DE69934645T2

DE69934645T2 - Speichereffiziente Leaky-Bucket-Überwachungsvorrichtung zur Verkehrsverwaltung von ATM Datenkommunikationen

Info

Publication number: DE69934645T2
Application number: DE69934645T
Authority: DE
Inventors: Sharad Ch. San Jose Prasad
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1999-10-11
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: EP0993157A2; DE69934645D1; US6381214B1; EP0993157A3; ATE350839T1; EP0993157B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Datenkommunikation und ist genauer auf das Verkehrsmanagement der paketgestützten Datenkommunikation gerichtet.
Auf dem Gebiet der digitalen Kommunikation, ob sie auf die Sprach-, Video- oder Datenkommunikation angewendet wird, sind verschiedene Techniken für die Weiterleitung von Nachrichten zwischen Knoten oder Prozessoren, die in einem Netz verbunden sind, entwickelt worden. Ein derartiger Zugang wird als die paketgestützte Datenkommunikation bezeichnet, bei der bestimmte Netzknoten als Konzentratoren arbeiten, um Abschnitte von Nachrichten, die als Pakete bezeichnet werden, von den Sendeeinheiten zu empfangen. Diese Pakete können im Konzentrator gespeichert werden, wobei sie dann zu einem Zielkonzentrator weitergeleitet werden, an den die durch die Paketadresse angegebene Empfangseinheit gekoppelt ist. Die Größe des Pakets bezieht sich auf die maximale Obergrenze der Informationen, die zwischen den Konzentratoren übertragen werden können (d. h. zwischen den Speicher- und Weiterleitungsknoten), wobei sie typischerweise ein Abschnitt einer Nachricht oder einer Datei ist. Jedes Paket enthält die Kopfinformationen bezüglich der Quell-Netzadresse und der Ziel-Netzadresse, die die richtige Weiterleitung des Nachrichtenpakets erlauben. Die Paketvermittlung mit Paketen mit kurzer Länge sichert, dass die Weiterleitungswege nicht durch lange einzelne Nachrichten übermäßig beherrscht werden, wobei sie folglich die Übertragungsverzögerung in den Speicher- und Weiterleitungsknoten verringert. Die Technologie der paketgestützten Datenkommunikation hat ermöglicht, dass die Kommunikation bei hohen Datenraten, bis zu Hunderten von Megabits pro Sekunde und diese übersteigend, ausgeführt wird.
Ein wohlbekanntes Beispiel eines schnellen Paketvermittlungsprotokolls, das die Effizienz der Paketvermittlung mit der Vorhersagbarkeit der Leitungsvermittlung kombiniert, ist die asynchrone Übertragungsbetriebsart (die im Allgemeinen als "ATM" bezeichnet wird), in der die Paketlängen und die Paketorganisation ungeachtet der Nachrichtenlänge oder des Datentyps (d. h. Sprache, Daten oder Video) fest sind. Die festen Pakete entsprechend dem ATM-Protokoll werden als "Zellen" bezeichnet, wobei jede ATM-Zelle aus dreiundfünfzig Bytes besteht, von denen fünf für den Kopf reserviert sind, während die verbleibenden achtundvierzig von ihnen als die Nutzlast dienen. Entsprechend diesem Protokoll bestehen größere Pakete aus einer Anzahl von ATM-Zellen mit fester Länge. Das Zellenformat mit fester Größe ermöglicht, dass die Vermittlung der ATM-Zellen im Gegensatz zu Software in Hardware implementiert ist, was zu Übertragungsgeschwindigkeiten im Bereich von Gigabits pro Sekunde führt. Außerdem erlaubt die Vermittlung von Zellen anstatt von Paketen einen skalierbaren Benutzerzugriff auf das Netz von wenigen Mbit/s bis zu mehreren Gbit/s, wie es für die Anwendung geeignet ist. Die asynchrone Art der Datenübertragung erlaubt, dass die ATM-Zellen bei der Übertragung von verzögerungstolerantem Datenverkehr, der mit zeitempfindlichem Verkehr, wie Sprache und Video, vermischt ist, über dieselbe Haupttrassen-Einrichtung verwendet werden. Um die Bandbreite für diese verschiedenen Anwendungen effizienter zu verwenden, werden nun Verkehrsmanagementtechniken verwendet, die dem zeitempfindlichen Verkehr bezüglich des verzögerungstoleranten Verkehrs die Priorität geben.
Das Verkehrsmanagement in geschlossener Schleife umfasst die Verwendung von Rückkopplungssignalen zwischen zwei Netzknoten, um die Datenraten der Kanäle mit einem Ziel der Verbesserung des Wirkungsgrads der Bandbreitenverwendung zu steuern. Diese Wirkungsgradverbesserung ist infolge der durch die Komprimierung verursachten Variabilität der Bitrate besonders notwendig, wenn die Übermittlung komprimierter Sprach- und Videoinformationen eingeschlossen ist. In diesem Fall ermöglichen die Rückkopplungssignale dem Netz, entweder die Verfügbarkeit von Bandbreite oder das Vorhandensein einer Überlastung zu übertragen.
Aktuelle Verkehrsmanagementschemata verwenden verschiedene Übertragungskategorien, um die Bandbreite bei der ATM-Kommunikation zuzuweisen. Eine Kategorie mit hoher Priorität ist eine konstante Bitrate (CBR), bei der die Übertragung mit einer konstanten Rate ausgeführt wird. Es sind außerdem zwei Kategorien der Übertragung mit variabler Bitrate (VBR) vorgesehen, eine für Echtzeitinformationen und eine weitere für Nichtechtzeit-Informationen. Eine Kategorie mit niedriger Priorität ist die nicht spezifizierte Bitrate (UBR), bei der die Daten durch die Quelle ohne Garantie der Übertragungsgeschwindigkeit übertra gen werden. In der vor kurzem entwickelten Dienstklasse mit verfügbarer Bitrate (ABR) wird die Rückkopplung von den Netzknoten über die Betriebsmittelmanagement-Zellen (RM-Zellen) oder über explizite Überlastungsanzeigen in den Datenzellen durch den Quell-Netzknoten verwendet, um die Kanalübertragungsrate in Reaktion auf die aktuellen Netzbedingungen und innerhalb bestimmter Übertragungsparameter, die beim Öffnen des Übertragungskanals spezifiziert werden (d. h. im Verkehrs-"Vertrag"), dynamisch zu steuern.
Für die ABR-Dienstklasse einigen sich die Quell- und Zielknoten im Verkehrsvertrag auf die Spitzenzellenrate (PCR) und die minimale Zellenrate (MCR), wobei sie folglich obere und untere Grenzen der Übertragung für eine ABR-Kommunikation festsetzen. Sobald diese Grenzen festgestellt sind, wird ein Flusssteuerungsalgorithmus ausgeführt, typischerweise im Quell-Netzknoten und in den ATM-Vermittlungen, um die gewünschte Übertragungsrate für jeden Kanal zu definieren. Wie im Stand der Technik bekannt ist, können Tausende von Verbindungen zwischen einem gegebenen Paar von Netzknoten gleichzeitig offen sein. Als solches kann das Verkehrsmanagement eine relativ komplexe Operation sein, insbesondere beim Steuern der Kommunikation der ABR-Kategorie.
Am Quell-Netzknoten und außerdem an den Vermittlungen innerhalb des ATM-Netzes (z. B. an den Kanten der Netzbereiche) werden Segmentierungs- und Wiederzusammensetz-Vorrichtungen (SAR-Vorrichtungen) oder Formervorrichtungen verwendet, um die ATM-Zellen entsprechend dem zum Zeitpunkt der Bestellung abgeschlossenen Verkehrsvertrag anzuordnen und zu übertragen. Eine oft verwendete Verkehrsformungsvorrichtung wird im Stand der Technik als ein "undichter Eimer" ("leaky bucket") bezeichnet, da diese Vorrichtung Puffer enthält, die während der Bursts schnell mit Zellendaten gefüllt werden können, die aber ständig Daten über das Netz "entweichen" lassen oder übertragen. Diese Funktionen des undichten Eimers verifizieren effektiv die Übereinstimmung jeder Zelle in Bezug auf ihren Verkehrs-"Vertrag", wobei sie sicherstellen, dass ein oder mehrere Kanäle nicht die Bandbreite unter Ausschluss der anderen beherrschen.
Der Algorithmus, entsprechend dem eine derartige Übereinstimmung definiert ist, wird z. B. in Traffic Management Specification, Version 4.0 (The ATM-Forum, April 1996), Abschnitt 4.4.2, als der generische Zellenraten-Algorithmus oder GCRA bezeichnet. Der GCRA muss gemäß dieser Spezifikation an jeder öffentlichen Benutzer-Netz-Schnittstelle (UNI) als ein Teil der Operationen der Nutzungsparametersteuerung (UPC-Operationen) für die Spitzenzellenrate (PCR) des Zellenverlustprioritäts-Flusses (CLP = 0 + 1) ausgeführt werden; eine ähnliche Verarbeitung ist in der Netzparametersteuerung (NPC) in den Netz-Knoten-Schnittstellen (NNIs) optional, z. B. in dem Fall, in dem ein Abwärtsstrecken-Netzbereich die Ausführung der Verkehrsformung durch Bereiche erfordert, die den Verkehr an ihn übertragen. UPC (und analog NPC) "überwachen" den Verkehr in jeder ATM-Verbindung, um durchzusetzen, dass jede ATM-Verbindung ihren Verkehrsvertrag erfüllt.
Im Grunde ist die Vorrichtung des undichten Eimers ein Behälter von "Tokens", die als ein Maß der verstrichenen Zeit periodisch zum Eimer hinzugefügt werden, wobei ein Token für jede Zelle, von der festgestellt worden ist, dass sie passend ist, aus dem Eimer entfernt wird. Es wird festgestellt, dass eine ankommende Zelle passend ist, falls der Token-Eimer bei ihrer Ankunft nicht leer ist. Wenn der GCRA als ein "Verkehrsformer" verwendet wird, arbeitet er, um den Verkehr bei einer relativ gleichbleibenden Rate zu übertragen, selbst wenn die Zellen in einer "gebündelten" Weise ankommen. In Bezug auf diese Formerfunktion wird der GCRA als eine Funktion des "undichten Eimers" bezeichnet, da die ankommenden Zellen effektiv gespeichert und mit einer festen Rate entlang des Netzes gesendet werden; falls während einer Zeitperiode zu viele Zellen ankommen, läuft der Zellen-"Eimer" über (d. h. der Token-Eimer ist leer), wobei in diesem Fall einige Zellen als nicht passend (als bei einer übermäßig hohen Frequenz ankommend) betrachtet werden und verworfen werden können.
Ein Bit im Kopf jeder ATM-Zelle ist das CLP-Bit (Zellenverlustprioritäts-Bit). Das CLP-Bit erlaubt zwei Prioritäten des Verkehrs, wobei die Zellen mit niedrigerer Priorität CLP(1) verworfen werden können, wie es notwendig ist, um eine angemessene Netzleistung für die Zellen mit höherer Priorität CLP(0) sicherzustellen. Der CLP(0 + 1)-Verkehr bezieht sich auf den Summenverkehr, einschließlich der Flüsse sowohl mit niedrigerer als auch mit höherer Priorität. In Bezug auf die Überwachungsfunktion, wie z. B. unter Verwendung des GCRA, kann, falls festgestellt wird, dass eine CLP(0)-Zelle bei der Ankunft nicht passend ist, diese Zelle durch das Setzen ihres CLP-Bits markiert werden; die markierte Zelle mit hoher Priorität kann dennoch weitergeleitet werden, falls ihre Ankunft den Sum men-CLP(0 + 1)-Parametern entspricht, sie wird aber verworfen, falls ihre Ankunft nicht den Summenparametern entspricht. In jedem Fall kann eine Operation des selektiven Zellenverwerfens alle CLP(1)-Zellen verwerfen, ob sie mit niedriger Priorität übertragen oder auf Grund der Nichtübereinstimmung markiert worden sind.
Der Verkehrsvertrag einer virtuellen Verbindung (VC) oder eines virtuellen Kanals kann viele Teile besitzen. Als ein Beispiel kann ein Teil des Vertrags die Nähe aufeinanderfolgender Zellenankünfte durch das Spezifizieren einer Spitzenzellenrate (PCR) und einer Zellenverzögerungsveränderungs-Toleranz (CDVT) begrenzen. Außerdem kann ein zweiter Teil des Vertrages eine mittlere Verkehrsintensität durch das Spezifizieren einer aufrechterhaltbaren Zellenrate (SCR) und einer Burst-Toleranz (BT) auferlegen, während er einen Grad der Burstiness erlaubt. Andere Teile des Vertrags können sogar Einschränkungen an den Paketstrom auferlegen, von dem der Zellenstrom des VC abgeleitet wird.
Im Betrieb spezifiziert der Verkehrsvertrag jedes VC ein Inkrement (I) und eine Grenze (L). Das Inkrement I ist ein Maß der Zeit, das dem reziproken Wert entweder der PCR oder der SCR, die im Verkehrsvertrag des Kanals spezifiziert sind, entspricht. Die Grenze L entspricht der CDVT oder der BT, wobei sie als solche ein Maß der annehmbaren Abweichung von der idealen Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Zellenankünften oder des maximalen Verarbeitungsrückstands, der auf Zellen zurückzuführen ist, die mit einer Rate ankommen, die größer als die SCR ist, wie sie im Verkehrsvertrag für den Kanal spezifiziert ist, ist. Im Interesse der Klarheit richtet sich die folgende Beschreibung nur an die Verwendung des GCRA, um die Übereinstimmung mit der PCR im Zusammenhang mit dem CDVT-Teil des Vertrags zu verifizieren. Es ist selbstverständlich, dass sowohl der herkömmliche GCRA (als auch die hierin beschriebene vorliegende Erfindung) außerdem für andere Funktionen der Verkehrsvertragsverifizierung und der Verkehrsformung verwendet werden können.
In dieser Hinsicht veranschaulicht 1a ein Beispiel eines herkömmlichen virtuellen Zeitplanungs-Algorithmus für den GCRA, in dem die Übereinstimmung einer Zelle k, die zu einem Zeitpunkt t_a(k) ankommt, unter Verwendung einer theoretischen Ankunftszeit (TAT) bestimmt wird. Die theoretische Ankunftszeit TAT ist ein Zeitpunkt, zu dem eine Zelle ankommen sollte, falls sie exakt mit der PCR übertragen wird. In 1a beginnt der GCRA-Betrieb mit dem Prozess 2, in dem die Zelle k bei einer Überwacherfunktion zur Ankunftszeit t_a(k) ankommt. Im Sinne dieser Beschreibung ist die Überwacherfunktion eine Vorrichtung, die die Verkehrsüberwachungsfunktionen ausführt, wobei sie als solche einer GCRA-Vorrichtung oder einer virtuellen Zeitplansteuerung entspricht; ferner kann die Überwacherfunktion beim Zugang einer ATM-Vermittlung implementiert sein. Wenn die Funktion als ein Former verwendet wird, kann sie in einer SAR-Vorrichtung oder am Ausgang einer ATM-Vermittlung implementiert sein. Der Zeitpunkt t_a(k) entspricht dem Wert eines globalen Zeitgebers zum Zeitpunkt der Ankunft der Zelle k; der globale Zeitgeber ist, wie im Folgenden beschrieben wird, typischerweise ein sehr breiter Zähler (z. B. 48 Bits), der bei jeder Taktperiode inkrementiert wird und beim Überlauf umspringt. Als Nächstes wird durch die Überwacherfunktion die Entscheidung 3 ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Ankunftszeit t_a(k) später als (d. h. größer als) der aktuelle Wert der theoretischen Ankunftszeit TAT ist. Wenn ja (die Entscheidung 3 JA lautet), ist die Zelle k notwendigerweise passend, da ihre Ankunft zu einem Zeitpunkt nach der Ankunft der Zelle k – 1 für denselben Kanal aufgetreten ist, der später war, als durch die PCR des Kanals angegeben ist. In diesem Fall setzt die Überwacherfunktion den aktuellen Wert der theoretischen Ankunftszeit TAT auf die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) und leitet die Steuerung zum Prozess 6 weiter, in dem die Überwacherfunktion die theoretische Ankunftszeit TAT um das Inkrement I inkrementiert, das, wie oben angegeben worden ist, etwa der reziproke Wert der PCR für diesen Kanal ist, der im Verkehrsvertrag spezifiziert ist. Der Prozess erwartet dann den Empfang der nächsten Zelle (k + 1), wobei in diesem Fall der Prozess wiederholt wird.
Falls jedoch die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) der Zelle k die oder früher als (nicht größer als) die theoretische Ankunftszeit TAT ist (d. h. die Entscheidung 3 NEIN lautet), wird als Nächstes die Entscheidung 5 durch die Überwacherfunktion ausgeführt, um die Summe der tatsächlichen Ankunftszeit t_a(k) und der Grenze L mit der theoretischen Ankunftszeit TAT zu vergleichen. Wie oben angegeben worden ist, entspricht die Grenze L der Zellenverzögerungsveränderungs-Toleranz (CDVT), die die maximal erlaubte Abweichung der Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Zellenankünften ist, die im Verkehrsvertrag spe zifiziert ist. Als solche wird, falls die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) innerhalb der Grenze L der theoretischen Ankunftszeit TAT liegt (die Entscheidung 5 NEIN lautet), die Zelle k immer noch als passend betrachtet, wobei die theoretische Ankunftszeit TAT im Prozess 6 mit dem Inkrement I von der tatsächlichen Ankunftszeit aktualisiert wird. Falls jedoch die theoretische Ankunftszeit TAT später als die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) plus die Grenze L ist (die Entscheidung 5 JA lautet), ist die Zelle k nicht passend, wobei die Steuerung zum Prozess 8 weitergegeben wird, in dem die Zelle k markiert oder verworfen wird.
1b veranschaulicht einen weiteren herkömmlichen GCRA, der mittels eines Dauerzustands-Algorithmus des "undichten Eimers" implementiert ist. Bei diesem Zugang kommt wie vorher die Zelle k im Prozess 10 zum Zeitpunkt t_a(k) an. Dann wird der Prozess 12 durch die Überwacherfunktion ausgeführt, um eine Hilfsvariable (X') auf die Differenz des aktuellen Wertes (X) des Zählers des undichten Eimers minus der Differenz zwischen der tatsächlichen Ankunftszeit t_a(k) und einem Zeitpunkt der letzten Übereinstimmung (LCT), zu dem eine Zelle für den aktuellen Kanal, die sich in Übereinstimmung befunden hat, angekommen ist, zu setzen. In der Entscheidung 13 bestimmt die Überwacherfunktion, ob der Wert der Hilfsvariable X' kleiner als null ist; wenn ja (die Entscheidung 13 JA lautet), war die Verzögerung zwischen der Ankunft der Zelle k und dem Zeitpunkt LCT der letzten Übereinstimmung kleiner als der Wert X des Zählers des undichten Eimers. Dann wird die Zelle k als passend betrachtet, wobei der Wert der Hilfsvariable X' im Prozess 14 auf null gesetzt wird; dann aktualisiert der Prozess 16 den Wert X des Zählers des undichten Eimers mit dem Inkrement I (X' wird im Prozess 14 auf null gesetzt), wobei er den Zeitpunkt LCT der letzten Übereinstimmung auf die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) setzt, da sich die Zelle k in Übereinstimmung befunden hat. Dann wartet die Überwacherfunktion bis zum Empfang der nächsten Zelle (k + 1).
Falls andererseits im Prozess 13 festgestellt wird, dass der Wert der Hilfsvariable X' gleich oder größer als null ist (die Entscheidung 13 NEIN lautet), kann die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) so früh sein, um die Zelle k nicht passend zu machen. Wie vorher lautet die Entscheidung 13 in dem Fall NEIN, in dem sich die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) um eine relativ kleine Zeitperiode vom Zeitpunkt LCT der letzten Übereinstimmung unterscheidet. Dann bestimmt die Entschei dung 15, ob der Wert der Hilfsvariable X' größer als die Grenze L ist; falls ja (die Entscheidung 15 NEIN lautet), ist die Zelle k passend, wobei dann der Prozess 16 durch die Überwacherfunktion ausgeführt wird, um den Wert des Zählers X des undichten Eimers einzustellen (damit er gleich dem aktuellen Wert der Hilfsvariable X' plus das Inkrement I ist) und um den Zeitpunkt LCT der letzten Übereinstimmung auf die Ankunftszeit t_a(k) zu aktualisieren. Falls jedoch der Wert der Hilfsvariable X' gleich der oder kleiner als die Grenze L ist, befindet sich die Zelle k nicht in Übereinstimmung; dann wird der Prozess 18 ausgeführt, um je nachdem die Zelle k zu markieren oder zu verwerfen.
Viele Überwacherfunktionen, ob sie in einer Netzschnittstelle oder in einer Vermittlung innerhalb eines Netzes oder insbesondere in ATM-Vermittlungen des WAN-Kerns implementiert sind, wickeln nun große Zahlen virtueller Kanäle ab, die sich in einigen Fällen auf Hunderttausende belaufen. Die Komplexität der Ausführung der Verkehrsformung nimmt dramatisch mit der Anzahl der abgewickelten Kanäle zu, insbesondere wenn ABR-Kommunikationen eingeschlossen sind. Insbesondere nehmen die Speicheranforderungen, die beim Ausführen des GCRA eingeschlossen sind, im hohen Maße zu, insbesondere mit der Anzahl der Bits (z. B. vierzig), die im Allgemeinen beim Darstellen der Zeit in derartigen Vorrichtungen verwendet wird.
Im US-Patent 5.260.932 ist eine Anordnung beschrieben, bei der die Anzahl der Bits, die die globale Zeit darstellen, begrenzt werden kann, um das Volumen des Kontexts für jede virtuelle Leitung zu verringern. Außerdem ist die Auswertung der Bitraten innerhalb des Umfangs des Oberbegriffs der hierzu beigefügten Ansprüche erörtert.
Die europäische Patentanmeldung EP 0555925 besitzt die Aufgabe, durch Bitverringerung den Gesamtspeicherbedarf zu verringern. Dies wird erreicht, indem die Zeitreferenz jedesmal zeitlich verschoben wird, wenn eine Datenzelle auftritt, wobei es sowohl durch einen Kanal als auch durch regelmäßig wiederkehrende Zeitpunkte, die durch die Überwachungsvorrichtung autonom bestimmt werden, erlaubt wird.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft Verfahren und Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen dargelegt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen weiter beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht sind, worin:
1a und 1b Ablaufpläne sind, die den Betrieb der herkömmlichen Implementierungen des generischen Zellenraten-Algorithmus veranschaulichen;
2 ein Stromlaufplan in Blockform eines Kommunikationssystems ist, das eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
3a ein Stromlaufplan in Blockform einer ATM-Netzschnittstelle ist, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
3b ein Stromlaufplan in Blockform einer ATM-Vermittlung ist, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
4 ein Speicherabbild des Parameterspeichers im ATM-Hub nach 3 ist, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist;
5a eine Zeitleiste ist, die ein Beispiel der Theorie des Betriebs einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
5b ein Ablaufplan ist, der die verallgemeinerten Operationen des undichten Eimers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
6 ein Stromlaufplan in Blockform der Abschnitte der Zeitplansteuerung der ATM-Netzschnittstelle nach 3a ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist;
7 ein Ablaufplan ist, der den Betrieb der Schaltungsanordnung nach den 6 und 8 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
8 ein Stromlaufplan in Blockform der Formungsschaltungsanordnung in der Zeitplansteuerung nach 6 ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie aus der folgenden Beschreibung offensichtlich wird, kann die vorliegende Erfindung an verschiedenen Orten in einem Gesamtdatenkommunikationsnetz verwendet werden. Spezifischer ist die Erfindung vorteilhaft, wenn sie in Schnittstellen innerhalb eines Datenkommunikationsnetzes verwendet wird, das entsprechend den Protokollen der asynchronen Übertragungsbetriebsart (ATM-Protokollen) arbeitet, in erster Linie in Netzschnittstellen und Vermittlungen, in denen eine Verkehrsformung oder -überwachung auszuführen ist. Die folgende Beschreibung wird im Zusammenhang mit einem derartigen Netz gegeben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit anderen Netzanwendungen verwendet werden kann, in denen die Übertragungsrate von einem oder mehreren Kanälen zu überwachen oder zu managen ist, wie es für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet offensichtlich ist, die sich auf die folgende Beschreibung beziehen. Es ist selbstverständlich vorgesehen, dass derartige alternative Anwendungen und Verwendungen der vorliegenden Erfindung innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, wie er im Folgenden beansprucht ist.
2 veranschaulicht ein Beispiel eines großen Datenkommunikationsnetzes, um verschiedene Orte darin zu veranschaulichen, an denen die Verkehrsformung und -überwachung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden können. In diesem Beispiel sind verschiedene Benutzer-Arbeitsplatzrechner 20 im Netz an Orten verteilt, die sich nicht nur in einer logischen Weise verändern (d. h. an verschiedenen logischen Orten oder Adressen im Netz verteilt sind), sondern die außerdem an weit variierenden weltweiten physikalischen Orten verteilt sein können. Diese beispielhaften Arbeitsplatzrechner 20 veranschaulichen, dass die ATM-Kommunikation schließlich zwischen einzelnen menschlichen Benutzern auftritt, wobei sie computerlesbare Daten, Video-Bitströme und Daten für die Audiowiedergabe enthalten kann.
Der ATM-Hub 22 ist in dem Beispiel nach 2 an zwei Arbeitsplatzrechner 20 angeschlossen. Die Arbeitsplatzrechner 20 sind in diesem Beispiel in einem "reinen" ATM-Netz (in denen die Tisch-Arbeitsplatzrechner die ATM-Adapter enthalten), einem emulierten LAN (in dem das ATM-Netz ein vorhandenes LAN unterstützt) oder einem LAN des Ethernet-Typs, so dass jeder Arbeitsplatzrechner 20 mit dem ATM-Hub 22 in Verbindung steht, angeordnet; selbstverständlich können die Arbeitsplatzrechner 20 alternativ in einem Token-Ring-LAN oder einem anderen LAN-Typ angeordnet sein. Ein Beispiel eines herkömmlichen reinen ATM-Netzes ist in Introduction to SONET ATM (Texas Instruments Inc., 1996) beschrieben, während ein Beispiel eines emulierten LAN in LAN Emulation Over ATM Specification, Version 1.0 (The ATM Forum, Januar 1995) beschrieben ist. Der ATM-Hub 22 enthält die notwendige Funktionalität, um jene Übermittlungen von einem der Arbeitsplatzrechner 20 zu erkennen, die vorgesehen sind, über das Netz nach 2 zu einem entfernten Ziel übertragen zu werden, und um diese Übermittlungen zur ATM-Vermittlung 24 weiterzuleiten. In einer ATM-Desktop-Anordnung ist die Schnittstelle zwischen den Arbeitsplatzrechnern 20 und dem ATM-Hub 22 vom Typ einer Benutzer-Netz-Schnittstelle (vom UNI-Typ), während die Schnittstelle zwischen dem ATM-Hub 22 und der ATM-Vermittlung 24 vom Typ einer Netz-Knoten-Schnittstelle (vom NNI-Typ) ist. In einem Ethernet-/ATM-Hub ist die Schnittstelle zwischen dem Arbeitsplatzrechner 20 und dem ATM-Hub 22 vom Ethernet-Typ, während die Schnittstelle zwischen dem ATM-Hub 22 und ATM-Vermittlung 24 vom UNI-Typ ist.
Die ATM-Vermittlung 24 ist eine herkömmliche Vermittlungsvorrichtung zum Übertragen von ATM-Protokoll-Kommunikationen zwischen dem ATM-Hub 22 und dem öffentlichen ATM-Netz, das durch den öffentlichen ATM-Bereich 26₀ angegeben ist. Die ATM-Vermittlung 24 enthält die Schaltungsanordnung für das Ausführen jener Verkehrsmanagementaufgaben, die durch die geeigneten ATM-Spezifikationen erforderlich sind, wie z. B. die Traffic Management Spezification, Version 4.0 (The ATM Forum, April 1996). Außerdem enthält die ATM-Vermittlung 24 eine derartige Formatierungs-Schaltungsanordnung, die für das Anlegen von Signalen an die spezielle Einrichtung und das Empfangen von Signalen von der speziellen Einrichtung nützlich sind, über die die Übermittlungen mit dem öffentlichen ATM-Bereich 26₀ stattfinden sollen; in diesem Beispiel verbindet die Faseroptik-Einrichtung FO die ATM-Vermittlung 24 mit dem öffentlichen ATM-Bereich 26₀ . In dieser Hinsicht können die Operationen, wie z. B. die Überwa chung und, falls durch den öffentlichen ATM-Bereich 26₀ benötigt, die Verkehrsformung, durch die ATM-Vermittlung 24 ausgeführt werden.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, enthält das ATM-Kommunikation-Netz verschiedene "Bereiche" 26, wie z. B. jene, die durch verschiedene Internet-Haupttrassen-Anbieter und dergleichen aufrechterhalten werden können. Die öffentlichen ATM-Bereiche 26₀ , 26₁ im Netz nach 2 können z. B. durch verschiedene Fernanbieter aufrechterhalten werden, von denen jeder Anforderungen an den Verkehr festlegen kann, der nicht nur von seinen eigenen Schnittstellen, sondern außerdem von den anderen Bereichen 26 zu ihm übertragen wird. Als solche sind im Beispiel nach 2 die Vermittlungen 28₀ und 28₁ zwischen den öffentlichen ATM-Bereichen 26₀ , 26₁ so vorgesehen, dass dort eine Schnittstelle des NNI-Typs vorhanden ist. Es kann erforderlich oder erwünscht sein, dass die Verkehrsformungs- und -überwachungsfunktionen durch die ATM-Vermittlungen 28₀ , 28₁ ausgeführt werden, wobei die Verkehrsformungsanforderungen in erster Linie durch den Empfangsbereich 26 für jeden Kanal definiert werden.
Im Beispiel nach 2 ist der Router 30 veranschaulicht, wie er über eine Schnittstelle vom UNI-Typ an den öffentlichen ATM-Bereich 26₁ angeschlossen ist. Wie im Stand der Technik bekannt ist, sind die Router, wie z. B. der Router 30, an mehrere lokale Netze (LANs) angeschlossen. In diesem Fall verbindet der Router 30 die lokalen Netze LAN₁, LAN₂ miteinander, von denen jedes mehrere Arbeitsplatzrechner 20 besitzt. In diesem Beispiel sind die lokalen Netze LAN₁, LAN₂ vom Token-Ring-Typ, sie können jedoch selbstverständlich alternativ von einem Ethernet-Typ sein. Der Router 30 dient folglich dazu, die Kommunikation zwischen den Arbeitsplatzrechnern 20 in den lokalen Netzen LAN₁, LAN₂ miteinander auszuführen und die Kommunikation zwischen den Arbeitsplatzrechnern 20 in den lokalen Netzen LAN₁, LAN₂ und dem öffentlichen ATM-Bereich 26₁ (und darüber hinaus) auszuführen.
Während 2 den öffentlichen ATM-Bereich 26₀ als an die ATM-Vermittlung 24 und den ATM-Hub 22 gekoppelt und den öffentlichen ATM-Bereich 26₁ als über den Router 30 an die lokalen Netze LAN₁, LAN₂ gekoppelt veranschaulicht, steht selbstverständlich jeder der öffentlichen ATM-Bereiche 26₀ , 26₁ mit vielen verschiedenen Einrichtungen, einschließlich Routern, ATM-Vermittlungen, ATM-Hubs und dergleichen, in Verbindung. Die Anordnung nach 2 ist hierin einfach beispielhaft vorgesehen.
Wie oben angegeben worden ist, können in jeder der Schnittstellen vom UNI-Typ oder vom NNI-Typ Verkehrsformungs- und -überwachungsfunktionen eingeschlossen sein. Entsprechend den aktuellen ATM-Spezifikationen, die in Traffic Management Specification, Version 4.0 (The ATM-Forum, April 1996) dargelegt sind, sind bei den UNI-Schnittstellen Nutzungsparametersteuerungs-Operationen (UPC-Operationen), einschließlich des generischen Zellenraten-Algorithmus (GCRA), erforderlich, während bei den NNI-Schnittstellen die Netzparametersteuerungs-Operationen (NPC) optional sind. Wie oben angegeben worden ist, können die NPC-Operationen durch einen Abwärtsstrecken-Netzbereich benötigt werden, so dass eine angemessene Verkehrsformung der ankommenden Zellen darauf gestützt werden kann. Als solche sind unter abermaliger Bezugnahme auf 2 sowohl der ATM-Hub 22, die ATM-Vermittlungen 24, 28₀ , 28₁ als auch der Router 30 vorzugsweise so konstruiert, dass sie die Fähigkeit zum Ausführen der Überwachung des undichten Eimers, der Verkehrsformung oder beider gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen, wie im Folgenden beschrieben wird; wobei in dem Fall, in dem bestimmte dieser Funktionen eine derartige Verkehrsformung und -überwachung nicht ausführen müssen (z. B. falls die Abwärtsstrecken-Netzelemente derartige Operationen nicht erfordern), diese Prozesse und Funktionen einfach gesperrt werden können.
Nun wird unter Bezugnahme auf 3a die Architektur des ATM-Hubs 22, insbesondere bezüglich des Ausführens der Operationen der Verkehrsformung und -überwachung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, beschrieben. Wie oben angegeben worden ist, ist der ATM-Hub 22 sowohl an die Arbeitsplatzrechner 20, z. B. über ein Ethernet-LAN, als auch außerdem an die ATM-Vermittlung 24 für die ATM-Kommunikation angeschlossen. In diesem Beispiel muss deshalb der ATM-Hub 22 zusätzlich zu seinen Funktionen des Hub-Managements außerdem die Ethernet-Pakete, die eine Länge von etwa 1.500 Bytes besitzen, in ATM-Zellen mit fester Länge für die Übertragung von den Arbeitsplatzrechnern 20 zur ATM-Vermittlung 24 und umgekehrt für die empfangenen Übertragungen umsetzen.
Die Konstruktion des ATM-Hubs 22 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie 3a gezeigt ist, wird nun beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung enthält der ATM-Hub 22 die Vermittlungsstruktur 40, die die empfangenen ATM-Pakete und -Zellen zum geeigneten Ziel weiterleitet; in dieser Hinsicht enthält der ATM-Hub 22 die ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 und die Ethernet-Vermittlungsanschlüsse 42, unter denen die ATM-Übermittlungen durch die Vermittlungsstruktur 40 weitergeleitet werden. Die ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 verbindet den ATM-Hub 22 mit der ATM-Übertragungseinrichtung, über die die ATM-Übermittlungen ausgeführt werden, während die Ethernet-Vermittlungsanschlüsse 42 Ethernet-Übermittlungen von und zu den Arbeitsplatzrechnern 20 oder einem Netz, wie z. B. dem Internet oder einem Intranet-LAN-Hub, empfangen bzw. senden. In diesem Beispiel enthält die Vermittlungsstruktur 40 die notwendige Funktionalität, um jene Übermittlungen von den Arbeitsplatzrechnern 20 (oder von irgendeiner anderen Quelle, die an einen der Ethernet-Vermittlungsanschlüsse 42 gekoppelt ist) zu erkennen, die für das ATM-Netz vorgesehen sind, und um diese Übermittlungen zur ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 weiterzuleiten.
Die ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 enthält die Schnittstelle 31 der physikalischen ATM-Schicht, die die Verarbeitungsschaltungsanordnung der ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 an die physikalische Übertragungseinrichtung anschließt, über die die ATM-Übermittlungen ausgeführt werden. Die Schnittstelle 31 der physikalischen ATM-Schicht ist an die SAR-Vorrichtung 32 gekoppelt, die die Funktionen der Segmentierung und Wiederzusammensetzung für die durch die ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 abgewickelte Umsetzung ausführt. Ein Beispiel einer geeigneten SAR-Vorrichtung 32 für die Verwendung im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die TNETA 1575 ATM Segmentation and Reassembly Device, die von Texas Instruments Incorporated (dem Anmelder der vorliegenden Erfindung) verfügbar ist, die programmiert ist, um die im Folgenden beschriebenen Operationen auszuführen. Die ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 enthält außerdem die Zeitplansteuerung 33, die an die Schnittstelle 31 der physikalischen ATM-Schicht und außerdem an die SAR 32 gekoppelt ist und die die GCRA-Funktion des undichten Eimers, die im Folgen den beschrieben ist, beim Ausführen der Funktionen der Verkehrsformung und Verkehrsüberwachung ausführt, wie es geeignet ist. Die SAR-Vorrichtung 32 ist über einen lokalen PCI-Bus PCIBUS mit dem PCI-Controller 30 verbunden; der PCI-Controller 30 ist wiederum mit der Mikroprozessor-Zentraleinheit 34 und dem Speicher 36 verbunden, die den Gesamtbetrieb der ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 steuern. Der Paketpufferspeicher 38 ist außerdem mit dem Bus PCIBUS verbunden, wobei er die Informationen über jeden der ATM-Flüsse, die übertragen werden, speichert, wie im Folgenden beschrieben wird. Die Strukturschnittstelle 37 schafft eine Schnittstelle des Busses PCIBUS und seiner residenten Vorrichtungen mit der Vermittlungsstruktur 40.
Wie durch 3a nahegelegt wird, sind mehrere Ethernet-Vermittlungsanschlüsse 42 vorgesehen, (wobei in 3a für die Klarheit nur zwei gezeigt sind). Jeder der Ethernet-Vermittlungsanschlüsse 42 enthält herkömmliche Funktionen zum Umsetzen der übertragenen Informationen zwischen den ATM- und Ethernet-Formaten und -Protokollen. In dieser Hinsicht enthält jeder Ethernet-Vermittlungsanschluss 42 die Strukturschnittstelle 37, die mit der Vermittlungsstruktur 40 in Verbindung steht, und die Endgeräte-Anschlusssteuerung (MAC) oder die Schnittstelle der physikalischen Schicht (PHY) 39 des Ethernets, die mit der zugeordneten Vorrichtung oder dem zugeordneten Netz (z. B. dem Internet, dem Intranet-LAN-Hub oder dem Arbeitsplatzrechner) in Verbindung steht. Die zugeordneten Prozessoren und die andere funktionale Schaltungsanordnung der Ethernet-Vermittlungsanschlüsse 42 sind für die Klarheit nicht gezeigt.
Die Konstruktion nach 3a kann außerdem verwendet werden, um einen Router oder eine Mehrfachschicht-Vermittlung zu verwirklichen. In diesen Fällen verarbeiten entweder die Prozessoren in der ATM-Aufwärtsstreckenkarte 35 und den Ethernet-Vermittlungsanschlüssen 42 oder irgendein anderer Prozessor, der in einem Zentralmodul resident ist, die Paketköpfe, wobei sie die Pakete anhand der Inhalte ihrer Kopffelder und Weiterleitungstabellen zu den geeigneten Anschlüssen übertragen. Eine Zentraleinheit in dieser Anordnung würde außerdem die Weiterleitungsprotokolle ausführen und die Weiterleitungstabellen auf dem neuesten Stand aufrechterhalten.
3b veranschaulicht eine weitere Implementierung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der die Verkehrsüberwachungs- und -formungs funktionen am Zugang und am Ausgang jeder der ATM-Vermittlungen 24, 28 ausgeführt werden. In dieser Hinsicht veranschaulicht 3b die Konstruktion der Leitungskarte 37, die für die Implementierung innerhalb der ATM-Vermittlungen 24, 28 geeignet ist. Die Leitungskarte 37 enthält mehrere Schnittstellen 39₀ bis 39_k der physikalischen Schicht, von denen jede die Verarbeitungsschaltungsanordnung der Leitungskarte 37 an die physikalischen Verbindungen anschließt, über die die ATM-Übermittlungen ausgeführt werden. Diese physikalischen Verbindungen können Metalleiter, wie z. B. Koaxialkabel oder Leitungen mit verdrillten Adernpaaren, Faseroptik-Einrichtungen, drahtlose Verbindungen und dergleichen, enthalten. Jede der Schnittstellen 39 der physikalischen Schicht ist folglich spezifisch verwirklicht, um die Schnittstellenfunktionalität für diese spezielle physikalische Verbindung bereitzustellen.
Wie in 3b gezeigt ist, ist die Überwacher-/Formerfunktion 33 innerhalb der Leitungskarte 37 vorgesehen, die mit jeder Schnittstelle 39 der physikalischen Schicht in Verbindung steht. Die Überwacher-/Formerfunktion 33 führt die GCRA-Funktion des undichten Eimers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie im Folgenden beschrieben wird, in Zusammenarbeit mit dem Parameterspeicher 38 aus. Falls die Überwachungsfunktion der Überwacher-/Formerfunktion 33 freigegeben ist, wird der Eingangszellenstrom, der über die Leitung ankommt, nach einer Übereinstimmung mit anwendbaren Verkehrsverträgen überprüft. Ähnlich verarbeitet die durch die Überwacher-/Formerfunktion 33 ausgeführte Formungsfunktion den Ausgangszellenstrom, falls sie freigegeben ist, bevor er auf die Leitung ausgesendet wird. Die Überwacher-/Formerfunktion 33 steht mit dem Puffer-/Warteschlangen-Manager 41 in Verbindung, der im Zusammenhang mit dem Pufferspeicher 43 die Übermittlung der ATM-Zellen zu und von der (nicht gezeigten) ATM-Vermittlungs-"Struktur" steuert. Wie im Stand der Technik bekannt ist, enthält die Vermittlungsstruktur die notwendige und geeignete Schaltungsanordnung zum Weiterleiten einzelner ATM-Zellen von der Quelle zum Ziel; wobei verschiedene Typen und Implementierungen der Vermittlungsstruktur im Stand der Technik wohlbekannt sind. Wie aus 3b offensichtlich ist, arbeiten die Schnittstellen 39 der physikalischen Schicht folglich, um den ATM-Verkehr von und zu der ATM-Vermittlung sowohl zu empfangen als auch zu senden, wobei die Weiterleitung der ATM-Zellen über eine Verwirklichung einer ATM-Vermittlungsstruktur ausgeführt wird.
Entweder in der ATM-Netz-Schnittstelle nach 3a oder in der ATM-Vermittlung nach 3b ist der Parameterspeicher 38 ein Speicherbetriebsmittel zum Speichern von Informationen hinsichtlich jedes der ATM-Kanäle, die durch das spezielle System abgewickelt werden. Dieser Parameterspeicher 38 speichert sowohl die Indikatoren für jeden der Kanäle hinsichtlich der verschiedenen Zellenraten, mit denen die Übermittlungen für diesen Kanal auszuführen sind, als auch die Kanalkennungen, wie z. B. die Kennung des virtuellen Pfades (VPI) oder die Kennung des virtuellen Kanals (VCI), für diesen Kanal. Spezifisch speichert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Parameterspeicher 38 für jeden Kanal die Werte des Inkrements (I), der Grenze (L) und ein Feld (TAT – L), das der Differenz zwischen der aktuellen theoretischen Ankunftszeit für diesen Kanal und seiner Grenze L entspricht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung speichert der Parameterspeicher 38 für einige der Kanäle außerdem die Zeitstempel-Versatz- und -Basiswerte, die jedem Kanal zugeordnet sind, wobei der Wert des Zeitstempels den Zeitpunkt anzeigt, zu dem die nächste Zelle für diesen Kanal für die Übermittlung zu verarbeiten ist. In dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Parameterspeicher 38 Zweiunddreißig-Bit-Wörter in der Größenordnung von 64 k enthalten.
4 veranschaulicht die Inhalte eines Abschnitts des Parameterspeichers 38 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 4 veranschaulicht ist, enthält der Parameterspeicher 38 mehrere Einträge 44, wobei jeder Eintrag 44 einem der virtuellen Kanäle oder VC (die außerdem als Flüsse bezeichnet werden) zugeordnet ist, die der ATM-Hub 22 oder die ATM Vermittlung 24, 28 (je nachdem) zu einem gegebenen Zeitpunkt verarbeiten kann. In dem Beispiel nach 4, in dem 2048 VCs gleichzeitig abgewickelt werden können, sind 2048 (oder 2 k) Einträge 44₀ bis 44₂₀₄₇ im Parameterspeicher 38 gespeichert.
Jeder der Einträge 44 kann Felder enthalten, die einem entsprechenden virtuellen Kanal zugeordnet sind, wie z. B. Indikatoren der Zellenraten, mit denen die Übermittlungen für diesen Kanal auszuführen sind, und Kanalkennungen (VPI oder VCI), wie oben angegeben worden ist (derartige Indikatoren sind für die Klarheit in 4 nicht gezeigt). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält jeder Eintrag 44_j außerdem das Inkrementfeld I_j, dessen Wert dem reziproken Wert der Spitzenzellenrate (PCR) des zugeordneten Kanals entspricht; die PCR ist die Zellenrate, die in dem Verkehrsvertrag spezifiziert ist, der für den Kanal abgeschlossen ist. Jeder Eintrag 44j enthält außerdem ein Grenzfeld L*_j, das der Zellenverzögerungsveränderungs-Toleranz (CDVT) entspricht und als solches ein Maß der maximalen garantierten Verzögerung zwischen den Zellenankünften ist, die in dem Verkehrsvertrag für den Kanal spezifiziert ist. Der * zeigt an, dass das Grenzfeld L*_j für die Effizienz der Berechnung, wie im Folgenden beschrieben wird, als das Zweierkomplement seines tatsächlichen Werts gespeichert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält jeder Eintrag 44_j außerdem ein Feld der theoretischen Ankunftszeit (TAT – L)*_j, dessen Wert einen Zeitpunkt (der als ein Zählwert eines globalen Zeitgebers gemessen wird, wie im Folgenden beschrieben wird) anzeigt, zu dem eine Zelle ankommen kann und trotzdem durch die Funktion der Überwachung oder Verkehrsformung als zur Zellenrate des Verkehrsvertrags passend betrachtet wird. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Feld (TAT – L)*_j als das Zweierkomplement seines tatsächlichen Werts gespeichert, wobei es anstatt der tatsächlichen theoretischen Ankunftszeit (TAT) selbst die Differenz der theoretischen Ankunftszeit (TAT) und des Grenzfeldes L für den entsprechenden Kanal speichert. Außerdem ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Feld (TAT – L)*_j für jeden Eintrag 44_j mit weniger Bits als der Anzahl der Bits gespeichert, die verwendet wird, um die globale Zeit im ATM-Hub 22 darzustellen. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im Folgenden beschrieben wird, ist z. B. das Feld (TAT – L)*_j anstatt als ein Vierzig-Bit-Feld, das den vierzig Bits entspricht, die verwendet werden, um die globale Zeit darzustellen, als ein Zweiundzwanzig-Bit-Feld gespeichert. In dieser Weise sind die Speicheranforderungen des Parameterspeichers 18 im hohen Maße verringert, in der Tat um 36 kbit in diesem Beispiel (2 k Einträge 44 mal achtzehn Bits).
Unter Bezugnahme auf 5a wird nun die Theorie des Betriebs des GCRA des undichten Eimers, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung implementiert ist, allgemein bezüglich einer beispielhaften Sequenz beschrieben. 5a ist eine Zeitleiste, die bezüglich der globalen Zeit die Ankunft mehrerer Zellen für einen spezifischen virtuellen Kanal VC veranschaulicht. In dem Beispiel nach 5a gehört jede Ankunftszeit t_a zu einer Zelle desselben virtuellen Kanals VC, wobei es selbstverständlich ist, dass die Zellen von anderen Kanälen an verschiedenen Stellen während dieses Bereichs der globalen Zeit ankommen. Zum Zeitpunkt t_a(1) kommt die Zelle 1 an; vor diesem Zeitpunkt ist basierend auf vorhergehenden Zellenankünften die theoretische Ankunftszeit für die Zelle 1 (TAT₁) noch nicht verstrichen, wobei als solche die tatsächliche Ankunftszeit der Zelle 1 früh ist (z. B. ist t_a(1) kleiner als TAT₁). Die tatsächlich Ankunftszeit t_a(1) liegt jedoch innerhalb der Grenze L der TAT₁ (d. h. t_a(1) < TAT₁ – L). Als solche liegt die frühe Ankunft der Zelle 1 innerhalb der Zellenverzögerungsveränderungs-Toleranz (CDVT) dieses virtuellen Kanals VC, wobei als solche die Zelle 1 als passend betrachtet wird. Gemäß der GCRA-Implementierung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung basiert die theoretische Ankunftszeit der nächsten Zelle, der Zelle 2, auf der späteren der tatsächlichen Ankunftszeit der aktuellen Zelle t_a(1) und der aktuellen theoretischen Ankunftszeit TAT₁. Weil in diesem Beispiel TAT₁ später als (d. h. größer als) die tatsächlich Ankunftszeit t_a(1) ist, wird die TAT₂ auf die Summe aus der TAT₁ plus den Inkrementwert I gesetzt. Wie oben angegeben worden ist, ist das Inkrement I die Periode zwischen den Zellenankünften eines Kanals mit der Spitzenzellenrate PCR.
In dem Beispiel nach 5a kommt die Zelle 2 zur Ankunftszeit t_a(2) an, die nach der theoretischen Ankunftszeit TAT₂ liegt. Demzufolge ist die Zelle 2 durch Definition passend, da sie ihrer theoretischen Ankunftszeit TAT₂ nicht vorangeht. Weil t_a(2) nach TAT₂ liegt, wird die nächste theoretische Ankunftszeit TAT₃ als die Summe aus der tatsächlichen Ankunftszeit t_a(2) und dem Inkrement I gespeichert.
Das Beispiel nach 5a veranschaulicht eine nicht passende Zelle 3, die mehr als die Grenze L vor der theoretischen Ankunftszeit TAT₃ ankommt. Mit anderen Worten, die Zelle 3 liegt außerhalb der Zellenverzögerungsverände rungs-Toleranz (CDVT) für ihren Kanal vor ihrer theoretischen Ankunftszeit TAT₃, wobei sie folglich nicht zum GCRA passend ist. Diesem Beispiel könnte die Zelle 3 einfach verworfen werden, oder, falls der GCRA gemäß der CLP(0 + 1)-Priorität arbeitet, für das Verwerfen markiert werden. Die theoretische Ankunftszeit TAT₃ selbst muss nicht aktualisiert werden, da ihr Wert für den Vergleich mit der Ankunftszeit einer erneuten Sendung der Zelle 3 oder irgendeiner anderen Zelle für diesen Kanal verwendet werden kann.
Der allgemeine Betrieb des GCRA gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann folglich bezüglich eines Ablaufplans beschrieben werden, wie er in 5b gezeigt ist. Bei der Zellenankunft wird die Entscheidung 45 ausgeführt, um die tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) mit der Zeit, die durch die aktuelle theoretische Ankunftszeit für die Zelle und den virtuellen Kanal VC minus den Grenzwert L definiert ist, mit anderen Worten mit der Differenz TAT – L, zu vergleichen. Falls die Ankunftszeit früher als (kleiner als) TAT – L ist (die Entscheidung 45 JA lautet), ist die ankommende Zelle nicht passend, wobei sie zu markieren oder zu verwerfen ist. Falls die Ankunftszeit der aktuellen Zelle wenigstens so spät wie TAT – L ist (die Entscheidung 45 NEIN lautet), ist die Zelle passend, wobei die verbleibenden Operationen verwendet werden, um den Wert der theoretischen Ankunftszeit für die nächste Zelle für diesen Kanal zu aktualisieren. Die Entscheidung 46 wird in dieser Hinsicht ausgeführt, um zu bestimmen, ob die aktuelle tatsächliche Ankunftszeit t_a(k) später als der aktuelle Wert der theoretischen Ankunftszeit TAT ist. Wenn ja (die Entscheidung 46 JA lautet), wird im Prozess 47 der aktuelle Wert der theoretischen Ankunftszeit TAT zur aktuellen tatsächlichen Ankunftszeit t_a(k) fortgeschaltet. In jedem Fall (die Entscheidung 46 lautet JA und der Prozess 47 wird ausgeführt oder die Entscheidung 46 lautet NEIN und der Prozess 47 wird übersprungen) wird der Prozess 49 ausgeführt, um den Wert der theoretischen Ankunftszeit TAT für den Kanal zu aktualisieren, indem der Inkrementwert I zu ihm addiert wird. Als solche ist die nächste theoretische Ankunftszeit TAT für den Kanal die spätere der aktuellen Ankunftszeit t_a(t) oder der aktuellen theoretischen Ankunftszeit TAT plus den Inkrementwert I. Dieser Betrieb des Ablaufs nach 5b entspricht den in 5a dargestellten und oben erörterten Beispielen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist, wie oben angegeben worden ist, ein Feld mit verringerter Bitbreite in den Einträgen 44 des Parameterspeichers 38 für die Speicherung der theoretischen Ankunftszeit TAT für jeden entsprechenden virtuellen Kanal vorgesehen, wobei die Verringerung bezüglich der Bitbreite des Wertes der globalen Zeit erfolgt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden im Gegensatz zu den vierzig Bits, mit denen die globale Zeit dargestellt wird, zweiundzwanzig Bits verwendet, um die theoretische Ankunftszeit TAT zu speichern (tatsächlich wird, wie oben angegeben worden ist, anstatt der theoretischen Ankunftszeit TAT des Kanals der Differenzwert TAT – L in jedem Eintrag 44 gespeichert). Als solcher ist der Zeitbereich, der durch die verringerte Bitbreite der TAT – L-Darstellung darstellbar ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kleiner als der Zeitbereich, der durch die größere Bitbreite des globalen Zeitgebers darstellbar ist (22 Bits gegen 40 Bits in diesem Beispiel). Als solche erfordert die Verwendung der kleineren Darstellung von TAT – L gemäß der vorliegenden Erfindung die Betrachtung des Umspringens der Zeitdarstellungen mit verringerte Bitbreite im Parameterspeicher 38, das selbstverständlich mit einer größeren Häufigkeit als das Umspringen der globalen Vierzig-Bit-Zeitbasis auftritt.
5a veranschaulicht einen Zeitbereich R, der durch den Parameterspeicher 38 (spezifisch durch die TAT – L-Werte jedes Eintrags darin) dargestellt wird. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Zeitbereich R vorzugsweise größer als ein ausgewähltes Vielfaches des Inkrementwerts I; in dem hierin beschriebenen Beispiel ist der Zeitbereich R größer als oder gleich dem Dreifachen des Inkrementwerts I (d. h. R ≥ 3I). In dem Beispiel nach 5a ist der Zeitbereich R etwa gleich dem Dreifachen des Inkrementwertes I. Selbstverständlich ist in Anbetracht dessen, dass die verschiedenen virtuellen Kanäle VC, die analysiert werden, unterschiedliche Inkrementwerte I besitzen, der Zeitbereich R wenigstens so lang wie das gewünschte Vielfache des größten zulässigen Wertes I. Es wird erwartet, dass in Anbetracht dessen, dass der Inkrementwert I für einen Kanal dem reziproken Wert der Spitzenzellenrate (PCR) des Kanals entspricht, der Bereich der Inkrementwerte I relativ gut gesteuert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Differenzfeld (TAT – L) in jedem Eintrag 44 des Parameterspeichers 38 (d. h. für jeden in Betrieb befindlichen virtuellen Kanal VC) mit der aktuellen globalen Zeit verglichen, derartige Vergleiche werden sowohl sequentiell (VC_{i
+ 1} wird nach VC_i) als auch wiederholt (die nächste Runde der Untersuchungen beginnt, sobald die aktuelle Runde endet) untersucht. In diesem Beispiel, in dem das Differenzfeld (TAT – L) zweiundzwanzig Bits breit ist, werden die niedrigstwertigen Bits (z. B. zwanzig LSBs mit zwei angehängten führenden Nullen) der globalen Zeit periodisch mit dem Differenzfeld (TAT – L) verglichen. Die Periodizität, mit der derartige Vergleiche ausgeführt werden, ist vorzugsweise die Inkrementzeit I für den Kanal. Diese Vergleiche werden im Hintergrund ausgeführt, ohne die Ankunft einer dem Kanal zugeordneten Zelle zu erfordern; in der Tat wird bei Ankunft einer Zelle für den Kanal die Prüfung der Übereinstimmung entsprechend dem allgemeinen Betrieb ausgeführt, der oben bezüglich 5b erörtert worden ist. Die Ankunftszeit t_a(k) einer Zelle entspricht einem Zeitwert t' innerhalb des Bereichs R, wobei t_a(k) = t' + nR gilt und n eine nichtnegative ganze Zahl ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt der periodische Vergleich im Hintergrund, ob der durch die LSBs der globalen Zeit dargestellte Wert den des aktuellen Wertes des Differenzfeldes (TAT – L) für einen Kanal übersteigt. Wenn ja, wird das Differenzfeld (TAT – L) auf null zurückgesetzt, und wenn nein, wird das Differenzfeld (TAT – L) nicht aktualisiert. Das Zurücksetzen des Differenzfeldes (TAT – L) auf null, wenn nach der durch das Differenzfeld (TAT – L) spezifizierten Zeit keine Zelle angekommen ist, vereinfacht den Gesamtbetrieb, da in diesem Fall das nächste Differenzfeld (TAT – L)_{j + 1} nach der Zellenankunft notwendigerweise auf die tatsächliche Ankunftszeit der Zelle plus den Inkrementwert I gesetzt wird; außerdem ist eine derartige Zellenankunft notwendigerweise passend, da die dem Differenzfeld (TAT – L) entsprechende Zeit bereits vergangen ist. Im Ergebnis ist die längste Zeit, die ein virtueller Kanal funktionieren kann, ohne dass eine Zelle ankommt oder sein Differenzfeld (TAT – L) im Hintergrund aktualisiert wird, 2I; dies ist so, weil der Vergleich im Hintergrund sofort vor dem Zeitpunkt des Differenzfeldes (TAT – L) ausgeführt werden kann (nachdem er eine Inkrement-I-Zeit davor ausgeführt worden ist), wobei er dann während einer weiteren Inkrement-I-Zeit da nach nicht ausgeführt wird. Falls während dieser 2I-Periode der globale Zeitwert mit verringerter Breite (22 Bits) umspringt, sind die Ankunftszeit der vorhergehenden Zelle und die neue Ankunftszeit notwendigerweise um wenigstens die Inkrement-I-Zeit getrennt, weil in diesem Beispiel der Zeitbereich R größer als oder gleich 3I ist. Diese Beziehung erlaubt eine signifikante Rationalisierung in der Verkehrsformungs- und -überwachungsfunktion gemäß dem GCRA gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie nun ausführlich beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 6 wird nun die Konstruktion eines Abschnitts der Zeitplansteuerung 33 zum Ausführen der GCRA-Operationen des Typs eines undichten Eimers ausführlich beschrieben. Wie oben angegeben worden ist, bezieht sich die Zeitplansteuerung 33 auf die Implementierung nach 3a; alternativ kann sich die Zeitplansteuerung 33 nach 6 auf die Überwacher-/Formerfunktion 33 in der Implementierung nach 3b beziehen. Die als die Zeitplansteuerung 33 in 6 veranschaulichte Schaltungsanordnung ist selbstverständlich in Anbetracht der anderen von dieser Vorrichtung im ATM-Hub 22 (und anderen Anwendungen, wie z. B. den Vermittlungen 24, 28, dem Router 30 usw. im System nach 2) benötigten Operationen nur ein Teil der Gesamtfunktionalität der Zeitplansteuerung 33. Ein Beispiel der Konstruktion einiger der anderen Funktionen in der Zeitplansteuerung 33 ist im US-Patent 6.205.151 bereitgestellt.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Zeitplansteuerung 33 an den Parameterspeicher 38 gekoppelt, der in dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Einträge 44 für jeden der virtuellen Kanäle VCs enthält, die durch die Zeitplansteuerung 33 abgewickelt werden, derartige Einträge 44 sind so angeordnet, wie oben bezüglich 4 beschrieben worden ist. Diese Kopplung kann über den Bus PCIBUS, wie in 3a veranschaulicht ist, oder direkt, wie in 3b gezeigt ist, ausgeführt werden. Die Lade-/Speichereinheit 50 der Zeitplansteuerung 33 schafft die Schnittstellen- und Steuerfunktionen für das Lesen und Schreiben der Daten aus dem und in den Parameterspeicher 38; in diesem Beispiel ist die Lade-/Speichereinheit 50 betreibbar, um die Inhalte eines ausgewählten Eintrags 44 im Parameterspeicher 38 zu lesen, eine derartige Auswahl wird z. B. durch die Indexschaltung 58 ausgeführt, und um die gelesenen Inhalte des Eintrags 44 in den Registern 52 zu speichern; umgekehrt ist die Lade- /Speichereinheit 50 betreibbar, um die Inhalte der Register 52 in einen ausgewählten Eintrag 44 des Parameterspeichers 38 zu schreiben, wie durch die Indexschaltung 58 angegeben wird. Selbstverständlich kann die Lade- und Speicherfunktionalität in der Zeitplansteuerung 33 in alternativen Verwirklichungen von der Lade-/Speichereinheit 50 entsprechend dem Stand der Technik bekannter Techniken implementiert sein. Die Register 52 sind an die Formungsschaltungsanordnung 64 gekoppelt, wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird.
Die Zeitplansteuerung 33 enthält einen globalen Zeitgeber 54, der in Reaktion auf ein auf der Leitung CLK empfangenes Taktsignal einen Vierzig-Bit-Zähler fortschaltet, der einen Zeitwert repräsentiert, der innerhalb der Zeitplansteuerung 33 (und wie gewünscht anderswo im ATM-Hub 22) zu verwenden ist. Dieser Vierzig-Bit-Wert wird innerhalb der Zeitplansteuerung 33 dem I-Zeitgeber 56 und der Überwachungsschaltungsanordnung 64 auf dem Bus GT dargestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei führende Nullen an die zwanzig LSBs vom Bus GT angehängt, um eine Zweiundzwanzig-Bit-Zeitdarstellung auf den Leitungen GT22 zu bilden; die Leitungen GT22 sind an einen Eingang des Addierers 60 angelegt, wie in 6 gezeigt ist.
Wie oben bezüglich 4 beschrieben worden ist, enthält jeder Eintrag 44j des Parameterspeichers 38 das Differenzfeld (TAT – L)*_j, das die Zweierkomplement-Darstellung der Differenz des aktuellen Wertes der theoretischen Ankunftszeit (TAT_j) für den Kanal j und seines Grenzwertes L_j ist. In der Zeitplansteuerung 33 wird, wie in 6 gezeigt ist, der Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_j von den Registern 52 (nachdem er durch die Lade-/Speichereinheit 50 aus dem Parameterspeicher 38 wiedergewonnen worden ist) zu einem zweiten Eingang des Addierers 60 weitergeleitet. Der Addierer 60 vergleicht folglich durch das Addieren des Zweierkomplements des Differenzfeldes (TAT – L)*_j und des Zeitwerts auf den Leitungen GT22 effektiv diese Werte an seinen Eingängen und zeigt mit dem Vorzeichenbit an, welcher der zwei Eingänge die größere Größe besitzt. Das höchstwertige Bit des Ergebnisses wird durch den Addierer 60 auf der Leitung SGN zu einem Eingang der UND-Funktion 62 weitergeleitet. Die UND-Funktion 62 empfängt den Zweiundzwanzig-Bit-Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_j an einem weiteren Eingang und führt eine bitweise logische UND-Operation jedes Bits des Differenzfeldes (TAT – L)*_j mit dem Signal auf der Lei tung SGN vom Addierer 60 aus. Die Ausgabe der UND-Funktion 62 wird zurück zu den Registern 52 dargestellt.
Im Betrieb führen der Addierer 60, die UND-Funktion 62 und die andere Schaltungsanordnung der Zeitplansteuerung 33, die in 6 veranschaulicht sind, den Vergleich im Hintergrund der aktuellen globalen Zeit mit dem Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_j für jeden analysierten virtuellen Kanal VC aus. Umgekehrt führt die Formungsschaltungsanordnung 64 der Zeitplansteuerung 33 die Verkehrsformungsfunktion bei jeder ankommenden Zelle beim Steuern der ATM-Übertragungen aus. Die Schaltungsanordnung 64 kann alternativ die Verkehrsüberwachungsoperationen bei ankommenden ATM-Zellen ausführen, um in Abhängigkeit von der Implementierung die Übereinstimmung mit dem Verkehrsvertrag sicherzustellen; wie aus der folgenden Beschreibung offensichtlich wird, ist der Betrieb der Zeitplansteuerung 33 beim Bestimmen der Übereinstimmung zu den Funktionen sowohl der Verkehrsformung als auch der Verkehrsüberwachung äquivalent. Der Betrieb der Ausführung im Hintergrund der Zeitplansteuerung 33 wird nun bezüglich 7 in Kombination mit 6 beschrieben.
Die Bandbreite der Zugriffe auf den und von dem Parameterspeicher 38 ist vorzugsweise hoch genug, so dass eine ausreichende Bandbreite zu und von dem Parameterspeicher 38 immer noch verbleiben würde, um die Vergleiche im Hintergrund und die Aktualisierungen auszuführen, selbst wenn der Überwachungsprozess im Vordergrund auf den Parameterspeicher 38 für die Zellen zugreift, die kontinuierlich mit der Leitungsrate ankommen. Falls z. B. die Überwachungsfunktion im Vordergrund so konstruiert ist, dass sie einen Lese- und einen Schreibzugriff auf den Parameterspeicher 38 innerhalb jeder Zellenzeit ausführt, sollte der Parameterspeicher 38 so konstruiert sein, dass er zwei Lese- und zwei Schreibzugriffe pro Zellenzeit unterstützt, wobei der zweite Lese- und Schreibzugriff für den Hintergrundprozess verfügbar sind. In dieser Weise kann die Zeit als "geschlitzt" betrachtet werden, so dass während eines gegebenen Zeitschlitzes entweder ein Lesen oder ein Schreiben entweder durch den Vordergrundprozess oder durch den Hintergrundprozess ausgeführt werden können. Um ein Lesen und ein Schreiben sowohl durch den Vordergrundprozess als auch den Hintergrundprozess zu erlauben, würde dann jede Zellenzeit wenigstens vier Parameterspeicherzugriffs-Zeitschlitze enthalten.
Wie in 7 veranschaulicht ist, bestimmt die Zeitplansteuerung 33 zuerst in der Entscheidung 65, ob eine ATM-Zelle angekommen ist; im oben angegebenen Beispiel mit geschlitzter Zeit würde die Entscheidung 65 einmal für jedes Paar von Parameterspeicherzugriffs-Zeitschlitzen (oder in diesem Beispiel für jede Halbzellenzeit) ausgeführt werden. Wie in 6 veranschaulicht ist, empfangen die Formungsschaltungsanordnung 64 und die Lade-/Speichereinheit 50 ein Signal auf der Leitung ARR, das die Ankunft einer ATM-Zelle anzeigt, wobei sie folglich die Entscheidung 65 ausführen. Falls eine ATM-Zelle angekommen ist, wird ein Laden für den der angekommenen Zelle zugeordneten Kanal VC_j ausgeführt, wobei die Steuerung zum im Folgenden beschriebenen Überwachungsprozess 68 weitergeht. Falls keine ATM-Zelle angekommen ist (die Entscheidung 65 NEIN lautet), wird unter Verwendung einer Kanal-ID vom Indexregister 58 ein Laden für den Kanal VC_m ausgeführt. Das Indexregister 58 kann durch ein Signal auf der Leitung RSTRT zurückgesetzt werden, wobei es durch den invertierten Zustand der Leitung ARR inkrementiert wird, falls keine Zelle ankommt. In diesem Fall geht die Steuerung zum Hintergrundprozess 66 weiter, dessen Betrieb nun beschrieben wird.
Bei der Bestimmung, dass ein Vergleich im Hintergrund für einen Kanal VC_m auszuführen ist (die Entscheidung 69 JA lautet), wird als Nächstes der Prozess 70 durch die Lade-/Speichereinheit 50 ausgeführt, um die Inhalte des Differenzfeldes (TAT – L)*_m vom entsprechenden Eintrag 44_m des Parameterspeichers 38 für den Kanal VC_m wiederzugewinnen und diese Inhalte in einem der Register 52 zu speichern. Als Nächstes wird dann durch den Addierer 60 der Zeitplansteuerung 33 durch das Addieren der Zweierkomplement-Darstellung des Differenzfeldes (TAT – L)*_m zum aktuellen Wert der globalen Zeit auf den Leitungen GT22 und das Weiterleiten des Vorzeichenbits auf der Leitung SGN zur UND-Funktion 62 die Entscheidung 71 ausgeführt.
Falls die aktuelle globale Zeit auf den Leitungen GT22 eine größere Größe als der Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_m besitzt, wird das Vorzeichenbit der durch den Addierer 60 ausgeführten Addition null (da die Differenz eine positive Größe besitzt). Diese Situation entspricht dem Fall, in dem die Entscheidung 71 einen JA-Wert zurückschickt. In diesem Fall beginnt die UND-Funktion 62 dann den Prozess 72, indem sie jedes Bit des Wertes des Differenzfeldes (TAT – L)*_m in Reaktion darauf zu null macht, dass das Vorzeichenbit auf der Leitung SGN von der durch den Addierer 60 ausgeführten Addition null ist; dieser auf null gesetzte Wert wird zu den Registern 52 für die Speicherung im Differenzfeld (TAT – L)*_m des entsprechenden Eintrags 44m des Parameterspeichers 18 weitergeleitet. Wie oben angegeben worden ist, ist das Zurücksetzen des Differenzfeldes (TAT – L)*_m in Anbetracht dessen, dass die nächste Zellenankunft für den virtuellen Kanal VC_m passend ist (die Grenze der theoretischen Ankunftszeit minus ihre CDVT ist vergangen), und außerdem in Anbetracht dessen, dass der nächste Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_m durch das Addieren des Inkrementwerts I zur tatsächlichen Ankunftszeit der Zelle erzeugt wird, zulässig. Falls andererseits die globale Zeit auf den Leitungen GT22 den durch das Differenzfeld (TAT – L)*_m angegebenen Zeitpunkt noch nicht überschritten hat (die Entscheidung 71 NEIN lautet), empfängt die UND-Funktion 62 einen Eins-Wert auf der Leitung SGN, die die aktuellen Bitwerte des Differenzfeldes (TAT – L)*_m zurück zu den Registern 52 für die erneute Speicherung (oder einfach das Nichtschreiben) in den Eintrag 44_m des Parameterspeichers 38 zurückleitet. In jedem Fall (die Entscheidung 71 lautet JA oder NEIN) wird im Prozess 74 der Index m in der Indexschaltung 58 fortgeschaltet, wobei die Steuerung zum Prozess 65 zurückkehrt, von dem der Hintergrundvergleichsprozess 66 (beim Fehlen einer Zellenankunft während des Zeitschlitzes für den Überwachungsprozess oder während irgendeines Hintergrundprozess-Zeitschlitzes) für den nächsten virtuellen Kanal VC_{m + 1} wiederholt werden kann.
Es wird erwartet, dass die Zweiundzwanzig-Bit-Größe für das Differenzfeld (TAT – L)* mehr als angemessen ist, selbst für eine große Anzahl von Kanälen, die durch die Zeitplansteuerung 33 abzuwickeln ist. In einem Beispiel des Hintergrundvergleichsprozesses 66 ist beobachtet worden, dass für die Ausführung Taktzyklen in der Größenordnung von 9/2 erforderlich sind. Selbst unter der Voraussetzung einer riesigen Anzahl virtueller Kanäle, nämlich 64 k, würden weniger als 2²⁰ Taktzyklen erforderlich sein, um den Prozess 66 an allen 64 k virtuellen Kanälen auszuführen. Die für das Differenzfeld (TAT – L)* erlaubten zweiundzwanzig Bits schaffen folglich wenigstens vier derartige Durchgänge des Hinter grundvergleichsprozesses 66 innerhalb eines Umspringens des Differenzfeldes (TAT – L)*.
Nun wird unter Bezugnahme auf 8 die Konstruktion der Formungsschaltungsanordnung 64 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung enthält die Formungsschaltungsanordnung 64 sowohl eine Schaltungsanordnung zum Bestimmen, ob eine angekommene Zelle passend ist, als auch außerdem eine Schaltungsanordnung zum Aktualisieren des Wertes der theoretischen Ankunftszeit für den Kanal durch das Aktualisieren des Differenzfeldes (TAT – L)* für den Kanal. Für die Verwendung durch beide Abschnitte sind die Inhalte von einem der Register 52 in 6 für einen virtuellen Kanal VC_j veranschaulicht, für den eine Zelle k vor kurzem angekommen ist, wobei es das Grenzfeld L* (als eine Zweierkomplement-Darstellung des tatsächlichen Wertes, wie oben angegeben worden ist), das Inkrementfeld I und das Differenzfeld (TAT – L)* enthält.
Der Abschnitt der Formungsschaltungsanordnung 64 zum Bestimmen, ob eine Zelle passend ist, enthält den Addierer 76, der an einem Eingang den Abschnitt des Registers 52 empfängt, der dem Differenzfeld (TAT – L)* entspricht. Der andere Eingang des Addierers 76 empfängt den LSB-Abschnitt der globalen Zeit vom globalen Zeitgeber 54 auf den Leitungen GT22 (auf denen zwei führende Nullen zu den zwanzig LSBs der globalen Zeit vom globalen Zeitgeber 54 angehängt sind, wie oben beschrieben worden ist). Der Addierer 76 stellt an seinem Ausgang eine vorzeichenbehaftete Zweiundzwanzig-Bit-Summe dar. Das Vorzeichenbit wird auf der Leitung S1 einem (invertierenden) Eingang des ODER-Gatters 82 und außerdem (über den Inverter 79) einem Eingang des UND-Gatters 80 dargestellt. Die einundzwanzig Größenbits vom Ausgang des Addierers 76 werden auf den Leitungen CM einem Eingang des Addierers 78 dargestellt, der an seinem anderen Eingang den Inkrementwert I von den Registern 52 empfängt. Der Addierer 78 stellt außerdem eine vorzeichenbehaftete Ausgabe basierend auf der Summe der Eingänge dar, wobei das Vorzeichenbit (auf der Leitung S2) einem Eingang des UND-Gatters 80 dargestellt wird. Der Ausgang des UND-Gatters 80 wird einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 82 dargestellt. Das ODER-Gatter 82 erzeugt an seinem Ausgang auf der Leitung CNF ein Signal, das mit einem aktiven Zustand anzeigt, dass die empfangene Zelle passend ist, wie im Folgenden beschrieben wird.
Wie oben angegeben worden ist, ist ein weiterer Abschnitt der Formungsschaltungsanordnung 64 vorgesehen, um das Differenzfeld (TAT – L)* für den Kanal VC zu aktualisieren, der die ATM-Zelle empfangen hat. In dieser Hinsicht empfängt der Addierer 84 an einem Eingang das Differenzfeld (TAT – L)* vom Register 52 und an einem zweiten Eingang das Grenzfeld L*. Da diese beiden Eingänge Zweierkomplement-Darstellungen mit negativen Vorzeichen sind, entspricht die Ausgabe des Addierers 84 der Zweierkomplement-Darstellung der tatsächlichen theoretischen Ankunftszeit TAT* für den aktuellen virtuellen Kanal VC. Dieser Zweiundzwanzig-Bit-Wert wird an einen Eingang des Addierers 86 angelegt, der an einem zweiten Eingang die globale Zeit auf den Leitungen GT22 empfängt. Die Ausgabe des Addierers 86 ist ein vorzeichenbehafteter Wert, wobei das Vorzeichenbit auf der Leitung S3 zu einem Steuereingang des Multiplexers 88 weitergeleitet wird. Der Multiplexer 88 empfängt an einem Eingang die globale Zweiundzwanzig-Bit-Zeit von den Leitungen GT22 und an einem weiteren Eingang vom Register 52 über den Inverter 87 den aktuellen Wert des Differenzfeldes (TAT – L). Die Ausgabe des Multiplexers 88, die dem ausgewählten Eingang seiner Eingänge entspricht, wird an einen Eingang des Addierers 90 angelegt; der Addierer 90 empfängt an einem weiteren Eingang das Inkrementfeld I vom Register 52. Die Ausgabe des Addierers 90 ist ein nichtnegativer Wert, der auf den Leitungen TAT – L der Inverterschaltung 91 dargestellt wird, die eine Zweierkomplement-Darstellung des Wertes auf den Leitungen TAT – L erzeugt, die in das Differenzfeld (TAT – L)* des Registers 52 zurückgekoppelt wird.
Der Betrieb der Formungsschaltungsanordnung 64 nach 8 beim Bestimmen, ob eine angekommene ATM-Zelle passend ist, und das Aktualisieren des Wertes der theoretischen Ankunftszeit in einem derartigen Fall werden nun bezüglich des Ablaufplans nach 7 beschrieben. Der Betrieb der Formungsschaltungsanordnung 64 beginnt bei der Ankunft einer ATM-Zelle, wie durch die Entscheidung 65 bestimmt wird. Diese Ankunft kann durch die Aktivierung eines Signals auf der Leitung ARR von anderswo in der Zeitplansteuerung 33, wie in 6 gezeigt ist, oder durch einen weiteren herkömmlichen Zugang angezeigt werden. Beim Empfang einer Zelle nimmt die Zeitplansteuerung 33 von der An kunftszeit der Zelle (die als die Ankunftszeit t_a(k) für die Zelle k des virtuellen Kanals VC dargestellt wird) als den dann aktuellen Wert der globalen Zeit beim globalen Zeitgeber 54 Kenntnis; da diese Ankunftszeit für mehrere Prozesse verwendet wird, ist es bevorzugt, diese Ankunftszeit aufzufangen oder anderweitig zu speichern, z. B. innerhalb des globalen Zeitgebers 54. Zusätzlich zu dieser Speicheroperation leitet der Prozess 92 nach 7 die LSBs der Ankunftszeit t_a(k) mit zwei angehängten führenden Nullen, wie oben beschrieben worden ist, auf den Leitungen GT22 zu den Addierern 76, 86 und zum Multiplexer 88 der Überwachungsschaltungsanordnung 64 weiter.
Im Prozess 94 gewinnt als Nächstes die Zeitplansteuerung 33 vom Eintrag 44_j des Parameterspeichers 38, wobei der Eintrag 44_j dem virtuellen Kanal VC_j entspricht, der der vor kurzem angekommenen Zelle k zugeordnet ist, das Grenzfeld L*_j, das Inkrementfeld I_j und das Differenzfeld (TAT – L)*_j wieder und speichert diese Feldwerte im Register 52. Wie oben angegeben worden ist, wird dann das Differenzfeld (TAT – L)*_j zusammen mit der Ankunftszeit auf den Leitungen GT22 zu einem Eingang des Addierers 76 weitergeleitet. Dann führt der Addierer 76 die Entscheidung 95 durch das Bestimmen aus, ob der Abschnitt der Zellenankunftszeit auf den Leitungen GT22 kleiner als (d. h. früher als) die theoretische Ankunftszeit minus die CDVT ist. Der Addierer 76 führt diesen Vergleich durch das Addieren des Zweierkomplement-Differenzfeldes (TAT – L)*_j zum Zeitwert auf den Leitungen GT22 aus. Falls die Ankunftszeit das oder später als das (größer als das oder gleich dem) Differenzfeld (TAT – L)*_j ist (die Entscheidung 95 NEIN lautet), ist die angekommene Zelle k notwendigerweise passend. Dieser passende Zustand wird dadurch angezeigt, dass das Vorzeichenbit der Leitung S1 tief ist, zurückzuführen auf den negativen Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_j, der eine kleinere Größe als der positive Wert auf den Leitungen GT22 besitzt. Die Leitung S1 auf einem tiefen Pegel zwingt die Leitung CNF am Ausgang des ODER-Gatters 82 in einen hohen aktiven Zustand, der der anderen Schaltungsanordnung in der Zeitplansteuerung 33 den passenden Zustand anzeigt. Dann geht die Steuerung zur Entscheidung 99 für die Bestimmung der Aktualisierung für das Differenzfeld (TAT – L)*_j weiter, wie im Folgenden beschrieben wird.
Falls andererseits die Ankunftszeit früher als das Differenzfeld (TAT – L)*_j ist (die Entscheidung 95 JA lautet), kann die angekommene Zelle k passend oder nicht passend sein; dieser Zustand wird dadurch angezeigt, dass das Vorzeichenbit S1 vom Addierer 76 hoch ist. Indem das Vorzeichenbit S1 durch den Addierer 76 hoch angesteuert wird, wird erlaubt, dass der Ausgang des UND-Gatters 80 (das dann in Anbetracht des Betriebs des Inverters 79 ausschließlich durch den Addierer 78 gesteuert wird) die Übereinstimmungsentscheidung steuert; dann geht die Steuerung zur Entscheidung 97 weiter, die durch den Addierer 78 ausgeführt wird, der die Differenzgröße (d. h. alle Bits außer dem Vorzeichenbit S1), die vom Addierer 76 auf den Leitungen CM übertragen wird, mit dem Inkrementfeld I vom Register 52 für den aktuellen Kanal VC_j vergleicht. Wie oben angegeben worden ist, kann infolge des Umspringens der Zeitbasis mit verringerter Bitbreite, die verwendet wird, um das Differenzfeld (TAT – L)*_j zu speichern, und infolge des fortgesetzten Zurücksetzens des Differenzfeldes (TAT – L)*_j auf null, wenn es geeignet ist, wie oben beschrieben worden ist, eine passende Zelle erfasst werden, entweder wenn die Ankunftszeit kleiner als das Differenzfeld (TAT – L)*_j für den Kanal ist oder wenn sie sich vom Differenzfeld (TAT – L)*_j wenigstens um mehr als den Inkrementwert I_j für den Kanal VC_j unterscheidet. Als solcher erzeugt der Addierer 78 in Anbetracht dessen, dass der Wert auf den Leitungen CM vom Addierer 76 in denjenigen Fällen, in denen die Leitung S1 hoch ist, das entgegengesetzte Vorzeichen bezüglich des Inkrementwerts I_j besitzt, eine Differenz; wie oben angegeben worden ist, ist, falls die Leitung S1 tief ist, die Zelle notwendigerweise auf jeden Fall passend, wobei der Ausgang des Addierers 78 nicht verwendet wird. In dem Fall, in dem die Differenz vom Addierer 76 kleiner als das Inkrementfeld I ist (die Entscheidung 97 NEIN lautet), ist das Vorzeichenbit S2 tief. Dieser tiefe Pegel, angelegt an das UND-Gatter 80, führt in Anbetracht dessen, dass das Signal mit hohem Pegel auf der Leitung S1 an seinem entsprechenden Eingang in das ODER-Gatter 82 invertiert wird, dazu, dass das ODER-Gatter 82 die Leitung CNF tief ansteuert. Dann geht die Steuerung zum Prozess 98 weiter, in dem eine (nicht gezeigte) Schaltungsanordnung in der Zeitplansteuerung 33 die angekommene Zelle k als nicht passend markiert, wobei sie verworfen wird, wie es für die spezielle Verkehrssteuerung, die unternommen worden ist, geeignet ist.
Falls die Differenz vom Addierer 76 auf den Leitungen CM größer als das Inkrementfeld I_j ist, wird die Leitung S2, die dem Vorzeichenbit des Ausgangs des Addierers 78 entspricht, hoch angesteuert, was angibt, dass die angekommene Zelle k passend ist. In diesem Fall (die Entscheidung 97 lautet JA) geht die Steuerung zur Entscheidung 99 zum Aktualisieren des Differenzfeldes (TAT – L)*_j mit dem geeigneten Wert, abhängig vom Zeitpunkt, zu dem die Zelle k angekommen ist, weiter.
Bei der Entscheidung 99 wird die Zellenankunftszeit auf den Leitungen GT22 mit dem Wert der theoretischen Ankunftszeit für den aktuellen Kanal VC_j verglichen. Weil anstelle der theoretischen Ankunftszeit selbst das Differenzfeld (TAT – L)*_j für jeden virtuellen Kanal VC gespeichert ist, wird die Entscheidung 99 durch die Kombination der Addierer 84, 86 in der Formungsschaltungsanordnung 64 nach 8 ausgeführt. Spezifisch empfängt der Addierer 84 die Zweierkomplement-Darstellungen des Differenzfeldes (TAT – L)*_j und des Grenzfeldes L*_j für den Kanal VC_j und addiert sie, um einen Zweierkomplement-Wert auf den Leitungen TAT*_j zu erzeugen, der selbstverständlich das Zweierkomplement der tatsächlichen theoretischen Ankunftszeit, ausgedrückt als ein Zweiundzwanzig-Bit-Wert, ist. Der Wert auf den Leitungen TAT* vom Addierer 84 wird dann zum Wert der Ankunftszeit auf den Leitungen GT22 addiert, wobei das Vorzeichenbit auf der Leitung S3 vom Ausgang des Addierers 78 das Ergebnis des Vergleichs anzeigt.
Die Leitung S3 zeigt mit einem aktiven hohen Pegel an, dass die Ankunftszeit auf den Leitungen GT22 kleiner als (früher als) die tatsächliche theoretische Ankunftszeit ist. Wie oben beim allgemeinen Betrieb, der bezüglich 5b beschrieben worden ist, erörtert worden ist, ist dann der nächste Fall, dass die theoretische Ankunftszeit der aktuellen TAT plus den Inkrementwert I entspricht. Demzufolge geht in diesem Fall (die Entscheidung 99 lautet NEIN) die Steuerung zum Prozess 100 weiter, in dem das Inkrementfeld I_j zum (nicht invertierten) Differenzfeld (TAT – L)_j addiert wird, um das nächste Differenzfeld (TAT – L)*_j für den virtuellen Kanal VC_j zu erzeugen. Die Formungsschaltungsanordnung 64 führt den Prozess 100 durch den aktiven hohen Zustand der Leitung S3 aus, der den Multiplexer 88 steuert, um das Differenzfeld (TAT – L)*_j (nach der Inversion durch den Inverter 87) für das Anlegen an den Addierer 90 auszuwählen; der Addierer 90 schließt dann die Addition des Differenzfeldes (TAT – L)_j und des Inkrementfeldes I_j vom Register 52 ab und stellt die Ergebnisse auf den Leitungen TAT – L dem Inverter 91 und dann zurück dem Register 52 dar.
In dem Fall, in dem die Zellenankunftszeit auf den Leitungen GT22 größer als (später als) die tatsächliche theoretische Ankunftszeit ist, befindet sich die Leitung S3 auf einem tiefen Pegel; dies entspricht dem Fall, in dem die Entscheidung 99 JA lautet, wobei dann die Steuerung zum Prozess 102 weitergeht. Wie oben außerdem erörtert worden ist, ist der nächste Fall, dass die theoretische Ankunftszeit für den Kanal VC_j der tatsächlichen Ankunftszeit t_a ^j(k) plus den Inkrementwert I_j entspricht. In der Formungsschaltungsanordnung 64 nach 8 wird unter der Steuerung des tiefen Pegels auf der Leitung S3 der Prozess 102 durch den Multiplexer 88 ausgeführt, der die Leitungen GT22 auswählt, die durch den Addierer 90 zum Inkrementwert I_j zu addieren sind. Das Ergebnis des Addierers 90 auf den Leitungen TAT – L wird über den Inverter 91 zum Register 52 für die schließliche Speicherung über die Lade-/Speichereinheit 50 im Parameterspeicher 38 weitergeleitet.
In jedem Fall (die Entscheidung 99 lautet entweder JA oder NEIN) wird dann der Prozess 104 durch die Formungsschaltungsanordnung 64 ausgeführt, die den neuen Wert des Differenzfeldes (TAT – L)*_j in den Registern 52 und schließlich durch den Betrieb der Lade-/Speichereinheit 50 der Zeitplansteuerung 33 im Eintrag 44_j des Parameterspeichers 38 speichert. Dann wird die Steuerung zurück zur Entscheidung 65 weitergegeben, um je nachdem entweder die Ankunft der nächsten ATM-Zelle zu erwarten oder den Hintergrundvergleichsprozess 66 auszuführen, wie oben beschrieben worden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind deshalb die für den Parameterspeicher 38 erforderlichen Speicherbetriebsmittel mehr verringert als in dem Fall, in dem die tatsächliche theoretische Ankunftszeit für jeden der virtuellen ATM-Kanäle, die durch den ATM-Hub, die Vermittlung, den Router oder eine andere Schnittstellenvorrichtung, der bzw. die bei den Datenübermittlungen die Überwachung oder die Verkehrsformung ausführt, abgewickelt werden können, gespeichert wird. Diese verringerte Speicheranforderung ist in An betracht der großen Anzahl von Kanälen (2 k und mehr), die abgewickelt werden können, signifikant. Außerdem wird erwartet, dass die Funktion der Überwachungs- und Verkehrsformung gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend der herkömmlichen Technologie integrierter Schaltungen effizient implementiert ist, von der ein Beispiel oben beschrieben worden ist. Im Ergebnis schafft die vorliegende Erfindung die wichtigen Vorteile nicht nur eines speichereffizienten Zugangs, sondern sie ermöglicht außerdem die Verwirklichung dieser Funktionen mit niedrigen Kosten, wobei sie die Kosteneffektivität der ATM- und ähnlicher Datenübermittlungs-Netze und -Vorrichtungen weiter verbessert.
Während die vorliegende Erfindung gemäß ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird selbstverständlich erwartet, dass Modifikationen an und Alternativen zu diesen Ausführungsformen, wobei derartige Modifikationen und Alternativen die Vorzüge und Vorteile dieser Erfindung erlangen, für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein werden, die sich auf diese Beschreibung und ihre Zeichnung beziehen. Es wird erwartet, dass derartige Modifikationen und Alternativen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegen, wie er anschließend hierin beansprucht ist.

Claims

Verfahren zum Überwachen von Informationen, die über ein Netz ausgetauscht werden, um die Übereinstimmung der ausgetauschten Informationen mit einem Verkehrsvertrag zu bestimmen, wobei die Informationen als Zellen von mehreren virtuellen Kanälen angeordnet sind, wobei für jeden der mehreren Kanäle ein Differenzfeldwert, der einem Zeitpunkt entspricht, nach dem eine nächste ankommende Zelle des Kanals passend ist, und ein Inkrementwert, der einer Zellenrate für den Kanal entspricht, in einem Speicher gespeichert sind, wobei das Verfahren von dem Typ ist, bei dem in Reaktion auf den Empfang einer Zelle für einen Kanal zu einem Ankunftszeitpunkt die folgenden Schritte ausgeführt werden: erstes Vergleichen (95) eines Ankunftszeitpunkts der empfangenen Zelle mit dem Differenzfeldwert für den Kanal; in Reaktion auf den Vergleichsschritt, der ergibt, dass der Ankunftszeitpunkt früher als der Differenzfeldwert ist, Vergleichen einer Differenz zwischen dem Ankunftszeitpunkt und dem Differenzfeldwert mit dem Inkrementwert für den Kanal; in Reaktion auf den Differenzvergleichsschritt, der ergibt (97), dass die Differenz den Inkrementwert nicht übersteigt, Ausgeben (98) eines Signals, das angibt, dass die Zelle nicht passend ist; und in Reaktion auf den Vergleichsschritt, der ergibt (99), dass der Ankunftszeitpunkt nicht früher als der Differenzfeldwert ist, oder auf den Differenzvergleichsschritt, der ergibt, dass die Differenz den Inkrementwert übersteigt, Aktualisieren des Differenzfeldwertes für den Kanal, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: digitales Überwachen einer globalen Zeit unter Verwendung einer Anzahl von Bits, die größer als eine Anzahl von Bits ist, mit denen der Differenzfeldwert im Speicher gespeichert ist, für jeden der mehreren Kanäle; für jeden der mehreren Kanäle periodisches Vergleichen (71) eines niedrigstwertigen Abschnitts der globalen Zeit mit dem Differenzfeldwert; und in Reaktion darauf, dass der niedrigstwertige Abschnitt der globalen Zeit den Differenzfeldwert übersteigt, Zurücksetzen (72) des Differenzfeldwertes für den Kanal, und wobei: der Schritt des ersten Vergleichens des Ankunftszeitpunkts der empfangenen Zelle mit dem Differenzfeldwert für den Kanal durch erstes Vergleichen eines niedrigstwertigen Abschnitts des Ankunftszeitpunkts der empfangenen Zelle mit dem Differenzfeldwert für den Kanal ausgeführt wird; und der Schritt des Vergleichens einer Differenz zwischen dem Ankunftszeitpunkt und dem Differenzfeldwert mit dem Inkrementwert für den Kanal durch Vergleichen einer Differenz zwischen dem niedrigstwertigen Abschnitt des Ankunftszeitpunkts und dem Differenzfeldwert mit dem Inkrementwert für den Kanal ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Aktualisierungsschritt umfasst: Bestimmen eines theoretischen Ankunftszeitpunkts für den Kanal aus dem Parameterspeicher, wobei der theoretische Ankunftszeitpunkt durch eine geringere Anzahl von Bits als jene Anzahl von Bits, die in dem Schritt des digitalen Überwachens verwendet wird, repräsentiert wird; Vergleichen des niedrigstwertigen Abschnitts des Ankunftszeitpunkts mit dem theoretischen Ankunftszeitpunkt für den Kanal; in Reaktion auf den Ankunftszeitpunkt-Vergleichsschritt, der ergibt, dass der niedrigstwertige Abschnitt des Ankunftszeitpunkts später als der theoretische Ankunftszeitpunkt ist, Addieren des Inkrementwertes für den Kanal zu dem niedrigstwertigen Abschnitt des Ankunftszeitpunkts, um einen neuen Differenzfeldwert zu bilden; in Reaktion auf den Ankunftszeitpunkt-Vergleichsschritt, der ergibt, dass der niedrigstwertige Abschnitt des Ankunftszeitpunkts früher als der theoretische Ankunftszeitpunkt ist, Addieren des Inkrementwertes für den Kanal zu dem Differenzfeldwert, um den neuen Differenzfeldwert zu bilden; und anschließend Speichern des neuen Differenzfeldwertes im Speicher.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Speicherschritt außerdem für jeden der mehreren Kanäle einen Grenzwert speichert, der einem Zeitveränderungswert für den Kanal entspricht; und bei dem der Schritt des Bestimmens eines theoretischen Ankunftszeitwertes umfasst: Addieren des Differenzfeldwertes für den Kanal zu dem Grenzfeldwert für den Kanal.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Differenzfeldwert einer Differenz zwischen dem theoretischen Ankunftszeitpunkt der nächsten Zelle für den Kanal und dem Grenzwert für den Kanal entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Speicherschritt für jeden Kanal den Differenzfeldwert im Speicher als Rückmeldung des theoretischen Ankunftszeitpunkts der nächsten Zelle für den Kanal und des Grenzwertes für den Kanal speichert.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Rücksetzschritt das Setzen des Differenzfeldwertes für den Kanal auf Null umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Zellen eine feste Länge haben.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Nachrichtenaustausch unter Verwendung eines Protokolls einer asynchronen Übertragungsbetriebsart ausgeführt wird.
System zum Überwachen von Informationen, die über ein Netz ausgetauscht werden, um eine Übereinstimmung ausgetauschter Datenzellen mit einem Verkehrsvertrag zu bestimmen, wobei das System von dem Typ ist, der umfasst: einen Parameterspeicher (38), in dem in Zuordnung zu jedem von mehreren virtuellen Kanälen ein Differenzfeldwert, der einem Zeitpunkt entspricht, nachdem eine nächste ankommende Zelle des Kanals passend ist, und ein Inkrementwert, der einer Zellenrate für den Kanal entspricht, gespeichert sind; eine Überwachungsschaltungsanordnung (33), die mit dem Parameterspeicher gekoppelt ist, um festzustellen, ob eine zu einem Ankunftszeitpunkt empfangene Zelle mit dem Verkehrsvertrag in Übereinstimmung ist, mit: einer Differenzschaltung (76) zum Bestimmen einer vorzeichenbehafteten Differenz zwischen dem Ankunfszeitpunkt und dem Differenzfeldwert für den Kanal, der der empfangenen Zelle zugeordnet ist; einer zweiten Vergleichsschaltung (78) zum Vergleichen der vorzeichenbehafteten Differenz mit dem Inkrementwert für den Kanal; einer Übereinstimmungslogik (79, 80, 82), die mit der Differenzschaltung und mit der zweiten Vergleichsschaltung gekoppelt ist, um entweder in Reaktion darauf, dass die Differenzschaltung bestimmt, dass der Ankunftszeitpunkt nicht kleiner als der Differenzfeldwert ist, oder in Reaktion darauf, dass die zweite Vergleichsschaltung bestimmt, dass die vorzeichenbehaftete Differenz größer als der Inkrementwert für den Kanal ist, ein Signal zu erzeugen, das angibt, dass die empfangene Zelle passend ist,; und einer Schaltungsanordnung (90, 52, 50), die mit dem Parameterspeicher gekoppelt ist, um den Differenzfeldwert für den Kanal auf eine Summe des Inkrementwertes des Kanal und des Größeren des Differenzfeldwertes und des niedrigstwertigen Abschnitts des Ankunftszeitpunkts zu aktualisieren, wobei der Parameterspeicher dazu dient, in Zuordnung zu jedem von mehreren virtuellen Kanälen einen Differenzfeldwert unter Verwendung einer ersten Anzahl von Bits zu speichern, und das System ferner umfasst: einen Zeitgeber (54), der eine globale Zeit unter Verwendung einer zweiten Anzahl von Bits aufrecht erhält, wobei die zweite Anzahl von Bits größer ist als die erste Anzahl von Bits; eine erste Vergleichsschaltung (60), die periodisch für jeden der mehreren Kanäle einen niedrigstwertigen Abschnitt der globalen Zeit (GT22) mit dem Differenzfeldwert für den Kanal vergleicht; eine Rücksetzschaltung (62), die einen Eingang besitzt, der so angeschlossen ist, dass er ein Signal von der ersten Vergleichsschaltung empfängt, und einen Ausgang besitzt, der mit dem Parameterspeicher gekoppelt ist (52, 50), um den Differenzfeldwert für den Kanal in Reaktion darauf, dass die erste Vergleichsschaltung feststellt, dass der niedrigstwertige Abschnitt der globalen Zeit größer als der Differenzfeldwert ist, zurückzusetzen; und wobei die Differenzschaltung dazu dient, eine vorzeichenbehaftete Differenz zwischen einem niedrigstwertigen Abschnitt (GT22) des Ankunftszeitpunkts und dem Differenzfeldwert für den Kanal, der der empfangenen Zelle zugeordnet ist, zu bestimmen.
System nach Anspruch 9, bei dem der Parameterspeicher außerdem dazu dient, für jeden der mehreren Kanäle einen Grenzwert zu speichern, der einem Zeitveränderungswert des Kanals entspricht; und bei dem der Differenzfeldwert für jeden Kanal der Differenz zwischen einem theoretischen Ankunftszeitpunkt der nächsten Zelle für den Kanal und dem Grenzwert entspricht.
System nach Anspruch 10, bei dem der Parameterspeicher so konfiguriert ist, dass er den Differenzfeldwert und den Grenzfeldwert für jeden Kanal in Zweierkomplement-Form speichert.
System nach Anspruch 11, bei dem die erste Vergleichsschaltung einen ersten Addierer umfasst, um eine vorzeichenbehaftete Summe des Zweierkomplement-Differenzfeldwertes und des niedrigstwertigen Abschnitts der globalen Zeit zu erzeugen; und wobei die Rücksetzschaltungsanordnung eine konjunktive Logik umfasst, um eine UND-Funktion jedes der Bits des Differenzfeldwertes mit einem Vorzeichenbit vom Ausgang der ersten Vergleichsschaltung auszuführen.
System nach Anspruch 11, bei dem die zweite Vergleichsschaltung einen zweiten Addierer umfasst, um eine vorzeichenbehaftete Summe des Zweierkomplement-Differenzfeldwertes und des niedrigstwertigen Abschnitts des Ankunftszeitpunkts zu erzeugen.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Zellen eine feste Länge haben.
System nach Anspruch 14, bei dem der Nachrichtenaustausch unter Verwendung eines Protokolls für eine asynchrone Übertragungsbetriebsart ausgeführt wird.