressiert ist. Eine Ausgabelogikvorrichtung 154 bestimmt, wann die XFU 65 durch Steuerleitungen auf dem Spaltbus 67 adressiert ist. Eine Takttorvorrichtung 155 besteht aus einem Flip-Flop und einem Tor, das durch das Flip-Flop freigeschaltet wird. Das Flip-Flop ist bei einem Hochfahren in einem Rückwärtszustand und das Taktgate gesperrt.
Die XFU-Speichervorrichtung 151 kann ein Zwei-Port-Speicher sein, der als eine Registerdatei mit drei Zustandsausgängen implementiert ist. Diese Implementierung ist konsistent zu einem Gate-Anordnungsausführungsbeispiel der Kernvermittlungsmatrix 12.
Fig. 21 veranschaulicht das Zeitverhältnis zwischen den Vermittlungsanschluss-zu-Kernvermittlungszellenstrom und den Kernvermittlungs-zu-Vermittlungsanschlusszellenstrom innerhalb der Kernvermittlungsschnittstelle (SCI) für einen bestimmten Vermittlungsanschluss 11. In Fig. 21 und dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die zwei Zellenströme an einem Byte 20 des SWP-zu-SWC-Stroms 62 synchronisiert. Die Verarbeitungszeit in der Kernvermittlung 12 setzt die tatsächliche Synchronisationszeit und ist für unterschiedliche Kernvermittlungsausführungsbeispiele unterschiedlich. Der SWC-zu-SWP-Strom 64 folgt dem SWP-zu- SWC-Strom 62 mit einem Zeitabstand, der ausreichend ist für den Vermittlungsanschluss 11, das RPF-Feld 26 zu analysieren, und um zu bestimmen, ob die nächste Zelle an den gewünschten Vermittlungsanschluss adressiert werden kann, und um dadurch das RAF 25 für die nächste Zelle aufzubauen. Die Zeitperiode für den Vermittlungsanschluss, um diese Analyse durchzuführen, und um die nächste Zelle zu senden, ist durch den "Assoziierungs"-Pfeil in Fig. 21 bezeichnet, und in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es die Zeit, die es bedarf, um 40 Bytes zu übermitteln. Der "Verzögerungs"-Pfeil bezeichnet die Verzögerung, die durch den Verzögerungsbefehl in dem Betriebsanforderungsfeld (ORF) 125 (Fig. 8c) eingestellt sein kann. Der "vorhergehende" Pfeil bezeichnet das Verhältnis zwischen dem Betriebsanzeigefeld (OIF) 126 (Fig. 8c) und dem RAF 25 der vorhergehenden SWP-zu-SWC-Zelle. Das OIF 126 bezeichnet, ob die vorhergehende Zelle einen Fehler hatte, oder im Falle einer Wartungszelle zur Kernvermittlung 12, ob oder ob nicht diese ausgeführt wurde.
Ein Taktreferenzsignal wird durch das SCI erzeugt, um eine Zellensynchronisation (Zellen-Sync) zu erzielen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Vermittlungsanschlüsse 11 synchronisiert, so dass ihre Zellen beginnen, innerhalb einem Fenster liegen, in Entsprechung zu der Zeit, die benötigt wird, um zwei Bytes zu übertragen, um den vollen Durchsatz zu nutzen. Eine zusätzliche Zeitperiode entsprechend der Zeit, um ungefähr 1 Bit zu übermitteln, wird zu dem Fenster hinzugefügt, um einen Taktreferenzjitter (Schwankung) zu berücksichtigen. Das System erlaubt auch eine zusätzliche Halbbytezeitperiode für internen Jitter (Schwankungen) in der Kernvermittlung 12.
Eine Redundanz kann der ATM-Vermittlung 10 der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weise hinzugefügt werden. Beispielsweise kann eine zweite Ebene 13 der Kernvermittlung hinzugefügt werden, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Ebenen 12 und 13 können wechselseitig asynchron sein, in Abhängigkeit einer Schwierigkeit bei einer Synchronisation in der Vermittlung mit einem möglichen Verlust einer Zelle in der Kernvermittlung 12. Ein Hinzufügen einer asynchronen Ebene 13 erhöht die Kosten und Komplexität des Vermittlungsanschlusses 11, da der Vermittlungsanschluss 11 intelligenter ausgeführt werden muss, mit mehreren Messalgorithmen.
Die Kernvermittlung 12 der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung 10 der vorliegenden Erfindung kann auf einem einzelnen Chip aufgebaut werden, der die Kapazität für 20 Doppelrichtungs- 155-Mbit-Verbindungen aufweist, die Puffer 51 und die verbleibenden Kernvermittlungsfunktionen. Solch eine Einzelchipkernvermittlung 12 kann direkt an einer Back-Plane (Rückwand) befestigt werden, die nicht viel breiter ist als die ATM-Vermittlung 10 selbst. Fig. 22 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung 10 der vorliegenden Erfindung, indem jeweils Einzelchipkernvermittlungsebenen 12 und 13 an jeweiligen Back-Plane-Streifen 161 und 162 befestigt sind, an denen die Vermittlungsanschlussboards (Platten) 11 verbunden sind. Die Back-Plane-Streifen 161 und 162 sind austauschbar, genauso wie andere Schaltplatten austauschbar sind. Die Back-Plane-Streifen 161 und 162 müssen nicht gerade sein, sie können auch gebogen sein oder um 90º gefaltet, da nur eine Kernvermittlung für ein Verbinden der Vermittlugnsanschlussboards 11 auf jedem Streifen benötigt wird.
Falls es erwünscht ist, ein niedrigeres technologisches Niveau anzuwenden, kann die Kernvermittlung 12 in drei oder vier Chips mit einer entsprechenden Geschwindigkeitsreduktion und erforderlicher interner Speichergröße unterteilt werden. Umgekehrt können vier Kernvermittlungschips mit 155 Mbit Kapazität verbindungsgekoppelt werden, um die Kernvermittlung auf 620 Mbit Kapazität aufzurüsten. Ein Verbindungskoppeln erfordert die Installation von Vermittlungsanschlüssen 11 zwischen jeder Kernvermittlung 12. Daher kann für eine Anzahl von verbindungsgekoppelten Strukturen die ATM-Vermittlung 10 nicht einen ebenen-duplizierten Aufbau aufweisen. Von einem Zuverlässigkeitsstandpunkt muss dies nicht ein Nachteil sein. Eine Verdopplungsebenenvermittlung ist im Wesentlichen eine Vermittlung n + 1 Redundanz, wobei n = 1. Es gibt eine Anzahl von verbindungsgekoppelten Strukturen, die n + 1 Redundanz bereitstellen, wobei n größer als 1 ist in verschiedenen Stufen der Struktur.
Ein weiterer Vorteil der zugangsgesteuerten ATM-Vermittlung 10 der vorliegenden Erfindung ist, dass die eingebaute Zugangssteuerung die Verbindung von unterschiedlichen Vorrichtungen unterstützt, die auf unterschiedlichen physikalischen Geschwindigkeiten arbeiten. Die ATM- Vermittlung der vorliegenden Erfindung liefert für vollständig asynchrone Kommunikationen auf beliebigen Geschwindigkeiten. Obwohl die Kernvermittlung 12 etwas komplexer und teurer als eine Folge dieser Fähigkeit werden kann, werden Vorteile an der Vorrichtungs- (Vermittlungsanschluss-) Seite erzielt, die die zusätzlichen Kernvermittlungskosten übersteigen, und ein insgesamt verbessertes Kostenprofil bereitstellen.
Ein isochroner Dienst durch die Kernvermittlung 12 kann erzeugt werden, indem die ATM-Zellen in einem Rahmen untergeordnet werden. Mit isochronem Service kann die zugangsgesteuerte ATM-Vermittlung 10 der vorliegenden Erfindung sowohl STM- als auch ATM-Verkehr handhaben, und kann in Multimediaterminals verwendet werden, die für einen Service, wie PABX und öffentliche Zugangsknoten, bezweckt sind.
Ein isochroner Dienst basiert auf dem ATM-Zellenformat, obwohl es durch die Vermittlung 10 mit einer bestimmten vorgegebenen Zeit relativ zu einem untergeordneten 125-us Rahmen gekoppelt ist. Aufgrund des Taktverteilungssignals kann eine an dem Vermittlungsanschluss 11 angebrachte Master- Vorrichtung in ihrem 125-us Rahmen-Sync zu anderen Vermittlungsanschlüssen angebrachten Slave-Vorrichtungen senden. Diese Vorrichtungen planen dann ihre Zellen innerhalb des Zeitrahmens, der durch den Master gegeben ist. Somit ist es wichtig, dass kein anderer Zeitschlitz auf der gleichen Spalte eine isochrone Ausgabe angefordert hat, zu einem Zeitpunkt, zu dem der Zellen-/Zeitschlitz gelesen werden soll. Daher müssen die Vermittlungsanschlüsse 11 das Planen von isochronen Zellen koordinieren, beispielsweise mittels eines Steuerungsadministrators, der isochrone Zeitschlitze auf einer Spaltenbasis verteilt, so dass keine Zellenkollisionen auftreten.
Der Administrator, der zentralisiert oder verteilt sein kann, kann auch isochrone Zeitschlitze so verteilen, dass eine minimale Verzögerung in der Kernvermittlung 12 auftritt, da die durch die Zelle in einem Kernvermittlungspuffer 51 verbrachte Zeit Pufferresourcen verschwendet. Das kleinste Vermittlungsniveau ist somit eine Zelle, was bedeutet, das 3,6 Mbit die niedrigste denkbare Zuordnungsbandbreite in einer einzelnen Rahmenstruktur ist, die dann isochronen Service auf einem 125-us Rahmenniveau ausführt.
Die Vermittlung 10 kann auch eine Multirahmenstruktur verwenden, die die Notwendigkeit überflüssig macht, eine volle Zelle in solchen Fällen "zu opfern", wenn die ankommende Bandbreite länger als 125 us ist. Die Rahmen- oder Multirahmenstruktur kann entweder auf einem Synchronisationsmuster in dem Datenfluss oder auf einem Rahmentakt basieren, der beispielsweise auf 8 Khz läuft oder auf einer Kombination von beidem. Ein 8-Khz-Takt kann einige Jitterprobleme zur Folge haben, wird jedoch eine kostengünstigere Hardwarelösung bereitstellen, da dieser mit der Taktverteilung bereitgestellt werden kann.
Um auf ein niedriges Niveau als eine Zelle zu schalten, kann die zugangsgesteuerte ATM-Vermittlung 10 mit einer Vorrichtung ausgerüstet werden, die 155-Mbit-Ströme auf einem 64-Kbit-Niveau (eine 4/0-Vorrichtung) schalten kann. Mit einer 4/0-Vorrichtung wird die interne Struktur der Zellen aufgelöst, und Bytes werden zwischen Zellen bewegt und dann in unterschiedlichen Richtungen übermittelt.
Ein vorgeschlagener Standard für eine Schaltungsemulation in einer ATM-Umgebung wird möglicherweise die Notwendigkeit für ein Vermitteln auf dem 64-Kbit-Niveau eliminieren, wenn die Umwandlung zu ATM nur einmal auftritt. Der Standard bestimmt, dass die ATM-Zelle einer Verbindung zugeordnet wird und teilweise oder vollständig mit 64-Kbit-Abtastwerten gefüllt wird, wodurch es möglich wird, die Vermittlungskapazität effizienter zu nutzen.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die zugangsgesteuerte ATM-Vermittlung 10 der vorliegenden Erfindung auch sehr gut in Einzelebenenlösungen funktionieren wird, indem Fehlerauffindemechanismen in der Zelle einbezogen werden, wenn sie durch die Kernvermittlung 12 von einem Vermittlungsanschluss 11 zu einem anderen übermittelt wird. Drei zusätzliche Bytes können für diesen Zweck hinzugefügt werden. Dieser Prozess wäre schwer zu erzielen in einer reinen Schaltungsvermittlung, ohne größere Kosten zur Folge zu haben. Diese Fähigkeit macht die zugangsgesteuerte ATM- Vermittlung 10 geeignet für eine Zugangsvermittlung für Multimediaanwendungen.

Flusssteuerung

Die Bandbreite kann von Vorrichtung zu Vorrichtung unter den Vorrichtungen 17 variieren, von denen ein Einlassvermittlungsanschluss 11a Zellen empfangen kann. Daher kann ein Einlassvermittlungsanschluss Zellen mit einer Geschwindigkeit empfangen, die höher, niedriger oder gleich der Geschwindigkeit ist, mit der ein Zielvermittlungsanschluss 11b dessen Zellen zu seiner zugeordneten Vorrichtung 17 ausgeben kann. Dieses legt dem Fluss von Zellen durch die ATM-Vermittlung eine Beschränkung auf, um nicht die Daten in der Nutzlast der empfangenen Zellen zu beschädigen. Falls beispielsweise die Geschwindigkeit, als die Ausgangsgeschwindigkeit bezeichnet, mit der ein Zielvermittlungsanschluss seine Zellen zu seiner zugeordneten Vorrichtung 17 ausgeben kann, niedriger als die Geschwindigkeit ist, bezeichnet als Eingangsgeschwindigkeit, der Zellen, die für den Zielvermittlungsanschluss adressiert sind, an dem Einlassvermittlungsanschluss ankommen, dann muss verhindert werden, dass der Einlassvermittlungsanschluss die folgende Zelle empfängt und temporär speichert, bis die vorhergehende Zelle durch den Auslassvermittlungsanschluss empfangen wurde. Falls diese Regel verletzt wird, ergibt sich eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die nächste Zelle Teile der Zelle überschreibt, die extrahiert wird. Die extrahierte Zelle wird dann beschädigte Daten enthalten. Auf der anderen Seite, falls die Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeiten gleich sind, oder falls die Eingangsgeschwindigkeit niedriger als die Ausgangsgeschwindigkeit ist, dann kann der Einlassvermittlungsanschluss mit dem Empfangen einer neuen Zelle beginnen, sobald der Zielvermittlungsanschluss damit beginnt, die vorhergehende Zelle zu empfangen, ohne Gefahr eines Überschreibens der Zelle, die extrahiert wird.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird das Obige durch Verwendung bestimmter Regeln zum Einstellen des RPF-Flags und des Überprüfungsstatusflags, bezeichnet als das SS-Flag, erzielt. Die Verwendung von Flagregeln ermöglicht es, eine "Geschwindigkeitsumwandlung" in der Vermittlung zu erzielen. Geschwindigkeitsumwandlung bedeutet, dass die Bitrate, mit der Zellen an der Vermittlung ankommen, sich von der Bitrate unterscheidet, mit der Zellen die Vermittlung verlassen.
Das Geschwindigkeitsumwandlungsmerkmal liefert der Vermittlung der vorliegenden Erfindung ein einzigartiges Merkmal: Die Fähigkeit, eine oder mehrere, jedoch nicht alle, der Vorrichtungen 17, dafür bestimmt, mit einer ersten bestimmten Bitrate zu arbeiten, zu ersetzen durch neue Vorrichtungen, die ausgelegt sind, mit einer zweiten bestimmten Bitrate zu arbeiten, von der ersten Bitrate verschieden.
Falls beispielsweise jede der Vorrichtungen 17 in Fig. 4 Vorrichtungen darstellen, die jeweils einen jeweiligen Stamm (trunk) terminieren, ausgelegt, um auf einer Bitrate von 64 Kbit/s zu arbeiten, können eine oder mehrere der stammterminierenden Vorrichtungen durch neue Vorrichtungen ersetzt werden, die ausgelegt sind, Stämme zu terminieren, und die ausgelegt sind, auf einer Bitrate von 155 Mbit/s zu arbeiten, ohne die Notwendigkeit alle der Vorrichtungen 17 auszutauschen. Demzufolge können lediglich individuelle Stämme, und nicht alle Stämme, einer Netzwerkstruktur aufgerüstet werden und immer noch die gleiche Vermittlung verwenden. Dieses unterscheidet sich von existierenden ATM- Vermittlungen, die ein Abändern aller Vorrichtungen 17 erfordern und ein Aktualisieren aller Stämme des Netzwerks, um die gleiche ATM-Vermittlung zu behalten.
Das RPF-Feld 26 einer Zelle von der Kernvermittlung zu einem Vermittlungsanschluss umfasst den Status eines jeden der Auslassvermittlungsanschlüsse 11b der Vermittlung zu der Zeit, zu der das RPF-Feld 26 aufgebaut ist. Mit anderen Worten, umfasst das RPF 26 einen Schnappschuss des Zustands aller Auslassvermittlungsanschlüsse 11b, ob ein bestimmter Vermittlungsanschluss bereit ist, eine neue Zelle zu empfangen oder nicht. Ein individuelles Bit des RPF-Felds 26 kann mit einer Ampel verglichen werden, die rotes oder grünes Licht für den Verkehr zu dem bestimmten Auslassvermittlungsanschluss, dargestellt durch das Bit, zeigt. Falls das Bit ein rotes Licht ist, beispielsweise, angezeigt durch ein Einstellen des Bits auf eine logische "1", ist der Puffer 51 (Fig. 15) an dem Matrixkreuzungspunkt, der dem Auslassvermittlungsanschluss entspricht, den das Bit in dem RPF-Feld repräsentiert, nicht bereit, eine neue Zelle zu empfangen. Falls das Bit ein grünes Licht ist, angezeigt durch Einstellen des gleichen Bits auf eine logische "0", ist der Puffer 51 bereit, eine weitere Zelle zu empfangen, adressiert an den gleichen Auslassvermittlungsanschluss 11b.
Fig. 23 zeigt ein logisches Blockdiagramm der Vorrichtungen, die für eine Geschwindigkeitsumwandlung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Fig. 23 bezieht sich auf Fig. 15, wobei nur ein Puffer 51 an jedem Matrixkreuzungspunkt vorhanden ist.
Fig. 23 offenbart einen Satz von Vorrichtungen, der einem einzelnen Matrixkreuzungspunkt zugeordnet ist, beispielsweise 2, 3, der Kreuzungspunkt zwischen der Zeilennummer 2 und der Spaltennummer 3. Wenn nicht anders aufgeführt, ist jeder anderen Kreuzungspunkte der Matrix mit einem ähnlichen Satz von Vorrichtungen verknüpft. Fig. 23 offenbart weiter eine Geschwindigkeitsumwandlung, wenn eine an einem Einlassvermittlungsanschluss SWP2 ankommende Zelle zu dem Auslassvermittlungsanschluss SWP10 geleitet wird. Die Einlassbitrate beim SWP2 ist als "i" bezeichnet, und die Auslassbitrate am SWP10 ist als "o" bezeichnet. Weitere Fälle müssen betrachtet werden, nämlich i > o, i < o, i = o und i?o. Die Notation i?o bedeutet, dass der Unterschied zwischen i und o unbekannt ist, was beispielsweise der Fall ist bei einer Initialisierung, wenn die Vermittlung nicht weiß, welche Vorrichtungen 17 angeschlossen sind. Ein Abfragestatusregister (PSR) 160 liest (fragt ab) den Status von FIFO-Puffer 51, um zu sehen, ob der Puffer 51 bereit ist, eine nächste an den SWP10 adressierte Zelle zu empfangen. Dieses Abfragen ist durch die gepunktete Linie 161 schematisch angezeigt. Ein Scanstatusregister (SSR) 162 überprüft den Zustand des gleichen FIFO-Puffers 51, um zu sehen, ob der Puffer irgendeine Zusendezelle enthält. Dieses Überprüfen wird durch die gepunktete Linie 163 schematisch angezeigt. Sowohl das PSR 160 als auch das SSR 162 umfassen eine Flip-Flop-Schaltung mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang und einem Ausgang.
Ein Rücksetzen des PSR 160 ist bedingungsabhängig, veranschaulicht durch den beweglichen Pfeil 164, der zwischen zwei Rücksetzbedingungen R1 und R2 wählt. Die Wahl zwischen R1 und R2 wird durch ein Abfrageratenregister (PRR) 165 durchgeführt. Das PRR 165 enthält Information bezüglich des Unterschieds zwischen der Bitrate der mit der Matrixzeile 2 (SWP2) verbundenen Vorrichtung, und der mit der Matrixspalte 3 verbundenen Vorrichtung, in diesem Fall die mit dem SW 1-n (Fig. 9) verbundenen Vorrichtungen. Diese Information ist statisch und wird in das PRR 165 eingelesen, wenn die Vermittlung initialisiert wird, oder wenn eine bestimmte Vorrichtung 17 durch eine neue Vorrichtung ersetzt wird, die mit einer höheren oder niedrigeren Bitrate arbeitet als die ersetzte Vorrichtung.
Die Information in dem PSR 160 ist dynamisch und wird jedesmal geändert, wenn eine Zelle ankommt, oder aus dem FIFO-Puffer 51 extrahiert wird. Das Ausgangssignal 166 des PSR 160 ist ein RPF-Bit bezüglich des Ausgangsvermittlungsanschlusses 11b, der durch die momentan in dem FIFO-Puffer 51, z. B. SWP10, gespeicherte Zelle adressiert wird.
Für den SSR 162 ist ein Setzen bedingungsabhängig. Der verschiebbare Pfeil 167 wählt zwischen zwei Setzbedingungen, 51 und 52. Die Wahl zwischen 51 und 52 wird durch ein Scanratenregister (SRR) 168 durchgeführt. Das SRR 168 enthält Information bezüglich des Unterschiedes zwischen der Bitrate der Vorrichtung, die mit der Matrixzeile 2 (SWP2) verbunden ist, und den mit der Matrixspalte 3 verbundenen Vorrichtungen, in diesem Fall die mit dem SWP 1-n (Fig. 9) verbundenen Vorrichtungen. Wie die Information in dem PRR 165, ist diese Information ebenso statisch und wird in das SRR 168 eingelesen, wenn die Vermittlung initialisiert wird, oder wenn eine bestimmte Vorrichtung 17 mit einer neuen Vorrichtung ersetzt wird, die auf einer höheren oder niedrigen Geschwindigkeit als die ersetzte Vorrichtung arbeitet.
Wie oben erwähnt, sind die Inhalte des Scanstatusregisters (SSR) 162 dynamisch und werden jedesmal geändert, wenn eine Zelle am FIFO-Puffer 51 ankommt oder davon extrahiert wird.
Die Ausgabe 169 des SSR 162 enthält ein Scanstatusflag (SS- Flag). Der Ausgang 169 ist mit einer Scanvorrichtung 170 verbunden, die in der Kernvermittlung 12 angeordnet und für alle mit der Matrixspalte 3 verbundenen Vermittlungsanschlüsse gemeinsam ist. Demzufolge gibt es eine Scanvorrichtung für jede der Spalten der Scanvermittlungsmatrix 12. Die Scanvorrichtung 170 tastet die FIFO-Puffer 51 hinsichtlich eines Puffers ab, der eine zu einem Ausgangsvermittlungsanschluss 11b zu vermittelnde Zelle aufweist. Die Scanvorrichtung 170 liest die in dem Header (Kopfabschnitt) der in den Puffern wartenden Zellen enthaltene Adresse. Sobald die Scanvorrichtung 170 einen oder mehrere solcher Puffer 51 findet, entscheidet sie unter Verwendung der oben in Verbindung mit Fig. 9 diskutierten Prioritätsregeln, welchem Puffer es erlaubt sein soll, seine Zelle zu senden. Dieser Puffer 51 wird durch das Ausgangssignal, "Kreuzungspunktauswahl" bezeichnet, in Fig. 23 ausgesucht. Der ausgewählte Ausgangsvermittlungsanschluss (SWP10) wird dann damit beginnen, die Zelle vom FIFO 51 zu extrahieren.
Die Folgen der Logik steuert einen Zugang auf den Ausgangsvermittlungsanschluss:

TABELLE 1

ABFRAGESTATUSREGISTER

SIGNAL AKTION BEI EINEM EREIGNIS

Ausgabe Setze RPF-Bitausgabe auf:
"1", falls eine Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51 vorliegt ("rotes Licht")
"0", falls keine Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51 vorliegt ("grünes Licht")
Setzen Beim Schreiben des ersten Bytes einer Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51
R1 (falls PRR 165 "0" ist) Beim Auslesen eines ersten Bytes einer Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51
R2 (falls PRR 165 "1" ist) Beim Auslesen des letzten Bytes einer Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51

TABELLE 2

SCANSTATUSREGISTER

SIGNAL AKTION BEI EINEM EREIGNIS

Ausgabe Bit ist im Scanfeld vorhanden:
"1" - es ist eine Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51
"0" es ist keine Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51 vorliegt ("grünes Licht")
S1 (falls SRR 168 "0" ist) Beim Schreiben des ersten Bytes einer Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51
S2 (falls SRR 168 "1" ist) Beim Schreiben des letzten Bytes einer Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51
Rücksetzen Beim Lesen des "ersten" Bytes der Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51 TABELLE 3 GESCHWINDIGKEITSKOMBINATIONEN
In den obigen Tabellen wurde eine positive Logik verwendet. Aus Tabelle 1 ist es ersichtlich, dass, sobald damit begonnen wird, eine Zelle in dem Puffer 51 zu schreiben, das Abfragestatusregister (PSR) 160 gesetzt wird. Sobald das erste Byte einer Zelle in dem Puffer 51 anfängt, extrahiert zu werden, wird das PSR 160 gelöscht, falls das Abfrageratenregister (PRR) 165 auf "0" ist. Falls das PRR 165 auf Position "1" ist, wird das PSR 160 gelöscht, wenn das letzte Byte aus dem Puffer extrahiert wird.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass, sobald begonnen wird, eine Zelle in dem Puffer 51 zu schreiben, das Scanstatusregister (SSR) 162 beim ersten Byte gesetzt wird, falls das Scanratenregister (SRR) 168 vorab mit "0" geladen ist. Falls das SRR 168 vorgeladen ist mit einer "1", wird das SSR 162 beim letzten Byte der Zelle im Kreuzungspunktpuffer 51 gesetzt. Das SSR 162 wird rückgesetzt, wenn damit begonnen wird, das erste Byte aus dem Puffer 51 auszulesen.
Tabelle 3 zeigt eine Zustandstabelle, die den Zustand des Abfrageratenregisters (PRR) 165 und des Scanratenregisters (SRR) 168 für unterschiedliche Eingangs- und Ausgangsbitraten anzeigt. Die Inhalte der Tabelle 3 werden unter Verwendung der Inhalte und Definitionen von Tabelle 1 und 2 bestimmt. Falls die Eingangsbitrate größer als die Ausgangsbitrate ist (i > o), treffen die folgenden Überlegungen zu: Das Auslesen der Zelle im FIFO-Puffer 51 kann sofort beginnen, wenn das erste Byte der Zelle im Puffer ankommt. Daher kann das Scanstatusregister (SSR) 162 sofort gesetzt werden. Aus Tabelle 2, Zeile "Beim Schreiben des ersten Bytes ..." und aus der entsprechenden Spalte unter SIGNAL folgt, dass eine "0" eingefügt werden sollte unter ABTASTRATENREGISTER (SCAN RATE REGISTER) in Tabelle 3, Zeile i > o. Eine in dem FIFO- Puffer 51 vorhandene Zelle ist durch die Tatsache angezeigt, dass das Abfrageratenregister (PRR) 165 den besetzten Zustand aufweist. Da die Ausleserate langsamer als die Eingaberate ist, darf das PRR 165 nicht gelöscht werden, bis das letzte Byte aus dem Puffer 51 ausgelesen wurde. Aus Tabelle 1, letzte Zeile, ergibt sich der "1"-Zustand des PRR 165, und diese "1" spiegelt sich in Tabelle 3 unter ABFRAGERATENREGISTER (POLL RATE REGISTER), Zeile i > o, wider.
Falls auf der anderen Seite das PRR 165 gelöscht wurde, wenn das erste Byte extrahiert wird, würde das Abfragestatusregister (PSR) 160 eine frühe Indikation empfangen, dass der FIFO-Puffer 51 bereit, eine neue Zelle zu empfangen. Wenn diese neue Zelle in dem Puffer 51 geladen wird, besteht ein großes Risiko eines Überschreibens der alten Zelle, da die Ausleserate der alten Zelle langsamer ist. Dieses würde daher die Daten der alten Zelle beschädigen. Um dies zu verhindern, wird das PRR 165 zum letzten Byte der zu extrahierenden Zelle gelöscht.
In der umgekehrten Situation, wenn die Eingangsbitrate "0" größer als die Ausgangsbitrate "1" ist (i < o), wird das Scanstatusregister (SSR) 162 nicht gesetzt, bis das letzte Byte der Zelle in dem FIFO-Puffer 51 gespeichert wurde. Dieses bedeutet, dass eine "1" in dem SSR 162 (benachbart zur letzten Zeile in Tabelle 2) sein wird, was die "1" in Tabelle 3, zweite Zeile, unter ABTASTRATENREGISTER (SCAN RATE REGISTER) bedingt. Gegeben die Tatsache, dass o> i, ist es möglich, das Abfragestatusregister (PSR) 160 beim Auslesen des ersten Bytes zu löschen. Wenn die PSR-Inhalte, d. h. das RPF-Feld 26, in dem Vermittlungsanschluss analysiert wird, ist der Vermittlungsanschluss in der Lage, eine neue Zelle in dem Puffer 51 zu übertragen. Die Zelle in dem Puffer 51 wird ausgelesen, bevor eine neue, langsamere Zelle in dem Puffer ankommt. Aus Tabelle 1, benachbart zur letzten Zeile "Beim Auslesen des ersten ..." und dem entsprechenden Eintrag unter SIGNAL ist eine "0" gegeben, und diese "0" ist in Tabelle 3 widergespiegelt unter ABFRAGERATENREGISTER (POLL RATE REGISTER), Zeile i < o.
Falls die Eingangs- und Ausgangsraten gleich sind (i = o), sobald die Extraktion des ersten Bytes der Zelle in dem FIFO- Puffer 51 beginnt, kann das erste Byte einer neuen Zelle in dem Puffer 51 ohne Datenbeschädigungsrisiko geschrieben werden. Daher trifft der Wert "0" unter ABFRAGERATENREGISTER (POLL RATE REGISTER), Zeile i < o, immer noch zu. Somit ist eine "0" in der Zeile i = o unterhalb ABFRAGERATENREGISTER (POLL RATE REGISTER) gezeigt. Das Scanratenregister (SRR) 168 kann bei der Ankunft des ersten Bytes der Zelle in dem Puffer 51 gesetzt werden, unter der gegebenen Setzbedingung 51, d. h. bei "0" in Tabelle 2. Diese "0" wird unterhalb ABTASTRATENREGISTER (SCAN RATE REGISTER), Zeile i = o, in Tabelle 3 eingefügt.
Wenn die Eingangs- und Ausgangsbitraten unbekannt sind (i?o), kann das Scanstatusregister (SSR) 162 nicht gesetzt werden, bis das letzte Byte der Zelle in den FIFO-Puffer 51 geschrieben wurde. Aus Tabelle 2 ergibt dieses die Setzbedingung 52, d. h. eine "1". Diese "1" wird in Tabelle 3 unter ABTASTRATENREGISTER (SCAN RATE REGISTER), Zeile i?o eingefügt. Auf der Übertragungsseite kann dann das Abfragestatusregister (PSR) 160 keine Erlaubnis zum Senden einer neuen Zelle in den Puffer 51 geben, bis das letzte Byte der extrahierten Zelle gelesen wurde, wie in Rücksetzbedingung R2 in Tabelle 2. Die in dieser Bedingung bezeichnete "1" wird unter ABFRAGERATENREGISTER (POLL RATE REGISTER), Zeile i?o, in Tabelle 3 eingefügt. Demzufolge sind sowohl das PSR 160 als auch das SSR 162 in dieser Situation auf "1" gesetzt, wenn i?o. Diese Situation tritt bei einem Starten der ATM-Vermittlung und bei der Ersetzung einer Vorrichtung 17 auf. Auf diese Weise konfiguriert und adaptiert sich die ATM-Vermittlung selbst an die Bitrate der Ersatzvorrichtung 17. Alle anderen Vorrichtungen 17 verbleiben unverändert und arbeiten mit ihren individuellen Bitraten.
In der Situation, in der i = o, können Zellen am Einlassvermittlungsanschluss 11a aneinandergefügt oder verbunden werden, auch wenn sie durch den gleichen Matrixkreuzungspunkt hindurchtreten, und die Zellen werden durch die RTM-Vermittlung "on the fly" vermittelt. Bei verknüpften Zellen ist der Kopf einer nachfolgenden Zelle an dem Ende einer vorhergehenden Zelle angefügt.
Somit, wo die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsbeispielen davon beschrieben wurde, versteht es sich, dass viele Modifikationen und Abwandlungen dem Fachmann offensichtlich sein werden. Die vorliegende Offenbarung und die folgenden Ansprüche sollen alle solchen Modifikationen und Abwandlungen umfassen.

Zusammenfassung

Eine Vermittlung mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) (Asynchronous Transfer Mode), bei der ein Zugang zu einer Kernvermittlungsmatrix überwacht wird und mittels der Logik- und Pufferfunktionen von daran angeschlossenen Vermittlungsanschlüssen gesteuert wird. Die Kernvermittlung wird stark vereinfacht, indem die Logik- und Pufferfunktionen zu den Vermittlungsanschlüssen verschoben werden. Die Kernvermittlungsmatrix umfasst eine Vielzahl von Zeilen, Spalten und deren Kreuzungspunkte, was Vermittlungspfade für die Vermittlung von Informationszellen von Eingangspunkten zu Ausgangspunkten in der Matrix bereitstellt. Einzelspeicherpuffer in der Kernvermittlungsmatrix ermöglichen eine temporäre Speicherung und Abgabe von individuellen Informationszellen, wenn sie durch die Matrix hindurchtreten. Die Einfachheit der Kernvermittlungsmatrix ermöglicht es, sie auf einer einzelnen integrierten Schaltung aufzubauen.

Claims

1. Eine Datenübertragungsvermittlung, umfassend:

eine Kernvermittlungs- (12) Matrix, umfassend eine Vielzahl von Zeilen, Spalten und Kreuzungspunkten, die auswählbare Vermittlungspfade für das Routen eines Stroms von Informationszellen von Eingangspunkten zu Ausgangspunkten auf der Matrix bereitstellen;

eine Schnittstellenvorrichtung zwischen externen Informationszellen-Kommunikationsvorrichtungen und der Kernvermittlungsmatrix, wobei die Schnittstellenvorrichtung umfasst:

eine Vielzahl von Eingangsvermittlungsanschlüssen (11A), elektronisch mit der Kernvermittlungsmatrix an den Eingangspunkten verbunden, wobei jeder der Vermittlungsanschlüsse mindestens einen Eingangspuffer (14) umfasst, und einer der Matrixzahlen zugeordnet ist;

eine Vielzahl von Ausgangsvermittlungsanschlüssen (11B), elektronisch mit der Kernvermittlungsmatrix an den Ausgangspunkten verbunden, wobei jeder der Ausgangsvermittlungsanschlüsse einer der Matrixspalten zugeordnet ist; und

eine Vorrichtung zum asynchronen Übertragen und Empfangen des Stroms von Informationszellen von der Kernvermittlungsmatrix;

eine Vielzahl von Einzelzellenpuffern (51), wobei jeder der Einzelzellenpuffer an einem anderen der Kreuzungspunkte der Kernvermittlungsmatrix angeordnet ist; und

eine Vorrichtung zum Berichten an jeden der Eingangsvermittlungsanschlüsse, ob jeder der Einzelzellenkreuzungspunktepuffer auf der den Eingangsvermittlungsanschlüssen zugeordneten Zeile eine Informationszelle enthält;

gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Steuern eines Zugangs der Informationszellen zu der Kernvermittlungsmatrix durch Halten von Informationszellen in einem oder mehreren der Eingangspuffer, bis einer der Einzelzellenkreuzungspunktpuffer leer ist.

2. Die Datenvermittlung von Anspruch 1, wobei eine oder mehrere der Eingangspuffer angepasst sind, Informationszellen zu speichern, bis ausgewählte Vermittlungspfade in der Kernvermittlungsmatrix frei sind.

3. Die Datenvermittlung von Anspruch 1, wobei jeder der Vermittlungsanschlüsse die gleiche Anzahl von Eingangspuffern, wie es Ausgangspuffer von der Kernvermittlungsmatrix gibt, umfasst.

4. Die Datenvermittlung von Anspruch 2, wobei jeder der Vermittlungsanschlüsse einen einzigen Eingangspuffer umfasst, wobei der Eingangspuffer eine Vorrichtung zum Adressieren der Informationszellen an einen oder mehrere einzelne Vermittlungsanschlüsse umfasst.

5. Die Datenvermittlung von Anspruch 1, wobei jeder der Eingangspuffer selektiv dimensioniert wird für den Typ eines Kommunikationsverkehrs, der durch den Puffer zu übertragen ist.

6. Die Datenvermittlung nach Anspruch 5, wobei die Vermittlung eine zugangsgesteuerte ATM-Vermittlung ist, und die Vorrichtung zum Steuern eines Zugangs auf die. Kernvermittlungsmatrix ein ATM-Raumvermittlungsprotokoll umfasst, das logische Adressen von den Vermittlungsanschlüssen in physikalische Adressen in der Kernvermittlungsmatrix übersetzt.

7. Verfahren zum Steuern des Flusses von Informationszellen innerhalb eines Kommunikationssystems mit einer Kernvermittlungs- (12) Matrix, wobei die Kernvermittlungsmatrix eine Vielzahl von Zeilen, Spalten und Kreuzungspunkten und auswählbaren Vermittlungspfaden für das Vermitteln der Informationszellen von Eingangspunkten zu Ausgangspunkten umfasst, wobei die Kernvermittlungsmatrix weiter eine Vielzahl von Einzelzellenpuffern (51) umfasst, wobei jeder der Einzelzellenpuffer an einem anderen der Kreuzungspunkte der Kernvermittlungsmatrix angebracht ist, und wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

elektronisches Verbinden einer Vielzahl von Eingangsvermittlungsanschlüssen (11A) mit den Eingangspunkten der Kernvermittlungsmatrix, wobei jeder der Eingangsvermittlungsanschlüsse mindestens einen Eingangspuffer (14) umfasst, und einer der Matrixzeilen zugeordnet ist;

elektronisches Verbinden einer Vielzahl von Ausgangsvermittlungsanschlüssen (11B) mit den Ausgangspunkten der Kernvermittlungsmatrix, wobei jeder der Ausgangsvermittlungsanschlüsse einer der Matrixspalten zugeordnet ist;

Verbinden eines jeden der Vermittlungsanschlüsse mit einer externen Informationszellen- Kommunikationsvorrichtung;

asynchrones Übertragen und Empfangen des Stroms von Informationszellen von der Kernvermittlungsmatrix; und

Berichten an jeden der Eingangsvermittlungsanschlüsse, ob ein jeder der Einzelzellenkreuzungspunktpuffer an der dem Eingangsvermittlungsanschluss zugeordneten Zeile eine Informationszelle enthält;

gekennzeichnet durch Steuern eines Zugangs der Informationszellen zu der Kernvermittlungsmatrix durch Halten der Informationszellen in einem oder mehreren der Eingangspuffer, bis einer der Einzelzellenkreuzungspunktpuffer frei ist.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt zum Steuern eines Zugangs auf die Kernvermittlungsmatrix ein Speichern der Informationszellen in einem oder mehreren der Eingangspuffer umfasst, bis ausgewählte Vermittlungspfade in der Kernvermittlungsmatrix frei sind.

9. Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt zum Steuern eines Zugangs für die Informationszellen auf die Kernvermittlungsmatrix ein selektives Dimensionieren eines jeden der Eingangspuffer für den Typ von durch den Puffer zu übermittelnden Kommunikationsverkehr umfasst.

10. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt zum Steuern eines Zugangs für die Informationszellen auf die Kernvermittlungsmatrix ein Übersetzen einer logischen Adresse von den Vermittlungsanschlüssen in physikalische Adressen in der Kernvermittlung mit einem Asynchron- Übertragungsmodus-ATM-Raumvermittlungsprotokoll umfasst.