DE69534081T2

DE69534081T2 - Atm-nachrichtenübertragung mit inverser multiplexierung über mehrfach-verbindungen

Info

Publication number: DE69534081T2
Application number: DE69534081T
Authority: DE
Inventors: K. Shirish SATHE; M. Charles CORBALIS; Uri Schmidt; M. Richard MOLEY
Original assignee: Stratacom Inc
Current assignee: Stratacom Inc
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: AU706853B2; CA2199383A1; EP0780046B1; WO1996008120A1; DE69534081D1; AU3321495A; CA2199383C; US5970067A; US5617417A; EP0780046A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der digitalen Kommunikation. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein System zur invers multiplexenden Datenübertragung über mehrere Kommunikationsverbindungen in einem Kommunikationsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus.
2. HINTERGRUND
Paketvermittlungskommunikationsnetzwerke werden üblicherweise zur Übertragung digitaler Informationen über große Entfernungen eingesetzt. Derartige Paketvermittlungskommunikationsnetzwerke werden auch als Zellen-Switching-[Zellenvermittlungs-]Kommunikationsnetzwerke bezeichnet. Eine Ausführung eines Paketvermittlungskommunikationsnetzwerkes ist ein Kommunikationsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus. Ein Kommunikationsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus ermöglicht die Übertragung von digitalen Sprachinformationen, digitalen Videoinformationen und digitalen Daten über kurze oder große Entfernungen über öffentliche Telekommunikationsverbindungen bzw. Fernmeldekommunikationsverbindungen. Ein derartiges Kommunikationsnetzwerk ermöglicht vielfältigen Kommunikationseinrichtungen auf einer anforderungsgesteuerten Grundlage Fernmeldekommunikationsverbindungen gemeinsam zu nutzen. Zum Beispiel werden derartige Kommunikationsnetzwerke mit asynchronem Transfermodus üblicherweise für eine Fernnetz(WAN)-Kommunikation eingesetzt.
Die in derartigen Kommunikationsnetzwerken mit asynchronem Transfermodus eingesetzten Fernmeldekommunikationsverbindungen umfassen üblicherweise auf Metalldraht basierende Kommunikationsverbindungen mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit. Eine in Nordamerika verfügbare, derartige Ausführung einer Fernmeldekommunikationsverbindung mit relativ niedriger Geschwindigkeit ist die T1-Kommunikationsverbindung. Eine typische T1-Kommunikationsverbindung stellt eine maximale Datenrate von 1.544 Megabit pro Sekunde bereit. In ähnlicher Weise stellen die in Europa erhältlichen E1-Fernmeldekommunikationsverbindungen eine relativ niedrige maximale Datenrate von 2.048 Megabit pro Sekunde bereit.
Zusätzlich umfassen die in derartigen Kommunikationsnetzwerken mit asynchronem Transfermodus eingesetzten Fernmeldekommunikationsverbindungen üblicherweise optische Kommunikationsverbindungen mit einer höheren Geschwindigkeit. Ein Beispiel einer derartigen, in Nordamerika verfügbaren Hochgeschwindigkeits-Fernmeldekommunikationsverbindung ist die T3-Kommunikationsverbindung, die eine maximale Datenrate von 45 Megabit pro Sekunde bereitstellt. Ein Beispiel einer in Europa verfügbaren Hochgeschwindigkeits-Fernmeldekommunikationsverbindung ist die E3-Kommunikationsverbindung, die eine maximale Datenrate von 34 Megabit pro Sekunde bereitstellt.
Frühere Kommunikationsnetzwerke mit asynchronem Transfermodus, die Kommunikationsverbindungen mit einer hohen Bandbreite erfordern, setzen üblicherweise eher die T3- oder E3-Kommunikationverbindungen als die T1- oder E1-Kommunikationsverbindungen mit einer niedrigeren Geschwindigkeit ein. Leider sind die Abonnementpreise für derartige T3-Fernmeldekommunikationsverbindungen üblicherweise sehr viel höher als die Abonnementpreise für T1- oder E1-Verbindungen. Darüber hinaus sind derartige T3-Fernmeldekommunikationsverbindungen in Nordamerika nicht in so großem Umfang verfügbar, wie die T1-Fernmel dekommunikationsverbindungen. Was noch schlimmer ist, in Europa sind E3-Fernmeldekommunikationsverbindungen selten verfügbar und E1-Fernmeldekommunikationsverbindungen sind erst in letzter Zeit in großem Umfang verfügbar geworden.
Als Folge erfordern Kommunikationsdienste, die derartige Kommunikationsverbindungen mit einer hohen Bandbreite erfordern, üblicherweise eine hohe Prämienzahlung für derartige Hochgeschwindigkeits-Fernmeldekommunikationsverbindungen. Darüber hinaus können derartige erforderliche Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindungen in einigen Gebieten für ein derartiges Kommunikationsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus nicht verfügbar sein.
Zusätzlich erfordern einige frühere Kommunikationsnetzwerke mit asynchronem Transfermodus Kommunikationsverbindungen mit einer höheren Bandbreite, als sie von Fernmeldekommunikationsverbindungen niedrigerer Geschwindigkeit, wie zum Beispiel T1 oder E1, bereitgestellt werden. Sie erfordern jedoch nicht die hohe Bandbreite der T3- oder E3-Fernmeldekommunikationsverbindungen. Leider müssen üblicherweise Kommunikationsdienste, die derartige Kommunikationsverbindungen mit einer Bandbreite auf mittlerem Niveau erfordern, kostspielige Hochgeschwindigkeits-Fernmeldekommunikationsverbindungen einsetzen, obwohl der volle Bandbreitenbereich nicht benötigt wird. Zum Beispiel muss ein Kommunikationsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus, das eine maximale Datenrate von 10 oder 20 Megabit pro Sekunde erfordert, üblicherweise Hochgeschwindigkeits-T3- oder E3-Fernmeldekommunikationsverbindungen einsetzen. Derartige Hochgeschwindigkeits-Fernmeldeverbindungen erhöhen unnötig die Kommunikationskosten für die Teilnehmer derartiger Kommunikationsnetzwerke mit asynchronem Transfermodus.
Ein weiteres Beispiel einer Anordnung des Standes der Technik ist in der WO 90/12467 offenbart, in der ein digitales Breitbandsignal in eine Mehrzahl von Teilsignalen unterteilt wird, die über eine Reihe von Kommunikationsteilkanälen übertragen werden.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG UND AUFGABEN DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Übertragung von Hochgeschwindigkeits-Verbindungen mit asynchronem Transfermodus über mehrere Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwindigkeit.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Ermöglichen einer Kommunikation mit asynchronem Transfermodus über mehrere Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwindigkeit und das Ausgleichen der den mehrfachen Kommunikationsverbindungen zugeordneten, sich unterscheidenden Verzögerungen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das dynamische Neukonfigurieren der Anzahl der aktiven Verbindungen der mehrfachen Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwindigkeit, wenn Fehler auf den Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwindigkeit erfasst werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Entfernen ausfallender einzelner Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwindigkeit.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Wiederherstellen einer vorher ausgefallenen Kommunikationsverbindung niedriger Geschwindigkeit nach der Beseitigung des Fehlers, zum Beispiel durch ein erneutes Festlegen der Route des Netzbetreibers.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das dynamische Neukonfigurieren der mehrfachen Kommunikationsverbindungen niedriger Geschwindigkeit gemäß der zwischen den Zeitabschnitten der Höchstleistungsfähigkeit im Kommunikati onsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus erforderlichen Bandbreiten-Leistungsfähigkeit.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das richtige Wiederherstellen einer Zellenübertragungsfolge bzw. -sequenz in einem Kommunikationsnetzwerk mit asynchronem Transfermodus, während unterschiedliche Verzögerungen ausgeglichen werden, die jeder einzelnen Kommunikationsverbindung niedriger Geschwindigkeit zugeordnet sind.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch ein Kommunikationsverfahren mit asynchronem Transfermodus bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
Übertragung einer Serie von Kommunikationszellen über jede Kommunikationsverbindung einer Gruppe von Kommunikationsverbindungen, während ein Framing-Bit [Trennbit] in jeder Kommunikationszelle derart manipuliert wird, dass die Framing-Bits einen vorgegebenen Framing-Bitstrom für jede Kommunikationsverbindung bereitstellen;
Empfangen der Kommunikationszellen über die Kommunikationsverbindungen und Ausrichten der empfangenen Kommunikationszellen aus jeder Kommunikationsverbindung gemäß dem zugehörigen Framing-Bitstrom.
Ebenso gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem mit asynchronem Transfermodus bereitgestellt, umfassend:
Mittel zum Übertragen einer Serie von Kommunikationszellen über jede einer Gruppe von Kommunikationsverbindungen, während ein Framing-Bit in jeder Kommunikationszelle derart manipuliert wird, dass die Framing-Bits einen vorgegebenen Framing-Bitstrom für jede Kommunikationsverbindung bereitstellen;
Mittel zum Empfangen der Kommunikationszellen über die Kommunikationsverbindungen und zum Ausrichten der empfangenen Kommunikationszellen aus jeder Kommunikationsverbindung gemäß dem zugehörigen Framing-Bitstrom.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Zeichnungen und aus der nachstehend folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird als Beispiel und nicht zur Beschränkung in den Abbildungen der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezüge gleiche Elemente anzeigen und in denen:
1 ein Kommunikationsnetzwerk für ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das eine Gruppe von Kommunikationsknoten aufweist, die zur Kommunikation über eine Gruppe von Kommunikationsverbindungen gekoppelt sind;
2 veranschaulicht die abgehenden Kommunikationsanteile eines Kommunikationsknotens für ein Ausführungsbeispiel, einschließlich eines Ausgangs-Zellenpuffers, eines Automaten und einer Gruppe von Framing- und Leitungsschnittstellen(I/F)-Schaltungen;
3 veranschaulicht die eingehenden Kommunikationsanteile eines Kommunikationsknotens, einschließlich einer Gruppe von Framing- und Leitungsschnittstellenschaltungen, eines Automaten und einer Eingangs-Verzögerungskompensation;
4 veranschaulicht das Format jeder über die Kommunikationsverbindungen übertragenen Kommunikationszelle, wobei jede Kommunikationszelle 53 Bytes aufweist, die einen 5-Byte-Header [Kennsatz] und 48 Byte Nutzinformationen umfassen;
5 veranschaulicht den über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Master[Haupt]-Framing-Bitstrom für ein Ausführungsbeispiel. Dabei weist der Master-Framing-Bitstrom ein Bundle[Packet]-Framing-Bit aus jeder Reihe von 128 Kommunikationszellen (als Zelle 0–Zelle 127 gezeigt) auf, das über jede der Kommunikationsverbindungen übertragen wird;
6 veranschaulicht die über jede der Kommunikationsverbindungen übertragene Steuernachricht. Dabei werden die Steuernachrichten über zwei Master-Frames von eingehenden Kommunikationszellen über jede der Kommunikationsverbindungen übertragen;
7 veranschaulicht das Format eines Master-Framing-Bitstroms, der zur Bestimmung der relativen Übertragungsverzögerungen zwischen den Kommunikationsverbindungen und zum Neuabgleich bzw. Neuausrichten der über die Kommunikationsverbindungen in die Eingangs-Verzögerungskompensationspuffer übertragenen Zellenströme verwendet wird;
8 veranschaulicht die Steuerkanalnachricht, die Steuernachrichten mit einer festen Länge zwischen dem Master-Kommunikationsknoten und dem Slave[Neben]-Kommunikationsknoten überträgt;
9 veranschaulicht die vollständige, durch die Bundle-Framing-Bits bereitgestellte Master-Framing-Folge und eine vollständige, durch die Kanalsteuerbits bereitgestellte Steuernachricht.
10 veranschaulicht die Architektur des Eingangs-Verzögerungskompensationspuffers für ein Ausführungsbeispiel, das eine Gruppe von Verbindungspuffern aufweist, die den Kommunikationsverbindungen entsprechen;
11a veranschaulicht eine Folge von ausgehenden Kommunikationszellennummern, die die Zellennummern 11, 10, 9, 8, 7, 6 und 5 vom Ausgangs-Zellenpuffer aufweist;
11b veranschaulicht das Format einer Steuernachricht, die über jeder der Kommunikationsverbindungen übertragenen wird, die den Verbindungskennungen 7, 8, 10 und 11 entsprechen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht ein Kommunikationsnetzwerk 20 für ein Ausführungsbeispiel. Das Kommunikationsnetzwerk 20 weist eine Gruppe von Kommunikationsknoten 22–32 auf, die zur Kommunikation über eine Gruppe von Kommunikationsverbindungen 40–48 und eine Gruppe von Kommunikationsverbindungen 50 gekoppelt sind. Das Kommunikationsnetzwerk 20 ermöglicht die Kommunikation gemäß einem Kommunikationsprotokoll mit asynchronem Transfermodus.
Die Kommunikationsknoten 26 und 28 ermöglichen über die Kommunikationsverbindungen 50 eine invers multiplexte Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit asynchronem Transfermodus. Die Kommunikationsverbindungen 50 weisen eine Gruppe von 1–N Kommunikationsverbindungen auf. Für ein Ausführungsbeispiel weist jede der 1–N Kommunikationsverbindungen eine T1-Fernmeldekommunikationsverbindung auf. Für ein anderes Ausführungsbeispiel weist jede der 1–N Kommunikationsverbindungen eine E1-Fernmeldekommunikationsverbindung auf.
Die Kommunikationsknoten 26 und 28 tauschen über die 1–N Kommunikationsverbindungen Ströme von Kommunikationszellen aus. Die gesamte Bandbreite der 1–N Kommunikationsverbindungen stellt zwischen den Kommunikationsknoten 26 und 28 Punkt-zu-Punkt-Kommunikationen bei einer effektiven Datenrate von N mal der Datenrate jeder der einzelnen 1–N Kommunikationsverbindungen bereit. Zum Beispiel beträgt in einem Ausführungsbeispiel, in dem die Kommunikationsverbindungen 50 eine Gruppe von vier T1-Fernmeldekommunikationsverbindungen aufweisen, die maximale effektive Datenrate der Kommunikation zwischen den Kommunikationsknoten 26 und 28 4 × 1.536 Megabit pro Sekunde.
Der Kommunikationsknoten 26 überträgt ausgehende Folgen von Kommunikationszellen zum Kommunikationsknoten 28 durch ein inverses Multiplexen der ausgehenden Kommunikationszellen über die 1–N Kommunikationsverbindungen in Form eines Round-Robin. Der Kommunikationsknoten 28 empfängt über die 1–N Kommunikationsverbindungen invers multiplexte eingehende Kommunikationszellen vom Kommunikationsknoten 26 und stellt die ursprüngliche Folge von Kommunikationszellen wieder her. Der Kommunikationsknoten 28 gleicht die jeder der 1–N Kommunikationsverbindungen zugeordneten, sich unterscheidenden Verzögerungen aus.
In ähnlicher Weise multiplext invertiert der Kommunikationsknoten 28 über die 1–N Kommunikationsverbindungen ausgehende Folgen von Kommunikationszellen zum Kommunikationsknoten 26 in Form eines Round-Robin. Der Kommunikationsknoten 28 empfängt über die 1–N Kommunikationsverbindungen die invertiert multiplexten, eingehenden Kommunikationszellen und stellt die ursprüngliche Folge von Kommunikationszellen wieder her, während er die jeder der 1–N Kommunikationsverbindungen zugeordneten, sich unterscheidenden Verzögerungen ausgleicht.
Die Kommunikationsknoten 26 und 28 übertragen zur Koordinierung der Übertragung der Kommunikationszellen über die 1–N Kommunikationsverbindungen über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen Master-Framing-Folgen. Für ein Ausführungsbeispiel weist jede der Master-Framing-Folgen 1 Bit von jeder der über jede 1–N 'te Kommunikationsverbindung übertragenen Kommunikationszellen auf.
Die Kommunikationsknoten 26 und 28 tauschen über die über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Kanalsteuernachrichten Kanalsteuerinformationen aus. Für ein Ausführungsbeispiel weisen die Kanalsteuernachrichten ein Bit von jeder über jede 1–N 'te Kommunikationsverbindung übertragenen Kommunikationszelle auf. Die Kanalsteuernachrichtenstruktur legt einen der Kommunikationsknoten 26 oder 28 als den „Master"-Kommunikationsknoten und den anderen der Kommunikationsknoten 26 oder 28 als den „Slave"-Kommunikationsknoten fest.
Die Kommunikationsknoten 26 und 28 stellen über die 1–N Kommunikationsverbindungen eine invertiert multiplexte Vollduplex-Kommunikation mit asynchronem Transfermodus bereit. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird hier jedoch nachstehend nur die Kommunikationszellenübertragung vom Kommunikationsknoten 26 zum Kommunikationsknoten 28 beschrieben. Der Kommunikationsknoten 26 wird nachstehend als Master-Kommunikationsknoten festgelegt und der Kommunikationsknoten 28 wird nachstehend als Slave-Kommunikationsknoten festgelegt.
2 veranschaulicht für ein Ausführungsbeispiel die ausgehenden Kommunikationsanteile des Kommunikationsknotens 26. Die mit der über die 1–N Kommunikationsverbindungen ausgehende Kommunikationszellenübertragung verbundenen Anteile des Kommunikationsknotens 26 weisen einen Ausgangs-Zellenpuffer 60, eine Automaten 62 und eine Gruppe von Framing- und Leitungsschnittstellen(I/F)-Schaltungen 70–72 auf.
Der Ausgangs-Zellenpuffer 60 puffert für die Übertragung zum Kommunikationsknoten 28 die ausgehenden Kommunikationszellen. Der Automat 62 sequentialisiert die ausgehenden Kommunikationszellen vom Ausgangs-Zellenpuffer 60 zu den Framing- und Leitungsschnittstellenschaltungen 70–72 in Form eines Round-Robin, das die invers multiplexte, ausgehende Kommunikationszellenfolge definiert.
Wenn keine ausgehenden Kommunikationszellen vom Ausgangs-Zellenpuffer 60 verfügbar sind, fügt der Automat 62 freie Kommunikationszellen in die ausgehenden Kommunikationszellenströme auf den 1–N Kommunikationsverbindungen ein. Die freien Zellen halten die auf jeder 1–N 'ten Kommunikationsverbindung verfügbare Datenrate aufrecht.
Der Automat 62 führt durch die Manipulation einzelner Bits jeder ausgehenden Kommunikationszelle auch eine Master-Framing-Funktion für die invers multiplexten ausgehenden Kommunikationszellen aus. Zusätzlich manipuliert der Automat 62 zur Ausführung einer Kanalsteuerbenachrichtigung an den Kommunikationsknoten 28 einzelne Bits in jeder ausgehenden Kommunikationszelle.
Für ein Ausführungsbeispiel führen die Framing- und Leitungsschnittstellenschaltungen 70–72 zur Übertragung von ausgehenden Kommunikationszellen über die 1–N Kommunikationsverbindungen T1-Framing-Funktionen und Leitungsschnittstellenfunktionen aus.
3 veranschaulicht für ein Ausführungsbeispiel eingehende Kommunikationsanteile des Kommunikationsknotens 28. Die eingehenden Kommunikationsanteile des Kommunikationsknotens 28 weisen eine Gruppe von Framing- und Leitungsschnittstellenschaltungen 80–82, einen Automaten 84, einen Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96 und einen Eingangs-Zellenpuffer 86 auf.
Die Framing- und Leitungsschnittstellenschaltungen 80–82 empfangen über die 1–N Kommunikationsverbindungen Kommunikationszellen und führen für die 1–N Kommunikationsverbindungen Leitungsschnittstellen- und T1-Framing-Funktionen aus.
Der Automat 84 sequentialisiert die eingehenden Kommunikationszellen von den Framing- und Leitungsschnittstellenschaltungen 80–82 in die Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96. Der Automat 84 filtert die über die 1–N Kommunikationsverbindungen empfangenen, freien Kommunikationszellen heraus. Der Automat 84 extrahiert die eingehende Master-Framing-Folge auf jeder 1–N 'ten Kommunikationsverbindung und speichert die eingehenden Kommunikationszellen gemäß der entsprechenden Master-Framing-Folge im Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96. Der Automat 84 extrahiert außerdem die Kanalsteuernachrichten für die über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen, eingehenden Kommunikationszellen.
Der Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96 nimmt ganze Master-Framing-Folgen von eingehenden Kommunikationszellen auf und gestattet dadurch einen Verzögerungsausgleich innerhalb der 1–N Kommunikationsverbindungen. Dementsprechend variiert die Größe des Verzögerungsausgleichspuffers 96 gemäß der Länge der für die maximal zulässige, unterschiedliche Verzögerung erforderlichen Master-Framing-Folge.
4 veranschaulicht das Format jeder über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Kommunikationszelle. Jede Kommunikationszelle weist 53 Bytes auf, die einen Header von 5 Byte und Nutzinformationen von 48 Byte umfassen. Der Header von 5 Byte umfasst eine zyklische 8-Bit-Redundanzprüfung (CRC 8).
Der Header jeder Kommunikationszelle umfasst ein Bundle-Framing(BF)-Bit und ein Kanalsteuer(CC)-Bit. Die Bundle-Framing-Bits der über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Kommunikationszellenströme stellen eine Master-Framing-Folge für jede der 1–N Kommunikationsverbindungen bereit. Die Kanalsteuerbits der über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Kommunikationszellenströme stellen Steuernachrichten zwischen den Kommunikationsknoten 26 und 28 über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen bereit.
Für ein Ausführungsbeispiel sind die Bundle-Framing- und Kanalsteuer-Bits im allgemeinen Flusssteuerungs(GFC)-Nibble [Halbbyte] jedes Kommunikationszellenheaders angeordnet. Für andere Ausführungsbeispiele können das Bundle-Framing-Bit und das Steuerkanalbit in den Anteilen der Kennung des virtuellen Pfades (VPI) oder der Kennung der virtuellen Verbindung (VCI) des Kommunikationszellenheaders angeordnet werden.
5 veranschaulicht den über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Master-Framing-Bit-Strom für ein Ausführungsbeispiel. Der Master-Framing-Bit-Strom weist ein Bundle-Framing-Bit aus jeder von einer Reihe von über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen 128 Kommunikationszellen (als Zelle 0–Zelle 127 gezeigt) auf. Eine Reihe von am Master-Framing-Bit-Strom ausgerichteten 128 Kommunikationszellen wird als ein Master-Frame bezeichnet. Der empfangende Kommunikationsknoten extrahiert zur Kennzeichnung von Master-Frame-Grenzen die eingehenden Bundle-Framing-Bits BF[0] –BF[127].
Der Master-Framing-Bit-Strom wird zur Ausrichtung der eingehenden Kommunikationszellen in den Verzögerungsausgleichspuffer 96 verwendet. Die Bit-Phasenausrichtung zwischen den Bits des Master-Framing-Bit-Stroms und den Bundle-Framing-Bits in jeder Reihe von 128 eingehenden Kommunikationszellen in jedem Master-Frame bestimmt die Platzierung der eingehenden Kommunikationszellen im Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96. Der Master-Framing-Bit-Strom ermöglicht dem Automaten 84 das richtige Ausrichten der Master-Frames von 128 eingehenden Kommunikationszellen in den Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96 für jede der 1–N Kommunikationsverbindungen.
6 veranschaulicht eine über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragene Steuernachricht. Die Steuernachricht wird über zwei Master-Frames der eingehenden Kommunikationszellen über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragen. Es werden zwei Master-Frames gezeigt, die eine Gruppe von 256, als Zelle 0–Zelle 256 gezeigte Kommunikationszellen aufweisen.
Der empfangende Kommunikationsknoten extrahiert das Kanalsteuerbit von jeder Kommunikationszelle in beiden Master-Frames und setzt die Kanalsteuerbits zu einer Steuernachricht zusammen. Die Steuernachricht weist ein Kanalsteuerbit CC[0]–CC[255] von beiden Master-Frames der eingehenden Kommunikationszellen auf. Jede der 1–N Kommunikationsverbindungen ist im Stande, nach je zwei Master-Frames eine Steuernachricht über die entsprechenden Kanalsteuerbits zu übertragen.
7 veranschaulicht das Format eines Master-Framing-Bitstroms für ein Ausführungsbeispiel. Die Master-Framing- Folge wird zur Bestimmung der relativen Übertragungsverzögerungen zwischen den 1–N Kommunikationsverbindungen und zur Neuausrichtung der über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Zellenströme in den Eingangs-Zellenausrichtungspuffer 86 verwendet. Jeder Master-Frame wird in 16 Subframes bzw. Teil-Frames (Teil-Frame 0–Teilframe 15) unterteilt. Jeder Teil-Frame 0–15 weist die Bundle-Framing(BF)-Bits von acht Kommunikationszellen auf. Die Teil-Frames 0–2 sind zusammen mit den entsprechenden Bundle-Framing-Bits gezeigt. Die Teil-Frames 0–15 sind durch ein Acht-Bit-Bundle-Framing-Muster für jede Gruppe von acht aufeinanderfolgenden Kommunikationszellen in jedem Teil-Frame beschrieben. Die Bundle-Framing-Bits in den ersten vier Kommunikationszellen eines Master-Frames weisen das Bit-Muster 101x auf. Die nächsten vier Bundle-Framing-Bits in jedem Teilframe stellen eine Teil-Frame-Nummer im Bereich 0–15 bereit.
Das Bundle-Framing-Bit in der Kommunikationszelle Nummer 3 in einer Master-Frame-Folge wird auf Null gesetzt, um den Beginn einer Steuerkanalnachricht über den Kanalsteuer(CC)-Bitstrom anzuzeigen. Für ein Ausführungsbeispiel wird eine Kanalsteuernachricht nach je zwei Master-Frames über jede der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragen.
Der 128-Bit-Master-Framing-Bitstrom ermöglicht einen Verzögerungsausgleich und eine Neuausrichtung zwischen den 1–N Kommunikationsverbindungen für zulässige, unterschiedliche Verzögerungen von bis zu 32 Millisekunden für T1-Kommunikationsverbindungen. Die zulässige, unterschiedliche Verzögerung von bis zu 32 Millisekunden ermöglicht einen Verzögerungsausgleich, wenn die 1–N Kommunikationsverbindungen terrestrische T1-Kommunikationsverbindungen sind. Die zulässige unterschiedliche Verzögerung von bis zu 32 Millisekunden ist auch ausreichend, wenn ausgefallene terrestrische T1-Kommunikationsver bindungen mit terrestrischen T1-Kommunikationsverbindungen ersetzt werden.
Für ein alternatives Ausführungsbeispiel überlagert der übertragende Kommunikationsknoten dem in 7 gezeigten 128-Bit-Master-Framing-Bitstrom ein weiteres 128-Bit-Framing-Muster. Das obere 128-Bit-Framing-Muster wird dem Master-Framing-Bitstrom überlagert, was durch die Positionen (x) der bedeutungslosen Bits (Don't care Bits) gezeigt wird, die in den das Bit-Muster 101x aufweisenden, ersten vier Kommunikationszellen eines Master-Frames in der Bundle-Framing-Bitfolge angeordnet sind. Die Positionen (x) der bedeutungslosen Bits der 128 sequentiellen Master-Framing-Bitströme stellen das überlagerte 128-Bit-Framing-Muster für erweiterte, unterschiedliche Verzögerungen bereit.
Das dem 128-Bit-Master-Framing-Bitstrom überlagerte 128-Bit-Framing-Muster ermöglicht einen Verzögerungsausgleich und eine Neuausrichtung zwischen den 1–N Kommunikationsverbindungen am empfangenden Kommunikationsknoten für zulässige, unterschiedliche Verzögerungen von bis zu 4 Sekunden für T1-Kommunikationsverbindungen. Die zulässige, unterschiedliche Verzögerung von 4 Sekunden ermöglicht einen Verzögerungsausgleich, wenn eine Teilmenge der 1–N Kommunikationsverbindungen T1-Satellitenkommunikationsverbindungen sind oder wenn irgendeine der ausgefallenen terrestrischen T1-Kommunikationsverbindungen durch T1-Satellitenkommunikationsverbindungen ersetzt wird.
8 veranschaulicht das Steuerkanalnachrichtenformat für ein Ausführungsbeispiel. Der Steuerkanal(CC)-Bitstrom überträgt zwischen dem Master-Kommunikationsknoten 26 und dem Slave-Kommunikationsknoten 28 Steuernachrichten fester Länge. Der Master-Kommunikationsknoten 26 weist jeder 1–N 'ten Kommunikationsverbindung eine Verbindungskennung (LID) zu.
Der Master-Kommunikationsknoten 26 überträgt Konfigurationsinformationen und Zustandsinformationen zum Slave-Kommuni kationsknoten 28. Die Konfigurations- und Zustandsinformationen ermöglichen dem Slave-Kommunikationsknoten 28 die Wiederherstellung des über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen, invertiert multiplexten Zellenstroms. Der Master-Kommunikationsknoten 26 überträgt außerdem zur Aktualisierung der Konfigurations- und Zustandsinformationen Steuernachrichten über den Steuerkanalbitstrom zum Slave-Kommunikationsknoten 28, wenn Kommunikationsverbindungen zur Gruppe von 1–N Kommunikationsverbindungen hinzugefügt oder entfernt werden.
Die Steuerkanalnachricht weist eine der 1–N Kommunikationsverbindungen 1–N als die „Haupt"-Kommunikationsverbindung zu. Die über die Kanalsteuernachricht übertragenen Verbindungszustands(ZUSTAND)-Informationen zeigen an, ob die entsprechende 1–N 'te Kommunikationsverbindung blockiert oder von der aktiven invers multiplexten Gruppe entfernt ist. Kanalsteuernachrichten spezifizieren die Anzahl der aktiven 1–N Kommunikationsverbindungen und die Folge der Verbindungskennzeichnungen in der aktiven invers multiplexten Gruppe auf den 1–N Kommunikationsverbindungen. Die Kanalsteuernachrichten kennzeichnen eine neue Hauptkommunikationsverbindung, wenn die vorherige Hauptkommunikationsverbindung ausfällt. Die Steuerkanalnachrichten spezifizieren außerdem entfernte, ausgefallene Kommunikationsverbindungen von der aktiven Gruppe der invers multiplexten 1–N Kommunikationsverbindungen. Zusätzlich werden Kanalsteuernachrichten zum Rückgängig machen einer Löschung oder zur Wiederherstellung vorher ausgefallener Kommunikationsverbindungen zur aktiven Gruppe der invers multiplexten 1–N Kommunikationsverbindungen verwendet.
Jede Kanalsteuernachricht weist 256 Bits auf, die als eine Gruppe von 32 Achtbitzeichen bzw. Oktetts angeordnet sind. Die über die 1–N Kommunikationsverbindungen übertragenen Kanalsteuernachrichten, die keine Hauptverbindungen sind, verwenden nur die ersten vier Achtbitzeichen der 32 Achtbitzei chen in einer Steuernachricht. Die verbleibenden Achtbitzeichen für derartige Steuernachrichten werden auf Null gesetzt.
Kanalsteuernachrichten auf der Hauptkommunikationsverbindung der 1–N Kommunikationsverbindungen übertragen die vollständigen Konfigurationsinformationen für die 1–N Kommunikationsverbindungen. Die Achtbitzeichen 5–32 einer Kanalsteuernachricht auf der Hauptkommunikationsverbindung kennzeichnen die logische Reihenfolge der Verbindungskennungen für die aktive invers multiplexte Gruppe. Die logische Reihenfolge der durch die Kanalsteuernachricht bereitgestellten Verbindungskennungen ermöglicht das richtige Neusequentialisieren der Kommunikationszellen vom Eingangs-Zellenausrichtungspuffer 86.
Tabelle 1 listet das Format eines Steuernachrichtenheaders für ein Ausführungsbeispiel auf. Der Steuernachrichtenheader ist im Achtbitzeichen 1 einer Steuernachricht enthalten. Der Header einer Steuernachricht umfasst ein Bit zur Kennzeichnung, ob der sendende Kommunikationsknoten ein Master- oder ein Slave-Kommunikationsknoten ist, und ein Bit zur Kennzeichnung, ob die entsprechende 1–N 'te Kommunikationsverbindung als eine Hauptkommunikationsverbindung oder eine Nichthauptkommunikationsverbindung zugewiesen ist.
Tabelle 1
Tabelle 2 listet das Format des Achtbitzeichens 2 einer Steuernachricht auf, das die Verbindungskennung und Zustandsinformationen bereitstellt. Die Zustandsinformationen in Achtbitzeichen 2 kennzeichnen, ob die entsprechende 1–N 'te Kommunikationsverbindung von einer aktiven Liste der Kommunikationsverbindungen gelöscht oder aufgrund eines Ausfalls der Kommunikationsverbindung blockiert ist. Achtbitzeichen 2 spezifiziert außerdem die Verbindungskennung für die entsprechende 1–N 'te Kommunikationsverbindung.
Tabelle 2
Tabelle 3 listet das Format des Achtbitzeichens 3 einer Steuernachricht für ein Ausführungsbeispiel auf. Das Achtbitzeichen 3 überträgt Zustandsinformationen für die invers multiplexten 1–N Kommunikationsverbindungen.
Tabelle 3
Tabelle 4 veranschaulicht das Format des Achtbitzeichens 4 einer Kommunikationsnachricht für ein Ausführungsbeispiel. Das Achtbitzeichen 4 spezifiziert die maximale Anzahl der in der Gruppe von 1–N Kommunikationsverbindungen verfügbaren aktiven Verbindungen.
Tabelle 4
Tabelle 5 listet das Format der Achtbitzeichen 5–32 einer Steuernachricht für ein Ausführungsbeispiel auf. Die Achtbitzeichen 5–32 stellen Verbindungskennungen und Zustandsinformationen für die 1–N Kommunikationsverbindungen bereit. Jede 1–N 'te Kommunikationsverbindung entspricht einem der Achtbitzeichen im Achtbitzeichenbereich 5–32. Jedes Achtbitzeichen 5–32 umfasst Bits zur Kennzeichnung, ob die entsprechende 1–N 'te Kommunikationsverbindung von der aktiven Gruppe entfernt oder blockiert ist. Zusätzlich stellen die Achtbitzeichen 5–32 die Folge der durch den Master-Kommunikationsknoten 26 zugewiesenen Verbindungskennungen bereit.
Tabelle 5
9 veranschaulicht eine vollständige, durch die Bundle-Framing-Bits bereitgestellte Master-Framing-Folge und eine vollständige, durch die Kanalsteuerbits jeder über jede 1–N 'te Kommunikationsverbindung übertragenen Kommunikationszelle bereitgestellten Steuernachricht. Eine Master-Framing-Folge weist auf jeder 1–N 'ten Kommunikationsverbindung 128 Kommunikationszellen auf. Eine Steuernachricht weist 2 Master-Framing-Folgen für eine Gesamtlänge der Steuernachricht von 256 Bits auf.
10 veranschaulicht die Architektur des Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffers 96 für ein Ausführungsbeispiel. Der Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96 weist eine Gruppe von 1–N Verbindungspuffern auf. Die 1–N Verbindungspuffer entsprechen den 1–N Kommunikationsverbindungen. Für ein Ausführungsbeispiel weist jeder der 1–N 'ten Verbindungspuffer einen Umlaufspeicher auf.
Der Automat 84 sequentialisiert jede über jede 1–N 'te Kommunikationsverbindung empfangene Kommunikationszelle gemäß der entsprechenden Master-Framing-Folge in den entsprechenden 1–N 'ten Verbindungspuffer. Zum Beispiel sequentialisiert der Automat 84 jede über die Kommunikationsverbindung 1 empfangene Kommunikationszelle gemäß der Master-Framing-Folge für die Kommunikationsverbindung 1 in den Verbindungspuffer 1. Der Automat 84 bestimmt die Speicherstelle im Verbindungspuffer 1 für jede eingehende Kommunikationszelle auf der Kommunikationsverbindung 1 durch eine Prüfung des Wertes des entsprechen den Bundle-Framing-Bits für die eingehende Kommunikationszelle in Bezug auf die Gesamt-Master-Framing-Folge. Die eingehenden Kommunikationszellen auf den 2–N Kommunikationsverbindungen werden in gleicher Art und Weise in die jeweiligen 2–N Verbindungspuffer sequentialisiert.
Der Automat 84 hält eine Gruppe von 1–N Verbindungsschreibzeigern (LWP) aufrecht. Jeder 1–N 'te Verbindungsschreibzeiger stellt einen Schreibzeiger in den entsprechenden 1–N 'ten Verbindungspuffer bereit. Der Automat 84 aktualisiert die 1–N Verbindungsschreibzeiger, wenn eingehende Kommunikationszellen in die 1–N Verbindungspuffer sequentialisiert werden. Der Automat 84 filtert über die 1–N Kommunikationsverbindungen freie eingehende Kommunikationszellen heraus.
Die eingehenden Kommunikationszellen werden aus dem Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffer 96 heraus sequentialisiert und im Eingangszellenpuffer 86 in der ursprünglichen Zellenfolge unter Verwendung eines Zellenlesezeigers gespeichert. Der Zellenlesezeiger folgt in einer zyklischen Art und Weise den 1–N Verbindungsschreibzeigern um die 1–N Verbindungspuffer herum. Der Zellenlesezeiger folgt dem 1–N 'ten Verbindungsschreibzeiger, der der 1–N 'ten Kommunikationsverbindung entspricht, die die längste Verzögerung in der Kommunikationszellenübertragung zwischen den Kommunikationsknoten 26 und 28 aufweist. Die Master-Framing-Folge auf jeder 1–N 'ten Kommunikationsverbindung stellt eine Angabe der relativen Phasenverzögerung für jede der 1–N Kommunikationsverbindungen bereit. Der Zellenlesezeiger wird erst aktualisiert, nachdem eine eingehende Kommunikationszelle, die der die längste Verzögerung aufweisenden 1–N 'ten Kommunikationsverbindung entspricht, im entsprechenden 1–N 'ten Verbindungspuffer des Eingangs-Verzögerungsausgleichspuffers 96 gespeichert ist.
11a und 11b veranschaulichen eine Beispielanordnung invers multiplexter Kommunikationsleitungen und die entspre chenden Steuernachrichten. Für das gezeigte Beispiel entsprechen die 1–N Kommunikationsverbindungen den Kommunikationsverbindungen 1–5. Die den Kommunikationsverbindungen 1–5 zugewiesenen Verbindungskennungen sind die Verbindungskennungen 7–11. Die aktiven Kommunikationsverbindungen entsprechen den Verbindungskennungen 7, 8, 10 und 11.
11a veranschaulicht eine Folge von Kommunikationszellennummern vom Ausgangs-Zellenpuffer 60. Die Zellennummernfolge weist die Zellennummern 11, 10, 9, 8, 7, 6 und 5 auf. Die ausgehende Kommunikationszellenfolge auf den Kommunikationsverbindungen 1–5 wird in Form eines Round-Robin über die den Verbindungskennungen 7, 8, 10 und 11 entsprechenden, aktiven Kommunikationsverbindungen zugewiesen.
11b veranschaulicht das Format einer über jede der den Verbindungskennungen 7, 8, 10 und 11 entsprechenden Kommunikationsverbindungen übertragenen Steuernachricht. Für dieses Beispiel wird die der Verbindungskennung 7 entsprechende Kommunikationsverbindung als die die gesamte Konfigurationsnachricht übertragende Hauptkommunikationsverbindung ausgewiesen.
In der vorangehenden Beschreibung ist die Erfindung mit Bezug auf spezifische beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Es wird jedoch klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend eher im veranschaulichenden als im einschränkenden Sinn zu verstehen.

Claims

Ein Asynchroner-Transfer-Modus-Kommunikationsverfahren, umfassend die Schritte: übertragen einer Serie von Kommunikationszellen über jede Kommunikationsverbindung einer Menge von Kommunikationsverbindungen (50), während ein Framing-Bit in jeder Kommunikationszelle derart manipuliert wird, daß die Framing-Bits einen vorgegebenen Framing-Bitstrom für jede Kommunikationsverbindung zur Verfügung stellen; Empfangen der Kommunikationszellen über die Kommunikationsverbindungen (50) und Ausrichten der empfangenen Kommunikationszellen aus jeder Kommunikationsverbindung in Übereinstimmung mit dem zugehörigen Framing-Bitstrom.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausrichtens der empfangenen Kommunikationszellen die Schritte einschließt: Bestimmen einer differentiellen Verzögerung innerhalb einer aktiven Menge der Kommunikationsverbindungen (50) unter Verwendung des Framing-Bitstroms; sofern die differentielle Verzögerung größer ist als eine vorgegebene Verzögerungsgrenze, Löschen der Kommunikationsverbindungen, die die vorgegebene Verzögerungsgrenze überschreiten, aus der aktiven Menge von Kommunikationsverbindungen (50).
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Manipulierens eines Steuerkanalbits in jeder Kommunikationszelle, während die Kommunikationszellen über die jeweilige Kommunikationsverbindung übertragen werden, derart, daß die Steuerkanalbits eine Steuernachricht für jede Kommunikationsverbindung zur Verfügung stellen.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuernachricht einen logischen Identifizierer für jede Kommunikationsverbindung spezifiziert.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuernachricht eine geordnete Liste der logischen Identifizierer derart spezifiziert, daß die geordnete Liste eine gemultiplexte Übertragungssequenz der Kommunikationszellen über die Kommunikationsverbindungen (50) kennzeichnet.
Das Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend den Schritt des Löschens einer fehlgeschlagenen Kommunikationsverbindung aus der Menge von Kommunikationsverbindungen durch Löschen des logischen Identifizierers für die fehlgeschlagene Kommunikationsverbindung aus der geordneten Liste.
Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend den Schritt des Wiederherstellens der fehlgeschlagenen Kommunikationsverbindung in der Menge von Kommunikationsverbindungen (50) durch Hinzufügen des logischen Identifizierers für die fehlgeschlagene Kommunikationsverbindung zu der geordneten Liste.
Ein Asynchroner-Transfer-Modus-Kommunikationssystem, aufweisend: Mittel zum Übertragen einer Serie von Kommunikationszellen über jede einer Menge von Kommunikationsverbindungen (50), während ein Framing-Bit in jeder Kommunikationszelle derart manipuliert wird, daß die Framing-Bits einen vorgegebenen Framing-Bitstrom für jede Kommunikationsverbindung zur Verfügung stellen; Mittel zum Empfangen der Kommunikationszellen über die Kommunikationsverbindungen (50) und zum Ausrichten der empfangenen Kommunikationszellen aus jeder Kommunikationsverbindung in Übereinstimmung mit dem zugehörigen Framing-Bitstrom.
Das Kommunikationssystem nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Ausrichten der empfangenen Kommunikationszellen aufweisen: Mittel zum Bestimmen einer differentiellen Verzögerung unter einer aktiven Menge der Kommunikationsverbindungen (50) unter Verwendung des Framing-Bitstroms; Mittel zum Löschen der Kommunikationsverbindungen, die eine vorgegebene Verzögerungsgrenze überschreiten, aus der aktiven Menge der Kommunikationsverbindungen (50), sofern die differentielle Verzögerung größer als die vorgegebene Verzögerungsgrenze ist.
Das Kommunikationssystem nach Anspruch 8, ferner umfassend Mittel zum Manipulieren eines Steuerkanalbits in jeder Kommunikationszelle während ihrer Übertragung über die jeweilige Kommunikationsverbindung derart, daß die Steuerkanalbits eine Steuernachricht für jede Kommunikationsverbindung zur Verfügung stellen.
Das Kommunikationssystem nach Anspruch 10, wobei die Steuernachricht einen logischen Identifizierer für jede Kommunikationsverbindung spezifiziert.
Das Kommunikationssystem nach Anspruch 10, wobei die Steuernachricht eine geordnete Liste der logischen Identifizierer derart spezifiziert, daß die geordnete Liste eine gemultiplexte Übertragungssequenz der Kommunikationszellen über die Kommunikationsverbindungen (50) kennzeichnet.
Das Kommunikationssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend Mittel zum Löschen einer fehlgeschlagenen Kommunikationsverbindung aus der Menge von Kommunikationsverbindungen (50) durch Löschen des logischen Identifizierers für die fehlgeschlagene Kommunikationsverbindung aus der geordneten Liste.
Das Kommunikationssystem nach Anspruch 13, ferner umfassend Mittel zum Wiederherstellen der fehlgeschlagenen Kom munikationsverbindung in der Menge von Kommunikationsverbindungen (50) durch Hinzufügen des logischen Identifizierers für die fehlgeschlagene Kommikationsverbindung zu der geordneten Liste.