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Die
Erfindung betrifft ein Multiplexverfahren in einem ATM-Telekommunikationsnetz
und einen Vermittlungsknoten, der dieses Verfahren umsetzt. Die
künftigen
ISDN- und Breitbandnetze werden auf einem asynchronen Übertragungsmodus
(bezeichnet mit der englischen Abkürzung "ATM")
beruhen. Dieser asynchrone Übertragungsmodus
wurde vom CCITT genormt: Informationen werden in als Zellen bezeichneten
Paketen übertragen,
die einen Header und eine Nutzlast von fester Länge aufweisen. Der logische
Kanal, dessen Träger
zwischen zwei Knoten des Netzes eine Zelle ist, wird durch eine
virtuelle Pfadkennung und eine virtuelle Verbindungskennung gekennzeichnet,
die im Header jeder Zelle enthalten sind. Infolgedessen kann eine
Quelle Zellen in ihrem eigenen Rhythmus ohne direkten Bezug zu dem
Netz senden, mit dem diese Quelle verbunden ist. Diese Zellen können alle
Diensttypen unterstützen,
wobei sie nur einen einzigen Vermittlungstyp im Netz erfordern:
Die Vermittlung von ATM-Zellen.
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Der
Artikel in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Band
11 (1993), Februar, Nr. 2, New York, USA, ISSN 0733-8716, Seiten 254–263, XP000377943,
MOORS, T., u. a., "ATM
Receiver Implementation Issues",
beschreibt ein Datenübertragungsverfahren
in einem ATM-Netz, das darin besteht, jedes Datenpaket, das eine
größere Länge hat
als die Übertragungskapazität einer
ATM Zelle, zu segmentieren, um dieses Paket in mehreren Zellen zu übertragen;
und anschließend
die Segmente wieder zusammenzusetzen, um das Paket wieder herzustellen.
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Allerdings
sind die genormten Zellen nicht sehr gut für alle Dienste geeignet. Dienste
wie Breitbandtelefonie werden derzeit von einem sogenannten synchronen
Netz unterstützt,
welches synchrone digitale Verbindungen aufbaut. Die Abtastwerte
von 30 Telefonsignalen werden zusammengefasst in wiederkehrenden
Frames übertragen,
wobei jeder Frame in Zeitintervalle unterteilt ist, von denen 30
jeweils den 30 Telefonverbindungen zugewiesen sind. Zumindest während einer
Entwicklungs- bzw. Ausbauphase der ATM-Netze werden die synchronen
Netze weiter bestehen und sogar als Verteilungsnetze für Telefonverbindungen
im synchronen Modus genutzt werden, deren Träger auf dem größten Teil
des Weges Zellen sein werden. Es war daher erforderlich, das Nebeneinanderbestehen
dieser Netztypen zu organisieren.
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 0 609 137 beschreibt eine Zellenbildungsvorrichtung
und eine Zellenrückbildungsvorrichtung
von synchronen digitalen Kanälen,
mit deren Hilfe eine sehr große Zahl
von synchronen Verbindungen mit einem Vermittlungsnetz des Typs
ATM vermittelt werden kann. Diese Vorrichtung setzt in ein und dieselbe
Zelle, welche Träger
eines logischen Kanals ist, Abtastwerte, die jeweils die Signale
einer Vielzahl unterschiedlicher synchroner Verbindungen repräsentierten
und deren Träger
dieser logische Kanal sein kann. Diese Zellenbildungsvorrichtung
verliert somit keine Zeit, um mehrere aufeinanderfolgende Abtastwerte
derselben Verbindung abzuwarten, bis sie Zellen auf effiziente Weise
füllen
kann. Sie hält
somit die Bekanntmachung Q551 des CCITT ein, welche die Durchquerungszeit
für Hin-
und Rückweg
in einem synchronen netz auf eine Millisekunde begrenzt. Diese Zellen
werden als zusammengesetzt Zellen bezeichnet.
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Die
französische
Patentanmeldung Nr. 2 725 095 beschreibt eine Vermittlungsanlage
für die
in zusammengesetzten Zellen enthaltenen Abtastwerte; sowie einen
Zugangsknoten zu einem ATM-Vermittlungsnetz, der solche Vermittlungsanlagen
für Abtastwerte
aufweist, die in zusammengesetzten Zellen enthalten sind.
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Ein
Vermittlungsnetz besteht klassischerweise aus mehreren Stufen von
Schaltmatrizen, wobei die Struktur dieser Stufen so optimiert ist,
dass man eine gegebene Sperrwahrscheinlichkeit für einen gegebenen Verkehr,
für eine
gegebene Anzahl von Eingängen
und für
eine Zellenlänge
erhält,
die in der Norm des CCITT festgelegt ist. Klassische Berechnungen
ermöglichen
die Wahl zwischen mehr oder weniger optimalen Strukturen. Um eine
noch weiter optimierte Struktur zu erhalten, müsste man die Wahlfreiheit der
Zellenlänge
haben, doch dies ist nicht möglich,
da sie genormt ist.
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ATM-Zellen
sind in der Lage, insbesondere einen Datenübertragungsdienst zu übernehmen,
und zwar unter der Voraussetzung, dass die zu übertragenden Daten in Pakten
zusammengefasst sind, die eine Länge
haben, welche der Länge
der Nutzlast einer Zelle entspricht. Falls die Quelle der Daten
eine schwache Übertragungsrate
aufweist, ist es oft unmöglich,
mehrere aufeinanderfolgende Mikropakete aus derselben Quelle abzuwarten,
um jede Zelle auf effiziente Weise zu füllen.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, ein Multiplexverfahren vorzustellen,
das die Möglichkeit schafft,
insbesondere Daten-Mikropakete in genormten ATM-Zellen zu übertragen,
wobei diese Zellen gleichzeitig auf effiziente Weise gefüllt werden.
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Ein
erstes Ziel der Erfindung ist ein Multiplexverfahren in einem ATM-Telekommunikationsnetz, um
ein Zeitmultiplexing von Informationen in ATM-Zellen von fester
Länge durchzuführen, wobei jede
Zelle aufweist:
- – einen Header, der insbesondere
eine virtuelle Pfadkennung und eine virtuelle Verbindungskennung
enthält,
die einen logischen Kanal zwischen zwei Knoten dieses Netzes definieren;
- – und
eine Nutzlast, die aus einer festen Informationsmenge besteht;
darin
bestehend, dass vor dem Routing der Informationen in diesem Knoten
in eine Folge von Zellen, die als Träger desselben logischen Kanals
dienen, als Nutzlast eine Folge von logischen Einheiten platziert wird,
die als Datencontainer bezeichnet werden, welche als Träger eben
dieses logischen Kanals dienen, wobei jeder Container eine Nutzlast
aufweist, die eine größere Datenmenge
als jene der Nutzlast jeder einzelnen Zelle ist und wobei die von
jedem Container transportierte Datenmenge so gewählt wird, dass die Nutzung
dieses Knotens effizienter ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren zum Übertragen
von Daten mit unterschiedlichen Zielen darin besteht, in eine Folge
von Containern, die einen gegebenen logischen Kanal unterstützen, eine
Vielzahl von Datenpaketen zu platzieren, wobei jedes Paket ein Etikett
aufweist, das einen logischen Verweis enthält, mit dem jedes Paket unabhängig geleitet
werden kann, sowie die Länge
dieses Pakets.
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Das
auf diese Weise gekennzeichnete Verfahren ermöglicht, die Nutzung jedes ATM-Vermittlungsknotens
weiter zu optimieren, indem für
jeden Knoten eine für
diesen Knoten optimale Containerlänge verwendet wird. Diese Länge wird
ein für
allemal in Abhängigkeit
von den statistischen Merkmalen des Verkehrs gewählt oder sie ist variabel in
Abhängigkeit
von den aktuellen Merkmalen des Verkehrs. Andererseits ermöglicht es,
die Nutzung der Zellen weiter zu optimieren, indem die Möglichkeit
geschaffen wird, gleichzeitig Daten-Mikropakete (mit einer geringeren
Länge als
die Nutzlast einer Zelle) und Verbindungsabtastwerte in derselben
Zelle zu übertragen,
und zwar dank des Umstands, dass jeder Verbindungsabtastwert durch
seine Position markiert werden kann, wobei seine Länge fest
und bekannt ist und wobei jedes Daten-Mikropaket durch ein Etikett markiert
werden kann, das außerdem
seine Länge angibt.
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Ein
zweites Ziel der Erfindung ist ein Vermittlungsknoten, der dieses
Verfahren umsetzt, und er weist auf:
- – eine erste
Stufe, die mindestens eine sogenannte Hilfs-Schaltmatrix aufweist, um in einer als Container
bezeichneten logischen Einheit Informationen in Gruppen zusammenzufassen,
die von diesem Knoten empfangen wurden und in verschiedenen Zellen
enthalten sind, wobei diese Informationen Datenpakete aufweisen,
die zumindest während
eines Teils ihrer Leitweglenkung in dem Knoten über denselben logischen Kanal
geleitet werden können;
hierbei wird jeder Container von einer Vielzahl von Zellen transportiert,
die denselben logischen Kanal unterstützen und eine Informationsmenge
transportieren, die größer ist als
diejenige der Nutzlast jeder einzelnen Zelle, wobei die von jedem
Container transportierte Informationsmenge so gewählt wird,
dass die Nutzung dieses Knotens effizienter ist;
- – mindestens
eine klassische Zwischenstufe zur Zellenvermittlung, die mit Ausgängen der
ersten Stufe gekoppelte Eingänge
aufweist;
- – eine
letzte Stufe, die mindestens eine sogenannte Hilfs-Schaltmatrix
aufweist, um in unterschiedlichen Zellen, die jeweils verschiedene
logische Kanäle
unterstützen,
Informationen zu platzieren, die in derselben Zelle transportiert
wurden, weil sie im selben Container zusammengefasst waren;
dadurch
gekennzeichnet, dass er mindestens eine Hilfs-Schaltmatrix aufweist, aufweisend: - – einen
ersten Markierungsspeicher, der für das Routing von Datenpaketen
reserviert ist, die Routing-Informationen enthalten und die eine
Identität aufweisen,
mit der einer der Ausgänge
der Hilfsmatrix markiert wird, und die für jedes Daten-Mikropaket ein
neues Etikett enthalten;
- – und
eine erste räumliche
Vermittlungseinrichtung, die in Abhängigkeit von im ersten Markierungsspeicher
gespeicherten Routing-Daten gesteuert wird, um Datenpakete in eine
Zelle zu platzieren, indem jedem Datenpaket jeweils ein neues vom
ersten Markierungsspeicher geliefertes Etikett zugewiesen wird,
und um diese Zelle an einen Ausgang dieser Hilfsmatrix zu liefern,
wobei dieser Ausgang durch eine vom ersten Markierungsspeicher gelieferte
Identität
markiert ist.
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Ein
drittes Ziel der Erfindung ist ein Vermittlungsknoten, der dieses
Verfahren umsetzt und der aufweist:
- – ein Haupt-Zellenvermittlungsnetz,
das Haupteingänge
besitzt, welche die Eingänge
dieses Knotens bilden, sowie Hauptausgänge, welche die Ausgänge dieses
Knotens bilden;
- – und
mindestens ein Hilfs-Zellenvermittlungsnetz, das Eingänge besitzt,
die jeweils mit Hilfsausgängen
des Hauptnetzes verbunden sind, sowie Ausgänge, die jeweils mit den Hilfseingängen des
Hauptnetzes verbunden sind, um:
- – in
derselben als Container bezeichneten logischen Einheit, die eine
höhere
Kapazität
als die Nutzlast einer Zelle hat, Informationen in Gruppen zusammenzufassen,
die in verschiedenen Zellen enthalten sind, wobei diese Informationen
Datenpakete aufweisen und zumindest während eines Teils ihrer Leitweglenkung
in diesem Knoten über denselben
Weg geleitet werden können,
und wobei jeder Container von einer Vielzahl von Zellen transportiert
wird, die denselben logischen Kanal unterstützen;
- – und
um in unterschiedliche Zellen, die jeweils unterschiedliche logische
Kanäle
unterstützen,
Informationen zu platzieren, die in derselben Zelle transportiert
wurden, weil sie in demselben Container zusammengefasst waren;
dadurch
gekennzeichnet, dass er mindestens eine Hilfs-Schaltmatrix aufweist, aufweisend: - – einen
ersten Markierungsspeicher, der für das Routing von Datenpaketen
reserviert ist, die Routing-Informationen enthalten und die eine
Identität aufweisen,
mit der einer der Ausgänge
der Hilfsmatrix markiert wird, und die für jedes Daten-Mikropaket ein
neues Etikett enthalten;
- – und
eine erste räumliche
Vermittlungseinrichtung, die in Abhängigkeit von im ersten Markierungsspeicher
gespeicherten Routing-Daten gesteuert wird, um Datenpakete in eine
Zelle zu platzieren, indem jedem Datenpaket jeweils ein neues vom
ersten Markierungsspeicher geliefertes Etikett zugewiesen wird,
und um diese Zelle an einen Ausgang dieser Hilfsmatrix zu liefern,
wobei dieser Ausgang durch eine vom ersten Markierungsspeicher gelieferte
Identität
markiert ist.
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Anhand
der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Abbildungen wird die Erfindung leichter
verständlich
und weitere Merkmale werden ersichtlich werden:
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1 stellt
in schematischer Form eine Folge von Informationscontainern dar,
die in einer Folge von Zellen platziert sind, wobei diese Container
keine Länge
haben, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Länge einer
Zelle ist;
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2 und 3 veranschaulichen
ein einzelnes Beispiel von Containern, von denen jeder eine Länge gleich
dem Zweifachen der Länge
einer genormten Zelle hat;
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4 stellt
das Übersichtsschaltbild
einer ersten Ausführungsform
des Vermittlungsknotens gemäß der Erfindung
dar;
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5 stellt
das Übersichtsschaltbild
einer zweiten Ausführungsform
des Vermittlungsknotens gemäß der Erfindung
dar;
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6 stellt
eine Schaltmatrix dar, die in diesen beiden Ausführungsformen eingesetzt werden kann.
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1 stellt
das Multiplexverfahren gemäß der Erfindung
anhand eines Beispiels dar, in dem jeder Container eine feste Länge hat,
die zwischen dem Einfachen und dem Zweifachen der Länge einer Zelle
liegt. In diesem Beispiel wird eine Folge von drei Containern CT1,
CT2, CT3 durch eine Folge von Zellen CL1, CL2, CL3 usw. unterstützt. Diese
Zellen haben jeweils einen Header, HD1, HD2, HD3, der eine virtuelle
Pfadkennung und eine virtuelle Verbindungskennung enthält. Die
virtuellen Pfadkennungen dieser Zellen CL1 usw. kennzeichnen alle
denselben Kanal. Die virtuellen Verbindungskennungen können von
einer Zelle zur anderen unterschiedlich sein. Jede dieser Zellen
weist außerdem
eine Nutzlast PL1, PS2, PL3, ... auf.
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Der
Container CT1 sitzt auf den Zellen CL1 und CL2 auf. Er weist eine
Last LD1 auf, die in zwei Teile unterteilt wird, und er weist an
seinem Anfang ein Flag F1 auf, das aus einem festen Muster besteht.
Das Flag F1 und ein erster Teil der Nutzlast LD1 belegen das gesamte
Feld, das für
die Nutzlast PL1 der Zelle CL1 bestimmt ist. Ein zweiter Teil der Nutzlast LD1
belegt einen Teil des Feldes, das für die Nutzlast L2 der Zelle
CL2 bestimmt ist. In diesem Beispiel folgt das Flag F1 unmittelbar
auf den Header HD1 der Zelle CL1, doch dies trifft nicht immer zu,
da die Länge
der Container nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Länge jeder
einzelnen Zelle ist.
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Der
Container CT2 weist ein Flag F2 auf, das aus demselben Muster wie
das Flag F1 besteht und welches dem zweiten Teil der Nutzlast UL1
in der Zelle CL2 folgt. Dem Flag F2 folgt ein erster Teil der Nutzlast
LD2, wobei diese in zwei Teile unterteilt ist. Ein zweiter Teil
der Nutzlast LD2 wird nach dem Header HD3 in der Zelle CL3 platziert.
Der Container CT3 wird nach dem zweiten Teil der Nutzlast LD2 in
der Zelle CL3 platziert. Er beginnt mit einem Flag F3, das mit den
Flags F1 und F2 identisch ist.
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In
diesem Beispiel ist die Länge
jedes der Container CT1, CT2, CT3, ... fest. Sie ist für alle Eingänge eines
gegebenen Vermittlungsknotens dieselbe. Sie wird in Abhängigkeit
von dem Verkehr bestimmt, den dieser Knoten statistisch empfängt. Wenn
diese Container nur leitungsvermittelte Verbindungen unterstützen, kann
die optimale Länge
der Container mit Hilfe von klassischen Berechnungen für einen
statistisch bekannten Verkehr und für eine gegebene Sperrwahrscheinlichkeit
bestimmt werden. Wenn die Container Daten-Mikropakete oder eine
Mischung von Daten-Mikropaketen und Telefonverbindungen unterstützen müssen, kann
die Optimierung der Containergröße durch
eine Simulation erfolgen.
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Nach
einer Ausführungsvariante
kann die Länge
der Container für
denselben Eingang eines Vermittlungsknotens im Lauf der Zeit schwanken.
Primitive eines Containerlängen-Änderungsprotokolls werden
in der Nutzlast eines Containers übertragen, bevor eine Längenänderung
vorgenommen wird.
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Nach
einer anderen Ausführungsvariante weisen
die Container keine Flags auf, sondern sie weisen ein Fehlererkennungs-Codewort analog zu jenem
auf, das im Header von genormten ATM-Zellen verwendet wird. Dieses Codewort
wird nach einem genormten Algorithmus berechnet, der auf die Headerbits
angewandt wird. Mit seiner Hilfe kann ein Übertragungsfehler erkannt werden,
der den Header betrifft. Dieses Codewort ermöglicht außerdem, den Anfang jeder Zelle
zu erkennen. Ein bekanntes Protokoll zur Erkennung des Anfangs und
des Endes jeder Zelle in einer durchgehenden Folge genormter Zellen
besteht darin, dass:
- – fortlaufend ein Codewort
nach diesem genormten Algorithmus berechnet wird;
- – in
der Folge der empfangenen Bits ein Wort abgegriffen wird, das aus
derselben Bitzahl besteht wie das Codewort;
- – das
berechnete Codewort mit den empfangenen Bits verglichen wird und
dass der Schluss gezogen wird, dass der Header einer Zelle erkannt
ist, wenn das berechnete Codewort mit einem abgegriffenen Wort identisch
ist, das fortlaufend entnommen wird.
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Die 2 und 3 stellen
detaillierter zwei Container CT4 beziehungsweise CT5 in einem Beispiel
dar, in dem jeder Container eine Länge von genau gleich dem Zweifachen
der Länge
einer Zelle hat, und er transportiert gleichzeitig Abtastwerte von Telefonverbindungen
und Daten-Mikropakete. In diesem Beispiel haben die Daten die Form
von Mikropaketen, von denen jedes eine geringere Länge als
jene der in einer Zelle transportierbaren Nutzlast aufweist, was
die Möglichkeit
bietet, außerdem
leitungsvermittelte Abtastwerte in derselben Zelle zu transportieren.
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Auf 2 wird
der Container CT4 von einer Zelle CL4 und einer Zelle CL5 unterstützt, welche
die Header HD4 beziehungsweise HD5 haben. Diese Header weisen dieselbe
virtuelle Pfadkennung VP auf, jedoch virtuelle Verbindungskennungen
VC1 beziehungsweise VC2, die voneinander verschieden sind. Auf diesen
Abbildungen sind die mit U gekennzeichneten Felder leere Felder.
In diesem Beispiel transportiert die Zelle CL4: einen Abtastwert
einer Telefonverbindung CH1, einen Abtastwert einer Telefonverbindung
CH2, die in zwei Teile unterteilt ist, um zwei verfügbare, jedoch
nicht zusammenhängende Felder
zu nutzen; einen Abtastwert einer Telefonverbindung CH3, ein Daten-Mikropaket
PK1; und ein Daten-Mikropaket
PK2; sowie zwei Steuerbytes CTR4, mit deren Hilfe Fehler in der
Nutzlast der Zelle CL4 erkannt werden können.
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In
diesem Beispiel wird kein Flag benötigt, um den Anfang jedes Containers
zu kennzeichnen, da das Feld ganz einfach durch den Header einer
von jeweils zwei Zellen erkannt werden kann.
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Die
Zelle CL5 weist auf: einen Abtastwert einer Telefonverbindung CH4,
einen Abtastwert einer Telefonverbindung CH5, ein Daten-Mikropaket
PK3, ein Daten-Mikropaket PK4; und zwei Steuerbytes CTR5, um Fehler
zu erkennen, die sich auf die in der Nutzlast der Zelle CL5 übertragenen
Informationen beziehen. Jedes Mikropaket weist ein Etikett L1, L2, L3,
L4 auf, das aus einem logischen Verweis besteht, mit dessen Hilfe
für jedes
Mikropaket ein unabhängiges
Routing möglich
ist, und eine Längeninformation, mit
dessen Hilfe das Ende des Mikropakets exakt abgegrenzt werden kann.
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3 stellt
den Container CT5 dar, der dem Container CT4 folgt. Er wird von
zwei aufeinanderfolgenden Zellen CL5 und CL7 unterstützt, die
jeweils Header HD6 beziehungsweise HD7 haben. Diese Header weisen
dieselbe virtuelle Pfadkennung VP auf sowie jeweils unterschiedliche
virtuelle Verbindungskennungen VC1 und VC2.
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Diese 3 zeigt,
dass die Container CT4 und CT5 jeweils für jede der virtuellen Verbindungen eine
identische Struktur haben, was die Telefonverbindungen betrifft,
und zwar so lange, wie diese Verbindungen aufgebaut bleiben, und
sie haben eine variable Struktur, was die Daten-Mikropakete betrifft.
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Die
Zelle CL6 transportiert Abtastwerte der Telefonverbindungen CH1,
CH2, CH3 an Positionen, die mit jenen identisch sind, welche von
den Abtastwerten dieser Verbindungen in der Zelle CL4 belegt wurden.
Ebenso transportiert die Zelle CL7 Abtastwerte der Telefonverbindungen
CH4 und CH5 an Orten, die mit jenen identisch sind, die von den
Abtastwerten dieser Verbindungen in der Zelle CL5 belegt wurden.
Dagegen transportiert die Zelle CL6 ein Daten-Mikropaket PK5 mit
einem Etikett L5, das nicht unbedingt dieselbe Länge und auch nicht dieselbe Position
hat wie die Mikropakete PK1 und PK2 in der Zelle CL4.
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Sie
transportiert außerdem
ein Steuerwort CTR6, das von der gesamten Nutzlast abhängt, die von
der Zelle CL6 transportiert wird.
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Ebenso
transportiert die Zelle CL7 ein Mikropaket PK6, das nicht dieselbe
Länge und
auch nicht dieselbe Position hat wie die Mikropakete PK3 und PK4,
die von der Zelle CL5 transportiert wurden. Die Zelle CL7 transportiert
außerdem
ein Steuerwort CTR7, das auf die gesamte von der Zelle CL7 transportierte
Nutzlast berechnet wird.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
kann die Position der Abtastwerte einer gegebenen Verbindung im
Lauf der Zeit unterschiedlich sein, um die Füllung der Zellen zu optimieren.
In diesem Fall werden Primitive eines Positionsänderungsprotokolls der Abtastwerte
in den Containern transportiert.
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In
diesem Beispiel sind die zu übertragenden Daten-Mikropakete Mikropakete
mit einer Länge,
die deutlich kleiner als die Länge
einer Zelle ist, sie könnten
jedoch ebenso gut Daten-Mikropakete sein, die eine größere Länge als
die Nutzlast einer Zelle haben, zum Beispiel das 1,5-Fache der Länge einer Zelle,
wobei ein solches Paket zum Teil auf eine erste Zelle und zum Teil
auf eine zweite Zelle aufgeteilt wird, die denselben Container bilden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform werden
alle Verbindungsabtastwerte in einem ersten Teil des Containers
zusammengefasst, und alle Mikropakete werden in einem zweiten Teil
zusammengefasst. Die Position der Grenze zwischen diesen beiden
Teilen des Containers ist dann eine der Informationen, welche die
Struktur dieses Containers definiert und die von Signalisierungsverbindungen übertragen
werden. Diese Informationen bestehen auch aus der Position der Abtastwerte
jeder Verbindung in dem Container, wobei diese Position für die gesamte
Dauer der Verbindung fest oder auch variabel sein kann.
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4 stellt
eine erste Ausführungsform
des Vermittlungsknotens gemäß der Erfindung
das. Diese Ausführungsform
weist auf:
- – n Eingangsverbindungen IL1,
..., ILn, die jeweils mit n optischen Netzabschlusseinheiten ONU1, ...,
ONUn (für
Englisch "Optical
Network Unit") verbunden
sind, sowie n Ausgangsverbindungen OL1, ..., OLn, die jeweils mit
n optischen Netzabschlusseinheiten ONU'1, ..., ONU'n verbunden sind, wobei jede dieser
optischen Netzabschlusseinheiten mit einem oder mehreren Nutzerendgeräten verbunden
ist, die auf der Abbildung durch Punkte dargestellt sind;
- – p
Eingangsmatrizen IM1, ..., IMp, von denen jede in diesem stark vereinfachten
Beispiel drei Eingänge
und drei Ausgänge
besitzt;
- – p
Ausgangsmatrizen OM1, ..., OMp, von denen jede in diesem stark vereinfachten
Beispiel drei Eingänge
und drei Ausgänge
besitzt;
- – ein
klassisches ATM-Vermittlungsnetz, das mit SN gekennzeichnet ist,
bestehend aus einer Vielzahl nicht dargestellter Stufen, die n Eingänge und
n Ausgänge
aufweisen.
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Jede
der optischen Netzabschlusseinheiten ONU1, ..., ONUn hat einen Ausgang,
der mit einem Eingang von einer der Eingangsmatrizen IM1, ..., IMp verbunden
ist. Jede der optischen Netzabschlusseinheiten ONU'1, ..., ONU'n hat einen Eingang,
der mit einem Ausgang einer der Ausgangsmatrizen OM1, ..., OMp verbunden
ist. Jeder Ausgang jeder Eingangsmatrix IM1, ..., IMp ist mit einem
Eingang des Vermittlungsnetzes SN verbunden. Jeder Ausgang dieses
Netzes SN ist mit einem Eingang von einer der Ausgangsmatrizen OM1,
..., OMp verbunden.
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Die
Ausführung
der Eingangsmatrizen IM1, ..., IMp und der Ausgangsmatrizen OM1,
..., OMp wird weiter unten unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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4 veranschaulicht
die Funktionsweise dieser ersten Ausführungsform durch ein Beispiel,
in dem:
- – ein
Nutzerendgerät
T1, das mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU1 verbunden ist,
eine Zelle CL10 sendet, die Informationen (Abtastwerte von Telefonverbindungen
oder Daten-Mikropaket) enthält,
die für
ein Nutzerendgerät
A bestimmt sind;
- – ein
Nutzerendgerät
T2, das mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU1 verbunden ist,
eine Zelle CL11 sendet, die Informationen enthält, welche für ein Nutzerendgerät B bestimmt
sind;
- – und
ein Nutzerendgerät
T3, das mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU3 verbunden ist, eine
Zelle CL12 sendet, die Informationen enthält, welche für ein Nutzerendgerät C bestimmt
sind.
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Die
Nutzerendgeräte
A und C sind alle beide mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU'1 verbunden, während das
Nutzerendgerät
B mit einer optischen Netzabschlusseinheit ONU'2 verbunden ist. Da die Nutzerendgeräte A, B,
C mit derselben Ausgangsmatrix OM1 verbunden sind, ist es möglich, im selben
Container Informationen zusammenzustellen, die für diese drei Nutzerendgeräte bestimmt
sind, und es ist möglich,
diesen Container bis zur Ausgangsmatrix OM1 wie eine einzige Einheit
zu behandeln. Diese Matrix OM1 hat die Aufgabe, das Routing der
jeweils für
die Nutzerendgerät
A und C einerseits und für
das Nutzerendgerät
B andererseits bestimmten Informationen auf unterschiedliche Weise
zu den Ausgangsverbindungen OL1 beziehungsweise OL2 durchzuführen. Das
Vermittlungsnetz SN hat die Aufgabe, das Routing der Container durchzuführen, von denen
jeder in diesem Beispiel aus zwei Zellen besteht, indem jede dieser
beiden Zelle individuell über denselben
Weg geleitet wird, ohne zu wissen, dass diese beiden Zellen einen
Container bilden.
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In
diesem Beispiel bildet die optische Netzabschlusseinheit ONU1 eine
zusammengesetzte Zelle CL13, die gleichzeitig die für A und
die für
B bestimmten Informationen enthält.
Die optische Netzabschlusseinheit ONU3 leitet die Zelle CL12 weiter, ohne
ihre Nutzlast zu verändern.
Die Eingangsmatrix IM1 bildet einen Container CT6, der aus zwei
aufeinanderfolgenden Zellen CL14 und CL15 besteht, indem sie alle
Informationen darin platziert, die durch die Ausgangsmatrix OM1
verlaufen müssen,
bevor sie an ihren jeweiligen Zielen ankommen. Die für A, B,
C bestimmten Informationen werden folglich in diesem Container CT6
platziert. Das Netz SN leitet die beiden Zellen CL14 und CL15 bis
zu einem beliebigen Ausgang dieses Netzes SN, der mit einem Eingang
der Matrix OM1 verbunden ist.
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Die
Matrix OM1 zerlegt den Container CT6 und platziert die Informationen,
die er enthält,
in zwei Zellen CL16 und CL17, die für die optische Netzabschlusseinheit
ONU'1 beziehungsweise
ONU'2 bestimmt sind.
Die Zelle CL16 ist eine zusammengesetzte Zelle, die für ... [l'information manque]
... und für
B bestimmte Informationen enthält.
Die Zelle CL17 ist eine Zelle, die nur für C bestimmte Informationen
enthält.
Die optische Netzabschlusseinheit ONU'2 überträgt die Zelle
CL17 weiter an das Nutzerendgerät
B, ohne ihre Nutzlast zu ändern.
Die Netzabschlusseinheit ONU'1
zerlegt die zusammengesetzte Zelle CL16 in zwei Zellen CL18 und
CL19, die jeweils nur die Informationen enthalten, die für ... [l'information manque]
... beziehungsweise für
C bestimmt sind.
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5 stellt
das Übersichtsschaltbild
einer zweiten Ausführungsform
des Vermittlungsknotens gemäß der Erfindung
dar. Diese zweite Ausführungsform
weist auf:
- – n Eingangsverbindungen IL1,
..., ILn, die mit optischen Netzabschlusseinheiten ONU1, ..., ONUn verbunden
sind, und n Ausgangsverbindungen OL1, ..., OLn, die jeweils mit
n optischen Netzabschlusseinheiten ONU'1, ..., ONU'n verbunden sind;
- – ein
klassisches ATM-Vermittlungsnetz, das mit SN' bezeichnet wird, das n Haupteinhänge, n Hautpausgänge, n Hilfseingänge und
n Hilfsausgänge
besitzt;
- – ein
anderes ATM-Vermittlungsnetz, das als Hilfsnetz bezeichnet wird
und mit ASN gekennzeichnet wird, aufweisend n Eingänge, die
jeweils mit n Hilfsausgängen
des Netzes SN' verbunden sind,
und n Ausgänge,
die jeweils mit n Hilfseingängen
des Netzes SN' verbunden
sind.
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In
diesem Beispiel weist das Hilfsnetz ASN auf:
- – eine klassische
ATM-Schaltmatrix, die mit M0 gekennzeichnet ist, aufweisend n Eingänge und
n Ausgänge;
- – q
Eingangsmatrizen IM'1,
..., IM'q, von denen jede
in diesem stark vereinfachten Beispiel zwei Eingänge und drei Ausgänge besitzt;
- – q
Ausgangsmatrizen OM'1,
..., OM'q, von denen jede
in diesem stark vereinfachten Beispiel zwei Eingänge und drei Ausgänge besitzt.
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Die
Eingänge
der Matrizen IM'1,
..., IM'q bilden
die n Eingänge
des Netzes ASN. Ihre Ausgänge sind
jeweils mit den n Eingängen
der Matrix M0 verbunden. Die n Ausgänge der Matrix M0 sind jeweils mit
den Eingängen
der Ausgangsmatrizen OM'1,
..., OM'q verbunden.
Die Ausgänge
dieser Ausgangsmatrizen bilden jeweils die n Ausgänge des
Netzes ASN. Die Ausführung
der Eingangsmatrizen IM'1,
..., IM'q und der
Ausgangsmatrizen OM'1,
..., OM'q wird weiter
unten und Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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5 veranschaulicht
die Funktionsweise dieser zweiten Ausführungsform, indem sie den Fall darstellt,
in dem:
- – ein
mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU1 verbundenes Nutzerendgerät T1 eine
Zelle CL21 sendet, die für
ein Nutzerendgerät
A bestimmte Informationen enthält;
- – ein
mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU1 verbundenes Nutzerendgerät T2 eine
Zelle CL22 sendet, die für
ein Nutzerendgerät
B bestimmte Informationen enthält;
- – und
in dem ein mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU3 verbundenes
Nutzerendgerät
T3 eine Zelle CL23 sendet, die für
ein Nutzerendgerät
C bestimmte Informationen enthält.
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Die
Nutzerendgeräte
A und C sind mit derselben optischen Netzabschlusseinheit ONU'1 verbunden, während das
Nutzerendgerät
B mit der optischen Netzabschlusseinheit ONU'2 verbunden ist. Es ist möglich, im
selben Container die für
A, B und C bestimmten Informationen während des größten Teils
des Weges zusammenzustellen, wobei das Netz SN' den Container im letzten Moment zerlegen und
die Informationen zu ihren jeweiligen Zielen leiten kann.
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Die
optische Netzabschlusseinheit ONU1 bildet eine zusammengesetzte
Zelle CL24, indem sie Informationen zusammenstellt, die für die Nutzerendgeräte A und
B bestimmt sind. Die optische Netzabschlusseinheit ONU3 überträgt die Zelle
CL23 weiter, ohne ihre Nutzlast zu ändern. Das Netz SN' greift ein erstes
Mal ein, um die Zellen CL24 und CL23 zu zwei Eingängen des
Hilfsnetzes ASN zu leiten, wobei diese beiden Eingänge zur
selben Eingangsmatrix IM'1 gehören, damit
es dieser möglich
ist, einen Container CT7 zu bilden, der gleichzeitig Informationen
enthält, welche
die optische Netzabschlusseinheit ONU'1 durchlaufen müssen, und Informationen, welche
die optische Netzabschlusseinheit ONU'2 durchlaufen müssen. Der Container CT7 besteht
aus zwei aufeinanderfolgenden Zellen CL25 und CL26. Die Zelle CL26
transportiert für
das Endgerät
C bestimmte Informationen. Die Zelle CL25 transportiert für das Endgerät A bestimmte
Informationen und ebenso für das
Endgerät
B bestimmte Informationen. Die Zelle CL26 transportiert für das Endgerät C bestimmte
Informationen. Dieser Container CT7 wird von der Matrix M0 und einer
Ausgangsmatrix, zum Beispiel OM'q,
bis zu einem Hilfseingang des Netzes SN' geleitet. Letzteres greift nun ein
zweites Mal ein, um das Routing der beiden Zellen CL25 und CL26,
die den Container CT7 bilden, bis zu einem Hilfsausgang dieses Netzes
SN' in identischer
weise durchzuführen; dieser
Hilfseingang ist hierbei mit einem Eingang des Hilfsnetzes ASN verbunden,
der zum Beispiel der Eingangsmatrix IM'q entspricht.
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Die
Matrix IM'q und
die Matrix M0 leiten den Container zu einer Ausgangsmatrix OM'1, welche die Aufgabe
hat, den Container in zwei Zellen CL28 und CL29 zu zerlegen, die
dazu bestimmt sind, die optische Netzabschlusseinheit ONU'1 beziehungsweise ONU'2 zu durchlaufen.
Die Zelle CL28 ist eine zusammengesetzte Zelle, welche die für A bestimmten Informationen
und die für
C bestimmten Informationen enthält.
Die Zelle CL29 enthält
die für
B bestimmten Informationen. Das Netz SN' greift daraufhin ein drittes Mal ein,
um diese beiden Zellen jeweils zu zwei Verbindungen OL1 und OL2
zu leiten, welche sie einerseits zur Netzabschlusseinheit ONU'1 und andererseits
zur Netzabschlusseinheit ONU'2
weiterleiten können.
Die Netzabschlusseinheit ONU'1
zerlegt die zusammengesetzte Zelle CL28 in zwei Zellen CL30 und
CL31, die jeweils nur die für
A bestimmten Informationen beziehungsweise die für C bestimmten Informationen
enthalten. Die Netzabschlusseinheit ONU'2 überträgt die Zelle
CL29 weiter an das Nutzerendgerät
B, ohne ihre Nutzlast zu verändern.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass die für A, B, C bestimmten Informationen
drei Mal das Netz SN' durchlaufen
haben, während
sie es in der auf Abbildung dargestellten Ausführungsform nur einmal durchlaufen.
Die zweite Ausführungsform
verbraucht daher mehr Vermittlungsressourcen. Die zweite Ausführungsform
bietet jedoch den Vorteil, zuverlässiger zu sein, denn die Struktur
des Netzes ASN, die in gewisser Weise parallel zur Struktur des
Netzes SN' verläuft, bietet
die Möglichkeit,
bestimmte Störungen, die
im Netz ASN auftreten können,
zu beheben, während
es in der ersten Ausführungsform
nicht möglich ist,
eine Störung
zu beheben, die sich in einer der Eingangsmatrizen IM1, ..., IMp
oder in einer der Ausgangsmatrizen OM1, ..., OMp ereignet.
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6 stellt
das Übersichtsschaltbild
einer Matrix AM dar, die eine der Matrizen IM1, ..., IMp, OM1, ...,
OMp, IM'1, ...,
IM'q, OM'1, ..., OM'q bilden kann, die
in den in den 4 und 5 dargestellten
Ausführungsbeispielen
eingesetzt werden. Diese Matrix AM weist auf:
- – N Eingänge I1,
..., IN;
- – N
Eingangsverbindungen IC1, ..., ICN, von denen jede einen Eingang
besitzt, der jeweils mit einem der Eingänge I1, ..., IN verbunden ist;
- – einen
ersten Markierungsspeicher M1, der für das Routing der Abtastwerte
der synchronen Telefonverbindungen reserviert ist;
- – eine
erste räumliche
Vermittlungseinrichtung S1, die für die Abtastwerte der synchronen
Telefonverbindungen reserviert ist;
- – einen
zweiten Markierungsspeicher M2, der für das Routing der Daten-Mikropakete
reserviert ist;
- – eine
zweite räumliche
Vermittlungseinrichtung S2, die für die Daten-Mikropakete reserviert
ist;
- – N
Ausgangsverbindungen OC1, ..., OCN;
- – N
Ausgänge
O1, ..., ON, von denen jeder jeweils mit einem Ausgang einer der
Ausgangsverbindungen OC1, ..., OCN verbunden ist;
- – und
eine Steuereinheit CU, die jede Untereinheit dieser Matrix AM steuert.
-
Jede
Eingangsverbindung IC, ..., ICN weist ein Register auf, mit dessen
Hilfe eine jeweils von einer Eingangsklemme I1, ..., IN empfangene
Zelle gespeichert werden kann. Diese Zelle wird in serieller Form
empfangen und durch ein nicht dargestelltes Taktgebersignal, das
von der Steuereinheit CU geliefert wird, gesteuert und gespeichert.
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Der
Markierungsspeicher M1 weist einen Schreibadresseneingang auf, der
mit einem Ausgang der Steuereinheit CU gekoppelt ist, und einen
Leseadresseneingang, der mit einem Ausgang von jeder der Eingangsverbindungen
IC1, ..., ICN gekoppelt ist, um einen Zellenheader HD zu empfangen.
Ein Dateneingang des Speichers M1 ist mit einem Ausgang der Steuereinheit
CU verbunden. Der Inhalt des Markierungsspeichers M1 wird von der
Steuereinheit CU geliefert und unter der Steuerung der Steuereinheit beim
Aufbau der Anrufe hineingeschrieben.
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Jeder
logische Kanal, der zu einem der Eingänge I1, ..., IN führt, ist
durch eine virtuelle Pfadkennung und eine virtuelle Verbindungskennung
markiert, die im Header HD jeder Zelle enthalten sind, die diesen
logischen Kanal unterstützt.
Für jeden
ankommenden logischen Kanal enthält
der Markierungsspeicher auf derselben Zeile:
- – die Kennungen
der synchronen Telefonverbindungen, deren Träger dieser ankommende logische
Kanal ist, wobei diese Kennungen die Positionen dieser Abtastwerte
in einer ankommenden Zelle angeben;
- – die
Kennung eines abgehenden logischen Kanals, die Kennung eines Ausgangs
O1, ..., ON und Kennungen, welche die Positionen angeben, die den
Telefonverbindungs-Abtastwerten in jeder abgehenden Zelle zugewiesen
sind, die diesen logischen Kanal unterstützt;
- – und
die Angabe der Position X, jenseits derer der Inhalt einer ankommenden
Zelle Daten-Mikropakete transportiert, wobei jede Zelle einen ersten Teil
aufweist, der nur Abtastwerte von synchronen Telefonverbindungen
enthält,
und einen zweiten Teil, der nur Daten-Mikropakete enthält, wobei diese
Position von einer Zelle zur anderen variabel ist.
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Diese
Informationen werden an die Steuereinheit CU über nicht dargestellte Signalisierungsverbindungen
geliefert.
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Ein
erster Datenausgang des Speichers M1 ist mit einem gemeinsamen Eingang
der Eingangsverbindungen IC1, ..., ICN verbunden, um ihnen die Angabe
X der Position zu liefern, jenseits derer die Nutzlast einer Zelle
Mikropakete transportiert. Ein zweiter Datenausgang des Speichers
M1 ist mit einem Steuereingang der räumlichen Vermittlungseinrichtung
S1 verbunden, um ihr Routing-Informationen R1 zu liefern, die aus
der Identität
eines der Ausgänge
O1, ..., ON der Matrix AM und aus den Kennungen bestehen, mit denen
die Positionen der Abtastwerte für
synchrone Telefonverbindungen in jeder Zelle des abgehenden logischen
Kanals gekennzeichnet sind. Ein dritter Datenausgang des Speichers
M1 ist mit einem Eingang der räumlichen
Vermittlungseinrichtung S1 verbunden, um ihr einen Header HD' zu liefern, der
im wesentlichen aus Kennungen des abgehenden logischen Kanals besteht.
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Die
Vermittlungseinrichtung S1 weist N Register RG1, ..., RGN auf, um
jeweils den Teil einer Zelle zu speichern, der für die Abtastwerte von synchronen
Telefonverbindungen beziehungsweise für die N Ausgänge O1,
..., ON reserviert ist; und um den Header HD' jeder Zelle zu speichern, die diese
Abtastwerte transportieren soll. Die Vermittlungseinrichtung S1
hat die Aufgabe, die Abtastwerte von synchronen Telefonverbindungen,
die im ersten Teil jeder der ankommenden Zellen enthalten ist, räumlich zu
Ausgangsverbindungen OC1, ..., OCN zu schalten.
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Jede
ankommende Zelle wird in einer der Eingangsverbindungen IC1, ...,
ICN während
der Dauer gespeichert, die für
die Vermittlung der verschiedenen in ihr enthaltenen Informationen
erforderlich ist. Der Inhalt des Headers HD jeder empfangenen Zelle
wird von dieser Eingangsverbindung an den Leseadresseneingang des
Markierungsspeichers M1 geliefert. Eine Lesevorgang im Markierungsspeicher
M1 an dieser Adresse liefert Routing-Informationen R1 an den Steuereingang
der räumlichen
Vermittlungseinrichtung S1, damit diese in jedem der Register RG1,
..., RGN Abtastwerte speichert, die jeweils für die abgehenden Verbindungen
OC1, ..., OCN bestimmt sind. Sie werden in diesen Registern an Positionen
gespeichert, die jenen entsprechen, welche sie in einer abgehenden
Zelle belegen. Der Lesevorgang im Speicher M1 liefert auch den Header
HD' einer abgehenden
Zelle. Dieser Header wird ebenfalls in einem der Register RG1, ...,
RGN gespeichert. Anschließend
wird der Inhalt jedes Registers RG1, ..., RGN zu einer der Ausgangsverbindungen
OC1, ..., OCN übertragen,
die ihn in eine abgehende Zelle einfügt.
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Der
Markierungsspeicher M1 liefert auch die Angabe X der Position, jenseits
derer der Inhalt der ankommenden Zelle als Träger für Daten-Mikropakete dient,
an die Eingangsverbindung IC1, ..., ICN. Jede Eingangsverbindung
IC1, ..., ICN kennt auf diese Weise die Position X, ab der sie mit
dem Lesen der Daten-Mikropakete beginnen kann.
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Der
Markierungsspeicher M2 ist für
das Routing dieser Mikropakete reserviert. Er weist auf: einen mit
einem Ausgang der Steuereinheit CU verbundenen Dateneingang, einen
mit einem Ausgang der Steuereinheit CU verbundenen Schreibadresseneingang,
einen mit einem gemeinsamen Eingang der Eingangsverbindungen IC1,
..., ICN verbundenen Leseadresseneingang und zwei Dateneingänge, die
mit zwei Eingängen
der räumlichen
Vermittlungseinrichtung S2 verbunden sind. Der Markierungsspeicher M2
enthält
Routing-Informationen R2, die aus einer Identität zur Kennzeichnung eines der
Ausgänge
O1, ..., ON der Matrix AM bestehen, und er enthält ein neues Etikett L' für jedes
Daten-Mikropaket.
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Ein
Ausgang der Eingangsverbindungen IC1, ..., ICN ist mit einem Eingang
der räumlichen Vermittlungseinrichtung
S2 verbunden, um an sie die Daten D zu liefern, die in jedem Daten-Mikropaket enthalten
sind. Ein anderer Ausgang der Eingangsverbindungen ICI, ..., ICN
ist mit einem Leseadresseneingang des Markierungsspeichers M2 verbunden,
um an ihn das Etikett L jedes Daten-Mikropakets zu liefern. Wenn
ein Daten-Mikropaket
auf der Eingangsverbindung gelesen wird, wird der Markierungsspeicher
M2 an der Adresse L gelesen. Ein Ausgang des Markierungsspeichers
M2 liefert ein neues Etikett L' für dieses
Datenpaket an einen Eingang der räumlichen Vermittlungseinrichtung
S2. Letztere speichert jedes Daten- Mikropaket, das aus einem neuen Etikett
L' und Daten D besteht,
in einer Warteschlange Q1, ..., QN, die jeweils einer der Ausgangsverbindungen
OC1, ..., OCN entspricht. Diese Warteschlangen Q1, ... QN bieten
die Möglichkeit, Probleme
bei Konflikten aufgrund des asynchronen Eintreffens von Daten-Mikropaketen zu lösen, die
für denselben
Ausgang O1, ..., ON bestimmt sind. Diese Warteschlangen werden auf
bekannte herkömmliche Weise
erzeugt.
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Der
Ausgang jeder Warteschlange Q1, ..., QN der räumlichen Vermittlungseinrichtung
S2 ist jeweils mit einem Eingang einer Ausgangsverbindung OC1, ...,
OCN verbunden, um ihm Daten-Mikropakete
zu liefern, von denen jedes aus einem neuen Etikett L' und Daten D besteht.
Ein Lesevorgang in den Ausgangsverbindungen OC1, ..., OCN wird in
regelmäßigen Abständen über eine
nicht dargestellte Verbindung durch den Steuerkreis CU gesteuert.
Die auf diese Weise auf jeder Ausgangsverbindung gelesene Zelle
wird in serieller Form an den Ausgang O1, ..., ON geliefert, der
dieser Ausgangsverbindung entspricht.